オーバルブルーLED 5484BN 技術データシート - パッケージ寸法 - 電圧2.8-3.6V - 光度720-1450mcd - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、精密な光学性能を備えたオーバルLEDの仕様を詳細に説明します。このデバイスは、旅客情報サインや類似の表示システムにおけるアプリケーション向けに特別に設計されています。その中核となる設計原理は、明確に定義された空間放射パターンを提供することに焦点を当てており、グラフィック表示における均一な照明と色混合を実現するために極めて重要です。

このLEDは高い光度出力を特徴としており、屋外や高周囲光環境に適しています。レンズのオーバル形状は重要な差別化要素であり、水平サインに最適化された非対称な視野角を形成します。この特性は、一方の軸で110度、垂直軸で40度という広い視野角と組み合わさり、様々な視点からの良好な視認性を確保します。封止材には耐UV性エポキシ樹脂を使用しており、屋外広告や可変メッセージサインに不可欠な、日光曝露下での長期信頼性と色安定性を向上させています。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 絶対最大定格

本デバイスは信頼性を確保するために、厳格な電気的・熱的限界内で動作するよう設計されています。絶対最大定格は、それを超えると永久損傷が発生する可能性のある閾値を定義します。

• 順方向電流（I_F）：30 mA（DC）。これは印加可能な最大連続電流です。
• パルス順方向電流（I_FP）：100 mA、デューティサイクル1/10、1 kHzのパルス条件下で許容されます。これにより、短時間の高輝度動作が可能です。
• 逆方向電圧（V_R）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、LED接合部が損傷する可能性があります。
• 電力損失（P_d）：100 mW。このパラメータは、熱に変換される総電気的電力を制限します。
• 動作・保管温度：デバイスは-40°Cから+85°Cで動作し、-40°Cから+100°Cで保管できます。
• はんだ付け温度：最大5秒間260°Cに耐え、標準的な鉛フリーはんだ付けプロセスに対応しています。
• 静電気放電（ESD）：1000V（人体モデル）に耐え、中程度のESD保護レベルを示します。適切なESD取り扱い手順を推奨します。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは標準試験条件（T_a=25°C、I_F=20mA）で測定され、LEDの中核的性能を定義します。

• 光度（I_V）：最小720 mcdから最大1450 mcdの範囲です。代表値はこの範囲内にあり、高輝度を提供します。
• 視野角（2θ_1/2）：非対称で110° x 40°です。大きな110°の角度は通常、広い水平視野に合わせられ、40°の角度はより集中した垂直ビームを提供します。
• ピーク波長（λ_p）：代表値468 nmで、最大スペクトルパワー放射点を示します。
• 主波長（λ_d）：465 nmから475 nmの範囲です。これは光の知覚色（青色）を定義します。
• スペクトル半値幅（Δλ）：代表値26 nm。これはスペクトル純度を測定します。幅が狭いほど、より飽和した青色を示します。
• 順方向電圧（V_F）：20mA時で2.8Vから3.6Vの範囲です。これは適切な電流制御を確保するためのドライバ回路設計に重要です。
• 逆方向電流（I_R）：V_R=5V時で最大50 μAで、良好な接合部品質を示します。

3. ビニングシステムの説明

To ensure color and brightness consistency in production, LEDs are sorted into bins based on key parameters.

3.1 光度ビニング

LEDは、20mAで測定された光度に基づいて4つのランク（G2、H1、H2、J1）に分類されます。

• G2：720 ~ 860 mcd
• H1：860 ~ 1030 mcd
• H2：1030 ~ 1210 mcd
• J1：1210 ~ 1450 mcd

測定不確かさは±10%です。設計者は特定の輝度レベルを達成したり、表示全体の均一性を得るためにビンを選択できます。

3.2 主波長ビニング

色の一貫性は、4つの波長ランク（1a、1b、2a、2b）を通じて管理されます。

• 1a：465.0 ~ 467.5 nm
• 1b：467.5 ~ 470.0 nm
• 2a：470.0 ~ 472.5 nm
• 2b：472.5 ~ 475.0 nm

測定不確かさは±1.0 nmです。このビニングは、青色が他の色と混合するフルカラーサインなど、正確な色合わせを必要とするアプリケーションで重要です。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、ドライバ設計と電力管理を支援するために4つのランク（0、1、2、3）に分類されます。

