オレンジ SMD LED データシート - 2.0x1.25x1.1mm - 2.5V - 75mW - AlInGaP 技術 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度オレンジ表面実装デバイス（SMD）LEDの完全な技術仕様を提供します。本デバイスは、自動実装装置に適したコンパクトなEIA標準パッケージを特徴とし、現代の電子実装プロセス向けに設計されています。AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体技術を採用し、高発光効率で鮮やかなオレンジ光源を実現しています。本製品はグリーン製造基準に準拠し、RoHS指令に基づき鉛フリーです。

1.1 主な特長

• 自動化対応：高速ピック&プレースマシンに最適化された、7インチリール上の8mmテープで供給されます。
• リフローはんだ付け対応：赤外線（IR）および気相リフローはんだ付けプロセスの両方に対応し、量産における信頼性の高いはんだ接合を保証します。
• 高輝度：標準駆動電流20mAで、典型的な光度は最大900 mcdを実現します。
• 広視野角：110度の視野角（2θ1/2）を特徴とし、良好な光拡散を提供します。
• 堅牢な構造：標準的なSMD実装および洗浄プロセスに耐えるように設計されています。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

以下の定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 消費電力（Pd）：周囲温度Ta=25°C時で75 mW。これはLEDパッケージが安全に熱として放散できる最大電力です。
• 直流順方向電流（IF）：連続30 mA。印加可能な最大定常状態電流です。
• ピーク順方向電流：80 mA、パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許容されます。
• 逆電圧（VR）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作温度範囲：-40°C から +85°C。信頼性のある動作のための周囲温度範囲です。
• 保管温度範囲：-40°C から +100°C。
• デレーティング：過熱を防ぐため、周囲温度が35°Cを超えるごとに、直流順方向電流は0.46 mA/°Cで線形にデレートする必要があります。

2.2 電気・光学特性

指定された試験条件下、周囲温度Ta=25°Cで測定された、典型的な性能を定義するパラメータです。

• 光度（Iv）：IF=20mA時、最小450 mcdから最大1120 mcdの範囲で、典型的な値は900 mcdです。CIEの明所視感度曲線にフィルタリングされたセンサーを使用して測定されます。
• 順方向電圧（VF）：IF=20mA時、典型的に2.5V、範囲は1.7Vから2.5Vです。特定の電圧ビン内では±0.1Vの許容差が適用されます。
• ピーク波長（λP）：611 nm。スペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長（λd）：605 nm。人間の目が知覚する単一波長で、CIE色度図から導出されます。
• スペクトル半値幅（Δλ）：15 nm。ピーク強度の半分における放射スペクトルの幅であり、色純度を示します。
• 逆電流（IR）：VR=5V時、最大100 μA。
• 静電容量（C）：VF=0V、f=1 MHzで測定した典型的な値は40 pFです。

3. ビニングシステムの説明

アプリケーションにおける一貫性を確保するため、LEDは性能ビンに選別されます。光度と順方向電圧の2つの主要パラメータがビニングの対象です。

3.1 光度ビニング

単位：mcd @ IF=20mA。各ビンには±15%の許容差があります。

• U1：450.0 – 560.0 mcd
• U2：560.0 – 710.0 mcd
• V1：710.0 – 900.0 mcd
• V2：900.0 – 1120.0 mcd

3.2 順方向電圧ビニング

単位：V @ IF=20mA。各ビンには±0.10Vの許容差があります。

• 0：1.7 – 1.8 V
• 1：1.8 – 1.9 V
• 2：1.9 – 2.0 V
• 3：2.0 – 2.1 V
• 4：2.1 – 2.2 V
• 5：2.2 – 2.3 V
• 6：2.3 – 2.4 V
• 7：2.4 – 2.5 V

設計者は、特に複数のLEDを並列に使用する場合、アプリケーションの輝度と電圧の一貫性要件に合わせて適切なビンコードを選択する必要があります。

4. 性能曲線分析

データシート内の特定のグラフ曲線（図1、図6）を参照しますが、その意味合いは設計にとって極めて重要です。

4.1 光度 vs. 順方向電流

推奨動作範囲内では、光出力（Iv）は順方向電流（IF）にほぼ比例します。LEDを20mA以上で駆動すると輝度は増加しますが、より多くの熱が発生するため、注意深い熱管理と絶対最大定格の遵守が必要です。

