SMD LED 91-21SURC/S530-A6/TR7 データシート - 2.0x1.25x1.1mm - 2.0V - 60mW - ブリリアントレッド - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、品番91-21SURC/S530-A6/TR7で識別される表面実装デバイス（SMD）LEDの完全な技術仕様を提供します。この部品は、小型化、信頼性、効率的な実装を必要とする現代の電子アプリケーション向けに設計された、単色のブリリアントレッドLEDです。

このLEDの中核的な利点は、約2.0mm x 1.25mm x 1.1mmのコンパクトなEIA標準パッケージにあります。この小さな占有面積により、プリント回路基板（PCB）のサイズを大幅に削減し、部品の実装密度を高め、必要な保管スペースを減らし、最終的にはより小型のエンドユーザー機器の開発に貢献します。その軽量さは、さらに、小型および携帯型アプリケーションの理想的な選択肢となります。さらに、このパッケージは自動ピックアンドプレース装置と完全に互換性があり、大量生産環境での高い実装精度と一貫性を保証します。

本製品は、主要な環境および安全指令に準拠しています。鉛フリー（無鉛）部品として製造されています。製品自体はRoHS（有害物質の使用制限）準拠版の仕様内に収まっています。また、EU REACH規則にも準拠し、ハロゲンフリー要件を満たしており、臭素（Br）および塩素（Cl）の含有量はそれぞれ900 ppm未満、その合計は1500 ppm未満です。

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応力限界を定義します。これらの値は連続動作のためのものではありません。

• 逆電圧 (V_R):5V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 連続順電流 (I_F):25 mA。これは、信頼性の高い長期動作のために推奨される最大DC電流です。
• ピーク順電流 (I_FP):60 mA。この電流は、1 kHz、デューティサイクル1/10のパルス条件下で印加できます。
• 消費電力 (P_d):60 mW。これは、周囲温度（T_a）25°Cにおいてパッケージが放散できる最大電力です。より高い温度では減額が必要になる場合があります。
• 動作温度 (T_opr):-40°C から +85°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で機能するように設計されています。
• 保管温度 (T_stg):-40°C から +100°C。
• 静電気放電 (ESD) 人体モデル (HBM):2000V。適切なESD取り扱い手順に従う必要があります。
• はんだ付け温度:リフローはんだ付けでは、ピーク温度260°C、最大10秒が規定されています。手はんだ付けでは、はんだごて先端温度は350°Cを超えず、端子ごとに最大3秒とします。

2.2 電気光学特性

電気光学特性は、特に断りのない限り、周囲温度25°C、順電流20 mAの標準試験条件で測定されます。これらのパラメータは、光出力と電気的性能を定義します。

• 光度 (I_v):代表値は1232 mcd（ミリカンデラ）、最小値は802 mcdです。これは、そのサイズに対して非常に明るい出力を示しています。
• 指向角 (2θ_1/2):25度（代表値）。これは比較的狭い指向角であり、光出力を前方指向のビームに集中させます。
• ピーク波長 (λ_p):632 nm（代表値）。これはスペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長 (λ_d):624 nm（代表値）。これは人間の目が知覚する単一波長であり、色をブリリアントレッドとして定義します。
• スペクトル半値幅 (Δλ):20 nm（代表値）。これは最大強度の半分の高さにおける発光スペクトルの幅を測定します（FWHM）。
• 順電圧 (V_F):2.0V（代表値）、20 mA時で1.7V（最小）から2.4V（最大）の範囲です。LEDのV_Fは負の温度係数を持つため、熱暴走を防ぐために外部の電流制限抵抗が必須です。
• 逆電流 (I_R):逆電圧5V時、最大10 µA。

2.3 デバイス選定とビニング

このLEDは、ブリリアントレッド色を生成するためにAlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）チップ材料を使用しています。樹脂レンズはウォータークリアであり、光出力を最大化し、色純度を保持します。データシートは主要パラメータに対するビニングシステムの存在を示していますが、抜粋部分では特定のビンコードの詳細は提供されていません。通常、このようなシステムでは以下の分類が行われます：

• 光度 (CAT):測定された光出力に基づいてLEDをグループ分けします。
• 主波長 / 色相 (HUE):正確な色度点に基づいてLEDをグループ分けします。
• 順電圧 (REF):V_F characteristics.

