SMD LED イエロー AlInGaP データシート - SMDパッケージ - 順電圧 1.8-2.4V - 光束 最大2.13lm - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、リン化アルミニウムインジウムガリウム（AlInGaP）半導体材料を用いて黄色光を発する表面実装デバイス（SMD）LEDの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、自動組立プロセスおよびスペース制約のある用途向けに設計された、ウォータークリアレンズパッケージに収められています。その主な機能は、多様な電子機器において、状態表示、信号照明、またはフロントパネルバックライト部品として使用されることです。

1.1 主要な特徴と利点

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• 直径7インチのリールに巻かれた8mmテープに梱包されており、高速自動実装機に適しています。
• EIA（エレクトロニクス工業会）標準パッケージ外形を採用。
• 制御回路との容易な統合のためのIC互換ロジックレベル。
• 赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに完全対応し、鉛フリーはんだ付けプロファイルをサポート。
• JEDEC（共同電子デバイス工学評議会）湿気感受性レベル3に加速するように前処理済み。これは、袋開封後、<30°C/60%RHの条件下で168時間のフロアライフがあることを示します。

1.2 ターゲット市場と用途

このLEDは、多様な分野での信頼性と性能のために設計されています。主な用途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、ネットワーク機器の状態表示。
• オフィスオートメーション：プリンター、スキャナー、ノートパソコンのパネル表示。
• 家電製品：各種家庭用機器の電源オン、モード、または機能表示。
• 産業機器：制御盤や機械の動作状態および故障表示。
• 一般表示：信号およびシンボル照明用途、および均一な照明が必要なフロントパネルバックライト。

2. 詳細な技術パラメータ分析

以下のセクションでは、標準試験条件（Ta=25°C）下でのデバイスの動作限界と性能特性の詳細な内訳を示します。

2.1 絶対最大定格

これらの値は、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表します。これらの限界値付近での長時間の動作は推奨されません。

• 消費電力（Pd）：72 mW。これはデバイスが熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（I_F(PEAK)）：80 mA。これは最大瞬間順電流であり、通常は過熱を防ぐためにパルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で規定されます。
• 連続DC順電流（I_F）：30 mA。これは連続動作のための推奨最大電流です。
• 逆電圧（V_R）：5 V。この値を超える逆電圧を印加すると、接合部破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作温度範囲：-40°C から +85°C。デバイスが機能するように設計された周囲温度範囲です。
• 保管温度範囲：-40°C から +100°C。非動作時の保管温度範囲です。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、指定された試験条件（I_F= 20mA）で駆動した場合のLEDの典型的な性能を定義します。

• 光束（Φ_v）：0.67 lm（最小）から 2.13 lm（最大）。これは光源から放射される光の総知覚パワーであり、ルーメン（lm）で測定されます。この広い範囲はビニングによって管理されます。
• 光度（I_v）：224 mcd（最小）から 710 mcd（最大）。これは特定の方向における単位立体角あたりの光束であり、ミリカンデラ（mcd）で測定されます。これは光束測定から導出された参照値です。
• 指向角（2θ_1/2）：120°（標準）。これは光度が光軸（0°）での値の半分になる全角であり、非常に広い視野パターンを示します。
• ピーク発光波長（λ_p）：591 nm（標準）。発光の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）：584.5 nm から 594.5 nm。光の知覚される色を定義する単一波長であり、ビンごとに±1 nmの許容差があります。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm（標準）。発光の最大強度の半分におけるスペクトル幅であり、色純度を示します。
• 順電圧（V_F）：20mA時 1.8 V（最小）から 2.4 V（最大）。電流が流れているときのLED両端の電圧降下であり、ビンごとに±0.1Vの許容差があります。
• 逆電流（I_R）：V_R=5V時 10 µA（最大）。デバイスが逆バイアスされたときに流れる小さなリーク電流です。

3. ビニングシステムの説明

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性能ビンに分類されます。これにより、設計者は輝度、色、電圧に関する特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光束 / 光度ビニング

LEDはその総光出力に基づいてビンに分類されます。各光度ビン内の許容差は±11%です。

• ビン D2：0.67 lm から 0.84 lm（224 mcd から 280 mcd）
• ビン E1：0.84 lm から 1.07 lm（280 mcd から 355 mcd）
• ビン E2：1.07 lm から 1.35 lm（355 mcd から 450 mcd）
• ビン F1：1.35 lm から 1.68 lm（450 mcd から 560 mcd）
• ビン F2：1.68 lm から 2.13 lm（560 mcd から 710 mcd）

