LEDランプ 513SURD/S530-A3 データシート - ハイパーレッド - 180°視野角 - 順電圧 2.0V (Typ.) - 光度 20mcd (Typ.) - 技術文書

1. 製品概要

513SURD/S530-A3は、高輝度と信頼性の高い性能を必要とするアプリケーション向けに設計された表面実装型LEDランプです。AlGaInPチップを採用し、代表的な主波長624nmのハイパーレッド色を発光します。広い180度の視野角が特徴であり、広範囲の視認性が不可欠なバックライトやインジケータ用途に適しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、堅牢な構造、RoHS、REACH、ハロゲンフリー規格などの環境規制への適合、自動組立用のテープ＆リールでの供給可能性です。特に、テレビ、コンピュータモニター、電話機、一般的なコンピューティング機器など、一貫性のある明るい赤色の表示またはバックライトが必要とされる民生電子機器市場をターゲットとしています。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、データシートに規定されている主要な技術パラメータについて、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 絶対最大定格

本デバイスの連続順方向電流（IF）定格は25 mAです。この値を超えると永久損傷を引き起こす可能性があります。最大逆電圧（VR）は5Vです。静電気放電（ESD）耐性は2000V（人体モデル）で、基本的な部品取り扱いの標準レベルです。許容損失（Pd）は60 mWに制限されています。動作温度範囲（Topr）は-40°Cから+85°C、保管温度（Tstg）は+100°Cまでです。はんだ付け温度定格は260°Cで5秒間であり、標準的な無鉛リフロー工程と互換性があります。

2.2 電気光学特性

すべての測定値は、接合温度（Tj）25°C、順方向電流20 mAで規定されています。代表的な光度（Iv）は20ミリカンデラ（mcd）です。視野角（2θ1/2）（強度がピーク値の半分に低下する角度として定義）は完全な180度です。ピーク波長（λp）は代表値632 nm、主波長（λd）は代表値624 nmです。スペクトル放射帯域幅（Δλ）は20 nmです。順方向電圧（VF）は、20mA時で代表値2.0V、最大値2.4Vです。逆電流（IR）は、逆電圧5V時で最大10 µAと規定されています。

2.3 測定許容差

データシートには重要な測定不確かさが記載されています：順方向電圧±0.1V、光度±10%、主波長±1.0nm。回路設計およびビニング選択時には、これらの許容差を考慮し、システム性能が仕様を満たすようにする必要があります。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、主要な光学および電気パラメータに基づいてユニットを分類するビニングシステムを採用しています。これにより、同一製造ロット内での一貫性が確保され、設計者は特定のアプリケーション要件を満たすLEDを選択することが可能となります。

3.1 波長と光度のビニング

LEDは、主波長（HUE）と光度（CAT）に基づいてランク分けされます。代表的な主波長は624nmですが、実際のユニットはこの値の周囲に指定されたビン範囲内に収まります。同様に、代表的な光度は20mcdですが、実際のユニットは測定された出力に基づいてカテゴリ（CAT）にビニングされます。設計者は、アプリケーションの色と輝度の一貫性ニーズに合わせて適切なHUEおよびCATコードを選択するため、メーカーの特定のビンコード文書を参照する必要があります。

3.2 順方向電圧のビニング

ユニットは順方向電圧（REF）によってもビニングされます。代表的なVFは2.0Vで、最大値は2.4Vです。電圧によるビニングは、効率的な駆動回路の設計や、複数のLEDを並列接続した際の均一な電流分配を確保するのに役立ちます。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイスの動作を示すいくつかの特性曲線が含まれています。

4.1 スペクトル分布と指向性

相対強度 vs. 波長曲線は、約20nmの帯域幅で632nm（ピーク）を中心とする発光スペクトルを示しています。指向性曲線は、非常に広い180度の視野角を視覚的に確認し、強度が中心から徐々に減少するほぼランバート型の発光パターンを示しています。

4.2 電気的・熱的特性

順方向電流 vs. 順方向電圧（IV曲線）は、ダイオードの指数関数的関係を示しています。相対強度 vs. 順方向電流曲線は、光出力が電流とともに増加するが、高電流では発熱効果により非線形になる可能性があることを示しています。相対強度 vs. 周囲温度および順方向電流 vs. 周囲温度曲線は、熱管理において極めて重要です。これらは、周囲温度が上昇すると発光出力が減少すること、および順方向電圧が負の温度係数（温度上昇とともに減少）を持つことを示しています。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と図面

LEDは表面実装パッケージに収められています。寸法図には、部品の長さ、幅、高さ、およびリード間隔とサイズが規定されています。重要な注意事項として、すべての寸法はミリメートル単位、フランジ高さは1.5mm未満でなければならず、特に指定がない限り一般的な公差は±0.25mmです。これらの寸法を正確に遵守することは、PCBフットプリント設計および自動ピックアンドプレース組立において重要です。

5.2 極性識別とパッド設計

カソードは通常、パッケージ上のノッチ、ドット、または短いリードなどの視覚的マーカーによって識別されます。PCBランドパターン（フットプリント）は、寸法図に推奨されるパッドレイアウトに従って設計し、適切なはんだ付けと機械的安定性を確保する必要があります。はんだ付け時の熱損傷を防ぐため、はんだ接合部とエポキシレンズの間に十分なクリアランス（最低3mm）を設けることが必須です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いと組立は、信頼性にとって極めて重要です。

6.1 リード成形と保管

リードの成形が必要な場合は、はんだ付け前に実施する必要があります。曲げは、シールへの応力を避けるため、エポキシバルブから少なくとも3mm離れた場所で行ってください。切断は室温で行います。LEDは、温度≤30°C、湿度≤70%RHで保管してください。3ヶ月を超える長期保管の場合は、乾燥剤を入れた窒素雰囲気が推奨されます。結露を防ぐため、湿潤環境での急激な温度変化は避けてください。

