サイドビュー SMD LED オレンジ 5A - 超高輝度 AlInGaP - 5V 逆耐圧 - 75mW 電力 - 日本語技術データシート

1. 製品概要

本資料は、高性能なサイドビュー表面実装デバイス（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、超高輝度アルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体チップを利用してオレンジ色の光を生成します。ウォータークリアレンズパッケージを採用し、サイド発光が必要な様々なインジケータやバックライト用途に適した広い視野角を提供します。本製品はRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、グリーン製品に分類されます。その設計は、標準的な自動実装機および赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに対応しており、大量生産に最適です。LEDは、7インチ径リールに巻かれた8mmテープ上で供給され、EIA（電子工業会）標準パッケージングに準拠しています。

2. 詳細技術パラメータ分析

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限界値を定義します。これらの値は周囲温度（Ta）25°Cで規定されており、いかなる動作条件下でも超えてはなりません。

• 電力損失（Pd）：75 mW。これは、LEDパッケージが性能劣化や故障を引き起こすことなく熱として放散できる最大電力です。
• 連続順方向電流（IF）：30 mA DC。連続的に印加できる最大定常状態電流です。
• ピーク順方向電流：80 mA。これは、デューティサイクル1/10、パルス幅0.1msのパルス条件下でのみ許容されます。パルスモードでDC定格電流を超えることで、より高い瞬間輝度が得られます。
• 逆電圧（VR）：5 V。LEDに逆バイアス方向で印加できる最大電圧です。これを超えると接合破壊を引き起こす可能性があります。
• 静電気放電（ESD）耐量（HBM）：1000 V（人体モデル）。これはデバイスの静電気に対する感度を示します。適切なESD取り扱い手順が必須です。
• 動作温度範囲：-30°C から +85°C。LEDが正しく機能するように設計された周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲：-40°C から +85°C。デバイスが通電されていない状態で安全に保存できる温度範囲です。
• 赤外線リフローはんだ付け条件：最大260°Cのピーク温度で、最大10秒間。これは、組立中にパッケージが耐えられる熱プロファイルを定義します。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータはTa=25°Cで測定され、通常動作条件下でのLEDの典型的な性能を定義します。ほとんどの光学パラメータの試験電流（IF）は5 mAです。

• 光度（Iv）：5 mA時、最小11.2ミリカンデラ（mcd）から代表値71.0 mcdの範囲です。光度は、明所視（人間の目）応答曲線（CIE）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。
• 視野角（2θ1/2）：130度。これは、光度が中心軸で測定された値の半分に低下する全角です。広い視野角は、ウォータークリアレンズを備えたサイドビューLEDの特徴です。
• ピーク発光波長（λP）：611ナノメートル（nm）。これは、LEDのスペクトルパワー出力が最大となる波長です。
• 主波長（λd）：605 nm。CIE色度図から導出され、人間の目に知覚されるLEDの色（オレンジ）を最もよく表す単一波長です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：17 nm。このパラメータは、発光のスペクトル純度または帯域幅を示し、最大強度の半値全幅（FWHM）として測定されます。
• 順方向電圧（VF）：IF=5mA時、1.6 V（最小）から2.3 V（最大）の間。これは、LEDが電流を導通しているときの両端の電圧降下です。
• 逆電流（IR）：逆電圧（VR）5V印加時、最大10マイクロアンペア（μA）。低い逆電流が望ましいです。

3. ビニングシステムの説明

LEDの光度はロットによってばらつくことがあります。エンドユーザーに一貫性を確保するため、デバイスは5 mAでの測定性能に基づいて強度ビンに分類されます。ビンコードは、そのコードでマークされたLEDの保証される最小および最大光度を定義します。各ビン内の許容差は+/- 15%です。

• ビンコード L：11.2 mcd（最小）から 18.0 mcd（最大）
• ビンコード M：18.0 mcd（最小）から 28.0 mcd（最大）
• ビンコード N：28.0 mcd（最小）から 45.0 mcd（最大）
• ビンコード P：45.0 mcd（最小）から 71.0 mcd（最大）

このシステムにより、設計者はアプリケーションに適した既知の輝度範囲のLEDを選択でき、複数LED設計での均一な照明実現に役立ちます。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（例：スペクトル分布のFig.1、視野角のFig.6）が参照されていますが、その典型的な挙動は半導体物理学と標準的なLED特性に基づいて説明できます。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

AlInGaP材料の特性順方向電圧は、5mA時で通常1.6Vから2.3Vの間です。I-V曲線は指数関数的です。順方向電圧のわずかな増加は、順方向電流の大幅な増加につながります。したがって、熱暴走を防ぎ安定した光出力を確保するために、定電圧源よりも定電流源でLEDを駆動することが強く推奨されます。

4.2 光度 vs. 順方向電流

光出力（光度）は、広い範囲で順方向電流にほぼ比例します。ただし、チップ内での発熱増加（ドループ効果）により、非常に高い電流では効率が低下する傾向があります。推奨DC電流以下で動作させることで、最適な効率と長寿命が確保されます。

