LED SMD 3.2x1.0x1.48mm オレンジ/グリーン/ブルー 仕様書 - 順方向電圧 1.8-3.5V - 許容損失 48-70mW

1. 製品概要

1.1 概要

本製品は、オレンジ、グリーン、ブルーの発光を目的とした半導体チップを用いて製造された表面実装LED（発光ダイオード）です。パッケージは、寸法が長さ3.2mm、幅1.0mm、高さ1.48mmのコンパクトな形状で設計されています。このSMD（Surface Mount Device）LEDは自動実装プロセスに対応しており、様々な電子機器アプリケーションにおいて信頼性の高い性能を提供します。

1.2 特長

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• 極めて広い、標準140度の視野角を実現し、複数方向からの視認性を確保します。
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• あらゆる標準的なSMT（表面実装技術）実装およびソルダーリフロー工程に完全対応しており、大量生産を容易にします。
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• 湿気敏感度レベル（MSL）はレベル3に認定されており、湿気による損傷を防ぐための特定の取り扱いおよび保管条件が規定されています。
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• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、鉛、水銀、カドミウムなどの有害物質を含みません。
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• ロー・プロファイル（薄型）パッケージで設計されており、スペース制約の厳しいアプリケーションに適しています。
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1.3 適用例

このLEDは汎用性が高く、数多くの電子システムで使用可能です。主な適用例は以下の通りです：

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• 光学式インジケータ：民生電子機器、産業機器、自動車ダッシュボードなどの状態表示用。
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• スイッチおよびシンボル表示：ユーザーインターフェースにおけるボタン、キーパッド、グラフィカルシンボルの照明用。
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• 一般照明：装飾目的、小型ディスプレイのバックライト、またはアクセント照明のための低電力照明ソリューション。
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• 民生電子機器：スマートフォン、タブレット、リモコン、ウェアラブル機器などへの通知用ライトとしての統合。
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• 自動車内装照明：動作温度範囲を考慮し、内装の雰囲気照明またはインジケータライト用。
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2. 技術パラメータの詳細分析

2.1 25°Cにおける電気・光学特性

以下のパラメータは、周囲温度25°Cの標準試験条件下で測定されます。これらの値は回路設計および性能予測にとって極めて重要です。

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• スペクトル半値幅（Δλ）：このパラメータは、LEDが発光する波長の範囲を示します。オレンジLEDの場合、標準で15nmです。グリーンおよびブルーLEDの場合は30nmです。より狭い半値幅は、多くの場合、より彩度の高い色と相関があります。
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• 順方向電圧（VF）：順方向電流20mAを印加したときのLED両端の電圧降下です。オレンジLEDの場合、VFは1.8Vから2.4Vの範囲です。グリーンおよびブルーLEDの場合、VFは2.8Vから3.5Vの範囲です。これらの値は、LEDと直列に接続する適切な電流制限抵抗を選択する上で必須です。
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• 主波長（λd）：発光のピーク波長であり、知覚される色を決定します。オレンジLEDの場合は620.0nmから630.0nmの間です。グリーンLEDの場合は515.0nmから525.0nmです。ブルーLEDの場合は465.0nmから475.0nmです。異なるビン（D10、E20などのコード）は、これらの間隔内の特定の波長範囲を表します。
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• 光度（IV）：ミリカンデラ（mcd）単位で測定されるLEDの輝度です。オレンジLEDの場合、ビンコードに応じて70mcdから900mcdまで変化します。グリーンおよびブルーLEDの場合、同様のビンで90mcdから900mcdの強度範囲を定義します。より高強度のビンは、より明るい照明を必要とするアプリケーションに適しています。
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• 視野角（2θ1/2）：光度が最大値の半分に低下する角度として定義されます。このLEDは140度の広い視野角を持ち、軸外位置からの視認性が重要なアプリケーションに理想的です。
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• 逆方向電流（IR）：逆方向電圧5Vを印加したときのリーク電流です。最大10μAと規定されており、誤った極性接続に対する保護のための良好な逆バイアス特性を示しています。
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• 熱抵抗（RTHJ-S）：LED接合部からはんだ付け点までの熱流に対する抵抗です。450°C/Wと規定されています。より優れた放熱のためには低い熱抵抗が望ましいですが、過熱を防ぐための熱設計ではこの値を考慮する必要があります。
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2.2 25°Cにおける絶対最大定格

