SMD5050N 赤色LED データシート - サイズ 5.0x5.0x1.6mm - 順電圧 2.2V - 消費電力 0.234W - 技術文書

1. 製品概要

SMD5050Nシリーズは、信頼性の高い効率的な赤色光発光を必要とする用途向けに設計された高輝度表面実装LEDです。本資料は、T5A003RAモデルに関する包括的な技術概要を提供し、エンドユーザーアプリケーションにおける最適な性能と長寿命を確保するための仕様、性能特性、適切な取り扱い手順を詳細に説明します。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 絶対最大定格 (Ts=25°C)

以下のパラメータは、LEDの動作限界を定義します。これらの値を超えると、永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 順方向電流 (IF):90 mA (連続)
• 順方向パルス電流 (IFP):120 mA (パルス幅 ≤10ms, デューティ比 ≤1/10)
• 消費電力 (PD):234 mW
• 動作温度 (Topr):-40°C ～ +80°C
• 保存温度 (Tstg):-40°C ～ +80°C
• 接合温度 (Tj):125°C
• はんだ付け温度 (Tsld):リフローはんだ付け、200°Cまたは230°Cで最大10秒間。

2.2 電気的・光学的特性 (Ts=25°C)

これらは、標準試験条件下で測定された代表的な性能パラメータです。

• 順方向電圧 (VF):2.2 V (代表値), 2.6 V (最大値) (IF=60mA時)
• 逆方向電圧 (VR):5 V
• 主波長 (λd):625 nm
• 逆方向電流 (IR):10 μA (最大値)
• 指向角 (2θ1/2):120°

3. ビニングシステムの説明

3.1 光束ビニング (60mA時)

LEDは、アプリケーションの輝度の一貫性を確保するため、光束出力に基づいてビンに分類されます。赤色光の利用可能なビンは以下の通りです:

• コード A5:最小 2.0 lm, 代表値 2.5 lm
• コード A6:最小 2.5 lm, 代表値 3.0 lm
• コード A7:最小 3.0 lm, 代表値 3.5 lm
• コード A8:最小 3.5 lm, 代表値 4.0 lm
• コード A9:最小 4.0 lm, 代表値 4.5 lm
• コード B1:最小 4.5 lm, 代表値 5.0 lm
• コード B2:最小 5.0 lm, 代表値 5.5 lm

3.2 主波長ビニング

赤色の正確な色調を制御するため、LEDは主波長によってビニングされます。

• コード R1:620 nm ～ 625 nm
• コード R2:625 nm ～ 630 nm

4. 性能曲線分析

データシートには、回路設計と熱管理に不可欠ないくつかの主要な性能グラフが含まれています。本文中に具体的な曲線データポイントは記載されていませんが、分析用の標準的なグラフは以下の通りです:

• 順方向電圧 vs. 順方向電流 (IV特性曲線):このグラフは、LEDにかかる電圧と流れる電流の関係を示します。適切な電流制限抵抗の選択や定電流ドライバの設計に極めて重要です。
• 順方向電流 vs. 相対光束:この曲線は、駆動電流の増加に伴う光出力の変化を示します。輝度と効率のバランスを取る最適な動作点を決定するのに役立ちます。
• 接合温度 vs. 相対分光パワー:このグラフは、LEDの分光出力と全体的な光強度が接合温度の変化に伴ってどのようにシフトするかを示し、熱管理の重要性を強調しています。
• 分光パワー分布:この曲線は、各波長で発せられる光の強度を示し、LEDの色特性を定義します。

5. 機械的仕様・パッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

SMD5050N LEDの標準外形寸法は5.0mm x 5.0mmです。正確な高さと寸法公差は機械図面に規定されています (.X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm)。

5.2 推奨パッド・ステンシル設計

信頼性の高いはんだ付けのため、特定のパッドレイアウトとステンシル開口設計が推奨されます。提供される図面は、リフロー工程中の適切なはんだ接合部の形成、部品の位置合わせ、および熱緩和を保証します。これらのフットプリントに従うことは、製造歩留まりと長期信頼性にとって重要です。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 湿気感受性とベーキング