• 0：2.8 ~ 3.0 V
• 1：3.0 ~ 3.2 V
• 2：3.2 ~ 3.4 V
• 3：3.4 ~ 3.6 V

測定不確かさは±0.1Vです。同じ電圧ビンのLEDを使用することで、直列または並列アレイにおける電流制限抵抗の計算を簡素化できます。

4. 性能曲線分析

データシートは代表的な電気光学特性曲線を参照しています。具体的なグラフは本文には記載されていませんが、このようなLEDの標準的な曲線には通常以下が含まれます：

• 相対光度 vs. 順方向電流（I-V曲線）：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、通常、最大定格電流まではほぼ線形関係です。安定した輝度のための定電流駆動の重要性を強調します。
• 相対光度 vs. 周囲温度：光出力の熱的低下を示します。光度は一般に接合温度の上昇とともに減少し、密閉型サインにおける熱管理の重要な考慮事項です。
• 順方向電圧 vs. 接合温度：V_Fの負の温度係数を示します。順方向電圧は温度の上昇とともに低下し、単純な抵抗ベースの駆動回路の性能に影響を与える可能性があります。
• スペクトル分布：波長に対する相対強度をプロットしたグラフで、約468 nmでのピークと26 nmの半値幅を示し、青色発光を確認します。
• 視野角パターン：非対称放射パターン（110° x 40°）を示す極座標プロットで、必要な場所に光を導くサインの光学設計に重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは特定のオーバルレンズパッケージを備えています。データシートからの主要な寸法上の注意点は以下の通りです：

• すべての寸法はミリメートル（mm）です。
• 特に指定がない限り、標準公差は±0.25 mmです。
• フランジ下の樹脂の最大突出は1.5 mmです。
• タイバー切断後、その部分には裸の銅合金が露出します。この領域は、実装時やコンフォーマルコーティング時に適切に保護されないと酸化しやすい可能性があります。

正確な寸法図は参照されていますが、本文では詳細には記載されていません。パッケージはスルーホール実装（DIP）用に設計されています。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 リード成形

• 曲げ加工は、内部ダイとワイヤボンドへの応力を防ぐため、エポキシバルブの基部から少なくとも3 mm離れた場所で行う必要があります。
• リード成形は、はんだ付けプロセスの前に完了させなければなりません。
• 曲げ加工中にLEDパッケージに応力を加えないでください。
• リードフレームは室温で切断してください。高温での切断は熱衝撃を引き起こす可能性があります。
• PCBの穴はLEDリードと正確に位置合わせする必要があります。位置ずれによるリードへの応力は、エポキシ樹脂とLED性能を劣化させる可能性があります。

6.2 保管条件

• 推奨保管条件：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤70%。
• これらの条件下での最大保管寿命：出荷後3ヶ月。
• 長期保管（最大1年）の場合は、窒素雰囲気と乾燥剤を入れた密閉容器にLEDを保管してください。
• 高湿度での急激な温度変化を避け、結露を防止してください。結露は湿気の侵入を招き、はんだ付け時の故障（"ポップコーン現象"）につながる可能性があります。

6.3 はんだ付けプロセス

手はんだ付けとフローはんだ付けの両方について詳細な推奨事項が提供されています。

• 一般規則：はんだ接合部からエポキシバルブまでの最小距離を3 mm確保してください。
• 手はんだ付け：はんだごて先温度≤300°C（最大30Wのはんだごて）。リードごとはんだ付け時間≤3秒。
• フロー/DIPはんだ付け：
  • 予熱温度：≤100°C（≤60秒間）。
  • はんだ浴温度：≤260°C。
  • はんだ浴内時間：≤5秒。
• LEDが高温の間はリードに応力を加えないでください。
• LEDを複数回はんだ付け（ディップまたは手はんだ）しないでください。
• はんだ付け後、エポキシバルブが室温に冷却されるまで、機械的衝撃/振動から保護してください。
• ピークはんだ付け温度からの急冷を避けてください。

推奨はんだ付け温度プロファイルが参照されており、通常、温度上昇、予熱、ピーク温度（260°C）への急上昇、制御された冷却を示します。

7. 梱包・発注情報

7.1 梱包仕様

LEDはESD保護付きで、明確なラベル表示とともに梱包されます。

• 一次梱包：防静電バッグあたり500個。
• 二次梱包：5袋を1つの内箱に入れます（合計2,500個）。
• 三次梱包：10個の内箱を1つの外箱に梱包します（合計25,000個）。

