SMD3528 赤色LED データシート - サイズ 3.5x2.8mm - 電圧 2.2V - 電力 0.144W - 日本語技術文書

1. 製品概要

SMD3528は、単一チップ赤色LEDダイを使用した表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）です。3.5mm x 2.8mmというコンパクトなフットプリントが特徴で、信頼性の高い低電力の赤色照明を必要とするアプリケーション向けに設計されています。主な利点は、広い120度の視野角、指定温度範囲での安定した性能、および標準的な表面実装技術（SMT）組立プロセスとの互換性です。ターゲット市場は、スペースと電力効率が重要な、幅広い民生電子機器、インジケータランプ、小型ディスプレイのバックライト、装飾照明などを含みます。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 電気的特性

電気的特性は、LEDの動作限界と代表的な性能を定義します。絶対最大定格は、はんだ接合部温度（T_s）25°Cで測定され、安全な動作の限界を確立します。最大連続順方向電流（I_F）は30 mAであり、特定の条件下（パルス幅≤10 ms、デューティ比≤1/10）では最大40 mAの順方向パルス電流（I_FP）が許容されます。最大許容損失（P_D）は144 mWと定格されています。動作および保管温度範囲は-40°Cから+80°Cと規定され、最大接合部温度（T_j）は125°Cです。はんだ付けに関しては、LEDはピーク温度230°Cまたは260°Cで最大10秒間のリフロープロファイルに耐えることができます。

代表的な動作条件（T_s=25°C、I_F熱管理はLEDの長寿命と性能安定性にとって重要です。重要なパラメータは接合部温度（T_F）の代表値は2.2V、最大値は2.6Vです。逆電圧（V_R）は最低5Vと定格され、逆電流（I_R）は10 µAを超えてはなりません。

2.2 光学的特性

光学的性能はLEDの機能の中心です。主波長（λ_d）は625 nmと規定され、標準的な赤色スペクトルに位置します。光束出力はビンに分類され、駆動電流20 mAでの代表値は、特定のビンコード（A3、B1、B2）に応じて1.5 lmから2.5 lmの範囲です。光の空間分布は広い視野角で特徴付けられ、半値全角（2θ_1/2）は120度と規定されています。

2.3 熱的特性

Thermal management is crucial for LED longevity and performance stability. The key parameter is the junction temperature (T_j）であり、125°Cを超えてはなりません。LEDチップからはんだ接合部、そして最終的にはプリント基板（PCB）への熱経路は、動作中、特に最大電流付近で駆動する場合に、接合部温度を安全な限界内に保つように設計する必要があります。規定された動作周囲温度範囲-40°Cから+80°Cは、デバイスが耐えられる環境条件の指針となります。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは主要なパラメータに基づいてビンに仕分けられます。

3.1 波長ビニング

主波長は、赤色の正確な色調を制御するためにビニングされます。提供される仕様には、R1（620-625 nm）とR2（625-630 nm）の2つのビンがリストされています。これにより、設計者はアプリケーションに応じて非常に特定の色度点を持つLEDを選択でき、フルカラーディスプレイや色合わせが重要な看板などのアプリケーションで不可欠です。波長測定の許容差はビン範囲に内在しています。

3.2 光束ビニング

光束出力は、最低限の明るさレベルを保証するために分類されます。ビンはコードA3、B1、B2で定義され、それぞれ最小/代表値は1/1.5 lm、1.5/2 lm、2/2.5 lmです（いずれも20 mAで測定）。光束測定には±7%の許容差が適用されます。このビニングにより、LEDアレイでの予測可能な明るさレベルが可能になります。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、回路設計、特に直列接続されたストリングにおける電流制限抵抗の計算や電源設計を支援するためにビニングされます。ビンはC（1.8-2.0V）、D（2.0-2.2V）、E（2.2-2.4V）、F（2.4-2.6V）で、測定許容差は±0.08Vです。V_Fビンを一致させることで、並列LED構成での均一な電流分布と明るさを確保するのに役立ちます。

