LED赤色 3.45x3.45x2.20mm - 順方向電圧2.0V - 電力0.7W - ドミナント波長620-630nm - 英文技術仕様書

1. 製品概要

RF-AL-C3535L2K1RE-03は、要求の厳しい照明用途向けに設計された高出力赤色LEDです。高度なセラミック基板実装技術（チップ・オン・サブストレート）を採用しており、優れた熱管理と機械的信頼性を提供します。パッケージ寸法は3.45mm×3.45mm×2.20mmで、コンパクトな照明モジュールに適しています。350mAでの標準光束は60～90lm、ドミナント波長は620～630nm（ディープレッド）です。120°の広い視野角により均一な配光を実現します。本製品はRoHS準拠、MSLレベル1に認定されており、はんだ付け前の無制限のフロアライフが可能です。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 電気・光学特性（Ts=25°C、IF=350mA時）

• 順方向電圧（VF）：最小1.8V、標準2.0V、最大2.4V。この低い順方向電圧により、低電圧電源からの効率的な駆動が可能です。きめ細かなビン選別（0.2V刻み）により、マルチLEDアレイで一貫した明るさが得られます。
• 光束（Φv）：最小60lm、標準75lm、最大90lm。最適化されたチップ設計とセラミックパッケージにより、高い発光効率（350mAで約215lm/W）を実現しています。
• 全放射束（Φe）：最小200mW、標準350mW、最大500mW。信号灯など、総合的な光出力が必要な用途に有用です。
• ドミナント波長（λD）：最小620nm、標準625nm、最大630nm。このディープレッドは、植物育成照明向けの蛍光体変換白色LEDや、交通信号規格とよく適合します。
• 逆電流（IR）：VR=5Vで最大10µA、逆バイアス時の漏れ電流が無視できるレベルです。
• 視野角（2θ1/2）：標準120°、フラッド照明用途に適した広いビームを提供します。

2.2 絶対最大定格

• 消費電力（PD）：1920mW。
• 順方向電流（IF）：連続800mA、ピーク900mA（デューティ1/10、0.1msパルス）。
• 逆電圧（VR）： 5V.
• ESD耐量（HBM）：>2000V（標準歩留まり>80%）。
• 動作温度範囲：-40°C～+85°C。
• 接合部温度（TJ）：最大125°C。

熱設計に関する考慮事項：セラミックパッケージは優れた熱伝導性を提供しますが、接合部温度を125°C以下に保つためには、最大電流近くで動作させる場合、適切な放熱が不可欠です。連続350mA動作では、標準的なFR4基板上に少なくとも50mm²の銅パッド面積を推奨します。

3. ビン選別システムの説明

一貫した色と明るさのマッチングを容易にするため、LEDは順方向電圧、光束、波長ごとにビン選別されます。ビンコードはデータシートの表1-3に示すとおり、リールラベルに印刷されています。

ご注文または設計の際は、希望のビンコードを指定するか、アプリケーションの許容差に基づいて混合ビンを受け入れてください。

4. 性能曲線の解釈

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流（図1-6）

曲線は、350mAでの標準順方向電圧が約2.0V、800mAで約2.4Vまで上昇することを示しています。傾きは約0.8Ωの直列抵抗を示しています。高電流が必要なアプリケーションでは、ドライバーの電圧補償が必要です。

4.2 相対光度 vs. 順方向電流（図1-7）

相対光度は700mAまではほぼ直線的に増加し、その後わずかに飽和し始めます。350mAでの相対光度は1.0（基準）です。700mAでは約1.9であり、これは効率低下により電流を2倍にしても<2倍の光出力は得られないことを意味します。500mAを超えて動作させることは効率が低下します。

4.3 温度 vs. 相対光度（図1-8）

Ts=25°Cでの相対光度は1.0です。温度が85°Cに上昇すると、光度は約0.85に低下します。この15%の低下は、赤色AlInGaP LEDに典型的です。高温環境で出力を維持するには、熱管理が重要です。

4.4 最大順方向電流 vs. Ts温度（図1-9）

Ts=25°Cでの最大順方向電流は800mAです。Ts=75°Cでは約400mAにディレーティングされます。この曲線により、接合部温度が125°C以下に保たれるようになっています。信頼性のある動作のために、ディレーティングラインを下回るようにしてください。

