SMD LED オレンジ AlInGaP データシート - 外形寸法 3.2x2.8x1.9mm - 電圧 1.8-2.6V - 電力 130mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、アルミニウムインジウムガリウムリン化物（AlInGaP）半導体材料を用いてオレンジ光を発する表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。これらのLEDは、自動化されたプリント基板（PCB）組立に特化した小型パッケージで設計されており、幅広い民生用および産業用電子機器におけるスペース制約のあるアプリケーションに最適です。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本LEDシリーズの主な利点は、RoHS（有害物質使用制限）指令への準拠、自動ピックアンドプレース装置との互換性、および赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスへの適合性です。デバイスは、効率的な製造のためにEIA（電子工業会）規格に準拠した7インチ径のリールに巻かれた8mmテープ上に梱包されています。主なターゲット市場は、信頼性の高いコンパクトな表示灯が必要な、通信機器、オフィスオートメーション機器、家電製品、産業用制御システム、および各種屋内標識・ディスプレイアプリケーションを網羅しています。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

このセクションでは、規定条件下におけるデバイスの動作限界と性能特性の詳細な内訳を提供します。

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。これらの定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されており、いかなる状況でも超えてはなりません。

• 電力損失 (Pd)：130 mW。これはLEDパッケージが熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順方向電流 (IFP)：100 mA。これは最大許容瞬間順方向電流であり、通常は過熱を防ぐためにパルス条件下（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で規定されます。
• DC順方向電流 (IF)：50 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連続順方向電流です。
• 逆電圧 (VR)：5 V。この限界を超える逆電圧を印加すると、破壊を引き起こしLED接合部を損傷する可能性があります。データシートは、デバイスが逆動作用に設計されていないことを明示しています。
• 動作温度範囲：-40°C ～ +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 ～ +100°C。デバイスはこれらの限界内で劣化することなく保管できます。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、通常条件下（Ta=25°C、IF=20mA）で動作したときのLEDの典型的な性能を定義します。

• 光度 (Iv)：1260 - 2500 mcd（ミリカンデラ）。これは中心軸に沿って測定された光出力強度です。広い範囲はビン分けシステムが使用されていることを示しています（セクション3参照）。
• 指向角 (2θ½)：120度（標準）。これは光度が軸方向の値の半分に低下する全角であり、ビーム幅を定義します。
• 主波長 (λd)：600 - 610 nm。この単一波長値は、CIE色度図から導出された、発光のオレンジ色を知覚的に定義します。
• スペクトル線半値幅 (Δλ)：18 nm（標準）。これはスペクトル純度を示し、最大強度の半分における発光スペクトルの幅を表します。
• 順方向電圧 (VF)：1.8 - 2.6 V。20mAを導通しているときのLED両端の電圧降下です。ビン内での許容差は±0.1Vです。
• 逆電流 (IR)：10 µA（最大）。5Vの逆電圧が印加されたときのわずかなリーク電流であり、テスト目的でのみ関連します。

3. ビンランクシステムの説明

生産ロットの一貫性を確保するために、LEDは性能ビンに分類されます。これにより、設計者は特定の電圧、輝度、色の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順方向電圧 (Vf) ランク

LEDは、20mAでの順方向電圧降下によって分類されます。 ビンコード D2: 1.8V - 2.0V ビンコード D3: 2.0V - 2.2V ビンコード D4: 2.2V - 2.4V ビンコード D5: 2.4V - 2.6V 各ビン内の許容差は±0.1Vです。

3.2 光度 (Iv) ランク

LEDは、20mAでの光出力強度に基づいて選別されます。 ビンコード W1: 1260 mcd - 1780 mcd ビンコード W2: 1780 mcd - 2500 mcd 各ビン内の許容差は±11%です。

3.3 主波長 (Wd) ランク

LEDは、正確な色度点（主波長）に従ってグループ分けされます。 ビンコード P: 600 nm - 605 nm ビンコード Q: 605 nm - 610 nm 各ビン内の許容差は±1 nmです。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線が参照されていますが、その意味合いは設計にとって極めて重要です。設計者は以下の曲線を想定すべきです：

• 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、通常は非線形であり、高電流では飽和に近づきます。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流：ダイオードのI-V特性を示し、電流制限回路の設計に不可欠です。
• 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プロットしたもので、主波長でのピークとスペクトル半値幅で定義される形状を示します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 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。主な寸法上の注意点は以下の通りです： - レンズ色： ウォータークリア。 - 光源色： AlInGaP オレンジ。 - すべての寸法はミリメートル単位です。 - 特に指定がない限り、一般的な公差は±0.2mmです。設計者は正確な長さ、幅、高さ、およびパッド間隔については詳細な機械図面を参照する必要があります。

5.2 推奨PCB実装パッド

赤外線または気相リフローはんだ付けのためのランドパターン（フットプリント）の推奨が提供されています。この推奨パッドレイアウトに従うことは、組立プロセス中および後に適切なはんだ接合部の形成、位置合わせ、機械的安定性を達成するために不可欠です。

5.3 極性識別

データシートには、アノード端子とカソード端子を識別するためのマーキングまたは構造的特徴（例：パッケージ上の切り欠き、角切り、またはカソードマーク）が含まれています。デバイスが機能するためには、正しい極性方向が必須です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けパラメータ

鉛フリープロセスに対応したJ-STD-020B準拠の推奨リフロープロファイルが提供されています。主なパラメータは以下の通りです： - 予熱温度： 150°C - 200°C。 - 予熱時間： 最大120秒。 - ピークボディ温度： 最大260°C。 - 液相線以上時間： 最大10秒（最大2回のリフローサイクルが許可されます）。 これらのパラメータは一般的な目標値です。基板固有の特性評価が推奨されます。

