リバースマウントSMD LED オレンジ 611nm - EIAパッケージ - 30mA - 75mW - 日本語データシート

1. 製品概要

本資料は、高輝度リバースマウント表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。本デバイスは、オレンジ～赤色波長帯域において効率と性能に優れることで知られるアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体チップを採用しています。LEDはウォータークリアレンズを備えた標準EIA準拠パッケージに収められており、信頼性の高い一貫したオレンジ照明を必要とするアプリケーション向けに設計されています。主な設計上の利点は、自動ピックアンドプレース実装システムとの互換性、および高温赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスへの適合性にあり、現代の大量電子機器製造に最適です。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は、周囲温度（Ta）25°Cの条件下で定義されます。これらの定格を超えると、永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 電力損失（Pd）：75 mW。これはデバイスが安全に熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（I_FP）：80 mA。この電流はパルス条件、具体的にはデューティサイクル1/10、パルス幅0.1msでのみ許容され、短時間の高輝度フラッシュを可能にします。
• 連続順電流（I_F）：30 mA。これは連続DC動作における最大推奨電流であり、光度測定の標準動作点を定義します。
• 逆電圧（V_R）：5 V。この限界を超える逆電圧を印加すると、LEDのPN接合が破壊される可能性があります。
• 動作・保管温度範囲：-55°C から +85°C。デバイスは産業グレードの温度耐性を有しています。
• IRリフローはんだ付けピーク温度：最大10秒間260°C。鉛フリー（Pbフリー）実装要件に準拠しています。

2.2 電気光学特性

主要性能パラメータは、特に断りのない限り、Ta=25°C、順電流（I_F）20 mAで測定されます。

• 光度（I_V）：最小45.0 mcdから代表値90.0 mcdの範囲。光度は、人間の眼の明所視（CIE）応答曲線に合わせて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。
• 指向角（2θ_1/2）：130度。この広い指向角（軸上強度の半分に低下する全角として定義）は、ランバートまたは準ランバート放射パターンを示しており、面照明や広い視認性を必要とするインジケータに適しています。
• ピーク波長（λ_P）：611 nm。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（λ_d）：605 nm。CIE色度座標から導出され、LEDの知覚色（オレンジ）を最もよく表す単一波長です。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：17 nm。この狭い帯域幅はAlInGaP技術の特徴であり、飽和した色純度を提供します。
• 順電圧（V_F）：代表値2.4 V、I_F=20mA時最大2.4 V。設計者は直列電流制限抵抗を計算する際に、この電圧降下を考慮する必要があります。
• 逆電流（I_R）：V_R=5V時最大10 μA。良好な接合品質を示しています。
• 静電容量（C）：バイアス0V、1 MHz時40 pF。このパラメータは高周波スイッチングやマルチプレクシングアプリケーションに関連します。

3. ビニングシステムの説明

製造における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは20mAで測定された光度に基づいてビンに分類されます。

• ビンコード P：45.0 – 71.0 mcd
• ビンコード Q：71.0 – 112.0 mcd
• ビンコード R：112.0 – 180.0 mcd
• ビンコード S：180.0 – 280.0 mcd

各光度ビン内には+/-15%の許容差が適用されます。この品番については、波長または順電圧の別個のビンは指定されておらず、それらのパラメータに対する厳密な管理または単一ビンでの提供を示唆しています。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフ曲線は参照されていますが提供テキストには表示されていません。ただし、このようなLEDの典型的な関係性は推測可能であり、設計上重要です：

• I-V（電流-電圧）曲線：標準的な指数関数的ダイオード特性を示します。順電圧は負の温度係数を持ち、接合温度が上昇するとV_Fがわずかに低下することを意味します。
• 光度 vs. 順電流：通常動作範囲では光度は順電流にほぼ比例しますが、非常に高い電流では熱および効率低下により飽和します。
• 光度 vs. 周囲温度：AlInGaP LEDの場合、光度は一般に周囲温度（および接合温度）が上昇すると低下します。高温環境ではこの熱的デレーティングを考慮する必要があります。
• スペクトル分布：611 nm（ピーク）を中心とし、半値幅17 nmの狭いガウス型曲線であり、単色オレンジ出力であることを確認します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性

