LED RF-A4E27-R15E-R4 赤色LED 仕様書 - サイズ2.7x2.0x0.6mm - 順方向電圧2.0V～2.6V - 電力520mW - 日本語技術データシート

1. 製品概要

RF-A4E27-R15E-R4は、基板上にAlGaInP半導体技術を用いた高性能赤色発光ダイオード（LED）です。2.7mm x 2.0mm x 0.6mmのコンパクトなEMC（エポキシ成形コンパウンド）パッケージに収められ、表面実装技術（SMT）による組み立て用に設計されています。このLEDは120度の非常に広い視野角を備え、均一な光分布が求められる用途に最適です。自動車グレードのディスクリート半導体向けのAEC-Q102ストレステストガイドラインに準拠して認定されており、過酷な環境下でも信頼性を確保します。本製品はRoHS準拠であり、耐湿性レベルは2（MSL 2）です。

1.1 特長

• 堅牢な機械的・熱的性能を実現するEMCパッケージ
• 非常に広い視野角（2θ_1/2= 120°）
• あらゆるSMT実装およびはんだ付けプロセスに対応
• 自動ピックアンドプレース用のテープ＆リール供給
• 耐湿性レベル: レベル2
• RoHS準拠
• AEC-Q102ガイドラインに基づく認定済み

1.2 用途

ダッシュボードインジケーター、コートシー照明、アンビエント照明、テールランプ、その他信号機能など、車内外の自動車用照明。

2. 技術仕様

2.1 電気的・光学的特性（Ts=25°C、IF=150mA時）

2.2 絶対最大定格（Ts=25°C時）

注記： - すべての測定はRefondの標準条件下で行われています。 - 最大電流は、ジャンクション温度が150°Cを超えないことを確認するためにパッケージ温度を測定した後に決定する必要があります。 - 25°Cでのパルスモードテストでは、光電変換効率ηe = 45%が得られます。

3. ビンシステム

一貫した性能を確保するため、各LEDは順方向電圧、光束、主波長に基づいてビンに分類されます。IF=150mA、Ts=25°Cにおけるビン範囲は以下の通りです。

3.1 順方向電圧ビン

3.2 光束ビン

3.3 主波長ビン

4. 性能曲線分析

データシートには、特に注記がない限り25°Cで測定したいくつかの代表的な光学的・電気的特性曲線が含まれています。これらの曲線を理解することは、適切な回路設計と熱管理に不可欠です。

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流（図1-6）

この曲線は、VFとIFの間の指数関数的な関係を示しています。150mAでは、順方向電圧は通常約2.3V（ビン範囲の中間点）です。この曲線は、電圧変動による電流変化を予測するのに役立ちます。

4.2 順方向電流 vs. 相対光束（図1-7）

相対光束は順方向電流の増加に伴って増加しますが、線形ではありません。低電流では効率が高く、150mAを超えると曲線は飽和します。これは、定格電流付近で動作させることで、安全な熱限界内で良好な発光効率が得られることを示しています。

4.3 ジャンクション温度 vs. 相対光束（図1-8）

ジャンクション温度が上昇すると、LEDの効率は低下します。Tj=125°Cでは、相対光束は25°Cの値の約85%まで低下します。そのため、高温の自動車環境では適切な放熱が必要です。

4.4 はんだ温度 vs. 順方向電流（図1-9）

このディレーティング曲線は、はんだポイント温度の関数として許容される最大順方向電流を示しています。例えば、Ts=100°Cでは許容電流は約150mAに減少します。設計者は実際の動作点がこの曲線より下にあることを確認する必要があります。

4.5 電圧シフト vs. ジャンクション温度（図1-10）

温度が-40°Cから125°Cに上昇すると、順方向電圧は約0.2V低下します。この負の温度係数は、高温での電流増加を防ぐために定電流ドライバで考慮する必要があります。

4.6 放射ダイアグラム（図1-11）

このLEDは、半値角±60°（全角120°）の広い放射パターンを持っています。ビーム全体にわたって強度は比較的均一であり、場合によっては二次光学系なしで面照明に適しています。

4.7 主波長シフト vs. ジャンクション温度（図1-12）

温度上昇に伴い、主波長は長波長側にシフト（赤方偏移）します。シフト量は-40°Cから125°Cで約+8nmです。この色ずれは、色が重要なアプリケーションでは考慮する必要があります。