これらの定格は、LEDが永久損傷を受ける可能性がある限界値を定義します。設計者は動作条件がこれらの限界内に収まることを保証しなければなりません。

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• 許容損失（Pd）：LEDが熱として放散できる最大電力です。オレンジLEDの場合は48mW、グリーンおよびブルーLEDの場合は70mWです。これを超えると、熱暴走や故障を引き起こす可能性があります。
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• 順方向電流（IF）：最大連続順方向電流は20mAです。これは試験および通常動作における標準駆動電流です。
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• ピーク順方向電流（IFP）：パルス条件下（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）では、LEDは最大60mAまで耐えることができます。これは、短時間の高輝度フラッシュを必要とするアプリケーションで有用です。
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• 静電気放電耐性（ESD）：人体モデル（HBM）を使用した場合、このLEDは最大1000VまでのESDに耐えます。それでも、取り扱い時の適切なESD対策が推奨されます。
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• 動作温度（Topr）：信頼性のある動作のための周囲温度範囲は-40°Cから+85°Cであり、過酷な環境に適しています。
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• 保管温度（Tstg）：非動作時の保管温度範囲も-40°Cから+85°Cです。
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• 接合温度（Tj）：半導体接合部で許容される最大温度は95°Cです。これは長寿命を保証するための熱設計における重要なパラメータです。
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3. ビニングシステムの説明

この製品は、主要な光学および電気的パラメータに基づいてLED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、量産における性能の一貫性が確保されます。

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• 順方向電圧ビン：オレンジLEDの場合、コード "1L" はVF範囲1.8Vから2.4Vを表します。グリーンおよびブルーLEDの場合、コード "1N" はVF範囲2.8Vから3.5Vを示します。これらのビンは、アレイ内での均一な輝度を得るためにLEDをマッチングさせるのに役立ちます。
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• 主波長ビン：オレンジ用の "E00"、 "F00" など、グリーンおよびブルー用の "D10"、 "E20" といったコードは、5nmステップ内の特定の波長範囲を定義します。例えば、グリーン用の "D10" は515.0-517.5nmに対応し、ブルー用の "E20" は472.5-475.0nmに対応します。これにより、正確な色度点を選択することが可能になります。
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• 光度ビン：オレンジ用の "1DW" （70-90mcd）から "1CM" （700-900mcd）まで、またグリーンおよびブルー用にも同様の範囲を持つ複数のビンが存在します。より高いビンコードはより高い輝度を示し、設計者はアプリケーション要件に基づいて選択することができます。
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4. 性能曲線の分析

4.1 順方向電圧対順方向電流（図1-6）

この曲線は、順方向電圧が順方向電流に伴って増加する非線形関係を示しています。最大30mAまでの標準的な電流において、電圧は指定範囲内に収まります。この曲線は、適切な電流調整を保証する駆動回路を設計するために必須です。

4.2 順方向電流対相対強度（図1-7）

この曲線は、相対的な光出力が順方向電流と共に増加するが、線形ではないことを示しています。ある点を超えると効率が低下する可能性があります。このLEDの場合、推奨動作点である20mAまで強度は着実に上昇します。

4.3 リード温度対相対強度（図1-8）

リード温度が0°Cから100°Cに上昇するにつれて、相対強度は低下します。この熱消光効果はLEDでは一般的な現象です。高温では、光度出力が最大20〜30％低下する可能性があります。設計者は、周囲温度が上昇するアプリケーションではこれを考慮する必要があります。