3.2 順電圧ビニング

LEDは20mA時の順電圧降下によっても分類され、ビンごとに±0.1Vの許容差があります。これは電流制限抵抗の計算と電源設計にとって重要です。

• ビン D2：1.8 V から 2.0 V
• ビン D3：2.0 V から 2.2 V
• ビン D4：2.2 V から 2.4 V

3.3 色相 / 主波長ビニング

このビニングは色の一貫性を保証します。知覚される黄色の色合いを定義する主波長は、ビンごとに±1 nmの許容差を持つ特定の範囲に分類されます。

• ビン H：584.5 nm から 587.0 nm
• ビン J：587.0 nm から 589.5 nm
• ビン K：589.5 nm から 592.0 nm
• ビン L：592.0 nm から 594.5 nm

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフデータが参照されていますが、AlInGaP LEDの典型的な性能傾向は以下のように分析できます：

4.1 電流対電圧（I-V）特性

順電圧（V_F）は順電流（I_F）に対して対数的な関係を示します。非線形に増加し、低電流（ターンオン電圧付近）ではより急峻に上昇し、高電流では半導体およびパッケージ内の直列抵抗によりより線形的に増加します。

4.2 光束対順電流

光出力（光束）は、広い動作範囲にわたって順電流にほぼ比例します。ただし、効率（ワットあたりのルーメン）は通常、特定の電流でピークに達し、非常に高い電流では発熱の増加と効率低下により低下する可能性があります。

4.3 温度依存性

主要パラメータは接合部温度（T_j）の影響を受けます：

• 順電圧（V_F）：温度の上昇とともに減少します（負の温度係数）。
• 光束/光度：一般に、温度の上昇とともに減少します。この減少率は、高電力または高周囲温度アプリケーションにおける熱管理の重要な要素です。
• 主波長（λ_d）：温度によってわずかにシフトし、知覚される色に影響を与える可能性があります。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本デバイスはEIA標準SMDパッケージ外形に準拠しています。ボディ長、幅、高さ、リード間隔を含むすべての重要な寸法は、特に指定がない限り標準許容差±0.2 mmでデータシートに記載されています。ウォータークリアレンズ材料は通常、エポキシまたはシリコンベースです。

5.2 極性識別とパッド設計

カソードは通常、デバイス本体にノッチ、緑色の点、またはその他の視覚的インジケータでマークされています。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）ランドパターン（実装パッド）が含まれています。このパターンは、適切なはんだ接合部の形成、リフロー中の自己位置合わせ、および信頼性の高い機械的固定を確保するように設計されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 推奨IRリフロー温度プロファイル

本デバイスは鉛フリーはんだ付けプロセスに対応しています。データシートはJ-STD-020Bに準拠したプロファイルを参照しています。主要なパラメータは通常以下を含みます：

• 予熱：150°C から 200°C、最大120秒。アセンブリを徐々に加熱し、フラックスを活性化します。
• ピーク温度：最大260°C。はんだの液相線温度（例：SAC305では217°C）以上の時間は制御する必要があります。
• 総はんだ付け時間：ピーク温度での最大10秒、最大2回のリフローサイクルが許可されます。

注意：最適なプロファイルは、特定のPCB設計、部品、はんだペースト、およびオーブンに依存します。提供されるプロファイルはガイドラインであり、実際の生産セットアップ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、細心の注意が必要です：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：接合部あたり最大3秒。
• 制限：LEDパッケージへの熱ストレスを最小限に抑えるため、手はんだ付けでは1回のはんだ付けサイクルのみが許可されます。

6.3 洗浄

指定された洗浄剤のみを使用してください。指定外の化学薬品はエポキシレンズまたはパッケージを損傷する可能性があります。はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、室温のエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールに1分未満浸漬することを推奨します。

6.4 保管と取り扱い

デバイスの湿気感受性レベル（MSL 3）のため、適切な保管が重要です：

• 未開封パッケージ：≤30°C、≤70%相対湿度（RH）で保管。袋の封印日から1年以内に使用してください。
• 開封済みパッケージ：≤30°C、≤60% RHで保管。部品は周囲空気に曝露されてから168時間（7日）以内にIRリフローする必要があります。
• 長時間曝露：168時間を超えて保管する場合は、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。168時間を超えて曝露された部品は、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止する必要があります。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは業界標準のエンボス加工キャリアテープで供給されます：