LEDは標準EIAパッケージ外形に準拠しています。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で提供され、特に指定がない限り一般的な公差は±0.10 mmです。
• リバースマウントの指定は、通常、LEDが主発光面をプリント回路基板（PCB）に向けて実装され、光が開口部から出射されるか反射されることを示します。正確な機械図面により、パッドに対するレンズの向きが明確になります。
• 極性はデバイスパッケージ上（例：カソードマーク、ノッチ、またはドット）で示されており、PCBフットプリントと正しく整合させる必要があります。

5.2 推奨ソルダーパッド設計

適切なはんだ付け、機械的安定性、およびリフロー中の熱緩和を確保するために、推奨ソルダーパッドランドパターンが提供されます。このフットプリントに従うことは、トゥームストーニング（部品の立ち上がり）や不良はんだ接合の形成を防ぐために極めて重要です。

6. 実装および取り扱いガイドライン

6.1 はんだ付けプロセス

本デバイスは、鉛フリーはんだを使用した赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに完全に対応しています。JEDEC標準に準拠した推奨リフロープロファイルが提供されます。

• プリヒート：150–200°C、最大120秒間。基板を徐々に加熱し、フラックスを活性化させます。
• ピーク温度：最大260°C。デバイスはこの温度を超えてはなりません。
• 液相線以上時間：プロファイルは、デバイスがはんだの融点以上にある時間を、信頼性の高い接合に必要な時間（通常、ピーク温度で最大約10秒）に制限する必要があります。
• はんだごて：修理のために手はんだ付けが必要な場合は、先端温度最大300°C、接触時間3秒以下、かつ1回のみが推奨されます。

6.2 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、指定された溶剤のみを使用してください。推奨剤は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で、浸漬時間は1分未満です。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。

6.3 保管および湿気感受性

LEDは湿気感受性（MSL 2a）です。

• 密封バッグ：30°C以下、90%RH以下で保管。乾燥剤入りの元の防湿バッグが未開封の場合、保管寿命は1年です。
• 開封済みバッグ：開封後は、保管環境を30°C / 60%RHを超えないようにしてください。部品は672時間（28日）以内にIRリフロー処理を行う必要があります。
• 長時間暴露：元のバッグから出して672時間を超えて保管する場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングを行い、吸収した湿気を除去し、ポップコーニング（リフロー中のパッケージ割れ）を防止してください。

6.4 静電気放電（ESD）対策

LEDは静電気放電による損傷を受けやすいです。取り扱い上の注意点には、接地リストストラップ、帯電防止手袋の使用、およびすべての設備と作業面が適切に接地されていることを確認することが含まれます。

7. パッケージングおよび発注

• テープアンドリール：デバイスは、7インチ（178mm）径のリールに巻かれた8mm幅のエンボスキャリアテープ上で供給されます。
• リールあたり数量：3000個。
• 最小発注数量（MOQ）：残数については500個。
• パッケージング標準：ANSI/EIA-481仕様に準拠。テープにはカバーシールがあり、連続する空ポケットは最大2つまで許容されます。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

このオレンジLEDは、以下のような幅広いインジケータおよび照明アプリケーションに適しています：

• 民生電子機器、産業用制御パネル、ネットワーク機器の状態表示灯。
• スイッチ、キーパッド、またはメンブレンパネルのレジェンド用バックライト。
• 自動車内装照明（非重要部）。
• オレンジ色が必要なサインおよび装飾照明。

重要なお知らせ：本デバイスは標準的な電子機器を対象としています。故障が生命や健康に危険を及ぼす可能性のある、例外的な信頼性を必要とするアプリケーション（例：航空、医療生命維持装置、輸送安全システム）では、事前の相談と認定が必要です。

8.2 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。電圧源から駆動する場合は、所望の動作電流を設定し、熱暴走を防止するために、直列電流制限抵抗が必須です。抵抗値（R_s）はオームの法則を使用して計算できます：R_s= (V_電源- V_F) / I_F。温度変化にわたる安定動作のためには、特に最大定格付近で動作する設計や変化する熱環境下での設計では、定電流ドライバの使用が推奨されます。