6.2 手はんだ付け（はんだごて）

手はんだ付けが必要な場合： - はんだごて先端温度： 最大300°C。 - はんだ付け時間： リードごとに最大3秒。 - 熱ストレスを避けるため、これは一度だけ行うべきです。

6.3 保管条件

適切な保管は、リフロー中にポップコーン現象を引き起こす可能性のある湿気吸収を防ぐために極めて重要です。 -未開封パッケージ：保管温度 ≤ 30°C、相対湿度 ≤ 70%。1年以内に使用してください。 -開封済みパッケージ：保管温度 ≤ 30°C、相対湿度 ≤ 60%。 - 元の梱包から出されて168時間を超える部品については、はんだ付け前に少なくとも48時間、60°Cでベーキングすることが推奨されます。

6.4 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、常温で1分未満、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。指定外の化学薬品はLEDパッケージを損傷する可能性があります。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープ・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に収められ、7インチ（178mm）径のリールに巻かれて供給されます。 - 数量： 標準リールあたり2000個。 - 最小発注数量： 残数については500個。 - 梱包はANSI/EIA-481規格に準拠しています。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、以下の用途における状態表示、バックライト、装飾照明に適しています： - 民生用電子機器（電話機、ノートパソコン、家電製品）。 - ネットワークおよび通信機器。 - 産業用制御パネルおよび計器。 - 屋内情報標識およびディスプレイ。

8.2 設計上の考慮事項と駆動方法

重要：LEDは電流駆動デバイスです。一貫した輝度と長寿命を確保するためには、定電流で駆動するか、電圧源と直列の電流制限抵抗を用いて駆動しなければなりません。複数のLEDを並列に接続する場合、個々のデバイス間の順方向電圧（Vf）の自然なばらつきによる電流の偏りや輝度の不均一を防ぐために、各LEDに個別の抵抗を使用することが強く推奨されます。

9. 技術比較と差別化

従来の標準GaAsP（ガリウムヒ素リン化物）LEDなどの古い技術と比較して、このAlInGaPベースのオレンジLEDは、はるかに高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより大きな輝度を実現します。広い120度の指向角は、集光照明に使用される狭ビームLEDとは対照的に、広い視認性を必要とするアプリケーションに適しています。標準的なSMD組立およびリフロープロセスとの互換性は、スルーホールLEDとの差別化要因であり、大量の自動化製造を可能にします。

10. 技術パラメータに基づくよくある質問

Q: このLEDを3.3Vや5Vのロジック電源から直接駆動できますか？A: いいえ。常に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 = (Vcc - Vf) / If で計算されます。ここで、Vccは供給電圧、VfはLEDの順方向電圧（安全設計のためにビンの最大値を使用）、Ifは希望の順方向電流（例：20mA）です。

Q: なぜ光度（1260-2500 mcd）にこれほど広い範囲があるのですか？A: これは生産上のばらつきを反映しています。ビン分けシステム（W1、W2）により、アプリケーションに応じてより狭い輝度範囲の部品を選択でき、製品の視覚的一貫性を確保できます。

Q: 絶対最大定格を超えた場合、どうなりますか？A: これらの限界を超えると、たとえ短時間でも、即時または潜在的な損傷を引き起こす可能性があります。過電流は半導体接合部を破壊します。過度の逆電圧は破壊を引き起こします。温度範囲外での動作は、早期故障やパラメータシフトにつながる可能性があります。

11. 実践的な設計と使用事例

事例： 10個の均一な明るさのオレンジLEDを使用した状態表示パネルの設計。 1. 回路設計：定電流ドライバを使用するか、簡便のために、各LEDに専用の電流制限抵抗を備えた電圧レール（例：5V）を使用します。ビンD4（VF最大2.4V）で20mAの場合： R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130オーム。わずかに安全な電流のために、次の標準値（例：150オーム）を使用します。 2.部品選定：発注時に必要なビンを指定します： 例：LTST-M670VFKT、ビンD4（一貫した電圧のため）、W2（高輝度のため）、P（特定のオレンジ色調のため）。 3.PCBレイアウト：信頼性の高いはんだ付けのために、データシートの推奨パッドレイアウトに従います。 4.組立：IRリフロープロファイルガイドラインに従います。組立後に基板を保管する場合は、保管条件が満たされていることを確認してください。

12. 原理紹介

このLEDは、半導体におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。AlInGaP材料はp-n接合を形成します。順方向電圧が印加されると、n領域からの電子とp領域からの正孔が接合領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、光子（光）の形でエネルギーを放出します。アルミニウム、インジウム、ガリウム、リン化物の特定の組成は、半導体の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スペクトル（約605 nm）です。ウォータークリアレンズは半導体ダイを封止・保護すると同時に、光の放出を可能にします。

13. 開発動向

このようなSMD表示用LEDの一般的な動向は、発光効率の向上（電気入力ワットあたりの光出力の増加）に向かっており、同じ輝度でより低い消費電力を実現します。また、光学的性能を維持または向上させながら小型化を継続的に推進しています。さらに、パッケージ材料とプロセスの進歩は、信頼性、熱性能、および鉛フリーおよび高温はんだ付けプロファイルとの互換性の向上を目指しています。メーカー間でのフットプリントと電気的特性の標準化は、エンジニアの設計と調達を簡素化します。