4.4 リード温度対順方向電流（図1-9）

この曲線は、一定の順方向電流において、リード温度が周囲温度と共に上昇することを示しています。これは、特に大電流で動作する場合や高温環境下での熱管理の重要性を強調しています。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDパッケージは、図面に詳細寸法が示された長方形形状です。主要な寸法は以下の通りです：

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• 外形寸法：3.20mm（長さ）× 1.00mm（幅）× 1.48mm（高さ）。特に指定のない限り、公差は通常±0.2mmです。
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• リード構成：デバイス底部にははんだ付け用の4つのパッド（ピン）があります。ピン1は極性識別のためにマークされています。
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• 極性マーク：上面または底面の小さな点または切り欠きがカソード（負極）側を示します。正確な向きは正常動作に不可欠です。
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5.2 はんだパッド設計

推奨はんだパターン（図1-5）は、パッド間隔0.30mm、パッド寸法2.00mm × 1.30mmを含みます。この設計により、リフロー工程中の信頼性の高いはんだ接続が確保され、放熱にも役立ちます。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 SMTリフローはんだ付け手順

このLEDは、リフローはんだ付けを用いた表面実装を目的として設計されています。主要なガイドラインは以下の通りです：

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• プラスチックパッケージの損傷を防ぐため、ピーク温度が260°Cを超えない標準リフロープロファイルを使用してください。
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• 熱衝撃を避けるため、通常は毎秒1-3°Cの速度で徐々に予熱してください。
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• はんだペーストがパッドに適切に塗布されていることを確認し、ブリッジングを引き起こす可能性のある過剰なペーストを避けてください。
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• はんだ付け後、基板は自然冷却させてください。強制冷却はストレスを誘発する可能性があります。
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6.2 取り扱い上の注意

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• 静電気放電による損傷を防ぐため、ESD対策用機器を用いてLEDを取り扱ってください。
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• 使用するまで防湿包装で保管し、保管期限を超えて湿気にさらされた場合はベーキングを行ってください。
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• 実装および取り扱い中にレンズやリードに機械的ストレスを加えないでください。
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7. パッケージングおよび発注情報

7.1 包装仕様

LEDは、自動実装機によるピックアップおよび実装のためのキャリアテープおよびリールに梱包されて供給されます。

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• キャリアテープ寸法：テープ幅、ポケットサイズ、ピッチはLEDを確実に保持するように設計されています。標準的な寸法には、3.2mm × 1.0mmのフットプリントに合うポケットサイズが含まれます。
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• リール寸法：リールは、ほとんどのSMT装置に適合する標準サイズ（例：直径7インチまたは13インチ）です。リールの収容可能数はテープ長に依存します。
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• ラベル仕様：リール上のラベルには、トレーサビリティのための型番、数量、製造日付コード、およびビン情報が記載されています。
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7.2 防湿包装

包装には湿気敏感度レベル3を維持するための乾燥剤および湿度指示カードが含まれています。一度開封したら、LEDは指定時間内に使用するか、ガイドラインに従って再ベーキングを行う必要があります。

7.3 信頼性試験項目

標準的な信頼性試験には、温度サイクル試験、湿度試験、耐はんだ熱性試験、機械的衝撃試験などが含まれる場合があります。これらの試験により、LEDは耐久性に関する産業標準を満たしていることが確認されます。

8. アプリケーション推奨

パラメータに基づき、このLEDは以下の用途に適しています：

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• 低電力インジケータ：適度な順方向電圧と許容損失のため、電池駆動機器に適しています。
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• 広視野角ディスプレイ：140度の視野角により、様々な角度からの視認性が必要な看板やパネルに適しています。
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• カラーコードシステム：オレンジ、グリーン、ブルーの複数色を使用したユーザーインターフェースにおける状態表示。
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• 産業用制御機器：動作温度範囲-40°Cから+85°Cが求められる用途に適しています。
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9. 技術比較

