SMD LED オレンジ 609nm データシート - 3.2x1.6x1.4mm - 順方向電圧 1.7-2.5V - 消費電力 75mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度の表面実装型オレンジLEDの仕様を詳細に説明します。自動実装プロセス向けに設計されたこの部品は、信頼性の高い状態表示やバックライトを必要とする、スペースに制約のある幅広い電子機器アプリケーションに適しています。

1.1 主な特長

• RoHS環境規格に準拠。
• 効率的な自動実装のため、8mmテープに梱包され、7インチリールに巻き取られています。
• 標準化されたEIAパッケージフットプリントにより、設計互換性を確保。
• ロジックレベル互換の駆動要件。
• 標準的な赤外線(IR)リフローはんだ付けプロファイルに耐える設計。
• 信頼性向上のため、JEDEC Moisture Sensitivity Level 3に準拠したプリコンディショニング済み。

1.2 ターゲット市場

このLEDは、通信機器、オフィスオートメーション機器、家電製品、産業制御システムへの統合を目的として設計されています。主な機能は、状態表示、シンボル照明、フロントパネルのバックライトです。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

恒久的なデバイス損傷を防ぐため、動作条件はこれらの限界値を超えてはなりません。

• 消費電力 (Pd):最大 75 mW。
• ピーク順方向電流 (I_F(PEAK)):80 mA (デューティ比1/10、パルス幅0.1msのパルス動作時)。
• 連続順方向電流 (I_F):最大 30 mA DC。
• 動作・保管温度範囲:-40°C ～ +100°C。

2.2 熱特性

長寿命と安定した性能を確保するための熱管理設計に重要です。

• 最大接合温度 (T_j):115°C。
• 熱抵抗、接合部-周囲間 (R_θJA):140 °C/W (標準値)。この値は、消費電力1ワットあたりの温度上昇を示します。

2.3 電気・光学特性

周囲温度 (T_a) 25°C、順方向電流 (I_F) 20mAで測定した標準的性能パラメータ。

• 光度 (I_V):140 - 450 ミリカンデラ (mcd)。実際の値はビン区分によって決まります。
• 視野角 (2θ_1/2):120度 (標準値)。この広い視野角により、広く均一な照明が得られます。
• ピーク発光波長 (λ_P):609 nm (標準値)。
• 主波長 (λ_d):598 - 610 nm。光の知覚される色を定義します。
• スペクトル半値幅 (Δλ):15 nm (標準値)。色純度の指標です。
• 順方向電圧 (V_F):1.7 - 2.5 ボルト。定電流回路を設計する際に考慮する必要があります。
• 逆方向電流 (I_R):逆方向電圧 (V_R) 5V時、最大 10 μA。注: このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。

3. ビン区分システムの説明

部品は性能ごとに区分けされ、同一製造ロット内での一貫性を確保します。

3.1 光度 (I_V) 区分

I_F= 20mAでの区分。各ビン内の許容差は±11%。

• R2:140.0 - 180.0 mcd
• S1:180.0 - 224.0 mcd
• S2:224.0 - 280.0 mcd
• T1:280.0 - 355.0 mcd
• T2:355.0 - 450.0 mcd

3.2 主波長 (WD) 区分

I_F= 20mAでの区分。各ビン内の許容差は±1 nm。

• P:598 - 601 nm
• Q:601 - 604 nm
• R:604 - 607 nm
• S:607 - 610 nm

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのデバイスの挙動をより深く理解するために役立ちます。データシートに含まれる代表的な曲線は、順方向電流と光度の関係、順方向電圧と順方向電流の関係、スペクトルパワー分布を示しています。温度や駆動電流が変動する可能性のある実際のアプリケーションでの性能を予測するには、これらの曲線を分析することが不可欠です。

5. 機械的仕様・梱包情報

5.1 パッケージ外形寸法

本デバイスは、外形寸法が約3.2mm x 1.6mm x 1.4mmの標準的な表面実装パッケージに準拠しています。特に指定がない限り、すべての寸法公差は±0.2mmです。レンズは透明で、光源の色はAlInGaP技術を用いたオレンジ色です。

5.2 推奨PCBランドパターン

赤外線または気相リフローはんだ付けのための推奨パッドレイアウトが提供されており、適切なはんだ接合部の形成、機械的安定性、および実装時の最適な放熱を確保します。

5.3 テープ&リール梱包

LEDは、業界標準のエンボス加工キャリアテープ（幅8mm）に梱包され、直径7インチ（178mm）のリールに巻き取られて供給されます。標準リール数量は5000個です。梱包はANSI/EIA-481仕様に従い、部品ポケットはトップカバーテープで密封されています。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けプロファイル

鉛フリー（Pbフリー）プロセスの場合、J-STD-020Bに準拠したプロファイルを推奨します。主要パラメータには、プリヒートゾーン（150-200°C、最大120秒）と、本体のピーク温度が260°Cを最大10秒間超えないことが含まれます。プロファイルは、特定のPCBアセンブリ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、先端温度が300°Cを超えないはんだごてを使用してください。接触時間は最大3秒に制限し、LEDパッケージへの熱ダメージを避けるため、パッドごとに1回のみ行ってください。

6.3 洗浄

実装後の洗浄が必要な場合は、室温のエチルアルコールやイソプロピルアルコールなどの指定溶剤のみを使用してください。浸漬時間は1分未満にしてください。未指定の化学洗浄剤はLEDパッケージ材料を損傷する可能性があるため、使用しないでください。