4.2 順方向電圧 vs. 順方向電流

V-I特性は非線形です。順方向電圧は正の温度係数を持ち、所定の電流において接合温度が上昇するとわずかに減少することを意味します。

4.3 スペクトル分布

放射スペクトルは611 nm（ピーク）を中心とし、比較的狭い15 nmの半値幅を持ち、AlInGaP技術の特徴である飽和したオレンジ色を提供します。

4.4 熱に関する考慮事項

35°C以上での0.46 mA/°Cのデレーティング係数は信頼性にとって重要です。高い周囲温度環境や設計不良のPCBでは、接合温度限界を超えたりルーメン減衰を加速させたりしないよう、許容される最大連続電流を低減する必要があります。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本LEDは業界標準のSMDパッケージ外形に準拠しています。主要寸法（ミリメートル単位）はそのフットプリントを定義します：長さ約2.0mm、幅約1.25mm、高さ約1.1mm。詳細図面には、パッド間隔、部品高さ、レンズ形状が規定されています。

5.2 極性識別

カソードは明確にマーキングされています。実装時の正しい向きが不可欠です。適切なはんだ付けとリフロー時の機械的安定性を確保するため、推奨されるPCB実装パッドレイアウトが提供されています。

5.3 テープ&リール包装

• テープ：部品は8mm幅のエンボスキャリアテープに収納されています。
• リール：テープは標準的な7インチ（178mm）直径のリールに巻かれています。
• 数量：フルリールあたり4000個。
• 包装：EIA-481-1-B仕様に準拠。連続する最大2個の欠品（空ポケット）が許容されます。

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

J-STD-020Bに準拠した鉛フリーリフロープロファイルを推奨します。

• 予熱：120–150°C、最大120秒。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間：ピーク温度ゾーン内で最大30秒。
• 熱衝撃を防ぐため、制御された昇温および冷却速度が必要です。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：リードごとに最大3秒。
• プラスチックパッケージを損傷しないよう、これは一度だけ行うべきです。

6.3 洗浄

指定された洗浄剤のみを使用してください。LEDを室温のエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールに1分未満浸漬することは許容されます。指定外の化学薬品はエポキシレンズやパッケージを損傷する可能性があります。

6.4 湿気感受性と保管

本製品は、JEDEC J-STD-020に基づき湿気感受性レベル（MSL）3に分類されます。

• 密封バッグ：30°C以下、相対湿度90%以下で保管。バッグ封印日から1年以内に使用してください。
• 開封済みバッグ：30°C以下、相対湿度60%以下で保管。工場の周囲環境に曝露してから168時間（7日）以内にはんだ付けする必要があります。
• ベーキング：湿度指示カードがピンク色（相対湿度≥10%）に変わった場合、または168時間のフロアライフを超えた場合は、使用前に少なくとも48時間、60°Cでベーキングしてください。未使用部品は新しい乾燥剤とともに再密封してください。

7. アプリケーション設計推奨事項

7.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。一貫した性能のため：

• 電流制限抵抗：定電流源で駆動する場合でも、動作電流を設定するために各LEDに直列抵抗を必ず使用してください。これは個々のLEDの順方向電圧（Vfビンのばらつき）のわずかな変動を補償するのに役立ちます。
• 直接並列接続の回避：個別の電流制限なしに複数のLEDを直接並列接続する（データシートの回路モデルB）ことは推奨されません。順方向電圧特性のわずかな違いが大きな電流不平衡を引き起こし、輝度の不均一や、最も低いVfを持つLEDへの過負荷の原因となる可能性があります。
• 推奨回路（モデルA）：電圧源（Vcc）、電流設定抵抗（R = (Vcc - Vf_LED) / I_LED）、およびLEDを直列に接続します。並列の各LEDブランチに対してこの回路を繰り返します。

7.2 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気放電に敏感です。取り扱いおよび実装中は以下の予防措置を講じる必要があります：

• 作業者は接地リストストラップまたは帯電防止手袋を着用する必要があります。
• すべての作業台、設備、保管施設は適切に接地されている必要があります。
• プラスチックレンズに蓄積する可能性のある静電気を中和するためにイオナイザーを使用してください。
• ANSI/ESD S20.20に基づく標準的なESD管理手順に従ってください。

