SMD LED イエロー AlInGaP チップ データシート - 2.0x1.25x1.1mm - 2.4V - 62.5mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、イエロー光を発光する超高輝度アルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）チップを採用した表面実装デバイス（SMD）LEDランプの仕様を詳細に説明します。このデバイスは、赤外線リフローはんだ付けを含む自動プリント基板（PCB）実装プロセス向けに設計されたコンパクトな業界標準パッケージに収められています。その小型サイズは、様々な電子分野におけるスペース制約のあるアプリケーションに適しています。

1.1 中核的な利点と特徴

このLEDは、現代の電子機器製造における使用性と信頼性を高めるいくつかの主要な特徴を提供します：

• RoHS準拠：本デバイスは有害物質使用制限指令に準拠して製造されており、環境安全性を確保しています。
• 高輝度AlInGaPチップ：この半導体材料は、良好な光度で効率的なイエロー光発光を実現します。
• 自動化対応パッケージング：高速ピックアンドプレース装置に対応した、直径7インチのリールに巻かれた8mmテープ上で供給されます。
• 標準化されたフットプリント：EIA（Electronic Industries Alliance）パッケージ規格に準拠し、設計の相互運用性を保証します。
• 集積回路互換性：標準的なロジックレベル出力で直接駆動可能です。
• リフローはんだ付け対応：表面実装技術（SMT）組立ラインで使用される標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロファイルに耐えます。

1.2 対象アプリケーションと市場

この部品は、電子機器内における幅広いインジケータおよびバックライト機能向けに設計されています。主な適用分野は以下の通りです：

• 通信機器：コードレス電話、携帯電話、ネットワークハードウェアの状態表示灯。
• コンピューティングおよびオフィスオートメーション：ノートパソコンのキーパッドやキーボードのバックライト、周辺機器の状態表示灯。
• 民生用および家電製品：電源、モード、または機能の表示灯。
• 産業機器：機械および制御システムのパネル表示灯。
• ディスプレイおよびサイン：コンパクトなイエロー光源が必要なマイクロディスプレイやシンボリック照明器具。

2. 詳細な技術パラメータ分析

このセクションでは、デバイスの絶対最大定格および動作特性の詳細な内訳を提供します。特に断りのない限り、すべてのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

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生じる可能性のある応力限界を定義します。信頼性の高い性能のためには、これらの限界値付近での動作は推奨されません。

• 電力損失（Pd）：62.5 mW。これはパッケージが熱として放散できる最大電力です。
• 連続順方向電流（IF）：25 mA DC。信頼性の高い動作のための最大定常電流です。
• ピーク順方向電流：60 mA。過渡サージに対処するため、パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許容されます。
• 逆電圧（VR）：5 V。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。
• 動作温度範囲：-30°C から +85°C。デバイスが正常に動作する周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲：-40°C から +85°C。電源が入っていない状態でのデバイスの安全な温度範囲です。
• はんだ付け温度：リフローはんだ付け（鉛フリープロセス）中、260°Cで10秒間耐えます。

2.2 電気光学特性

これらは、指定された試験条件（IF = 20mA, Ta = 25°C）で測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：28.0 から 180.0 ミリカンデラ（mcd）の範囲。実際の値は特定のビンコードに依存します（セクション3参照）。CIEの明所視感度曲線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。
• 指向角（2θ1/2）：130度。これは、光度が軸上測定値の半分に低下する全角であり、広い視野角を示しています。
• ピーク発光波長（λP）：588 nm。発光スペクトルの最高点における波長です。
• 主波長（λd）：584.5 nm から 597.0 nm の範囲。これは、人間の目が色（イエロー）を定義するものとして知覚する単一波長であり、CIE色度図から導出されます。特定の値はビン分けされます。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm。発光スペクトルの最大強度の半分における幅であり、色純度を示します。
• 順方向電圧（VF）：20mA時、1.8Vから2.4Vの間。電流が流れているときのLED両端の電圧降下です。
• 逆電流（IR）：5Vの逆バイアスを印加した場合、最大10 μA。

2.3 熱に関する考慮事項

提供されたデータに明示的にグラフ化されていませんが、熱管理は定格に暗黙的に含まれています。62.5mWの電力損失限界と85°Cの最大動作温度は重要です。Pd定格を超えると接合温度が上昇し、ルーメン減衰の加速、順方向電圧のシフト、最終的にはデバイスの故障につながる可能性があります。設計者は、動作中に接合温度を安全な限界内に維持するために、適切なPCBレイアウト、必要に応じて放熱対策を確保しなければなりません。

