SMD LED 120度視野角 グリーン - 2.8x3.8mmパッケージ - 最大3.8V - 80mW - 日本語データシート

1. 製品概要

本資料は、現代の電子機器アプリケーション向けに設計された高性能表面実装グリーンLEDの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、InGaN（窒化インジウムガリウム）技術を利用して明るいグリーン光源を生成します。主な設計目標は、自動組立プロセスとの互換性、リフローはんだ付けにおける信頼性、および環境基準への適合です。LEDは、8mmテープ上の標準EIA準拠フォーマットでパッケージ化され、7インチリールに供給されるため、大量生産ラインに適しています。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 消費電力（Pd）：80 mW。これは、周囲温度（Ta）25°CにおいてLEDが熱として放散できる最大電力です。この限界を超えると、半導体接合部の熱損傷のリスクがあります。
• ピーク順方向電流（I_FP）：100 mA。これは、厳密な1/10デューティサイクルと0.1msのパルス幅で規定される最大許容パルス電流です。これはDC定格よりも大幅に高く、短時間の高強度パルスを可能にします。
• DC順方向電流（I_F）：20 mA。これは、標準動作における推奨連続動作電流であり、ほとんどの光学的特性が測定される条件です。
• 動作温度範囲：-40°C から +85°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作することが保証されています。
• 保管温度範囲：-40°C から +100°C。デバイスは、このより広い範囲内で電源を印加せずに保管できます。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、特に断りのない限り、Ta=25°C、I_F=20mAで測定され、典型的な動作性能を表します。

• 光度（I_V）：280 から 900 mcd（ミリカンデラ）。この広い範囲は、デバイスが複数の輝度ビンで利用可能であることを示します。光度は、人間の目の明所視応答（CIE曲線）に一致するように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（2θ_1/2）：120度。これは非常に広い視野角であり、光度がピーク軸値の半分に低下する全角として定義されます。広い角度からの照明や視認性が必要なアプリケーションに適しています。
• ピーク発光波長（λ_P）：518 nm。これは、LEDのスペクトル出力が最大強度となる波長です。
• 主波長（λ_d）：520 から 535 nm。これは、CIE色度図から導き出された、人間の目が光の色として知覚する単一波長です。色仕様のための重要なパラメータです。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：35 nm。このパラメータは、半値全幅（FWHM）とも呼ばれ、光のスペクトル純度を表します。35nmの値は、グリーンInGaN LEDでは典型的です。
• 順方向電圧（V_F）：2.8V から 3.8V。これは、20mAで動作するときのLED両端の電圧降下です。この範囲は通常の製造ばらつきを考慮しており、ビンコードによってさらに定義されます。
• 逆方向電流（I_R）：10 μA（最大） V_R=5V時。これはリーク電流仕様です。重要注意：データシートは、デバイスが逆方向動作用に設計されていないことを明示しています。逆方向電圧を印加するとLEDが損傷する可能性があります。

3. ビンコードシステムの説明

生産ロットの一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。これにより、設計者はアプリケーションに合わせて厳密に制御された特性を持つ部品を選択できます。

3.1 順方向電圧ビニング（Dコード）

ビンにより、回路内のLEDが同様の電圧降下を持つことが保証され、並列構成での電流分担が促進されます。ビンごとの許容差は±0.1Vです。

• D7: 2.80V - 3.00V
• D8: 3.00V - 3.20V
• D9: 3.20V - 3.40V
• D10: 3.40V - 3.60V
• D11: 3.60V - 3.80V

3.2 光度ビニング（T/U/Vコード）

これは輝度出力を制御します。ビンごとの許容差は±11%です。

• T1: 280.0 - 355.0 mcd
• T2: 355.0 - 450.0 mcd
• U1: 450.0 - 560.0 mcd
• U2: 560.0 - 710.0 mcd
• V1: 710.0 - 900.0 mcd

3.3 主波長ビニング（AP/ARコード）

これは正確な色の一貫性を保証します。ビンごとの許容差は±1nmです。

• AP: 520.0 - 525.0 nm
• AQ: 525.0 - 530.0 nm
• AR: 530.0 - 535.0 nm

4. 性能曲線分析

特定のグラフ（図1、図5）が参照されていますが、データシートは通常以下の典型的特性曲線が利用可能であることを示しています：

• 相対光度 vs. 順方向電流：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。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流：ダイオードの指数関数的なI-V関係を示します。
• 相対光度 vs. 周囲温度：接合温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示し、熱管理の重要な要素です。
• スペクトル分布：相対強度と波長の関係を示すプロットで、約518nmでのピークと35nmのFWHMを示します。
• 視野角パターン：光強度の角度分布を示す極座標プロットで、120度の視野角を確認します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 デバイス寸法

LEDは標準EIAパッケージ外形に準拠しています。主要な寸法公差は、特に指定のない限り±0.2mmです。パッケージは、光取り出しを最大化し、指定された広い視野角を提供するウォータークリアレンズを備えています。

5.2 極性識別とPCBフットプリント

データシートには、赤外線または気相リフローはんだ付けのための推奨プリント基板（PCB）実装パッドレイアウトが含まれています。このフットプリントは、適切なはんだ接合部の形成、信頼性のある電気的接続、および十分な放熱を確保するように設計されています。極性はデバイス本体（通常はカソードマーク）に示されており、PCBレイアウト上の対応するアノードおよびカソードパッドと正しく位置合わせする必要があります。

6. はんだ付け・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

本デバイスは赤外線リフローはんだ付けプロセスと互換性があります。JEDEC標準J-STD-020Bに準拠した無鉛はんだ付けプロファイルが推奨されます。主要パラメータは以下の通りです：

