LEDランプ 264-7SURD/S530-A3 データシート - ブリリアントレッド - 20mA - 125mcd - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度ブリリアントレッドLEDランプの技術仕様を提供します。本デバイスは、優れた発光出力を要求するアプリケーション向けに設計されたシリーズの一部です。AlGaInPチップ技術を採用し、赤色拡散樹脂で封止されており、鮮明で鮮やかな赤色発光を実現しています。信頼性と堅牢性を中核原則として設計されており、様々な電子アセンブリにおいて一貫した性能を保証します。

本LEDは、RoHS、EU REACHなどの主要な環境・安全基準に準拠し、ハロゲンフリー（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）です。異なる視野角で提供可能であり、自動組立プロセス向けにテープ＆リール供給も可能で、大量生産ニーズに対応しています。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。これらは通常動作条件ではありません。

• 連続順方向電流 (IF):25 mA。これは、LEDの劣化リスクなく連続的に印加できる最大DC電流です。
• ピーク順方向電流 (IFP):60 mA。この定格は、1 kHz、デューティサイクル1/10のパルス条件下で適用されます。定常状態動作でこれを超えると故障の原因となる可能性があります。
• 逆電圧 (VR):5 V。これ以上の逆バイアス電圧を印加すると、LEDの半導体接合が破壊される可能性があります。
• 電力損失 (Pd):60 mW。これはパッケージが放散できる最大電力で、順方向電圧(VF) × 順方向電流(IF)として計算されます。
• 動作・保管温度:デバイスの動作温度範囲は-40°Cから+85°C、保管温度範囲は-40°Cから+100°Cです。
• はんだ付け温度 (Tsol):リード線は、はんだ付け工程中、260°Cで5秒間耐えることができます。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、標準試験条件Ta=25°C、IF=20mAで測定され、基準性能データを提供します。

• 光度 (Iv):代表値は125 mcd（ミリカンデラ）、最小値は63 mcdです。これは、人間の目に知覚される赤色光出力の明るさを定量化します。
• 視野角 (2θ1/2):60度（代表値）。これは光度がピーク値の半分に低下する全角であり、ビームの広がりを定義します。
• ピーク波長 (λp):632 nm（代表値）。これはスペクトルパワー分布が最大に達する波長です。
• 主波長 (λd):624 nm（代表値）。これは人間の目が知覚する単一波長であり、色相（ブリリアントレッド）を定義します。
• 順方向電圧 (VF):1.7V（最小）から2.4V（最大）の範囲で、20mA時の代表値は2.0Vです。これはLED動作時の両端の電圧降下です。
• 逆電流 (IR):5Vの逆バイアスを印加した場合、最大10 µAです。

測定不確かさに注意：VFは±0.1V、Ivは±10%、λdは±1.0nm。

3. ビニングシステムの説明

本データシートは、梱包ラベルの説明で参照されているように、主要パラメータに対してビニングシステムの使用を示しています。このシステムは、生産ロット内で定義された許容範囲内での色と明るさの一貫性を保証します。

• CAT (光度ランク):発光出力(Iv)のビンです。
• HUE (主波長ランク):色点(λd)のビンであり、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。
• REF (順方向電圧ランク):順方向電圧降下(VF)のビンであり、ドライバ設計や電力管理において重要となる場合があります。

具体的なビンコード値とその範囲は本抜粋では詳細に記載されていませんが、通常はメーカーから別途提供されるビニング文書に記載されています。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイスの動作を示すいくつかの特性グラフが含まれています。

4.1 相対強度 vs. 波長

このスペクトル分布曲線は、632 nmのピークを中心とした波長の関数としての光出力を示しています。狭い帯域幅（Δλ 代表値 20 nm）は、飽和した赤色であることを確認しています。

4.2 指向性パターン

光の空間分布を示す極座標プロットで、60度の視野角と相関があります。中心軸から強度がどのように減少するかを示しています。

4.3 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

このグラフは、ダイオードに典型的な電流と電圧の指数関数的関係を示しています。この曲線は、電流制限回路の設計に役立ちます。

4.4 相対強度 vs. 順方向電流

光出力は電流とともに増加しますが、高電流では効率低下や熱効果により非線形になる可能性があることを示しています。

4.5 相対強度 vs. 周囲温度

光出力の負の温度係数を実証しています。周囲温度が上昇すると光度が低下します。これはアプリケーションにおける熱管理にとって重要です。

4.6 順方向電流 vs. 周囲温度

ディレーティングガイドラインを示している可能性があり、電力損失限界内に収めるために、より高い周囲温度で最大許容順方向電流をどのように低減すべきかを示しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法図

