オレンジSMD LED RF-OUL150TS-CA-E1 - 3.2x1.6x1.88mm - 電圧1.8-2.3V - 電力69mW - 技術データシート

1. 製品概要

1.1 一般的な説明

RF-OUL150TS-CA-E1は、オレンジ色のチップを使用した表面実装型オレンジ発光ダイオードです。コンパクトなパッケージ寸法は3.2 mm × 1.6 mm × 1.88 mmで、スペースに制約のあるアプリケーションに最適です。このLEDはすべてのSMT実装およびはんだ付けプロセスに対応し、優れた信頼性と一貫した性能を提供します。

1.2 主な特長

• 狭い視野角：本デバイスは50％Iv視野角がわずか30°で、集光された光出力を提供します。
• SMT互換：すべての標準SMT実装およびリフローはんだ付けプロセスに適合。
• 耐湿性：耐湿性レベル3（MSL 3）に格付けされており、慎重な取り扱いと保管が必要です。
• RoHS準拠：RoHS環境指令に完全準拠。

1.3 アプリケーション

• 光学インジケータおよび信号灯
• スイッチ、シンボル、ディスプレイのバックライト
• 民生機器や産業機器における汎用視覚表示

2. 技術仕様

2.1 パッケージ寸法

LEDは3.2 mm×1.6 mm×1.88 mm（長さ×幅×高さ）の表面実装パッケージに収められています。底面図には、正しい方向付けのための極性マークと2つの端子（パッド1およびパッド2）が示されています。最適な熱的および電気的性能を確保するために、データシートには推奨はんだ付けパターンが提供されています。特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位で一般公差±0.2 mmです。

2.2 電気的および光学的特性（Ts = 25°C）

以下の表は、周囲温度25°C、順方向電流20 mAにおける主要な電気的および光学的パラメータをまとめたものです。

2.3 絶対最大定格 (Ts = 25°C)

絶対最大定格を超えないように注意する必要があります。接合部温度は動作条件に関わらず95°C未満に保つ必要があります。実際の最大順方向電流は、接合部温度制限を超えないようにパッケージ温度を測定して決定する必要があります。

3. ビン分類システムと選択

3.1 波長/色度ビン

主波長はE00 (620–625 nm) と F00 (625–630 nm) の2つのグループにビン分けされています。これにより、設計者はアプリケーションに必要なオレンジ色の色合いを正確に選択できます。

3.2 光度ビン

3つの光度ビンが利用可能です：M00 (1200–1800 mcd), N00 (1800–2800 mcd), O00 (2800–4300 mcd)。選択は、必要な明るさとシステムの光学効率に依存します。

3.3 順方向電圧ビン

順方向電圧は5つのビン（B1, B2, C1, C2, D1）に分類され、1.8V～2.3Vの範囲をカバーします。このビン分けにより、LEDを並列ストリングで使用する際に一貫した電流分担が保証されます。

4. 性能曲線と解析

4.1 順方向電圧 vs 順方向電流

Vf-I曲線は典型的な指数関数的関係を示します。20mAでは、順方向電圧は指定されたビン範囲内に収まります。この曲線は、電流制限抵抗や定電流ドライバの設計に役立ちます。

4.2 相対光度 vs 順方向電流

相対光度は30mAまでは電流にほぼ線形に増加します。より高い電流では、飽和効果により効率が低下します。典型的な曲線は、20mAで100％の相対光度を示します。

4.3 温度の影響

はんだ温度 vs 相対光度の曲線は、温度上昇に伴い光度がわずかに減少することを示しています。同様に、最大接合部温度を超えないように、高温では順方向電流をディレーティングする必要があります。熱抵抗450 °C/Wは、特に高電流で駆動する場合に適切な熱管理の必要性を強調しています。

4.4 スペクトル分布

相対光度 vs 波長の曲線は、スペクトル半値幅が通常15nmと狭いことを確認します。ピーク波長は620–630nmの範囲の中心付近であり、純粋なオレンジ色の発光を提供します。

4.5 放射パターン

放射特性図は、視野角30° (50% Iv) の狭いビームパターンを示しています。このため、このLEDはスポットインジケータや小さなシンボルのバックライトなど、指向性光を必要とするアプリケーションに適しています。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 キャリアテープとリール寸法

LEDは、178mm直径のリールに8mm幅のキャリアテープで梱包されています。各リールには2000個が収納されています。テープポケットピッチは標準のSMT実装装置に対応しています。リールには、品番、ロット番号、ビンコード、数量、製造コードが記載されたラベルが貼られています。

5.2 防湿バッグと保管

吸湿から保護するために、リールは乾燥剤と湿度インジケータカードとともに防湿バッグに密封されています。使用するまでバッグは密封されたままにしておく必要があります。保管条件：開封前 – 温度≤30°C、湿度≤75％で最長1年；開封後 – 温度≤30°C、湿度≤60％で168時間（7日間）。保管期間がこれらの制限を超えた場合は、はんだ付け前に60±5°Cで少なくとも24時間のベーキング処理が必要です。

5.3 段ボール箱

複数のリールが標準的な段ボール箱に梱包され出荷されます。箱には製品情報と取り扱い注意事項が表示されています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

このLEDは鉛フリーリフローはんだ付けに対応しています。推奨プロファイルはJEDEC規格に基づいています：

• 平均昇温速度 (Tsmax～Tp)：最大3°C/s
• 予熱：150°C～200°C、60～120秒
• 217°C (TL) 以上での時間：60～150秒
• ピーク温度 (Tp)：260°C、最大10秒
• Tpの5°C以内での保持時間：最大30秒
• 冷却速度：最大6°C/s
• 25°Cからピークまでの総時間：最大8分

