赤色LED 3.2x1.25x1.1mm - 順電圧2.0V - 電流30mA - 電力72mW - 技術データシート

1. 製品概要

1.1 一般説明

この赤色SMD LEDは、赤色発光ダイオードチップを使用し、標準の3.2mm x 1.25mm x 1.1mm表面実装パッケージに封入されています。本デバイスは、高輝度と広視野角を必要とする一般的な表示、標識、およびディスプレイ用途向けに設計されています。コンパクトな実装面積により、自動SMT実装およびリフローはんだ付けプロセスに適しています。

1.2 特長

• 極めて広い視野角：半値角140度で、多方向からの明確な視認性を実現。
• 鉛フリーリフローを含むすべてのSMT実装およびはんだ付けプロセスに対応。
• 耐湿性レベル(MSL)：JEDEC規格によるレベル3で、周囲環境が規定の限界を超えた場合は適切な取り扱いと使用前のベーキングが必要。
• RoHS準拠、鉛、水銀、カドミウム、六価クロムなどの有害物質を含まない。
• 設計の柔軟性のために、複数の明るさおよび波長ビンで提供可能。

1.3 用途

• 民生用電子機器、産業用機器、自動車内装における光学インジケータおよび状態表示灯。
• スイッチやシンボルバックライト（キーボード、制御パネル、標識など）。
• 小型で低消費電力が望まれる一般照明および装飾用途。

2. 技術パラメータ

2.1 電気的・光学的特性（Ta = 25°C）

以下の表に、特に記載がない限り、順電流20 mA、周囲温度25°Cで測定された主要な電気的および光学的パラメータをまとめます。

注記：順電圧測定誤差：±0.1 V。主波長測定誤差：±2 nm。光度測定誤差：±10%。

2.2 絶対最大定格

以下の表に記載された値を超えるストレスは、デバイスに永久的な損傷を与える可能性があります。これらは絶対最大定格であり、推奨動作条件を超えた状態でのデバイスの機能動作を意味するものではありません。

熱抵抗と周囲温度により接合温度が95°Cを超える場合は、最大許容順電流をディレーティングする必要があります。高温条件下では、適切な放熱または駆動電流の低減を適用してください。

3. ビニングシステム

本LEDは、順電圧(VF)、主波長(λD)、および光度(IV)の複数のビンで提供されます。このビニングにより、設計者はタイトなパラメータ公差を持つデバイスを選択でき、照明システム全体で一貫した性能を確保できます。

3.1 順電圧ビン

3つのVFビンが定義されています：B0 (1.8～2.0 V)、C0 (2.0～2.2 V)、D0 (2.2～2.4 V)。B0ビンの20 mAにおける代表的な順電圧は約2.0 Vです。

3.2 主波長ビン

3つの主波長ビンが利用可能です：F00 (625～630 nm、ディープレッド)、G00 (630～635 nm、レッド)、H00 (635～640 nm、オレンジレッド)。標準のピーク発光は約630 nmです。

3.3 光度ビン

光度は3つの範囲に分類されます：1BS (40～90 mcd)、1DN (90～140 mcd)、1GK (140～200 mcd)。これらのビンにより、マルチLEDアプリケーションでの明るさのマッチングが可能になります。

ビンコードはパッケージラベルに、ロット番号や日付コードなどの他の識別子とともに印刷されています。

4. 性能曲線

以下の曲線に標準的な光学特性および電気特性を示します。これらの曲線は設計ガイドラインとして意図されており、実際の性能は動作条件によって異なる場合があります。

4.1 順電圧 vs. 順電流（図1-6）

このプロットはダイオードに典型的な指数関係を示しています。20 mAでは順電圧は約2.0 Vです。この曲線は所定の電圧に対する電流の推定に使用できますが、電流制限抵抗の使用を常に推奨します。

