赤色LED 3.0x3.0x0.55mm – 順方向電圧2.3V – 電力1.09W – 主波長612.5-625nm – 英文技術データシート

1. 製品概要

RF-A4E31-R15H-S1は、自動車の内装・外装照明用途向けに設計された高性能赤色発光ダイオード（LED）です。基板上に成長させた最先端のAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）エピタキシャル構造を採用し、優れた明るさと信頼性を実現しています。デバイスは、コンパクトな3.0mm×3.0mm×0.55mmのEMC（エポキシ成形コンパウンド）パッケージに封止されており、優れた熱管理と堅牢な機械的強度を提供します。

本LEDは、自動車グレードのディスクリート半導体向けAEC-Q102ストレステスト認定を取得しており、過酷な環境でも使用可能です。120°の非常に広い視野角により均一な配光を実現します。RoHS指令に適合し、耐湿性レベル2（MSL-2）です。表面実装アセンブリ用にテープ＆リール（4,000個/リール）で供給されます。

2. 技術パラメータ

2.1 電気・光学特性（Ts=25°C、IF=350mA時）

以下の表は、25°Cのパルス条件下で測定された主要な電気・光学パラメータをまとめたものです。

• 順方向電圧（V_F)：最小2.0V、標準2.3V、最大2.6V（IF=350mA時、測定公差±0.1V）
• 逆方向電流（I_R)：≤10µA（V_R=5V時）
• 光束（Φ）：最小55.3lm、最大93.2lm（IF=350mA時、公差±10%）
• 主波長（λ_D)：最小612.5nm、最大625nm（IF=350mA時）
• 視野角（2θ_1/2)：標準120°
• 熱抵抗（ジャンクション-はんだ間）：R_{th JS real}標準12°C/W（最大19°C/W）；R_th JS el標準6°C/W（最大10°C/W） – 350mA、25°Cで測定

25°Cでの光電変換効率η_eは47%（パルスモード）。最大許容損失は1092mW、最大順方向電流は420mA（ピーク時700mA、デューティ比1/10、パルス幅10ms）。ジャンクション温度は150°Cを超えてはなりません。

2.2 絶対最大定格

デバイスは以下の制限内で動作させる必要があります。

• 損失（P_D）：1092mW
• 順方向電流（I_F）：420mA
• ピーク順方向電流（I_FP）：700mA
• 逆方向電圧（V_R）：5V
• ESD（HBM）：2000V
• 動作温度（T_OPR）：−40〜+125°C
• 保存温度（T_STG）：−40〜+125°C
• ジャンクション温度（T_J）：150°C

3. ビニングシステム

3.1 順方向電圧および光束ビン（IF=350mA時）

LEDは順方向電圧（V_F）および光束（Φ）に基づいてビン分類されます。

• V_F電圧ビン（V）：C0（2.0–2.2）、D0（2.2–2.4）、E0（2.4–2.6）
• 光束ビン（lm）：PA（55.3–61.2）、PB（61.2–67.8）、QA（67.8–75.3）、QB（75.3–83.7）、RA（83.7–93.2）
• 波長ビン（nm）：C2（612.5–615）、D1（615–617.5）、D2（617.5–620）、E1（620–622.5）、E2（622.5–625）

お客様は、アプリケーションで一貫した性能を確保するために、必要なビンの組み合わせを指定できます。

4. 性能曲線

以下の標準的な光学特性は設計参考用に提供されています。特に記載がない限り、すべての曲線は25°Cで測定されています。

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流（図1‑6）

低電流では、順方向電圧は0mAの約1.6Vから50mAの2.0Vまで急激に上昇します。100mA以上では曲線はほぼ直線になります。350mAでの標準順方向電圧は2.3Vです。

4.2 順方向電流 vs. 相対光束（図1‑7）

相対光束は、350mAまでは順方向電流にほぼ比例して増加し、350mAで100%に達します。350mAを超えると、熱影響により勾配は徐々に緩やかになります。

4.3 ジャンクション温度 vs. 相対光束（図1‑8）

ジャンクション温度が−40°Cから150°Cに上昇すると、相対光束は約40%低下します。125°Cでは、光束は25°C時の約70%まで低下します。

4.4 はんだ温度 vs. 順方向電流（図1‑9）

最大ジャンクション温度を超えないように、はんだ温度が25°Cを超える場合は順方向電流をディレーティングする必要があります。はんだ温度125°Cでは、最大許容電流は約150mAです。

4.5 電圧シフト vs. ジャンクション温度（図1‑10）

順方向電圧シフト（ΔV_F）は温度に対してほぼ直線的です。25°Cを基準として、150°Cで約−0.3V、−40°Cで約+0.3Vです。

4.6 放射ダイアグラム（図1‑11）

LEDは広いランバート分布に近い配光で発光します。±60°での相対光度は軸上の約50%であり、半値全幅（FWHM）120°に相当します。

4.7 主波長シフト vs. ジャンクション温度（図1‑12）

主波長は温度上昇に伴い長波長側にシフトします。150°Cでは25°C基準で約+8nm、−40°Cでは約−7nmシフトします。

4.8 スペクトル分布（図1‑13）

ピーク発光波長は約620nmで、半値全幅（FWHM）は約20nmと狭くなっています。スペクトルに顕著な副ピークはなく、純粋な赤色を実現しています。

5. メカニカルパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

デバイスは3.0mm×3.0mmの表面実装パッケージで、全高は0.55mmです。上面は光学的に透明なシリコーンで覆われ、底面には熱的・電気的接続用の金属パッドがあります。極性はコーナーの切り欠き（カソード側）で示されています。