• テープ幅：8 mm。
• リール直径：7インチ。
• リールあたりの数量：2000個（標準フルリール）。
• 最小発注数量（MOQ）：残数については500個。
• テープはトップカバーテープで密封されています。梱包はANSI/EIA-481仕様に準拠しており、最大2個の連続した欠品部品が許容されます。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

8.1 電流制限

信頼性の高い動作のためには、直列の電流制限抵抗が必須です。抵抗値（R_s）はオームの法則を用いて計算できます： R_s= (V_電源- V_F) / I_F。最悪条件下でも電流が所望のI_Fを超えないようにするため、ビンまたはデータシートの最大V_Fを使用してください。抵抗の定格電力は十分である必要があります： P_R= (I_F)² * R_s.

。

8.2 熱管理

これは低電力デバイスですが、適切な熱設計は寿命を延ばし、光出力の安定性を維持します。LEDの熱パッド（該当する場合）またはリードに接続されたPCB上に十分な銅面積を確保して放熱してください。高周囲温度での絶対最大電流および消費電力での動作は避けてください。

8.3 光学設計

120°の指向角は非常に広いビームを提供します。より集光されたビームが必要な用途では、二次光学部品（レンズ、ライトパイプ）を使用する必要があります。ウォータークリアレンズは、ダイの像が重要でない用途に適しています。より拡散した外観が必要な場合は、乳白色または色付きの拡散レンズが必要になります。

9. よくある質問（FAQ）

9.1 光束と光度の違いは何ですか？光束（lm）は、光源から全方向に放射される可視光の総量を測定します。光度（mcd）は、光源が特定の方向にどれだけ明るく見えるかを測定します。高光度のLEDは狭いビームを持つ場合があり、高光束のLEDはより多くの総光量を、おそらくより広い領域に放射します。このデータシートでは、光度は光束測定から導出された参照値です。9.2 ビニングが重要な理由は？

製造上のばらつきにより、個々のLED間でV

、光出力、色に違いが生じます。ビニングは、厳密に制御されたパラメータを持つグループにそれらを分類します。均一な外観（例：マルチLEDディスプレイ、バックライト）または正確な電流駆動を必要とする用途では、単一のビンまたは同じグループからのビンの混合を指定することが不可欠です。_F9.3 このLEDを電流制限抵抗なしで駆動できますか？

LEDは非線形なI-V特性を持つダイオードです。そのV

No.をわずかに超える電圧の増加は、大きく、破壊的な可能性のある電流の増加を引き起こす可能性があります。動作点を安全に設定するためには、常に直列抵抗（または定電流ドライバ）が必要です。_F9.4 袋を開封後、保管時間またはリフロー時間を超えた場合はどうなりますか？

プラスチックパッケージに吸収された湿気は、高温のリフローはんだ付けプロセス中に急速に気化し、内部の剥離、クラック、またはボンディングワイヤの損傷（ポップコーン現象）を引き起こす可能性があります。MSL 3ガイドライン（168時間フロアライフ）に従い、超過した場合は必要なベーキングを行うことが、組立歩留まりと長期信頼性にとって重要です。

10. 動作原理と技術

10.1 AlInGaP半導体技術

このLEDは、活性領域にリン化アルミニウムインジウムガリウム（AlInGaP）半導体化合物を使用しています。結晶成長中にこれらの元素の比率を精密に制御することにより、電子と正孔がバンドギャップを越えて再結合するとき（エレクトロルミネセンス）、可視スペクトルの黄色領域（約590 nm）で光を発するように材料のバンドギャップが設計されています。AlInGaP技術は、赤、オレンジ、黄色の波長域での高効率で知られています。

10.2 SMDパッケージ構造

半導体ダイはリードフレーム上に実装され、電気的接続（アノードとカソード）を提供し、しばしばヒートシンクとして機能します。ボンディングワイヤがダイの上部を他のリードフレーム端子に接続します。このアセンブリは、レンズを形成する透明なエポキシまたはシリコンモールド材で封止されます。レンズ形状が指向角を決定し、機械的および環境的保護を提供します。

The semiconductor die is mounted onto a leadframe, which provides the electrical connections (anode and cathode) and often acts as a heat sink. Bond wires connect the top of the die to the other leadframe terminal. This assembly is then encapsulated in a transparent epoxy or silicone molding compound that forms the lens. The lens shape determines the viewing angle and provides mechanical and environmental protection.