4.3 温度依存性

すべての半導体と同様に、LEDの性能は温度に敏感です。接合温度が上昇すると：

• 順方向電圧（VF）：わずかに低下します。
• 光度（Iv）：低下します。AlInGaP LEDの光出力は負の温度係数を持ちます。
• 主波長（λd）：わずかにシフトする可能性があり、通常、温度上昇に伴い長波長側（赤方偏移）に移動します。

アプリケーションにおける適切な熱管理（例：放熱のための十分なPCB銅面積）は、一貫した性能と寿命を維持するために重要です。

4.4 スペクトル分布

スペクトル出力曲線は、約611 nm（オレンジ赤）に主ピークを示します。17 nmの半値幅は、白色または広帯域スペクトルLEDと比較して比較的狭い発光スペクトルを示しており、これは単色AlInGaPデバイスの典型的な特徴です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

データシートには、SMDパッケージの詳細な寸法図が含まれています。主な特徴には、サイドビューレンズ形状、カソードおよびアノード端子の位置とサイズ、およびパッケージ全体のフットプリントが含まれます。特に指定がない限り、すべての寸法は標準公差±0.10 mmでミリメートル単位で提供されます。サイドビュー設計により、光はPCBの実装面と平行に放射されます。

5.2 極性識別とパッド設計

LEDにはアノード（+）端子とカソード（-）端子があります。データシートには、PCB設計のための推奨はんだ付けパッドレイアウト（ランドパターン）が提供されています。このレイアウトは、信頼性の高いはんだ付けと機械的安定性のために最適化されています。また、均一なはんだフィレットを確保し、トゥームストーニング（リフロー中に一端がパッドから浮き上がる現象）を防ぐための推奨はんだ付け方向も示しています。高歩留まり製造のためには、これらのガイドラインに従うことが不可欠です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

無鉛（Pbフリー）はんだプロセスのための推奨赤外線（IR）リフロープロファイルが提供されています。このプロファイルの主要パラメータは以下の通りです：

• 予熱/ソークゾーン：150-200°Cまで昇温し、フラックスを活性化させ、熱衝撃を最小限に抑えながらアセンブリを徐々に加熱します。
• リフローゾーン：温度が最大260°Cのピークまで上昇します。液相線温度以上（SnAgCuはんだの場合、通常~217°C）の時間と、ピーク温度の±5°C以内の時間は、接合部形成にとって重要です。
• ピーク温度と時間：パッケージは260°Cを10秒以上超えてはなりません。この制限は、LEDのエポキシレンズおよび内部ワイヤーボンドへの損傷を防ぐために重要です。
• 冷却ゾーン：制御された冷却により、はんだ接合部を適切に固化させます。

このプロファイルはJEDEC標準に基づいていますが、PCB設計、はんだペースト、およびオーブン特性の変動により、最終的なボードレベルでのプロファイリングが推奨されます。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、温度制御付きはんだごてを使用してください。はんだごて先端温度は300°Cを超えてはならず、リードごとのはんだ付け時間は最大3秒に制限してください。熱ストレスを避けるため、手はんだ付けは一度だけ行ってください。

6.3 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。LEDを常温のエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールに1分未満浸漬することは許容されます。未指定の化学洗浄剤はパッケージ材料やレンズを損傷する可能性があるため使用しないでください。

6.4 保管および取り扱い

• ESD対策：本デバイスは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱い時は常にリストストラップ、静電気防止マット、適切に接地された設備を使用してください。
• 湿気感受性：乾燥剤入りの元の密封パッケージはデバイスを保護しますが、一度開封したら、LEDは30°C以下、相対湿度60%以下の環境で保管する必要があります。元の袋の外での長期保管には、乾燥剤入りの密閉容器を使用してください。開封状態で1週間以上保管した場合は、リフローはんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間のベーキング（乾燥）を行うことを推奨します。これにより吸収された湿気を除去し、ポップコーン現象（リフロー中のパッケージ割れ）を防止します。

7. パッケージングおよび注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは、保護カバーテープ付きのエンボスキャリアテープ上で供給されます。主な仕様は以下の通りです：

• キャリアテープ幅：8 mm。
• リール直径：7インチ。
• リールあたりの数量：4000個（フルリール）。
• 最小梱包数量：残数は500個から。
• ポケットシール：テープ上の空ポケットはカバーテープで密封されています。
• 欠品ランプ：仕様上、連続する最大2個のLED欠品（空ポケット）が許容されます。

パッケージングはANSI/EIA-481仕様に準拠しており、標準的な自動組立装置との互換性を確保しています。

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 典型的なアプリケーションシナリオ

このサイドビューオレンジLEDは、広いサイド発光パターンを必要とする様々なアプリケーションに適しています。以下を含みます：

• 状態表示：広い視野角が有益な、民生電子機器、産業用制御パネル、ネットワーク機器など。
• バックライト：光を横方向に導く必要があるエッジライトパネル、メンブレンスイッチオーバーレイ、またはシンボル用。
• 自動車室内照明：ダッシュボードやコンソールのイルミネーション用（特定の自動車グレード認定に準拠する場合）。
• 家電製品表示：家庭用電化製品の電源、モード、または機能表示。