4.2 順電流 vs. 相対光度（図1-7）

相対光度は30 mAまでの順電流にほぼ線形に増加します。より高い電流では、加熱によるわずかな飽和が発生する可能性があります。

4.3 ピン温度 vs. 相対光度（図1-8）

はんだ接点温度が上昇すると、相対出力は低下します。85°Cでは、光度は25°Cの約90%になります。安定した光出力を維持するには熱管理が不可欠です。

4.4 ピン温度 vs. 順電流（図1-9）

最大許容順電流は、ピン温度の上昇に伴いディレーティングする必要があります。85°Cでは、接合温度を95°C未満に保つために最大電流は約20 mAに低減されます。

4.5 順電流 vs. 主波長（図1-10）

主波長は電流の増加に伴いわずかにシフトし、通常動作範囲で2 nm未満です。これは半導体のバンドフィリング効果によるものです。

4.6 相対光度 vs. 波長（図1-11）

分光分布は約630 nmでピークとなり、半値全幅は標準で15 nmです。これにより鮮やかな赤色が保証されます。

4.7 放射パターン（図1-12）

本LEDは半値角140°の広いランバート放射パターンを示します。これにより、広範囲の照明や広角表示を必要とする用途に最適です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

パッケージ本体の寸法は3.2 mm（長さ）×1.25 mm（幅）×1.1 mm（高さ）です。底面には2つのはんだパッドが設けられています。アノードパッドは図面にプラス記号または識別子で示されています。詳細な機械図面はデータシート（図1-1～1-5）に記載されています。

5.2 推奨はんだ付けパターン

リフローはんだ付けに推奨される銅パッド寸法はデータシートに示されています。適切なパッドサイズにより、良好な熱的および電気的接触が確保されます。 はんだペーストステンシルの厚さは通常0.12 mmが推奨されます。

5.3 極性識別

カソード側は通常、パッケージの切り欠きまたは平坦部で示されます。底面図では、パッド1がアノード、パッド2がカソードです（図1-4参照）。組み立て時には正しい極性を守ってください。

6. SMTリフローはんだ付け

6.1 リフロープロファイル

推奨リフローはんだ付けプロファイルはJEDEC規格に基づいています。主なパラメータは以下の通りです。

• 平均昇温速度（TsmaxからTP）：最大3°C/s
• 予熱温度範囲（TsminからTsmax）：150°C～200°C
• 予熱時間（ts）：60～120秒
• 217°C以上の時間（tL）：60～150秒
• ピーク温度（TP）：260°C（最大）
• ピーク温度の5°C以内の時間（tp）：最大30秒
• ピーク温度（>255°C）での時間：最大10秒
• 平均冷却速度：最大6°C/s
• 25°Cからピーク温度までの時間：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回のはんだ付けサイクル間で24時間以上経過した場合、LEDが吸湿する可能性があるため、2回目のリフロー前にベーキングが必要です。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合、こて先温度は300°C未満とし、はんだ付け時間は3秒を超えないようにしてください。1つのLEDにつき手はんだ付けは1回のみ許可されます。

6.3 リワークと修理

リフロー後のリワークは推奨されません。やむを得ない場合は、熱ストレスを最小限に抑えるために両頭はんだごてを使用してください。LEDに損傷がないことを確認するための事前検証テストが必要です。

7. 取り扱い注意事項

7.1 保管

LEDは乾燥剤と湿度インジケーターカードを同梱した防湿袋(MBB)で出荷されます。開封前は30°C以下、75% RH以下で保管してください。開封後は、30°C以下、60% RH以下で保管した場合、168時間（7日間）以内に使用する必要があります。保管時間を超えた場合、または湿度インジケーターカードがピンク色（吸湿を示す）になった場合は、ベーキング（60±5°C、24時間以上）が必要です。

7.2 静電気放電（ESD）保護

LEDはESDに敏感です。接地された作業台、導電性パッケージ、静電防止リストストラップなど、適切なESD対策を講じてください。本デバイスは2000V HBMの定格です。

7.3 化学的および環境的考慮事項

LEDの封止材はシリコーンであり、特定のガスや化学物質に対して透過性があります。環境中または接触材料中の硫黄化合物は100 ppm未満に抑えてください。外部材料中の臭素および塩素含有量はそれぞれ900 ppm未満、合計で1500 ppm未満にしてください。揮発性有機化合物(VOC)はアウトガスしてLEDに堆積し、変色や光量低下を引き起こす可能性があります。LED近傍で使用する接着剤は有機蒸気を放出してはなりません。

7.4 機械的取り扱い

シリコーンレンズに直接圧力を加えないでください。ピンセットを使用して部品の側面をつかんで取り扱ってください。はんだ付け後のPCBの曲げは、LEDパッケージの割れにつながるため避けてください。

7.5 洗浄

洗浄にはイソプロピルアルコールを推奨します。その他の溶剤はシリコーン封止材との適合性をテストする必要があります。超音波洗浄はLEDを損傷する可能性があるため推奨しません。