8.3 熱管理

パッケージは小型ですが、最大75mWの電力損失を管理することは、長寿命と光出力維持のために重要です。PCB上の十分な銅面積を、サーマルパッド（存在する場合）またはLEDのはんだ接合部に接続することで、接合部からの熱伝導を助けます。最大30mAよりも低い電流で動作させることで、電力損失と接合温度を大幅に低減し、動作寿命を延ばすことができます。

9. 技術比較および差別化

この特定のLEDプラットフォームの主な利点は以下の通りです：

• リバースマウント機能：特定の光学効果を作り出したり、光源が隠されたロープロファイル実装を実現するための設計の柔軟性を提供します。
• AlInGaP技術：GaAsPなどの旧来技術と比較して、オレンジ/赤色に対してより高い効率と優れた温度安定性を提供します。
• 広い指向角（130°）：パネルインジケータに最適な広く均一な照明を提供します。
• 堅牢な実装互換性：自動実装および標準鉛フリーIRリフロープロファイルに対応しており、製造の複雑さとコストを削減します。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: ピーク波長（611nm）と主波長（605nm）の違いは何ですか？

A1: ピーク波長は発光スペクトルの物理的なピークです。主波長は、知覚される色相に最もよく一致する、人間の色知覚（CIEチャート）に基づく計算値です。このような単色LEDでは、これらは近い値ですが同一ではありません。

Q2: このLEDを30mAで連続駆動できますか？

A2: はい、30mAは最大連続DC順電流定格です。ただし、最適な寿命と信頼性のためには、接合温度とストレスを低減するため、より低い電流（例：20mA）での駆動がしばしば推奨されます。

Q3: なぜ光度のビニングシステムがあるのですか？

A3: 製造上のばらつきにより、光出力にわずかな差が生じます。ビニングはLEDを類似の性能を持つグループに分類し、設計者が自身の輝度要件を満たし、製品内の複数ユニット間で一貫性を確保するビンを選択できるようにします。

Q4: バッグ開封後の672時間のフロアライフはどの程度重要ですか？

A4: 信頼性の高いはんだ付けにとって非常に重要です。この暴露時間を超えてベーキングサイクルなしで使用すると、リフロー中に吸収した湿気が気化し、LEDパッケージ内の内部剥離やクラックを引き起こす可能性があります。

11. 設計および使用事例

シナリオ: 産業用ルータの状態表示パネルの設計

設計者はフロントパネルに複数のオレンジ色のアクティビティLEDを必要としています。彼らは、その輝度、広い指向角、自動実装との互換性からこのLEDを選択しました。設計では3.3V電源ラインを使用します。標準動作電流20mAを目標とし、直列抵抗は次のように計算されます：R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45オーム。標準の47オーム抵抗が選択されます。PCBレイアウトでは推奨ソルダーパッドフットプリントを使用し、放熱のためのグランドプレーンへの小さなサーマルリリーフ接続を含めます。LEDはビンコードQ（71-112 mcd）から指定され、十分かつ均一な輝度を確保します。組み立てられた基板は、JEDEC準拠のプロファイルを使用した標準鉛フリーリフロー炉を通過し、部品に熱損傷を与えることなく信頼性の高いはんだ接合が得られます。

12. 技術原理の紹介

このLEDは、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。PN接合に順電圧が印加されると、電子と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。このプロセスはエレクトロルミネセンスと呼ばれます。結晶格子中のアルミニウム、インジウム、ガリウムの特定の比率がバンドギャップエネルギーを決定し、それが直接発光の波長（色）を定義します。この場合はオレンジ色（約605-611 nm）です。ウォータークリアエポキシレンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力ビームを形成し（130°指向角）、光取り出し効率を向上させます。

13. 業界動向と発展

SMDインジケータLEDのトレンドは、より高い効率（単位電力入力あたりのより多くの光出力）、より厳密なビニングによる色の一貫性の向上、およびより高温のはんだ付けと動作条件下での信頼性の向上に向かって続いています。また、光学性能を維持または向上させながら小型化を進める動きもあります。さらに、より高度なパッケージでのオンボード電子機器（内蔵電流制限抵抗やドライバICなど）との統合は、設計を簡素化するためにますます一般的になっています。オレンジ/赤/琥珀色のAlInGaPの使用は依然として主要な高性能技術ですが、ペロブスカイトのような新規材料に関する継続的な研究が将来の代替手段を提供する可能性があります。