4.8 スペクトル分布（図1-13）

発光スペクトルは約620nmを中心とし、半値全幅（FWHM）は約20nmです。AlGaInP赤色LEDに典型的な高い純度を示します。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDパッケージの寸法は2.70mm（長さ）×2.00mm（幅）×0.60mm（高さ）です。上面図は1.70mm×2.40mmの発光領域を示します。下面図は、熱的・電気的接続を最適化するための2つのアノードパッドと2つのカソードパッドを示しています。推奨されるはんだパターンには、放熱用の中央パッドが含まれます。

5.2 キャリアテープとリール

LEDは、4mmピッチの8mm幅キャリアテープに収められ、直径180mmのリールに巻かれています。各リールには4000個が収納されています。テープにはカバーテープが付属し、乾燥剤と湿度インジケーターカードとともに防湿バッグに密封されています。

5.3 ラベル情報

各リールには、品番、仕様番号、ロット番号、ビンコード（光束、色度、順方向電圧、波長）、数量、製造日がラベル表示されています。

6. はんだ付けおよび組み立てガイドライン

6.1 SMTリフローはんだ付けプロファイル

このLEDは、ピーク温度260°C（ピーク時最大10秒）で2回のリフローサイクルに耐えるように設計されています。推奨リフロープロファイルは以下の通りです。

• 予熱: 150°C～200°Cで60～120秒
• 217°C以上: 最大60秒
• ピーク温度: 260°C
• 冷却速度: 最大6°C/秒
• 25°Cからピークまでの総時間: 最大8分

リフローサイクルは2回以上行わないでください。サイクル間の間隔が24時間を超えると、LEDが吸湿する可能性があるため、ベーキングが必要です。

6.2 修理と取り扱い

はんだ付け済みのLEDの修理は推奨しません。やむを得ない場合は、両頭はんだごてを使用してください。はんだ付け中またははんだ付け後にシリコーン封止材に機械的ストレスを加えないでください。急激な冷却やPCBの反りを避けてください。

7. 取り扱い上の注意

• 硫黄とハロゲンの管理:環境および接触材料の硫黄含有量は100ppm未満、臭素または塩素の各含有量は900ppm未満、かつBr+Clの合計は1500ppm未満である必要があります。
• ガス放出:揮発性有機化合物はシリコーンレンズに浸透し、変色を引き起こす可能性があります。有機蒸気を放出しない接着剤を使用してください。
• 機械的取り扱い:側面をピンセットで保持してください。シリコーンレンズに触れたり押したりしないでください。内部回路を損傷する恐れがあります。
• ESD保護:本LEDは静電気放電（HBM 2000V）に敏感です。適切な接地と帯電防止対策を行ってください。
• 熱設計:ジャンクション温度が150°Cを超えないことを常に確認してください。熱シミュレーションまたは測定を使用して、適切な放熱を確認してください。
• 洗浄:洗浄が必要な場合は、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LEDを損傷する恐れがあるため、使用しないでください。
• 保管:未開封バッグ:<30°C、<湿度75%で、1年以内に使用してください。開封後は、<30°C、<湿度60%以下で24時間以内に使用してください。超えた場合は、使用前に60±5°Cで少なくとも24時間ベーキングしてください。

8. アプリケーション上の考慮事項

RF-A4E27-R15E-R4を設計に使用する際は、以下の点に注意してください。

• 電流調整:熱暴走を防ぐために定電流ドライバを使用してください。順方向電圧の変動（2.0V～2.6V）に対応できるドライバが必要です。
• 熱管理:LEDの熱抵抗（Rth JS real = 標準40°C/W）は、150mA、順方向電圧2.3Vの場合、消費電力が約345mWとなり、ジャンクション-はんだ間の温度上昇は約13.8°Cになります。85°Cの環境下では、ジャンクション温度は約99°Cとなり、安全範囲です。ただし、多数のLEDを密接に配置する場合は、追加の放熱が必要です。
• 光学設計:広い120°の視野角は一般照明には有利ですが、集光ビームが必要な場合は、レンズやリフレクターなどの外部光学系を検討する必要があります。スペクトルには紫外線や赤外線成分が含まれていないため、特別なフィルタリングは不要です。
• 自動車規格への適合:AEC-Q102認定には、熱衝撃、寿命試験、高湿度などのストレステストが含まれます。しかし、設計者は特に振動や化学物質への暴露に関して、特定の器具環境でLEDを検証する必要があります。