8.2 回路設計上の考慮事項

• 電流制限：常に直列の電流制限抵抗または専用の定電流LEDドライバを使用してください。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (電源電圧 - VF) / IF。抵抗の定格電力が十分であることを確認してください（P = IF² * R）。
• 逆電圧保護：LEDは逆方向に5Vまで耐えられますが、いかなる逆バイアスも印加しないことが良い習慣です。ACまたは双極性回路では、保護のために逆並列ダイオードを追加することを検討してください。
• 熱管理：最大DC電流付近または最大DC電流で動作させる場合は、PCBが十分な放熱対策を提供していることを確認してください。LEDパッドを銅箔領域に接続することで放熱が促進されます。
• 調光：輝度制御には、アナログ電流減衰よりもパルス幅変調（PWM）が推奨される方法です。これは色温度を一定に保つためです。

9. 技術比較および差別化

このAlInGaPオレンジLEDは、以下の特定の利点を提供します：

• 従来のオレンジLED（例：GaAsP）との比較：AlInGaP技術は、著しく高い発光効率と輝度、より優れた温度安定性、およびより長い動作寿命を提供します。
• 蛍光体変換オレンジLEDとの比較：直接発光半導体として、蛍光体変換タイプの広いスペクトルと比較して、より飽和した純粋なオレンジ色（主波長~605 nmの狭いスペクトル）を提供します。また、一般的に応答時間が速いです。
• サイドビュー vs. トップビューパッケージ：主な違いは発光方向です。このパッケージは、PCBと平行に光を放射するように特別に設計されており、垂直スペースが限られている場合や側面の照明が必要な設計上の課題を解決します。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λP）は、LEDが最も多くの光パワーを発する物理的な波長です。主波長（λd）は、人間の色知覚（CIE図表）に基づいて計算された値で、私たちが見る色を最もよく表します。このオレンジLEDのような単色LEDでは、これらはしばしば近い値ですが、同一ではありません。

10.2 このLEDを20 mAで連続駆動できますか？

はい。絶対最大連続順方向電流は30 mAです。20 mAでの動作は仕様内です。20 mA時の順方向電圧（5 mA時よりわずかに高い可能性があります）に基づいて必要な電流制限抵抗値を再計算することを忘れないでください。

10.3 なぜ定電流ドライバが推奨されるのですか？

LEDの順方向電圧は負の温度係数を持ち、個体によってばらつく可能性があります。直列抵抗付きの定電圧源は基本的な電流制限を提供しますが、電流は温度とともに変動する可能性があります。定電流源は、VFの変動に関係なく、安定した光出力を確保し、LEDを過電流状態から保護します。

10.4 注文時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

ビンコード（例：L、M、N、P）は、5 mAでの保証光度範囲を指定します。均一な輝度を必要とするアプリケーションでは、同じビンコードのLEDを指定して使用してください。それほど重要でないアプリケーションでは、混合も許容される場合があります。

11. 設計および使用事例研究

シナリオ：医療機器パネル上の隆起したタクタイルボタンのバックライト。ボタンキャップは不透明で半透明のアイコンがあり、PCBから2mm上に位置しています。トップビューLEDは上向きに光を放射し、光を無駄にします。ボタンに隣接して実装されたサイドビューLEDは、その130度のビームを横方向にボタンキャップの端に向けることができ、アイコンを内部から効率的に照明します。広い視野角により、アイコン全体に均一な照明が確保されます。オレンジ色は明確なスタンバイまたは警告表示を提供します。SMDパッケージにより、医療機器に必要な自動生産および洗浄プロセスに対応したコンパクトで薄型の組立が可能です。

12. 技術原理の紹介

このLEDは、基板上にエピタキシャル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。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合して光子（光）の形でエネルギーを放出します。結晶格子内のアルミニウム、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（~605-611 nm）。超高輝度特性は、高度なチップ設計と半導体材料からパッケージへの効率的な光取り出しによって達成されます。サイドビュー効果は、内部反射と屈折を利用して上面発光チップからの光をパッケージの側面に向け直す、特定の成形レンズ形状によって生み出されます。

13. 業界動向と発展

インジケータおよび信号用LEDのトレンドは、より高い効率、より小さなパッケージ、およびより高い信頼性に向かって続いています。AlInGaP技術は成熟していますが、ルーメン毎ワット出力の漸進的な改善は続いています。また、フルカラーディスプレイや自動車クラスターなど色の一貫性を必要とするアプリケーション向けに、正確な色ビニングとより厳しい公差への重点も高まっています。サイドビューおよび直角パッケージの採用は、電子機器の小型化に伴って増加しており、スペース制約のある設計において革新的なバックライトおよび状態表示ソリューションを可能にしています。さらに、オンボードコントローラ（スマートLED）との統合、および高温はんだ付けプロセスとの改善された互換性は、高度な自動車および産業アプリケーションの要求を満たすための継続的な開発分野です。