6.2 はんだ付けパラメータとプロファイル

手はんだ付けおよびフロー/ディップはんだ付けの両方について、推奨されるはんだ付け条件が提供されています。手はんだ付けの場合：はんだごて先端温度≤300°C（最大30W）、時間≤3秒、接合部からバルブまでの最小距離3mm。フローはんだ付けの場合：予熱≤100°Cで≤60秒、はんだ浴温度≤260°Cで≤5秒、同じ3mm距離ルールが適用されます。はんだ付けプロファイルグラフが推奨されており、徐々に温度を上昇させ、ピーク260°Cに達し、制御された冷却を示しています。急冷は避けてください。はんだ付け（ディップまたは手作業）は複数回行わないでください。

6.3 洗浄と熱管理

洗浄が必要な場合は、室温のイソプロピルアルコールを≤1分間使用してください。事前に適合性が確認されていない限り、超音波洗浄は損傷を引き起こす可能性があるため推奨されません。効果的な放熱は極めて重要です。動作電流は、周囲温度に基づいてデレーティングする必要があり、デレーティング曲線を参照してください。最終アプリケーションにおけるLED周囲の温度制御は、発光出力と長期信頼性を維持するために不可欠です。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

LEDはESD保護のため、静電気防止バッグに梱包されています。梱包階層は以下の通りです：バッグあたり200-500個、内箱あたり5袋、マスターカートンあたり10個の内箱。梱包材は防湿性です。

7.2 ラベル説明と型番

梱包ラベルには、以下のコードが含まれています：CPN（顧客部品番号）、P/N（メーカー部品番号：513SURD/S530-A3）、QTY（数量）、CAT（光度ランク）、HUE（主波長ランク）、REF（順方向電圧ランク）、LOT No.（トレーサビリティロット番号）。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、ステータスインジケータ、ボタンやパネルのバックライト、民生電子機器における一般的な照明に最適です。広い視野角により、モニターやテレビのフロントパネルなど、様々な角度からLEDを見る可能性のあるアプリケーションに特に適しています。

8.2 設計上の考慮事項

駆動回路を設計する際は、安定した輝度を維持し、熱暴走を防ぐために、LEDと直列に定電流源または電流制限抵抗を使用してください。順方向電圧のビニングと温度係数を考慮してください。特に最大定格付近で動作する場合は、PCBレイアウトが十分な放熱対策を提供していることを確認してください。PCBフットプリント設計では、はんだパッドとエポキシレンズの間の最小距離（3mm）を常に遵守してください。

9. 技術比較と差別化

標準的な赤色LEDと比較して、このハイパーレッドAlGaInPデバイスはより高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより高い輝度を実現します。180度の視野角は、多くのSMD LED（通常120〜140度）よりも大幅に広くなっています。これは、全方向視認性を必要とするアプリケーションにおいて優れた選択肢となります。また、現代の環境規格（RoHS、ハロゲンフリー）への適合は、規制市場における重要な差別化要因です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λp=632nm）は、スペクトルパワー分布が最大となる波長です。主波長（λd=624nm）は、LEDの知覚される色に一致する単色光の波長です。色知覚に関心のある設計者は、主波長に焦点を当てるべきです。

10.2 このLEDを25mAで連続駆動できますか？

25mAは絶対最大定格ですが、電気光学特性は20mAで規定されています。信頼性の高い長期動作と温度上昇を考慮すると、LEDは20mA以下で駆動し、周囲温度が高い場合は適切なデレーティングを適用することが推奨されます。

10.3 はんだ付けにおける3mmの最小距離ルールはどれほど重要ですか？

非常に重要です。エポキシバルブから3mm以内ではんだ付けを行うと、過剰な熱が内部ダイとワイヤーボンドに伝わり、即時故障やエポキシシールの長期的な劣化を引き起こし、信頼性の低下や早期故障につながる可能性があります。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：ネットワークルーター用ステータスインジケータパネルの設計

設計者は、ルーターの全方向から見える複数の明るい赤色ステータスLEDを必要としています。180°の視野角とハイパーレッド色のために513SURD/S530-A3が選択されました。各LEDに18mA（余裕を見て20mAからデレーティング）を供給する定電流駆動回路が設計されました。PCBフットプリントは寸法図に正確に従って作成され、はんだパッド端とLED配置位置の間に3.5mmのギャップが確保されています。パネル全体で均一な色と輝度を確保するため、同じHUEおよびCATビンのLEDが発注されました。推奨されるリフロープロファイルを使用して組立後、インジケータは一貫した広角視認性を提供します。

12. 動作原理の紹介

このLEDは、AlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）半導体チップに基づいています。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域に注入されます。それらが再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。AlGaInP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが今度は発光の波長を定義します。この場合はハイパーレッドスペクトル（〜624nm）です。エポキシレンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、所望の180度の視野角を実現するために光出力を整形します。

13. 技術トレンドと背景

AlGaInP技術は成熟しており、赤色、橙色、黄色のLEDを生産するのに非常に効率的です。インジケータおよびバックライトLEDのトレンドは、より高い効率（ワットあたりの光出力）、より小型のパッケージ、より広い視野角に向かっています。このデバイスは、広い視野角のトレンドに沿っています。さらに、業界全体での環境適合への推進は、そのRoHS、REACH、ハロゲンフリーの適合性に反映されています。将来の開発は、さらに高い効率とインテリジェントドライバーとの統合に焦点を当てる可能性がありますが、標準的なインジケータ用途では、このような信頼性の高いコンポーネントが基本的な要素であり続けます。