8. パッケージと注文情報

8.1 パッケージ仕様

LEDはテープ＆リール形式でパッケージされています：1リールあたり3000個。キャリアテープは導電性プラスチック製で、幅8 mm、ポケットピッチ4 mmです。リール径は178 mm、ハブ径は60 mm、テープ幅は8 mmです。

8.2 ラベル情報

各リールには以下の情報が記載されたラベルが貼られています：品番、仕様番号、ロット番号、ビンコード（VF、波長、光度ビンを含む）、数量、日付コード。ビンコードは生産における一貫した性能を確保するために不可欠です。

8.3 防湿包装

リールは乾燥剤と湿度インジケーターカードとともに防湿袋に密封されます。その後、段ボール箱に梱包されて出荷されます。

9. 信頼性と試験

9.1 信頼性試験条件

本製品はJEDEC規格に従って認定されています。以下の試験は各22サンプルで実施され、合格基準：不良0個（Ac=0, Re=1）。

9.2 故障判定基準

以下の基準により、信頼性試験後の故障を定義します。

• 順電圧(VF)が上限仕様限界(U.S.L.)の1.1倍を超える
• 逆電流(IR)が上限仕様限界(U.S.L.)の2.0倍を超える
• 光束(Φ)が下限仕様限界(L.S.L.)の0.7倍未満に低下

10. アプリケーションノート

LED回路を設計する際は、過電流を防ぐために必ず電流制限抵抗を含めてください。抵抗値は R = (電源電圧 - 標準VF) / 希望電流 で計算できます。例えば、5V電源、目標電流20 mAの場合、R = (5 - 2.0) / 0.02 = 150 Ωです。すべての条件下で安全動作を確保するために、最悪ケースのVF最小/最大を使用してください。

直列または並列接続の場合は、電流分担と熱影響を考慮してください。並列では同じビンのLEDを使用し、明るさのばらつきを最小限に抑えてください。特に高電流または高周囲温度で動作する場合は、放熱のために十分なPCB銅領域を確保してください。

広い視野角により、均一な照明が求められるエッジライトやバックライト用途に本LEDは適しています。

11. よくある質問（FAQ）

Q: 温度上昇に伴いLEDの明るさが低下するのはなぜですか？

A: 半導体の内部量子効率が温度とともに低下し、同じ駆動電流でも光出力が低下します。熱管理が鍵です。

Q: 電圧源から直接LEDを駆動できますか？

A: いいえ、LEDの損傷を避けるために電流制限抵抗または定電流ドライバが必須です。

Q: 逆電圧を印加するとどうなりますか？

A: 降伏以上の逆電圧は漏れ電流を引き起こし、最終的にLEDを破壊します。最大逆電圧は試験条件5Vです。長時間の逆バイアスは避けてください。

Q: 未使用のLEDはどのように保管すべきですか？

A: 元の防湿袋に入れ、30°C以下、75% RH以下で保管してください。開封後は168時間以内に使用するか、使用前にベーキングしてください。

Q: 本LEDは鉛フリーはんだ付けに対応していますか？

A: はい、260°Cのピーク温度はRoHS準拠の鉛フリーはんだ付けプロセスに対応しています。

12. 動作原理

LEDは、PN接合で電子と正孔が再結合する際に発光する半導体ダイオードです。この赤色LEDでは、活性領域は通常、アルミニウムガリウムインジウムリン(AlGaInP)またはガリウムヒ素リン(GaAsP)材料で作られています。順バイアスがかかると、n側の電子とp側の正孔が活性領域で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。発光波長は半導体材料のバンドギャップエネルギーに対応し、この場合は赤色光（630 nm）で約1.96 eVです。LEDは透明または着色されたシリコーンレンズで封止され、保護と放射パターンの成形も行います。

13. 開発動向

赤色LEDは、より高い効率（lm/W値の向上）と優れた熱安定性を備えて進化を続けています。パッケージの小型化（例えば3.2×1.25 mmは既にコンパクト）と高輝度ビンへの移行がトレンドです。光取り出し効率の向上やフリップチップ設計などのチップ技術の進歩により、さらなる性能向上が期待されています。さらに、インテリジェント駆動回路やIoT接続との統合により、スマート照明やディスプレイでの応用拡大が見込まれています。