9. 信頼性と品質保証

製品認定試験計画はAEC-Q102ガイドラインに従います。信頼性試験には以下が含まれます。

• リフロー（260°C、10秒、2サイクル）: 許容不良数 0/1
• MSL 2（85°C/60%RH、168h）: 許容不良数 0/1
• 熱衝撃（-40°C～125°C、1000サイクル）: 許容不良数 0/1
• 寿命試験（Ta=105°C、IF=150mA、1000h）: 許容不良数 0/1
• 高温高湿試験（85°C/85%RH、IF=150mA、1000h）: 許容不良数 0/1

不良基準: 順方向電圧 > 1.1×USL、逆方向電流 > 2×USL、光束<0.7×LSL。

これらの試験は、単一LEDで良好な放熱条件下で実施されていることに注意してください。アレイ用途では、ディレーティングが必要になる場合があります。

10. 動作原理

本LEDは、GaAs基板上に成長させたAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）多重量子井戸構造を使用しています。この材料系は、赤色から琥珀色のスペクトル範囲で高効率であることがよく知られています。EMCパッケージは機械的剛性と良好な熱伝導性を提供し、従来のエポキシパッケージよりも高い電流で動作することを可能にします。広い視野角は、封止形状とチップ設計によって実現されています。

11. 代替技術との比較

従来のリード付き赤色LEDと比較して、RF-A4E27-R15E-R4ははるかに小型のフットプリント、低背、および自動SMT実装との互換性を提供します。EMCパッケージは、優れた耐湿性と熱サイクル下での高い信頼性を提供します。AEC-Q102認定により、汎用LEDでは必ずしも利用できない自動車用途に適しています。ただし、ルーメンあたりのコストは一部の大量生産民生用LEDよりも高い可能性がありますが、ミッションクリティカルな用途では正当化されます。

12. よくある質問

Q: このLEDは定電圧電源で使用できますか？
A: 順方向電圧が変動するため、定電流ドライバの使用をお勧めします。電圧がビンの上限にある場合、定電圧では電流が最大値を超える可能性があります。

Q: 150mAでの標準的な寿命はどのくらいですか？
A: このデータシートには特定のL70/B10データは記載されていませんが、AEC-Q102寿命試験（105°C、1000時間）で不良がないことは良好な寿命を示唆しています。自動車内装用途では、適切な熱管理の下で10,000時間を超える寿命が期待されます。

Q: これらのLEDを並列で使用できますか？
A: 並列接続は可能ですが、VFのばらつきによる電流の偏りを防ぐために、電流バランス抵抗または共有の定電流源を使用する必要があります。

Q: これらのLEDは鉛フリーはんだ付けに対応していますか？
A: はい、ピーク温度260°Cは一般的な鉛フリープロファイルに対応しています。

Q: 防湿バッグの開封時間が長すぎた場合、使用前にどのようにベーキングすればよいですか？
A: 60±5°Cで少なくとも24時間ベーキングしてください。損傷を避けるため48時間を超えないでください。

13. 実用的な設計例

1ユニットあたり50lmを必要とするデイタイムランニングライト（DRL）モジュールを考えます。最上位ビン（MB: 33.4-37.0lm）を使用する場合、2つのLEDを直列にすると150mAで約70lmが得られます。各VFが標準2.3Vの場合、合計順方向電圧は4.6Vになります。12Vの自動車バスを入力とする昇圧型定電流ドライバで効率的に駆動できます。PCBには、ボードのメタルコアに接続されたサーマルパッドを含め、エンジンルーム環境（周囲温度最大85°C）でジャンクション温度を100°C未満に保つ必要があります。放射ダイアグラムを使用した光学シミュレーションによると、簡易ディフューザーで二次リフレクターなしに必要な測光パターンを達成できます。

14. 業界動向

自動車照明業界は引き続き半導体ソリューション全体への移行を進めており、赤色LEDがストップ/テールランプや方向指示器の白熱電球を置き換えています。AEC-Q102認定は基本的な要件になりつつあります。今後の開発には、より高い効率（赤色で150 lm/W以上を目標）と適応型照明用のスマートドライバとの統合が含まれます。RF-A4E27-R15E-R4は、現在の自動車要件を良好な性能と容易な組み立てで満たす、成熟した信頼性の高いオプションです。