3. ビニングシステムの説明

量産における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、設計者は色、輝度、電気的特性に関する特定の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順方向電圧（Vf）ビニング

LEDは、試験電流20mAにおける順方向電圧降下によって分類されます。これは、定電圧源で駆動されるマルチLEDアレイにおいて、電流制限回路の設計と均一な輝度の確保に重要です。

• ビンコード F2：VF = 1.80V から 2.10V（各ビンあたり±0.1Vの許容差）。
• ビンコード F3：VF = 2.10V から 2.40V（各ビンあたり±0.1Vの許容差）。

3.2 光度（Iv）ビニング

このビニングは、20mAで測定された光出力強度（ミリカンデラ、mcd）に基づいてLEDを分類します。

• ビンコード N：28.0 - 45.0 mcd
• ビンコード P：45.0 - 71.0 mcd
• ビンコード Q：71.0 - 112.0 mcd
• ビンコード R：112.0 - 180.0 mcd

各光度ビンには±15%の許容差が適用されます。

3.3 色相（主波長）ビニング

この分類は、知覚されるイエローの色合いを定義する主波長に従ってLEDを分類することで、色の一貫性を確保します。

• ビンコード H：584.5 - 587.0 nm
• ビンコード J：587.0 - 589.5 nm
• ビンコード K：589.5 - 592.0 nm
• ビンコード L：592.0 - 594.5 nm
• ビンコード M：594.5 - 597.0 nm

各波長ビンには±1nmの厳しい許容差が維持されています。

4. 性能曲線分析

文書内で特定のグラフィカルデータが参照されていますが、このようなデバイスの代表的な曲線は、様々な条件下での動作に関する重要な洞察を提供します。

4.1 電流対電圧（I-V）特性

AlInGaP LEDのI-V曲線は、標準的なダイオードと同様に非線形です。順方向電圧（VF）以下では、ほとんど電流は流れません。VFに達すると、電圧のわずかな増加で電流が急速に増加します。これは、熱暴走を防ぎ安定した光出力を確保するために、定電圧源ではなく定電流源でLEDを駆動することの重要性を強調しています。20mAでの典型的なVF範囲1.8Vから2.4Vは、駆動回路の重要な設計パラメータです。

4.2 光度対順方向電流

光出力（光度）は、広い範囲で順方向電流にほぼ比例します。しかし、効率（ルーメン毎ワット）は特定の電流でピークに達し、その後、熱効果の増加とドループにより、より高い電流では低下する可能性があります。推奨される20mAの試験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

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）：減少します。これは、単純な抵抗制限回路における電流調整に影響を与える可能性があります。
• 光度（Iv）：減少します。温度が上昇すると光出力が低下します。
• 主波長（λd）：わずかにシフトする可能性があり、微妙な色の変化を引き起こすことがあります。

これらの効果は、特に高電力または高周囲温度のアプリケーションにおいて、良好な熱設計の必要性を強調しています。

4.4 スペクトル分布

発光スペクトルは、588 nm（イエロー）にピークを持ち、比較的狭い半値幅15 nmで特徴付けられます。これは良好な色飽和度を示しています。知覚される色を定義する主波長（λd）は、異なる製造ロット間の視覚的一貫性を確保するために注意深くビン分けされています。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 デバイス寸法と極性

LEDパッケージには公称寸法があります。カソードは通常、デバイスの対応する側面の緑色の着色またはパッケージの切り欠きでマークされています。正しい極性は、適切な機能を確保するために組立中に遵守されなければなりません。レンズはウォータークリアであり、AlInGaPチップからの本来のイエロー光が色フィルタリングなしで放射されます。

5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

信頼性の高いはんだ付けを確保するために、PCBの推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。このパターンには、良好なはんだフィレットを達成し、機械的安定性を確保し、適切なリフローはんだ付けを容易にするための適切なパッドサイズと間隔が含まれています。この推奨レイアウトに従うことで、トゥームストーニング（部品が一端で立つ現象）やその他のはんだ付け不良を防ぐのに役立ちます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 赤外線リフローはんだ付けパラメータ

このデバイスは、鉛フリー（Pbフリー）赤外線リフローはんだ付けプロセスに対応しています。LEDを損傷することなく組立を成功させるためには、提案されたプロファイルが重要です。

• プリヒートゾーン：150°C から 200°C。
• プリヒート時間：最大120秒。温度を徐々に上げ、フラックスを活性化します。
• ピーク温度：最大260°C。デバイスは限られた時間この温度に耐えることができます。
• 液相線以上時間（ピーク時）：最大10秒。デバイスはこの期間を超えてピーク温度にさらされるべきではなく、リフローは2回以上実行されるべきではありません。