LEDの物理的寸法を示す詳細な機械図面が提供されています。主な注意点は以下の通りです：すべての寸法はミリメートル単位、フランジ高さは1.5mm未満でなければならず、特に指定がない限り一般公差は±0.25mmです。この図面は、リード間隔、ボディサイズ、全体的な形状を定義しており、PCBフットプリント設計に不可欠です。

5.2 極性識別

カソードは通常、LEDレンズの平らな側面または短いリードで識別されます。データシートの図面はこれを明確に示すべきであり、逆バイアスを防ぐための正しい取り付けに不可欠です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いは、LEDの性能と信頼性を維持するために重要です。

6.1 リード成形

• エポキシボールベースから少なくとも3mm離れた位置でリードを曲げてください。
• はんだ付け前に成形を行ってください。
• パッケージにストレスをかけないでください。ストレスは内部ボンドを損傷したり、エポキシを割れたりさせる可能性があります。
• 室温でリードを切断してください。
• PCBの穴がLEDリードと完全に一致するようにして、取り付けストレスを避けてください。

6.2 保管

• 30°C以下、相対湿度70%以下で保管してください。出荷後の棚寿命は3ヶ月です。
• 長期保管（最大1年）の場合は、窒素と乾燥剤を入れた密閉容器を使用してください。
• 湿気の多い環境での急激な温度変化を避け、結露を防いでください。

6.3 はんだ付け

一般規則:はんだ接合部からエポキシボールまで最低3mmの距離を保ってください。

手はんだ:はんだごて先端温度最大300°C（30Wごての場合）、はんだ付け時間最大3秒。

フロー/ディップはんだ付け:予熱温度最大100°C、最大60秒。はんだ浴温度最大260°C、最大5秒。

プロファイル:熱衝撃を最小限に抑えるための、予熱、ソーク、リフロー、冷却ゾーンを示す推奨はんだ付け温度プロファイルグラフが含まれています。

重要な注意点:

• 高温段階中にリードにストレスをかけないでください。
• はんだ付け（ディップまたは手はんだ）は1回のみとし、複数回行わないでください。
• はんだ付け後、LEDが室温に冷却されるまで機械的衝撃から保護してください。
• ピーク温度からの急激な冷却を避けてください。
• 最低限有効なはんだ付け温度を使用してください。

6.4 洗浄

• 必要に応じて、室温のイソプロピルアルコールで1分以内にのみ洗浄してください。
• 超音波洗浄は避けてください。絶対に必要な場合は、損傷が発生しないことを確認するためにプロセスを事前に評価してください。

6.5 熱管理

簡潔ですが重要な注意点として、アプリケーション設計段階で熱管理を考慮しなければならないことを強調しています。動作電流は接合温度を考慮して設定する必要があります。過剰な熱は光出力と寿命を低下させます。

7. 梱包および注文情報

7.1 梱包仕様

LEDは静電気防止バッグに梱包され、内箱に入れられ、その後輸送保護用の外箱に入れられます。

梱包数量:バッグあたり最小200個から1000個。内箱1つに4袋が梱包されます。外箱1つに内箱10個が梱包されます。

7.2 ラベル説明

梱包ラベルにはいくつかのコードが含まれています:

• CPN:顧客の生産番号
• P/N:生産番号（例：264-7SURD/S530-A3）
• QTY:梱包数量
• CAT, HUE, REF:それぞれ、光度、主波長、順方向電圧のビニングコードです。
• LOT No:トレーサビリティのための製造ロット番号。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

記載されているアプリケーションには、テレビ、モニター、電話、コンピュータが含まれます。これは、コンシューマーエレクトロニクスやIT機器におけるインジケータランプ、小型ディスプレイのバックライト、またはステータスLEDとしての使用を示しています。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限:常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してIFを所望の値（例：代表的な明るさの場合は20mA）に制限し、電圧源に直接接続しないでください。
• 熱設計:PCBと周囲環境が十分な放熱を可能にすることを確認してください。特に最大定格付近で動作する場合や密閉空間での動作時に重要です。
• 光学設計:60度の視野角は広い視野に適しています。ビームシェーピングが必要な場合は、レンズや導光板の設計を考慮してください。
• ESD保護:高感度ではありませんが、組立中は標準的なESD取り扱い予防措置を推奨します。