• 予熱：150°C から 200°C。
• 予熱時間：最大 120秒。
• ピーク温度：最大 260°C。
• 液相線以上時間：はんだペーストメーカーの仕様とJEDECガイドラインに従い、LEDに過度の熱ストレスを与えることなく信頼性の高いはんだ接合部を確保することを推奨します。

注意：プロファイルは、生産で使用される特定のPCB設計、部品構成、はんだペースト、およびオーブンに対して特性評価を行う必要があります。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払う必要があります：

• はんだごて温度：最大 300°C。
• はんだ付け時間：接合部ごとに最大 3秒。
• 制限：はんだ付けサイクルは1回のみ。繰り返し加熱すると、パッケージおよび半導体ダイが損傷する可能性があります。

7. 梱包・取り扱い

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、カバーテープで密封された業界標準のエンボスキャリアテープ（幅8mm）に供給され、直径7インチ（178mm）のリールに巻き取られています。

• リールあたりの数量：2000個。
• 端数最小発注数量（MOQ）：500個。
• 梱包標準：ANSI/EIA-481仕様に準拠。
• 欠品部品：テープ内で連続する最大2つの空ポケットが許容されます。

7.2 湿気感受性と保管

LEDパッケージは湿気に敏感です。リフロー中のポップコーン現象（パッケージクラック）を防ぐため、適切な取り扱いが必要です。

• 密封袋（乾燥剤入り）：30°C以下、70%RH以下で保管。袋の封入日から1年以内に使用してください。
• 開封後：30°C以下、60%RH以下で保管。IRリフロー工程は、大気暴露後168時間（7日）以内に完了することを強く推奨します。
• 長期保管（開封後）：乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管してください。
• 再乾燥：168時間以上暴露された部品は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも48時間乾燥し、吸収した湿気を除去する必要があります。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

8.1 駆動方法

LEDは電流駆動デバイスです。一貫性と信頼性のある動作のため：

• 定電流駆動：常に定電流源、または電圧源と直列に電流制限抵抗を使用して順方向電流（I_F）を設定してください。
• 並列接続の回避：単一の電圧源と1つの抵抗から複数のLEDを直接並列に接続することは推奨されません。LED間の順方向電圧（V_F）のわずかなばらつきが、大きな電流不均衡を引き起こし、輝度の不均一や一部のデバイスの過電流につながります。各LEDに個別の電流制限抵抗を使用するか、別々の定電流ドライバを使用してください。
• 逆方向電圧保護：デバイスは逆方向バイアス用に設計されていないため、回路設計でLEDに逆方向電圧が印加されないようにしてください。

8.2 熱管理

消費電力は比較的低い（80mW）ですが、適切な熱設計は寿命を延ばし、光学的性能を維持します。

• PCBレイアウト：放熱接続を含むことが多い推奨パッドレイアウトを使用してください。
• 銅面積：LEDの放熱パッド（該当する場合）またはカソード/アノードパッドに接続された銅面積を増やすと、放熱に役立ちます。
• 周囲温度：動作周囲温度が指定範囲内に収まるようにしてください。周囲温度が上限に近づく場合は、最大順方向電流を減額してください。

8.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合：

• 推奨溶剤：エチルアルコールやイソプロピルアルコールなどのアルコール系洗浄剤のみを使用してください。
• プロセス：常温で1分未満浸漬します。
• 避けるべきこと：プラスチックレンズやパッケージ材料を損傷する可能性のある未指定の化学液体は使用しないでください。

9. 技術比較と差別化

市場でこのLEDを差別化する主な特徴は以下の通りです：

• 極めて広い視野角（120°）：狭いビームの標準LEDと比較して優れた側面視認性を提供し、広角視野が不可欠な状態表示器やバックライトに最適です。
• RoHSおよびグリーン製品適合：鉛、水銀、カドミウムなどの有害物質を使用せずに製造され、世界的な環境規制を満たしています。
• 自動組立との完全な互換性：テープ＆リール梱包、標準EIAフットプリント、およびIRリフロープロセスとの互換性により、高速SMT（表面実装技術）生産ラインへのシームレスな統合が可能です。
• 包括的なビニング：3パラメータビニング（V_F, I_V, λ_d）により、輝度、色、電気的動作において厳密な均一性を要求するアプリケーション向けの精密な選択が可能です。

10. よくある質問（FAQ）

Q: このLEDを5V電源で駆動できますか？

A: はい、ただし直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F で計算します。5V電源、20mA時の典型的なV_Fが3.2Vの場合、R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90オームです。保守的な設計のため、データシートの最大V_F（3.8V）を使用して、ロット内のどのユニットでも電流が20mAを超えないようにしてください。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λ_P）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（λ_d）は、人間の目が色として知覚する単一波長を表すCIE色度図に基づく計算値です。λ_dは、視覚アプリケーションにおける色仕様の重要なパラメータです。

Q: 防湿バリア袋を開封後、168時間のフロアライフがあるのはなぜですか？

A: プラスチックLED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気化し、内部圧力が発生してパッケージが割れる（ポップコーン現象）可能性があります。168時間の制限は、パッケージが臨界湿気レベル以下に留まると想定される安全な暴露時間です。

Q: これは自動車内装照明に使用できますか？

A: 動作温度範囲（-40°C から +85°C）は、典型的な自動車内装要件をカバーしています。ただし、データシートはこのLEDが一般的な電子機器用であると規定しています。自動車アプリケーション、特に外部または安全上重要な用途の場合、部品には通常AEC-Q102認定および特定の信頼性試験が必要です。アプリケーション固有の信頼性データについては、メーカーに相談することが不可欠です。