4.5 スペクトル分布（図1-10）

発光スペクトルは625nmを中心とし、半値全幅（FWHM）は約20nmです。二次ピークはなく、純粋な赤色が得られます。

4.6 放射パターン（図1-11）

放射図は120°の視野角を持つほぼランバート分布を示しています。相対光度は軸外±60°で50%まで低下します。この広いパターンは、ウォッシュライトやダウンライトに理想的です。

5. 機械的寸法とパッケージ寸法

5.1 パッケージ外形

• 上面図：3.45mm×3.45mmの正方形ケース。
• 側面図：高さ2.20mm、レンズ突出部0.85mm（ベースからの全高）。
• 底面図：2つのアノードパッド（大）と2つのカソードパッド（小）。パッド寸法：アノード1.30mm×0.65mm、カソード1.30mm×0.48mm。
• 極性：カソード側には三角形のマークまたは面取りされた角があります（図1-4参照）。

5.2 推奨はんだ付けランドパターン

推奨されるPCBランドパッドは、部品パッドよりわずかに大きくなっています：アノードは3.40mm×1.30mm、ピッチ0.50mm。はんだブリッジを避けるため、適切なソルダーマスク定義パッドを使用してください。

6. はんだ付けと実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

推奨される鉛フリーリフロープロファイルはJESD22-B106に準拠しています。主なパラメータ：

• 予熱：150°C～200°Cで60～120秒。
• ピーク温度：260°C最大、217°C以上は60秒以内。
• 冷却速度：毎秒6°C以下。
• リフローサイクル数：最大2回。サイクル間が24時間以上の場合はベーキングが必要です。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、300°C以下のこてを使用し、3秒以内に完了してください。手はんだ付けは1回のみ許可されます。

6.3 修理

はんだ付け後の修理は避けてください。やむを得ない場合は、両頭こてで両方のパッドを同時に加熱し、LEDを取り外してください。周辺部品に損傷がないことを確認してください。

6.4 保管とベーキング

アルミ袋開封前：<30°C、<75% RH以下で最長1年間保管可能。開封後：<30°C、<60% RH以下で168時間以内に使用。期間超過の場合は、60°C、<5% RHで24時間ベーキングしてください。

7. パッケージングと発注情報

• 標準パッケージ数量：1リールあたり1000個。
• キャリアテープ：幅8mm、ピッチ4mm、スプロケットホール5.5mm。キャビティサイズ3.9×3.9mm。
• リール寸法：外径178mm、ハブ幅14mm。
• ラベル：品番、規格番号、ロット番号、ビンコード（Φ、WD、VF）、数量、日付を含む。
• 防湿バッグ：リールと乾燥剤を含み、ESD警告ラベル付き。
• 段ボール箱：製品ラベル付き標準出荷カートン。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的な用途

• 警告灯、ダウンライト、ウォールウォッシュライト、スポットライト。
• 交通信号および信号灯。
• 景観照明、ステージ写真用照明、医療美容機器。
• ホテル、市場、オフィス、家庭用屋内照明。
• 物品カラーランプおよびストリップライト。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱管理：適切な放熱対策を講じてください。サーマルビアを備えたPCB上のサーマルパッドを推奨します。
• ESD保護：本LEDは>2000VのHBM耐量を備えていますが、常にESD対策を施した取り扱いを行い、高ESD環境で動作させる場合はLEDと並列にツェナーダイオードを挿入することを検討してください。
• 電流調整：常に定電流源で駆動してください。わずかな電圧変動が大きな電流変化を引き起こします（例：動的抵抗が低いため、0.1Vの変動で約125mAの電流変化が生じます）。
• 耐硫黄・耐塩素：周囲の材料中の硫黄含有量を100ppm未満、臭素と塩素はそれぞれ<900ppm（合計<1500ppm）以下にして、銀メッキ接点の腐食を防止してください。
• レンズ洗浄：必要な場合はイソプロピルアルコールを使用してください。超音波洗浄は使用しないでください。

9. 技術比較と利点

標準的なPPA（ポリフタルアミド）パッケージLEDと比較して、セラミックパッケージは以下の利点を提供します：

• 優れた熱伝導性：セラミック基板の熱伝導率は>10W/mKであり、<プラスチックの1W/mKに比べて、熱抵抗が30～50%低減します。
• 高温での高い信頼性：セラミックは125°Cの接合部温度でも劣化することなく耐えられますが、プラスチックは変色や剥離を起こす可能性があります。
• 低吸湿性：MSL1定格（無制限フロアライフ） vs. プラスチックパッケージの標準MSL3。
• より広い視野角：120° vs. 同等のプラスチックLEDの標準110°。