に基づいてLEDをグループ分けします。このビニングにより、設計者は、バックライトアレイやステータスインジケータクラスタなど、一貫性を必要とするアプリケーション向けに、性能が厳密に一致するLEDを選択できます。

3. 性能曲線分析

具体的なグラフは本文で詳細に説明されていませんが、このようなLEDの典型的な電気光学特性曲線には以下が含まれます：

• 相対光度 vs. 順電流 (I_vvs. I_F):この曲線は、光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、通常、高電流では発熱と効率低下により準線形の傾向を示します。
• 順電圧 vs. 順電流 (V_Fvs. I_F):これはダイオードのI-V特性曲線であり、指数関数的な関係を示します。駆動回路の設計に極めて重要です。
• 相対光度 vs. 周囲温度 (I_vvs. T_a):この曲線は、接合温度が上昇すると光出力が減少する熱消光効果を示します。これを理解することは、高出力または高周囲温度アプリケーションでの熱管理の鍵となります。
• スペクトルパワー分布:発光強度を異なる波長にわたって示すグラフで、632 nmを中心に約20 nmの帯域幅を持ちます。

4. 機械的仕様とパッケージ情報

4.1 パッケージ外形寸法

LEDは標準的なSMDパッケージに収められています。主要寸法（代表値、mm単位、特に断りのない限り公差±0.1）には、本体長約2.0 mm、幅1.25 mm、高さ1.1 mmが含まれます。パッケージには、はんだ付け用の2つのアノード/カソード端子が含まれます。極性インジケータ（おそらくパッケージ上の切り欠きまたはマーク）がカソードを識別します。適切なはんだ付けと位置合わせを確保するために、PCB上の正確なパッドレイアウト設計については、詳細な機械図面を参照する必要があります。

4.2 出荷・取り扱い用パッケージング

部品は、自動実装と互換性のあるテープアンドリール形式で供給されます。12 mm幅のテープに実装され、7インチ径のリールに巻かれています。各リールには1000個が含まれます。湿気感受性に関しては、リールは乾燥剤とともにアルミニウム製防湿バッグ内に密封されています。バッグのラベルには、品番、ロット番号、数量、および前述のビニングコード（CAT、HUE、REF）などの重要な情報が記載されています。

5. はんだ付け、実装、取り扱いガイドライン

5.1 保管と湿気感受性

このLEDは湿気に敏感です。密封バッグを開封する前は、≤ 30°C、≤ 90% RHで保管する必要があります。開封後、フロアライフ（部品が工場の周囲環境条件に曝される時間）は、≤ 30°C、≤ 60% RHで72時間です。未使用部品は、新しい乾燥剤とともに防湿バッグに再密封する必要があります。乾燥剤インジケータの色が変わった場合、または曝露時間を超えた場合は、はんだ付け前に60 ± 5°Cで24時間のベーキング処理が必要です。

5.2 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリー（無鉛）リフローはんだ付けプロファイルが規定されています：

• 予熱:周囲温度から150-200°Cまで60-120秒で上昇（最大上昇率3°C/秒）。
• リフロー:液相線（217°C）以上の時間は60-150秒であるべきです。ピーク温度は260°Cを超えてはならず、ピーク温度の5°C以内の時間は最大10秒です。255°C以上の時間は30秒を超えてはなりません。
• 冷却:最大冷却率6°C/秒。

リフローはんだ付けは、同じ部品に対して2回以上行わないでください。加熱または冷却中にLEDに機械的ストレスを加えないでください。

5.3 手はんだ付けとリワーク

手はんだ付けが避けられない場合は、先端温度≤ 350°Cのはんだごてを使用し、各端子に≤ 3秒間熱を加えます。はんだごての電力は≤ 25Wとします。各端子のはんだ付けの間には、少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。リワークは強く推奨されません。絶対に必要な場合は、SMD部品用に設計された専用のダブルヘッドはんだごてを使用して両端子を同時に加熱し、PCBパッドや部品を損傷することなく部品を持ち上げる必要があります。リワークがLED性能に与える影響は確認する必要があります。

6. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

6.1 代表的な用途

この高輝度でコンパクトなSMD LEDは、以下のような幅広い用途に適しています：

• 民生用および産業用屋内機器の小型ステータスインジケータ。
• LCDパネル、メンブレンスイッチ、シンボルのフラットバックライト。
• オフィスオートメーション機器（プリンター、スキャナー）のインジケータおよびバックライト。
• バッテリー駆動機器のインジケータ（例：携帯工具、医療機器）。
• オーディオ/ビデオ機器のインジケータランプ。
• 自動車ダッシュボード（補助インジケータ）および制御スイッチのバックライト。
• 通信機器のインジケータ（電話機、ファクシミリ）。

6.2 重要な設計上の考慮事項

• 電流制限:順電流を設定するために、外部の直列抵抗が必須です。電流スパイクや絶対最大定格を超えないように、駆動回路を設計する必要があります。
• 熱管理:消費電力は低いですが、PCBパッドを介した良好な熱経路を確保することは、特に高周囲温度下や最大電流近くで駆動する場合に、光度と長期信頼性を維持するために重要です。
• ESD保護:入力ラインに適切なESD保護を実装し、実装中は適切な取り扱い手順に従ってください。
• 光学設計:25度の指向角は指向性ビームを提供します。より広い照明が必要な場合は、二次光学部品（拡散板、導光板）が必要になる場合があります。

7. 信頼性と品質保証

本製品は、信頼度90%、ロット許容不良率（LTPD）10%で実施される包括的な信頼性試験を実施しています。主要な試験項目は以下の通りです：

• リフローはんだ付け耐性（260°C/10秒）。
• 熱衝撃（-10°C から +100°C）。
• 温度サイクル（-40°C から +100°C）。
• 高温高湿保管（85°C/85% RH、バイアス印加1000時間）。
• 高温・低温保管。
• DC動作寿命試験（20 mA、1000時間）。

これらの試験は、様々な環境および動作ストレス下でのLEDの堅牢性を検証し、最終製品における品質と耐久性の業界基準を満たすことを保証します。

8. 技術比較と差別化

従来のスルーホールLED技術と比較して、このSMD LEDは、大幅に小さな占有面積、高速自動実装への適合性、PCBへの直接実装による優れた熱性能という重要な利点を提供します。SMD LEDカテゴリ内では、その主な差別化要因は、小さな2.0mmパッケージから得られる非常に高い光度（代表値1232 mcd）、AlGaInP技術による明確なブリリアントレッド色、および環境基準（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）への包括的な準拠という特定の組み合わせです。狭い指向角は、全方向発光ではなく指向性ビームを必要とするアプリケーションで優れています。

9. よくある質問 (FAQ)

9.1 5V電源から20mAでこのLEDを駆動するには、どの抵抗値を使用すべきですか？

オームの法則を使用します：R = (V_電源- V_F) / I_F。代表的なV_Fが2.0Vの場合、R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。最大V_F（2.4V）を考慮し、電流が25 mAを超えないようにするために、最悪の場合を計算します：R_最小= (5V - 1.7V) / 0.025A = 132 Ω。標準の150 Ω抵抗は良い出発点であり、代表的なLEDで約20 mAを供給します。回路内の実際の電流は常に確認してください。

9.2 PWM（パルス幅変調）を使用してこのLEDを調光できますか？

はい、PWMはLEDを調光する効果的な方法です。オンパルス中の順電流は、ピーク順電流定格（1/10デューティサイクル、1 kHzで60 mA）を超えてはなりません。調光のためには、可視フリッカーを避けるためにPWM周波数が十分に高い（通常 >100 Hz）ことを確認してください。

9.3 保管と取り扱い手順がなぜそれほど厳格なのですか？

プラスチック樹脂パッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に膨張し、内部剥離やポップコーン現象を引き起こし、パッケージを割ってLEDを破壊する可能性があります。湿気感受性レベル（MSL）とベーキング手順は、この故障モードを防止します。

10. 動作原理と技術

このLEDはAlGaInP半導体技術に基づいています。ダイオードの接合電位を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。AlGaInP材料では、この再結合により、可視スペクトルの赤から琥珀色の領域で主に光子の形でエネルギーが放出されます。アルミニウム、ガリウム、インジウム、リンの特定の合金組成が、正確なバンドギャップエネルギー、したがって発光の主波長を決定し、この場合はブリリアントレッドとなります。ウォータークリアのエポキシ樹脂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ます。