これらのパラメータはJEDEC規格に準拠しています。実際のプロファイルは、基板の厚さ、部品密度、はんだペースト仕様を考慮して、特定のPCBアセンブリに対して特性評価されなければなりません。

6.2 手はんだ付け（必要な場合）

手動修理が必要な場合は、細心の注意が必要です：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：はんだ接点あたり最大3秒。
• 頻度：熱ストレスを最小限に抑えるため、手はんだ付けは1回のみ実行すべきです。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、プラスチックパッケージを損傷しないように指定された溶剤のみを使用してください。推奨される薬剤には、エチルアルコールまたはイソプロピルアルコールが含まれます。LEDは常温で1分未満浸漬すべきです。指定外の化学液体は使用してはいけません。

6.4 保管および取り扱い条件

静電気放電（ESD）感受性：明示的に高感度と評価されていませんが、注意が推奨されます。接地リストストラップまたは帯電防止手袋を使用した取り扱いが推奨されます。静電気やサージによる損傷を防ぐために、すべての装置と作業場は適切に接地されなければなりません。

湿気感受性：このデバイスには湿気感受性レベル（MSL）評価があります。開封され周囲湿度にさらされたパッケージの場合：

• リフローは1週間以内に完了すべきです（MSL 3を示唆）。
• 1週間を超えて保管する場合は、デバイスは乾燥剤を入れた密閉容器または窒素環境で保管すべきです。
• 元の包装から出して1週間以上保管した場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングを行い、吸収した湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象を防ぐ必要があります。
• 未開封の乾燥剤入り防湿バッグは、保管温度≤30°C、相対湿度≤90%で1年間の保存寿命があります。

7. 包装および注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは自動組立に最適化された包装形式で供給されます：

• テープ幅：8 mm。
• リール直径：7インチ（178 mm）。
• リールあたり数量：3000個。
• 最小注文数量：残数については500個。
• ポケットシーリング：空の部品ポケットはカバーテープで密封されています。
• 欠品部品：仕様上、連続して最大2個のLEDの欠品が許容されます。
• 標準：包装はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。

8. アプリケーション設計推奨事項

8.1 回路設計に関する考慮事項

電流制限：LEDは電流駆動デバイスです。電圧源に接続する場合は、直列の電流制限抵抗または専用の定電流駆動回路が必須です。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。ここで、VFは順方向電圧（安全のためにビンの最大値を使用）、IFは所望の順方向電流（例：20mA）です。

並列接続：複数のLEDを単一の電流源に直接並列接続することは、一般に推奨されません。これは順方向電圧（Vfビニング）のばらつきによるものです。Vfのわずかな違いにより、1つのLEDが他のLEDよりも大幅に多くの電流を引き、輝度の不均一や過剰応力の原因となる可能性があります。直列接続または各LEDに対する個別の電流制御が望ましいです。

逆電圧保護：LEDは最大5Vの逆電圧に耐えることができますが、逆バイアスにさらさないことが良い習慣です。ACまたは双極性回路では、並列に保護ダイオード（LEDに対して逆バイアス）が必要になる場合があります。

8.2 アプリケーションにおける熱管理

高周囲温度または最大定格に近い電流で動作するアプリケーションでは、以下を考慮してください：

• LEDの放熱パッド（該当する場合）の下に、熱を他の層またはヒートシンクに伝導するための熱ビアを持つPCBを使用します。
• LEDのはんだ付けパッドに接続されたPCB上に、ヒートシンクとして機能する十分な銅面積を提供します。
• 周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、最大動作電流を減額し、接合温度を限界内に保ちます。

8.3 光学統合

広い130度の指向角により、このLEDは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。集光または指向性のある光が必要な場合は、外部レンズや光導波路を使用することがあります。ウォータークリアレンズにより、放射されるイエロー光の吸収が最小限に抑えられます。

9. 信頼性および適用範囲に関する免責事項

このデバイスは、オフィス、通信、家電を含む標準的な商業用および産業用電子機器での使用を意図しています。故障が安全、健康、または生命を危険にさらす可能性のある、航空、輸送、医療、または重要な安全システムなど、例外的な信頼性を必要とするアプリケーションでは、設計導入前に部品メーカーとの具体的な協議と認定が不可欠です。標準製品仕様は、そのような高信頼性アプリケーションには十分でない場合があります。