4. 性能曲線分析

4.1 I-V特性曲線

順方向電圧対順方向電流（V_F-I_F）曲線は、LEDを含むあらゆるダイオードの基本的な特性です。このSMD3528赤色LEDの場合、曲線は半導体p-n接合に典型的な指数関数的関係を示します。この曲線は動作点を決定し、駆動回路を設計するために不可欠です。代表的な動作電流20mAでの電圧は、ビニングされたV_F範囲内（例：ビンDの場合~2.2V）に収まります。

4.2 相対光束 vs. 順方向電流

この曲線は、光出力（相対光束）が駆動電流の増加とともにどのように変化するかを示しています。LEDの場合、出力は低電流レベルでは一般的に電流と線形に増加しますが、高い電流では熱的および電気的効果により飽和や効率低下を示す可能性があります。このグラフは、設計者が効率と寿命を考慮しながら、所望の明るさを得るための駆動電流を最適化するのに役立ちます。

4.3 温度依存性

LEDの性能は温度に大きく影響されます。重要な曲線は、接合部温度の関数としての相対スペクトルエネルギー（光出力と波長安定性の代理指標）を示します。AlInGaPベースの赤色LEDの場合、光出力は一般的に温度が上昇すると減少します。この曲線は、変動する熱環境で動作するアプリケーションにとって重要であり、駆動回路における必要なデレーティングや熱補償の情報を提供します。

4.4 スペクトル分布

スペクトルエネルギー分布曲線は、異なる波長にわたって放出される光の強度をプロットします。単色赤色LEDの場合、この曲線はビニングされた波長（例：625 nm）を中心とした単一の支配的なピークを示します。このピークの幅（半値全幅、FWHM）が色純度を決定します。狭いピークは、より飽和した純粋な色を示します。

5. 機械的仕様・パッケージ情報

5.1 外形寸法と外形図

LEDパッケージは業界標準の3528フットプリントに準拠しており、公称寸法は長さ3.5mm、幅2.8mmです。正確な寸法図は、パッケージ高さ、レンズ寸法、リード（パッド）間隔などの重要な測定値を提供します。公差が規定されています：.Xと記載された寸法は±0.10mmの公差を持ち、.XX寸法は±0.05mmのより厳しい公差を持ちます。

5.2 推奨パッドレイアウト＆ステンシル設計

適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するために、PCB設計用の推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されます。これには銅パッドのサイズ、形状、間隔が含まれます。対応するステンシル設計（はんだペーストマスク）も提案されており、組立時に堆積するはんだペーストの量を制御するのに重要です。これは、ショートやトゥームストーニングを引き起こすことなく、信頼性の高いはんだ接合を実現するために不可欠です。

5.3 極性識別

カソード（負極）は通常、LEDパッケージ上の緑色の点、切り欠き、または面取りされた角などの視覚的マーカーで識別されます。データシートはこのマーキング方式を明確に示すべきです。デバイスが機能するようにするには、PCB上に配置する際に正しい極性を守る必要があります。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

この部品は、赤外線（IR）または対流リフローはんだ付けプロセスに適しています。最大許容はんだ温度は、LEDリードで測定して230°Cまたは260°Cと規定され、最大持続時間は10秒です。プリヒート、ソーク、リフロー、冷却の各段階を含む標準的な無鉛（SAC305）リフロープロファイルに従うべきであり、ピーク温度と液相線温度以上の時間（TAL）がLEDの定格を超えないようにする必要があります。

6.2 取り扱いおよび保管上の注意

LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。接地されたリストストラップと導電性作業面を使用したESD保護環境で取り扱うべきです。デバイスは、吸湿によるリフロー時のポップコーン現象を防ぐために、乾燥剤入りの元の防湿バッグに、規定された保管温度範囲（-40°Cから+80°C）を超えず、低湿度の状態で保管する必要があります。

6.3 洗浄

はんだ付け後に洗浄が必要な場合は、LEDのエポキシレンズおよびプラスチックパッケージと適合する承認済み溶剤を使用してください。高周波振動が内部ワイヤボンディングやダイアタッチを損傷する可能性があるため、超音波洗浄は避けてください。いかなる洗浄プロセスを実施する前にも、必ず化学的適合性を確認してください。