7. 保管・取り扱い上の注意

7.1 保管条件

• 未開封パッケージ:温度30°C以下、相対湿度70%以下で保管。防湿バッグ開封後1年以内に使用してください。
• 開封済みパッケージ / 大気暴露済みデバイス:温度30°C以下、相対湿度60%以下で保管。デバイスは、大気に暴露してから168時間（1週間）以内にIRリフローはんだ付けを行う必要があります。これは、リフロー中の湿気による損傷（"ポップコーン現象"）を防ぐためです。
• 長期保管（開封済み）:乾燥剤を入れた密閉容器または窒素雰囲気中で保管してください。
• 再ベーキング:168時間以上暴露されたLEDは、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも48時間ベーキングする必要があります。

7.2 アプリケーションノート

このLEDは、汎用電子機器向けです。特に高い信頼性が要求されるアプリケーションや、故障が安全性にリスクをもたらす可能性のあるアプリケーション（例：航空、医療、輸送機器）では、使用前に特定の認定試験および協議が必要です。

8. 駆動方法と設計上の考慮点

LEDは電流駆動デバイスです。一貫した光度と長期信頼性を確保するには、定電流源または電圧源と直列に接続した電流制限抵抗によって駆動する必要があります。設計では、順方向電圧 (V_F) の範囲（1.7V ～ 2.5V）と最大連続定格電流30mAを考慮する必要があります。電流、電力、または温度の絶対最大定格を超えると、性能が低下し寿命が短くなります。高温環境下または最大電流付近で動作する場合は、R_θJAが140°C/Wであることを考慮した、PCB上での適切な熱管理が極めて重要です。

9. 代表的なアプリケーション例

このオレンジSMD LEDは、以下の用途に最適です:

• 状態表示:民生電子機器、ネットワークハードウェア、産業用パネルにおける電源投入、スタンバイ、充電、または故障表示。
• バックライト:フロントパネルや制御インターフェース上のアイコン、シンボル、または小さな文字の照明。
• 装飾照明:暖かいオレンジ色の光が望まれる家電製品内での、控えめなアクセント照明やムード照明。
• 信号灯:高輝度と広視野角が有利な、非クリティカルな視覚信号用途。

10. 技術比較と差別化

このLEDの主な差別化要因は、AlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）半導体材料を使用している点です。これは、従来技術と比較してオレンジ/赤色に対して高い効率と良好な色安定性を提供します。120度の視野角は非常に広い発光パターンを実現し、狭視野角のLEDと比較して、広い視認性が要求されるアプリケーションで優位性があります。標準的なIRリフロープロセスとJEDEC MSL3定格への適合性は、現代の大量生産SMT実装ラインにおける堅牢な選択肢となります。

11. よくある質問 (技術パラメータに基づく)

Q: 5V電源で使用する場合、抵抗値はいくつにすればよいですか？

A: オームの法則 (R = (V_電源- V_F) / I_F) を用い、標準的なV_Fを2.1V、希望するI_Fを20mAと仮定すると: R = (5 - 2.1) / 0.02 = 145 オーム。最も近い標準値（例：150オーム）を使用し、電力定格を確認してください。

Q: 調光のためにPWM信号でこのLEDを駆動できますか？

A: はい、パルス幅変調（PWM）はLEDの調光に有効な方法です。各パルスのピーク電流が絶対最大定格の80mA（非常に短いパルスの場合）を超えず、時間平均電流が30mA DCを超えないようにしてください。

Q: 保管時の湿度条件がなぜそれほど重要ですか？

A: SMD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。リフローはんだ付けの高温時に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部の剥離やクラック（"ポップコーン現象"）を引き起こすことがあります。指定された保管およびベーキング手順を遵守することで、この故障モードを防ぐことができます。

12. 設計導入事例

シナリオ:携帯型バッテリー駆動デバイスの状態表示器を設計。

考慮点:低消費電力が重要。低輝度ビン（例：R2: 140-180 mcd）のLEDを選択すれば十分な場合があり、20mA未満の電流（例：10mA）で駆動することで、適切な視認性を維持しつつ電力を節約できます。120度の広い視野角により、複数のLEDを必要とせず、様々な角度から表示器が見えるようになります。設計には、バッテリーの電圧範囲（満充電から放電まで変動する可能性あり）とLEDのV_F範囲に基づいて計算された適切な電流制限抵抗を含め、輝度の一貫性を確保し過電流を回避する必要があります。

13. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネセンスによって光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子が活性領域（この場合はAlInGaPで構成）内の正孔と再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。発光の特定の波長（色）は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決まります。透明なエポキシレンズは半導体チップを封止し、機械的保護を提供するとともに、出力光束を整形します。

14. 技術トレンド

SMD LED技術の一般的なトレンドは、より高い発光効率（電気入力1ワットあたりの光出力の増加）、改善された演色性、および高密度設計を可能にする小型化パッケージに向かって続いています。また、より要求の厳しいアプリケーションをサポートするための信頼性と熱性能の向上にも重点が置かれています。さらに、ダイナミックな照明効果のためのインテリジェントドライバや制御システムとの統合がより一般的になりつつあります。ここで説明する部品は、表示・信号用LEDの広範なエコシステム内における、成熟した信頼性の高いソリューションを表しています。