市場の同様なSMD LEDと比較して、この製品は以下の点を提供します：

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• サイズの優位性：3.2mm × 1.0mmのフットプリントは、多くの標準的な3.5mmまたは5mm LEDよりも小さく、基板スペースを節約します。
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• 輝度オプション：最大900mcdまでの光度ビンを備えており、低照度と高輝度の両方のアプリケーションに対して柔軟性を提供します。
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• 熱性能：450°C/Wの熱抵抗はこのパッケージサイズでは典型的ですが、大電流アプリケーションでは設計者は代替品と比較する必要があります。
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• 色の一貫性：波長および光度のためのビニングシステムにより、非ビニングLEDと比較して生産ロットにおけるより良好な色合わせが保証されます。
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10. よくあるご質問

10.1 このLEDの標準的な順方向電流は何ですか？

電気的特性に従い、推奨連続順方向電流は20mAです。この電流で動作させることで、最適な輝度と寿命が確保されます。

10.2 LEDの極性はどのように識別しますか？

極性はパッケージ上のピン1付近の小さな点または切り欠きでマークされています。通常、カソードはピン1に接続され、アノードは他のピンに接続されます。正確なマーキングの詳細については寸法図を参照してください。

10.3 より高い輝度を得るために、より大きな電流でこのLEDを駆動できますか？

ピーク順方向電流はパルス条件下で60mAですが、連続定格20mAを超えると寿命が短縮され、過熱を引き起こす可能性があります。常に絶対最大定格内で使用してください。

10.4 湿気敏感度レベルは何ですか、またなぜ重要ですか？

湿気敏感度レベルは3です。これは、はんだ付け前にLEDが最大168時間周囲環境にさらされることができることを意味します。それを超えると、リフロー中のポップコーニング（クラック）を防ぐためにベーキングが必要です。

11. 実用例

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• 事例1：民生電子機器インジケータ：スマートウォッチにおいて、このLEDは通知ライトとして使用されています。小型サイズはコンパクトなデザインに適合し、広い視野角が着用時の視認性を確保します。
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• 事例2：産業用パネル表示：複数のLEDがアレイ状に配置され、制御パネル上のシンボルをバックライトします。一貫したビニングにより、ディスプレイ全体で均一な色と輝度が保証されます。
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• 事例3：自動車内装照明：ドアハンドルやカップホルダーに組み込まれ、雰囲気照明として使用されます。動作温度範囲により、車載環境下での信頼性の高い性能が可能です。
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12. 動作原理の紹介

LEDはエレクトロルミネセンスの原理で動作します。順方向電圧が半導体接合部に印加されると、電子と正孔が再結合し、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。光の色は半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。このLEDでは、異なるチップ材料（例えば、オレンジ用のガリウムヒ素リン、グリーンおよびブルー用の窒化ガリウム）を使用して特定の波長を発光させています。パッケージには、光を指向させ視野角を向上させるためのレンズが含まれています。

13. 開発動向

LED業界における現在のトレンドは以下の通りです：

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• 効率の向上：より高い発光効率（ワット当たりの光出力）を達成するための材料および構造の開発により、消費電力を削減。
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• 小型化：パッケージは2.0mm × 1.0mmやチップスケールパッケージなど、より小型化されており、より高密度なPCBレイアウトを可能にします。
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• 演色性の改善：白色LED用の蛍光体技術の進歩、およびRGBアプリケーションのための正確な色制御。
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• 信頼性の向上：より優れた熱管理およびパッケージング材料により、極限条件下での寿命と性能が向上。
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• スマート統合：IoTおよびスマート照明システムのための、LEDパッケージ内へのドライバーやセンサーの統合。
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このLEDは、コンパクトな形状、複数のカラーオプション、そして現代の電子設計における信頼性の高い性能を提供することで、これらのトレンドに沿っています。