7. 梱包・発注情報

7.1 テープ＆リール梱包

SMD3528 LEDは、自動ピックアンドプレースマシンに適した、リール上の標準的なエンボス加工キャリアテープで供給されます。キャリアテープの寸法（ポケットサイズ、ピッチ）は、フィーダーとの互換性を確保するために規定されています。カバーテープの剥離強度は、10度の角度で剥離した場合に0.1から0.7ニュートンと定義されており、輸送中は確実に固定されながらも、マシンで容易に剥離できることを保証します。

7.2 型番命名規則

製品型番は構造化された命名規則に従います：T [形状コード] [チップ数コード] [レンズコード] [内部コード] - [光束コード] [色コード]。例えば、T3200SRAは次のように解読されます：形状32（3528）、チップ数S（単一、小電力）、レンズコード00（レンズなし）、内部コード、光束コード、色A（赤）。その他の色コードにはY（黄）、B（青）、G（緑）などがあります。このシステムにより、すべての主要属性を正確に識別できます。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーション例

SMD3528赤色LEDは、多数のアプリケーションに適しています：民生電子機器（テレビ、ルーター、充電器）のステータスおよびインジケータランプ。小型LCDディスプレイ、キーパッド、またはパネルのバックライト。家電製品、自動車内装、または建築物の装飾およびアクセント照明。明確な赤色が必要な信号表示および非常照明。

8.2 設計上の考慮点

電流制限：常に直列の電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F を使用して計算されます。低いV_Fの場合でも電流が限界を超えないようにするために、ビンからの最大V_F device.
熱管理：高電流での連続動作や高い周囲温度での動作の場合、十分なPCB銅面積または放熱対策を確保して熱を放散し、接合部温度を低く保ってください。
光学設計：所望の照明パターンを達成するために、光ガイド、レンズ、または拡散板を設計する際に120度の視野角を考慮してください。

9. 技術比較

スルーホール赤色LEDと比較して、SMD3528は現代の電子機器に大きな利点を提供します：はるかに小さなフットプリント、薄型デバイス向けの低プロファイル、高速自動組立への適合性、およびPCBへの直接はんだ付けによるしばしば優れた熱性能。SMD赤色LEDファミリー内では、3528パッケージは一般的でコスト効率の高い選択肢です。より新しい高効率LEDパッケージ（例：2835）と比較すると、3528はわずかに低い発光効率を持つかもしれませんが、その広範な入手性と実証された信頼性により、標準的な明るさのアプリケーションでは依然として高い競争力を持っています。

10. よくある質問 (FAQ)

Q: 光束ビンA3、B1、B2の違いは何ですか？
A: これらのビンは、20mAでの異なる最小および代表的な明るさレベルを表します。A3が最も低く（最小1.0 lm、代表1.5 lm）、B1が中程度（最小1.5 lm、代表2.0 lm）、B2が最も高く（最小2.0 lm、代表2.5 lm）です。選択はアプリケーションに必要な明るさに依存します。

Q: このLEDを30mAで連続駆動できますか？
A: はい、30mAは絶対最大連続順方向電流定格です。ただし、最適な寿命と信頼性のためには、アプリケーションが最大の明るさを必要とし、熱設計が堅牢でない限り、最大定格以下、おそらく20-25mAで動作することがしばしば推奨されます。

Q: LEDのカソードをどのように識別しますか？
A: データシートの外形図が極性マーキングを示すはずです。通常、3528パッケージの場合、カソードはプラスチックボディの一角にある緑色の点または小さな切り欠き/面取りでマークされています。

Q: このLEDにはレンズが使用されていますか？
A: 型番の解読と命名規則のレンズコード00によると、この特定のバリアント（T3200SRA）には追加の一次レンズはありません（標準的なエポキシドームを使用しています）。レンズコード01の他のバリアントは、ビームシェーピング用のレンズを組み込んでいます。