5.2 推奨はんだ付けパッドパターン

良好な熱・電気性能を得るために、推奨されるPCBランドパターンは、アノードパッド2.4mm×2.3mm、カソードパッド1.5mm×0.65mm、ギャップ0.55mmです。すべての寸法は±0.2mmです。

6. 実装とはんだ付けガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

本LEDは標準的なSMTリフローはんだに対応しています。最大2回のリフローが許容されます。推奨プロファイルパラメータは以下の通りです。

• 予熱：150°C→200°C、60～120秒
• 217°C以上（T_L）の時間：最大60秒
• ピーク温度（T_P）：260°C、保持時間≤10秒（ピークの5°C以内で最大30秒）
• 上昇速度：≤3°C/秒（T_SmaxからT_P)
• 冷却速度：≤6°C/秒
• 25°CからT_Pまでの総時間：≤8分

2回のリフローの間に24時間以上経過した場合は、吸湿による損傷を防ぐために再ベークが必要です。

6.2 取り扱いと洗浄

シリコーン封止材は柔らかいため、レンズに機械的な圧力をかけないでください。洗浄にはイソプロピルアルコールのみを使用してください。超音波洗浄は推奨しません。有機蒸気を放出する接着剤はシリコーンを変色させるため使用しないでください。

7. 梱包および注文情報

LEDは帯電防止の防湿バッグに梱包されています。1リールあたり4,000個入りです。キャリアテープ（幅8mm）の寸法は、A₀= 3.30mm、B₀= 3.50mm、K₀= 0.90mm。リール径は180mmです。ラベルには品番、ロット番号、ビンコード、数量、製造日が記載されています。開封前の保管条件：30°C以下、75%RH以下で最長1年間。開封後は24時間以内に使用するか、60±5°Cで24時間以上ベークしてください。

8. アプリケーションノート

8.1 代表的な用途

この赤色LEDは、自動車内装照明（インストルメントクラスター、アンビエント照明）および外装照明（テールランプ、ストップランプ、ターンシグナル）に最適です。高輝度と広視野角により、赤色の色純度が重要な汎用インジケータや signage 用途にも適しています。

8.2 熱管理

LEDの光出力と波長はジャンクション温度に依存するため、適切な放熱が不可欠です。PCBおよび追加ヒートシンクの熱抵抗は、最悪動作条件下でT_Jを150°C未満に維持するように設計する必要があります。はんだパッドは大きな銅領域に接続してください。

8.3 電流ディレーティング

高温雰囲気で動作させる場合、はんだ温度対順方向電流の曲線に従って順方向電流をディレーティングする必要があります。例えば、T_s=100°Cでは、最大許容順方向電流は約200mAです。

9. 技術比較

従来のAlGaAsやGaAsPベースの赤色LEDと比較して、本デバイスで採用されているAlGaInP技術は高い発光効率と優れた温度安定性を提供します。広い120°の視野角は、多くの競合する3.0mm×3.0mm赤色LEDの90°～100°半値角よりも大幅に広いです。AEC-Q102認定は、民生グレード相当品よりも厳しいストレステストをクリアしており、自動車用途での高い信頼性を実現します。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: このLEDは420mAを超える電流で使用できますか？
いいえ。順方向電流の絶対最大定格は420mA（ピーク時700mA、デューティ比あり）です。この制限を超えて動作させると、永久的な損傷を引き起こします。

Q2: このLEDの標準的な寿命はどのくらいですか？
データシートに直接明記されていませんが、AEC-Q102認定LEDは通常、定格内で適切な熱管理のもとで非常に長い寿命（>50,000時間）を示します。

Q3: ESD感受性にはどのように対処すればよいですか？
デバイスは2kV HBM定格です。標準的なESD予防策（アースリストラップ、導電性ワークステーション、帯電防止梱包）を使用してください。

Q4: 同一アプリケーションで異なる光束ビンを混在できますか？
ビンを混在させると、明るさの差が目立つ可能性があります。均一な外観が必要な場合は単一ビンの使用を推奨します。ただし、アプリケーションがばらつきを許容する場合を除きます。

11. 設計事例

自動車用リアコンビネーションランプ（RCL）
あるお客様は、RF-A4E31-R15H-S1を6個使用してストップランプ用の赤色LEDモジュールを設計しました。LEDは3直列2並列（3S2P）で配置し、12V対応としました。各ストリングは350mA総電流（LEDあたり175mA）で専用の定電流ドライバにより駆動されました。銅コアPCB（厚さ1.6mm、2oz銅箔）を使用して、はんだ温度を85°C未満に維持しました。このモジュールは、熱衝撃試験（−40°C～125°C、1000サイクル）および湿度試験（85°C/85%RH、1000時間）を故障なく合格しました。

12. 動作原理

本LEDは、透明基板（GaAs）上に成長させたダブルへテロ構造のAlGaInP活性層をベースとしています。順方向バイアスが印加されると、活性領域で電子と正孔が放射再結合し、材料のバンドギャップ（約2.0eV、赤色光約620nmに相当）に対応するエネルギーを持つ光子を放出します。EMCパッケージはチップを封止し、光を効率的に取り出すためのレンズを提供します。熱放散は、大型の底面パッドとPCBの銅配線を介して行われます。

13. 技術動向と展望

AlGaInP技術は、効率と熱安定性において継続的に改善されています。今後のトレンドとしては、エピタキシャル成長の改善やパターン化基板などのチップ設計の最適化による高光束ビンの実現が挙げられます。自動車用途ではAEC-Q102認定の採用が標準となりつつあり、本LEDは既にその基準を満たしています。小型化（例：2.0mm×2.0mmパッケージ）が進行中ですが、3.0mm×3.0mmは高出力赤色LEDにおいて電力処理能力と光取り出し面積のバランスが良いため、引き続き人気があります。