9. 技術比較と差別化

この単一のデータシートでは他の型番との直接比較は提供されていませんが、このLEDシリーズの主な差別化機能は以下のように推測できます:

• 材料:AlGaInP半導体材料の使用。これは赤色や琥珀色に対して旧来の技術と比較して非常に効率的です。
• 明るさ:そのカテゴリ内でより高い明るさのシリーズとして位置づけられています。
• 準拠:現代の環境規制（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）への完全準拠は大きな利点です。
• 堅牢性:データシートは信頼性の高い堅牢な構造を強調しており、優れた機械的および熱的耐久性を示唆しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: 5V電源で20mAを達成するにはどの抵抗値を使用すべきですか？

A1: オームの法則を使用します：R = (V_supply - VF) / IF。V_supply=5V、VF(代表値)=2.0V、IF=0.02Aの場合、R = (5-2)/0.02 = 150 Ω。標準の150 Ω抵抗を使用してください。電流が限界を超えないようにするために、最悪ケースのVF(最小値)に対して常に計算してください。

Q2: このLEDを3.3V電源で駆動できますか？

A2: はい。同じ計算を使用します：R = (3.3-2.0)/0.02 = 65 Ω。68 Ωの標準抵抗が適切です。電源が必要な電流を供給できることを確認してください。

Q3: 高温で光出力が低下するのはなぜですか？

A3: これは半導体LEDの基本的な特性です。温度が上昇すると、チップ内部の非放射再結合率が上昇し、内部量子効率(IQE)が低下するため、光出力が低下します。

Q4: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A4: ピーク波長(λp)は、放射スペクトルの物理的なピークです。主波長(λd)は、LEDの光の色知覚に一致する単色光の単一波長です。この赤色のような飽和色の場合、それらは近いですが同一ではありません。

11. 実用的な使用例

シナリオ: ネットワークルーターのステータスインジケータパネルの設計。

LED（264-7SURD/S530-A3）は、その明るい赤色出力と信頼性のために選択されました。4つのLEDが電源、インターネット、Wi-Fi、イーサネットアクティビティを示すために使用されます。

設計手順:

1. PCBレイアウト: 機械図面に従ってLEDを配置し、はんだパッドからパネルのレンズ切り欠きまで3mmのクリアランスを確保します。

2. 回路設計: 3.3Vシステムレールを使用し、直列抵抗を計算：R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65Ω。68Ω、1/8W抵抗を選択します。抵抗での電力損失はI^2*R = (0.02^2)*68 = 0.0272Wで、定格内です。

3. 熱考慮: パネルは通気されており、LEDは間隔をあけて配置されています。推定動作周囲温度は45°Cです。相対強度 vs. 周囲温度曲線を参照すると、出力はわずかに低下しますが許容範囲内です。

4. 組立: 指定されたフローはんだ付けプロファイルに従います。組立後、外観検査と機能テストを実施します。

12. 原理紹介

このLEDは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスの原理で動作します。活性領域はアルミニウムガリウムインジウムリン（AlGaInP）で構成されています。順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlGaInP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、それが今度は放射光の波長（色）を定義します—この場合は赤色スペクトル（〜624-632 nm）です。赤色拡散エポキシ樹脂パッケージは、半導体チップを保護し、光出力を形成するための一次レンズとして機能し、光を拡散させて均一な外観を作り出します。

13. 開発動向

このようなインジケータLEDの進化は、いくつかの業界動向に従っています:

• 効率向上:継続的な材料科学とエピタキシャル成長の改善により、単位電力入力（ワット）あたりの光（ルーメン）を増やし、エネルギー消費を削減することを目指しています。
• 小型化:スルーホールパッケージは堅牢性のために依然として人気がありますが、高密度PCB設計向けのより小型の表面実装デバイス（SMD）パッケージへの並行した動向があります。
• 信頼性と寿命の向上:パッケージ材料、ダイアタッチ技術、蛍光体技術（白色LED用）の改善により、より高い動作温度下でも定格寿命が長くなり続けています。
• 色の一貫性とビニング:主波長、光束、順方向電圧に対するより厳しいビニング公差が標準となりつつあり、手動選別なしでマルチLEDアプリケーションでのより良い色合わせを可能にしています。
• 統合:動向には、回路設計を簡素化するために、LEDパッケージ内に電流制限抵抗または制御ICを統合することが含まれます。