リフローはんだ付けは2回を超えて行わないでください。2回のはんだ付け間隔が24時間を超える場合、LEDが吸湿し損傷する可能性があります。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、パッドあたり300°C未満の温度で3秒未満で行ってください。1つのLEDにつき手はんだ付けは1回のみ許容されます。

6.3 注意事項

• 反りや非共面性のあるPCBにはLEDを実装しないでください。
• はんだ付け後の冷却中は、機械的ストレスや過度の振動を避けてください。
• リフロー後、デバイスを急速に冷却しないでください。
• 修理が必要な場合は、両頭はんだごてを使用し、LED特性が損傷していないことを確認してください。

7. 信頼性試験と基準

7.1 試験条件

このLEDは以下の信頼性試験によって認定されています（各試験22個、合格基準0/1）：

• リフロー (JESD22-B106)：260°C最大、10秒、2回
• 温度サイクル (JESD22-A104)：-40°C～100°C、100サイクル
• 熱衝撃 (JESD22-A106)：-40°C～100°C、300サイクル
• 高温保管 (JESD22-A103)：100°C、1000時間
• 低温保管 (JESD22-A119)：-40°C、1000時間
• 寿命試験 (JESD22-A108)：25°C、IF=20mA、1000時間

7.2 不合格基準

不合格は、いずれかのパラメータが以下の限界を超えた場合と定義されます：

• 順方向電圧：> 1.1 × 上限規格値 (U.S.L)
• 逆電流：> 2.0 × U.S.L (最大10μA)
• 光束：<0.7 × 下限規格値 (L.S.L)

これらの試験により、典型的なアプリケーション条件下でのLEDの堅牢性が確認されます。

8. 設計上の考慮事項とアプリケーションノート

8.1 熱管理

熱抵抗450°C/Wを考慮すると、最大電流近くで動作させる場合には適切な放熱が不可欠です。接合部温度は95°C未満に保つ必要があります。設計者はPCB上に十分な銅領域を設け、必要に応じて強制冷却を検討する必要があります。

8.2 硫黄およびハロゲンに対する感受性

LEDの封止材は硫黄化合物によって劣化する可能性があります。周囲環境や接触材料中の硫黄含有量は100PPM未満に保つ必要があります。同様に、臭素および塩素化合物はそれぞれ900PPM未満、合計で1500PPM未満とし、内部構造への化学的攻撃を防ぐ必要があります。

8.3 静電放電 (ESD) 対策

すべての半導体デバイスと同様に、このLEDはESDに敏感です。HBM定格は2000Vです。取り扱いおよび実装時には、標準的なESD対策（接地されたワークステーション、静電防止リストストラップ、導電性パッケージ）を使用する必要があります。

8.4 回路設計

各LEDまたはストリングには、順方向電圧のばらつきによる電流暴走を防ぐために、電流制限抵抗が必須です。駆動回路は、LEDに逆電圧が印加されないようにする必要があります。逆電圧はマイグレーションや故障の原因となります。

9. 代替技術との比較

9.1 標準広角オレンジLEDとの比較

RF-OUL150TS-CA-E1の狭い30°視野角は、集光された光出力と高い軸上光度を必要とするアプリケーションに優れています。広角LED（例：120°）では同じ指向性を実現するために追加の光学部品が必要となり、コストと複雑さが増加します。

9.2 同様のパッケージの赤色LEDとの比較

オレンジ色LED (620–630 nm) は、人間の目での検出において、深赤色 (660 nm) と比較して周囲光下での視認性が優れています。また、状態表示用に独特の色を提供し、標準的な赤色や緑色のインジケータと区別できます。

10. よくある質問

10.1 連続動作の最大順方向電流は？

絶対最大定格は30mAですが、実際の制限は熱条件に依存します。周囲温度25°Cで良好な放熱がある場合、30mAは許容可能です。高温ではディレーティングが必要です。

10.2 アプリケーションに適したビンを選択するには？

希望する色合いに基づいて波長ビン（E00またはF00）を選択します。必要な明るさに基づいて光度ビン（M00, N00, O00）を選択します。電圧については、電流制限抵抗での消費電力を最小化するために、ドライバの出力電圧範囲に合ったビンを選択します。

10.3 このLEDは屋外用途で使用できますか？

動作温度範囲（-40°C～+85°C）は多くの屋外環境に適しています。ただし、このLEDは特に耐湿性やUV暴露に対して定格されているわけではありません。過酷な屋外条件では、追加のコンフォーマルコーティングや封止が必要になる場合があります。

11. ケーススタディ：指向性状態インジケータの設計

3メートル先から視認可能な明るく集光されたオレンジ色インジケータが必要なコントロールパネルにおいて、エンジニアはビンO00 (2800–4300 mcd) およびF00 (625–630 nm) のRF-OUL150TS-CA-E1を選択しました。各LEDは20mAに設定された定電流ドライバで駆動されます。PCBパッド設計は、放熱に十分な銅領域を持つ推奨はんだ付けパターンに従いました。狭い視野角により、二次光学部品は不要でした。結果として得られたアセンブリは全ての信頼性試験に合格し、隣接するインジケータ間のクロストークが最小限で均一な光出力を実現しました。

12. 基本原理と将来動向

12.1 発光原理

このLEDは、AlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）材料系に基づくオレンジチップを使用しており、直接禁制帯半導体における電子と正孔の再結合により発光します。スペクトル幅が狭いことは、高い色純度を示しています。

12.2 業界動向

チップ技術の進歩により、より高い発光効率とより小さなパッケージサイズが追求されています。小型化と高輝度化の傾向は続いており、よりコンパクトでエネルギー効率の高い設計を可能にしています。さらに、自動光学検査の採用とより厳格なビン分類により、ディスプレイやサイネージ用途における一貫性が向上しています。