7.2 ラベル情報

バッグと段ボール箱のラベルには、トレーサビリティと正しいアプリケーションのための重要な情報が含まれています：

• CPN（顧客部品番号）：顧客の内部参照番号。
• P/N（生産部品番号）：メーカーの部品番号（例：5484BN/BADC-AGJA/P/MS）。
• QTY（数量）：梱包内の個数。
• CAT（カテゴリ）：光度と順方向電圧ビンの組み合わせランクコード（例：H1-2）。
• HUE（色相）：主波長ビンのランクコード（例：1b）。
• REF（参照）：追加の参照情報。
• LOT No（ロット番号）：トレーサブルな製造ロット番号。
• Production Place（生産地）：製造国を示します。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

指定されている通り、このLEDは以下の用途向けに設計されています：

• カラーグラフィックサイン＆メッセージボード：その高輝度とオーバルパターンにより、サインのバックライト照明や直接照明に理想的で、可読性を確保します。
• 可変メッセージサイン（VMS）：高速道路、空港、公共交通システムで使用されます。ビニングシステムにより、大規模なマルチLED表示全体で一貫した色と輝度が実現できます。
• 商業用屋外広告：耐UV性エポキシと堅牢な設計により、日光や天候にさらされる過酷な屋外環境での長期信頼性をサポートします。
• 旅客情報サイン：特定の空間放射パターンは、赤色および緑色LEDと混合してフルカラー表示で様々な色を作り出すために適合されています。

8.2 設計上の考慮点

• 駆動回路：安定した動作と長寿命を確保するために、20mA（または低輝度/低電力の場合はそれ以下）に設定された定電流ドライバを使用してください。直列ストリングを設計する際は、V_Fのビニングを考慮してください。
• 熱管理：LEDあたりの電力損失は100mWのみですが、密閉型サイン内の高密度アレイはかなりの熱を発生させる可能性があります。接合温度を安全限界内に保ち、光出力と寿命を維持するために、十分な換気または放熱を確保してください。
• 光学設計：110° x 40°の視野角を活用してください。LEDを、110°軸が所望の水平視野領域をカバーするように配置します。必要に応じて、ビームをさらに整形するために二次光学部品（拡散板、レンズ）を使用できます。
• ESD保護：1kVのESD定格があるにもかかわらず、取り扱いと実装中は標準的なESD予防措置を実施してください。

9. 技術比較・差別化

他の部品番号との直接比較はデータシートには記載されていませんが、このLEDの主要な差別化機能は以下のように推測できます：

• オーバルレンズ vs. 標準ラウンドレンズ：主要な差別化要素です。オーバルレンズは長方形の放射パターンを作り出し、ラウンドレンズからの円形パターンと比較して長方形のサイン領域を照明するのに効率的で、光の無駄を減らします。
• 色混合用に適合された放射：データシートは、放射パターンが赤/緑/青混合アプリケーションに適合していると明示しています。これは、RGBピクセルクラスターで様々な視野角で均一な色混合を確保するための注意深い光学設計を示唆しています。
• 高輝度ビニング：1450mcdまでのビンを提供することで、太陽光下でも視認可能なアプリケーションに適した高輝度オプションを提供します。
• 耐UV性エポキシ：屋外での長寿命のための重要な機能で、時間の経過とともに封止材の黄変や透過率の低下を防ぎます。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_p~468 nm）は、LEDが最大の光パワーを放射する波長です。主波長（λ_d465-475 nm）は、人間の目にLEDと同じ色に見える単色光の波長です。主波長は、表示装置における色指定により関連性があります。

10.2 最大輝度を得るために30mAで連続駆動できますか？

はい、30mAは絶対最大連続順方向電流です。ただし、最大定格で動作させるとより多くの熱が発生し、時間の経過とともに光束維持率の低下を加速させる可能性があります。最適な寿命と信頼性のためには、より高い輝度が不可欠で熱管理が優れている場合を除き、試験電流である20mA以下で駆動することを推奨します。