ただし、セラミックパッケージは一般的に高価です。低電力でコスト重視のアプリケーションでは、プラスチック代替品を検討してもよいでしょう。

10. よくある質問（FAQ）

Q: このLEDを800mAで連続駆動できますか？
A: 可能ですが、接合部温度を125°C以下に保つ必要があります。適切な放熱が必須です。800mAでは順方向電圧が約2.4V、消費電力は約1.92Wです。85°Cの周囲温度では、熱抵抗<30 K/Wのヒートシンクを推奨します。

Q: 光束のビン範囲が比較的広いのはなぜですか？（60-90lm）
A: 標準的な生産では分布が生じます。ビン選別により、より狭い範囲を選択できます。単一LEDアプリケーションではどのビンでも問題ありません。アレイの場合は、同じビンコードを使用して均一な明るさを実現してください。

Q: ビンコード "FB9" は何を意味しますか？
A: 光束が60～65ルーメンであることを示します。すべてのコードについては表1-3を参照してください。

Q: このLEDは屋外用途に適していますか？
A: IP保護を提供する器具内に適切に封入すれば可能です。LED自体は防水ではありません。

Q: 回路で逆電圧を使用できますか？
A: 絶対最大逆電圧は5Vです。逆バイアスの可能性がある場合（例：起動時やAC駆動時）、直列にブロッキングダイオードを追加してください。

11. 実践的な設計ケーススタディ

ケース：赤色ダウンライトモジュール（10W相当、5個のLED）
設計目標：LEDあたり350mAで300ルーメン出力。5個のLEDを直列接続：合計順方向電圧約10V（各2.0V）。ドライバー：定電流350mA、電圧コンプライアンス12V。熱：5個のLEDで合計約3.5Wを放散。50mm×50mmのヒートシンクを備えたアルミPCBに実装。120°の視野角により、暗い部分のないディフューザーの使用が可能。同じビン（例：光束FBC、電圧C0）を使用することで、均一な明るさとホットスポットなしを実現。結果：色むらのないディープレッドアクセント照明。

12. 動作原理

この赤色LEDは、GaAs基板上に成長させたAlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン化物）半導体材料に基づいています。順方向バイアスをかけると、n型層の電子がp型層の正孔と再結合し、バンドギャップ約1.98eVに相当するエネルギーを持つ光子を放出して、625nmの赤色光を生成します。セラミック基板は電気絶縁と、チップからはんだパッドへの直接的な熱経路を提供します。シリコンレンズがチップを封止し、光出力をランバートパターンに整形します。

13. 技術動向

業界はより高い効率とより小さなパッケージサイズに向かっています。赤色LEDの今後の展開としては：

• より高い光束密度：改善されたチップ設計（マルチジャンクション、フリップチップ）により、パッケージあたりの光束が倍増する可能性があります。
• より狭い波長ビン：将来の規格では、ハイエンドディスプレイ向けに±2nmの許容差が要求される可能性があります。
• スマート制御との統合：自己校正用のカラーセンサーを内蔵したLED。
• セラミックパッケージのコスト削減：製造規模が拡大するにつれて、セラミックLEDは中電力範囲でプラスチックと競争力を持つようになります。

本製品は、現在の固体照明ニーズに対する性能と信頼性のバランスの取れたソリューションを代表しています。

14. 信頼性と品質保証

本製品は以下の信頼性試験に合格しています（サンプル数10個、不良許容数0）：

• リフローはんだ付け（260°C、2回）
• 熱衝撃（-40°C～100°C、500サイクル）
• 高温保管（100°C、1000時間）
• 低温保管（-40°C、1000時間）
• 寿命試験（TA=25°C、350mA、1000時間）
• HHHT（60°C/90%RH、350mA、1000時間）

判定基準：順方向電圧変動≦10%、光束維持率>80%、オープン/ショートなし。これにより、フィールドアプリケーションでの製品信頼性が保証されています。<%, luminous flux maintenance >80%, no open/short. This ensures product reliability in field applications.