7.3 熱管理

消費電力は低いですが、適切なPCB設計は寿命を延ばします：

• LEDの熱放散パッド（カソードおよびアノード）に接続されたPCB上に十分な銅面積を使用し、ヒートシンクとして機能させてください。
• LEDが他の大きな熱源の近くに配置されていないことを確認してください。
• 高温アプリケーションでは、電流デレーティング曲線を厳密に遵守してください。

8. 代表的なアプリケーションシナリオ

このオレンジLEDは、コンパクトで明るく信頼性の高いインジケータまたは光源を必要とする幅広いアプリケーションに適しており、以下に限定されません：

• 状態表示：民生電子機器、家電製品、産業用制御パネルにおける電源投入、スタンバイ、充電、故障表示。
• バックライト：小型LCDディスプレイのエッジライティング、キーパッド照明、コンパクトデバイス内の装飾照明。
• 自動車室内照明：ダッシュボードインジケータ、スイッチ照明、アンビエント照明（特定の自動車規格への適合性評価が必要）。
• サイン＆装飾：装飾用アレイや簡易サインにおけるポイント光源。
• センサーシステム：光センサーや遮断検出器の光源として。

9. よくある質問（FAQ）

9.1 このLEDを3.3Vまたは5Vのロジック出力から直接駆動できますか？

いいえ、直接は駆動できません。必ず直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、典型的なVfが2.5Vの場合、5V電源から20mAで駆動するには：R = (5V - 2.5V) / 0.020A = 125オーム。120オームまたは130オームの抵抗が適切です。抵抗がないと過剰な電流が流れ、LEDを破壊する可能性があります。

9.2 電圧と光度にビニングシステムがあるのはなぜですか？

製造プロセスにより、半導体特性に自然なばらつきが生じます。ビニングは、性能が密接に一致するグループにLEDを選別します。複数のLEDが均等に明るく見える必要があるアプリケーション（例：アレイ）では、同じ光度ビン（例：V1）を指定することが重要です。同様に、同じ電圧ビンのLEDを使用することで、並列回路における電流設定抵抗の計算を簡素化できます。

9.3 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λP）は、LEDが最も多くの光パワーを放射する物理的な波長です。主波長（λd）は、人間の色知覚（CIE図表）に基づく計算値です。実際に見える色に最もよく一致する単一波長です。このオレンジLEDのような単色LEDでは、これらはしばしば近い値ですが同一ではありません。

9.4 防湿バリアバッグを開封後の168時間のフロアライフはどれほど重要ですか？

MSL 3部品にとって非常に重要です。この時間を超えて曝露すると、湿気がプラスチックパッケージに吸収されます。リフローはんだ付け中、この湿気が急速に蒸気に膨張し、内部剥離、クラック（"ポップコーン現象"）、またはワイヤーボンドの故障を引き起こす可能性があります。時間を超えた場合は、湿気を除去するためにベーキングが必須です。

10. 技術紹介とトレンド

10.1 AlInGaP技術

このLEDは、透明基板上に成長させたアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体材料に基づいています。この技術は、赤、オレンジ、アンバー、黄色の波長領域で特に効率的であり、ガリウムヒ素リン（GaAsP）などの古い技術と比較して、より高い輝度と優れた温度安定性を提供します。透明基板の使用により、より多くの光がチップから放出され、外部量子効率が向上します。

10.2 業界トレンド

SMD LEDの一般的なトレンドは以下の方向に向かっています：

• 効率向上：ワットあたりのルーメンまたはミリカンデラの増加により、消費電力と熱負荷を低減。
• 小型化：高密度PCB設計のためのより小さなパッケージサイズ（例：0402、0201）への移行、光出力を維持または向上させながら。
• 信頼性向上：特に高温高湿条件下での動作寿命を延ばすための材料とパッケージング技術の改善。
• ビニングの厳密化：フルカラーディスプレイや自動車照明などのアプリケーションに不可欠な、極めて一貫した色と輝度を持つ部品を設計者に提供するための、より精密な選別。
• 統合化：ドライバIC、保護部品、光学系を単一パッケージに組み込んだLEDモジュールの増加により、最終製品の設計を簡素化。