10.3 発注時のビンコード（例：H1-2、1b）はどのように解釈すればよいですか？

"CAT"コード（例：H1-2）は、光度ビン（H1 = 860-1030 mcd）と順方向電圧ビン（2 = 3.2-3.4V）を組み合わせたものです。"HUE"コード（例：1b = 467.5-470.0 nm）は主波長ビンを指定します。これらのビンを指定することで、一貫した表示結果を得るために、性能特性が密にグループ化されたLEDを受け取ることができます。

10.4 保管寿命が3ヶ月に制限されている理由と、それを超えた場合の影響は？

標準的な工場条件（≤30°C/70%RH）下での3ヶ月の制限は、プラスチックパッケージを通じた吸湿に対する予防措置です。3ヶ月を超えると、湿気レベルがはんだ付けの安全限界を超える可能性があり、高温リフロー工程中に内部剥離やクラックのリスク（"ポップコーン現象"）があります。長期保管の場合は、窒素充填・乾燥環境で湿気の侵入を防ぎ、安全な保管時間を1年に延長できます。

11. 設計導入事例

シナリオ：高輝度屋外可変メッセージサイン（VMS）の設計

1. 要件分析：サインは太陽光下でも視認可能で、-20°Cから+60°Cの温度で動作し、均一な色見えを持つ必要があります。
2. LED選定：このオーバルブルーLEDは、その高輝度（最大輝度のためにJ1ビンを選択）、屋外用の耐UV性エポキシ、および赤色と緑色のパートナーLEDとの色混合用に適合された放射パターンから選定されました。
3. 電気設計：LEDは直列ストリングに配置されます。ドライバは18mA（余裕を見て20mAよりわずかに低い）に設定された定電流タイプです。最悪ケースのV_F（ビン3からの3.6V）を使用して、各ストリングに必要な最小ドライバ電圧を計算します。
4. 熱設計：PCBは金属基板（MCPCB）を使用し、LEDアレイからの熱を効率的に放熱します。最高周囲温度でLED接合温度が85°Cを下回ることを確認するために熱シミュレーションを実行します。
5. 光学・機械設計：LEDは、110°軸がサイン全体で水平に揃うように実装されます。アレイの上に二次拡散板を配置し、個々のLEDの点を滑らかで均一なパネル光に融合させます。
6. 調達・実装：すべての生産ロットで一貫性を確保するために、特定のビンコード（例：輝度用J1、波長用2a）でLEDを発注します。実装中は、はんだ付けプロファイルと保管ガイドラインへの厳格な遵守を維持します。

12. 動作原理

このLEDは、InGaN（窒化インジウムガリウム）半導体チップに基づいています。ダイオードの閾値（約2.8-3.6V）を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域に注入されます。それらが再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。InGaN合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが今度は発光波長を定義します—この場合は青色スペクトル（~468 nm）です。チップを囲むオーバル形状のエポキシレンズは一次光学素子として機能し、発光を所望の110° x 40°放射パターンに屈折・整形します。

13. 技術トレンド

サイン用LEDは進化を続けています。このデータシートは成熟したスルーホール（DIP）製品を表していますが、業界全体の一般的なトレンドには以下が含まれます：

• 効率向上（lm/W）：新しいチップ技術と蛍光体により、同じまたはより低い駆動電流でより高い光束出力が可能になり、電力消費と熱負荷が低減されます。
• 表面実装デバイス（SMD）の採用：SMDパッケージは、従来のDIPパッケージと比較してより高い密度、自動実装、そしてしばしばより良い熱経路を可能にしますが、DIPは特定の高電力またはレガシー設計では依然として関連性があります。
• 演色性と色域の向上：半導体材料と蛍光体システムの進歩により、より狭いスペクトルピークとより飽和した色を持つLEDが可能になり、フルカラー表示の色域が拡大しています。
• 統合スマート機能：一部の最新のサイン用LEDには、内蔵ドライバ（IC駆動LED）やアドレス指定機能が組み込まれており、システム設計が簡素化されています。
• 信頼性と寿命の向上：パッケージ材料の継続的な改善（一部の高電力アプリケーションではエポキシをより堅牢なシリコーンに置き換えるなど）により、より長い動作寿命と過酷な環境への耐性が向上しています。

このデータシートで説明されている製品は、そのオーバルビームパターンと高輝度出力が明確な利点を提供する特定のアプリケーション分野向けに、特殊化され、光学的に最適化されたコンポーネントとして、この状況の中に位置づけられます。