11. 実用例

シナリオ: ネットワークスイッチ用ステータスインジケータパネルの設計パネルには、ポートアクティビティ/リンクステータスを示すために10個の赤色LEDが必要です。設計者は、鮮やかな赤色のためにビンR2（625-630nm）、一貫した見やすい明るさのためにビンB1（1.5/2.0 lm）のSMD3528 LEDを選択します。PCB上には3.3V電源ラインが利用可能です。最大V_F2.6V（ビンFから、最悪ケースを想定）と目標I_F20mAを使用して、電流制限抵抗を計算します：R = (3.3V - 2.6V) / 0.020A = 35オーム。標準的な33オーム抵抗が選択され、わずかに高い電流~21.2mA（代表V_F2.2Vを使用）が流れますが、これは安全限界内です。LEDは推奨パッドレイアウトでPCB上に配置されます。3.3Vへのプルアップ抵抗を持つオープンドレイン出力として構成された単純なマイクロコントローラGPIOピンは、各LEDを通して電流をシンクして点灯させることができます。広い120度の視野角により、さまざまな角度からステータスが見えることが保証されます。

12. 動作原理

発光ダイオードは、電気エネルギーを直接光に変換する半導体デバイスであり、このプロセスはエレクトロルミネセンスと呼ばれます。SMD3528のような赤色LEDの中心は、アルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）材料で作られたチップです。この半導体のp-n接合に順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型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（光粒子）の形でエネルギーを放出します。放出される光の特定の波長（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定されます。AlInGaPは、可視スペクトルの赤から黄橙色の部分に対応する光子に対応するバンドギャップを持っています。エポキシパッケージはチップを封止し、環境から保護し、しばしば光出力を成形するレンズとして機能します。

13. 信頼性試験基準

データシートは、様々なストレス条件下でのLEDの信頼性を検証するために、いくつかの業界標準試験を参照しています。これらの試験は、加速された時間枠で何年もの動作または過酷な環境をシミュレートします。

13.1 寿命試験

室温動作寿命試験（RTOL）：LEDを室温で最大電流で1008時間動作させます。故障基準には、V_Fシフト>200mV、光束低下>25%（AlInGaP赤色LEDの場合）、リーク電流>10µA、または致命的な故障が含まれます。
高温動作寿命試験（HTOL）：RTOLと同様ですが、周囲温度85°Cで実施され、熱老化を加速します。
低温動作寿命試験（LTOL）：-40°Cで実施され、極寒下での性能をテストします。

13.2 環境ストレス試験

高温高湿動作寿命試験（H3TRB）：60°C/90% RHでバイアスを印加して1008時間試験し、湿気による劣化に対する耐性を評価します。
温度湿度バイアス（THB）サイクル試験：LEDを-20°C、0°C、25°C、60°C、60% RHの間で20サイクル繰り返し変化させます。
熱衝撃試験：-40°Cと125°Cの間を100サイクル（15分保持、<60秒移動）で急速にサイクルさせます。試験後もLEDは機能しなければなりません。

14. 開発動向

LED業界は、より高い効率、より小さなサイズ、そしてより大きな信頼性に向けて継続的に進化しています。SMD3528のようなパッケージの動向には以下が含まれます：発光効率の向上：チップ設計、エピタキシャル成長、および蛍光体技術（白色LED用）の継続的な改善により、同じパッケージサイズの新世代がワット当たりの電気入力に対してより多くの光を生成できるようになっています。色の一貫性の向上：波長、光束、およびV_Fのより厳しいビニング公差は、ハイエンドディスプレイおよび照明アプリケーションからの需要によって標準になりつつあります。熱性能の改善：パッケージ材料（例：高熱伝導性プラスチック、セラミック基板）およびダイアタッチ技術の進歩により、熱抵抗が低下し、より高い駆動電流または改善された寿命が可能になります。小型化：3528は依然として人気がありますが、2020、1515、1010などのさらに小さなパッケージが超コンパクトデバイス向けに開発されていますが、しばしば光出力と熱処理においてトレードオフがあります。スマート統合：より広範なトレンドには、制御回路、センサー、または複数のカラーチップ（RGB）を単一パッケージに統合することが含まれ、単純なディスクリートエミッタを超えて進化しています。