SMD5050Nパッケージは湿気感受性があります (IPC/JEDEC J-STD-020Cに基づくMSL分類)。

• 保管:未開封の袋は30°C以下、相対湿度85%以下で保管してください。開封後は、30°C以下、相対湿度60%以下で保管し、乾燥庫または乾燥剤入りの密閉容器での保管が望ましいです。
• フロアライフ:防湿バリア袋を開封後、12時間以内に使用してください。
• ベーキング:部品がフロアライフを超えて大気環境にさらされた場合、または乾燥剤インジケータが高湿度を示している場合は、ベーキングが必要です。60°Cで24時間ベーキングしてください。60°Cを超えないでください。ベーキング後1時間以内にリフローを行うか、部品を乾燥保管状態に戻す必要があります。

6.2 ESD (静電気放電) 対策

LEDは、静電気放電による損傷を受けやすい半導体デバイスです。

• 発生源:ESDは、摩擦、誘導、または伝導によって発生します。
• 損傷:ESDは、即時故障 (LEDの破損) や、輝度低下、色ずれ (白色LEDの場合)、寿命短縮につながる潜在的な損傷を引き起こす可能性があります。
• 予防措置:完全なESD管理プログラムを実施してください: 接地された静電気防止作業台、フロアマット、リストストラップ、イオナイザーを使用します。作業員は静電気防止衣を着用する必要があります。導電性または帯電防止性の包装材料を使用してください。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

7.1 回路設計

適切な駆動は、LEDの性能と信頼性にとって不可欠です。

• 駆動方法:安定した光出力と長寿命のため、定電流源の使用を強く推奨します。直列抵抗を用いた電圧源を使用する場合は、LEDの最大順方向電圧と所望の電流に基づいて抵抗値を計算してください。
• 回路構成:並列アレイ全体で単一の抵抗を使用するのではなく、LEDの各直列ストリングに電流制限抵抗を含めることをお勧めします。これにより、安定性が向上し、個々のストリングを保護できます。
• 極性:LEDを電源に接続する際は、常にアノード/カソードの極性を確認し、逆バイアスによる損傷を防いでください。

7.2 取り扱い上の注意

素手や金属製ピンセットでLEDレンズを直接取り扱わないでください。

• 手による接触:皮膚からの油分や塩分がシリコーン製レンズを汚染し、光学特性の劣化や光出力の低下を引き起こす可能性があります。物理的な圧力はワイヤーボンドやチップ自体を損傷する恐れがあります。
• 工具による接触:金属製ピンセットはレンズを傷つけたり、過度の点圧力を加えたりする可能性があります。可能な限り、真空ピックアップツールまたは専用の非傷つきプラスチック製ピンセットを使用してください。

8. 型番命名規則

製品命名規則は、構造化されたコードに従います:T□□ □□ □ □ □ – □□□ □□。文書から解読される主要な要素は以下の通りです:

• 色コード:R (赤), Y (黄), B (青), G (緑), U (紫), A (橙), I (赤外線), L (暖白色 <3700K), C (中間白色 3700-5000K), W (昼白色 >5000K), F (フルカラー)。
• チップ数:S (低電力チップ1個), P (高電力チップ1個), 2 (2チップ), 3 (3チップ) など。
• 光学系コード:00 (レンズなし), 01 (レンズ付き)。
• パッケージコード:5A (5050N), 32 (3528), 3B (3014), 3C (3030), 19 (セラミック 3535), 15 (セラミック 5050), 12 (セラミック 9292)。
• 光束コード & 色温度コード:特定の英数字ビン (例: A5, R1) によって定義されます。

9. 代表的なアプリケーションシナリオ

SMD5050N赤色LEDは、鮮やかな赤色の表示、標識、または照明を必要とする幅広いアプリケーションに適しています。以下を含みます:

• インジケータおよびディスプレイのバックライト。
• 建築・装飾照明。
• 自動車内装照明 (非重要部)。
• 民生電子機器の状態表示灯。
• 小売・広告用標識。

10. 信頼性と品質保証

抜粋部分に具体的なMTBFや寿命L70/B50データは提供されていませんが、定義された最大定格 (接合温度、電流) と取り扱い手順 (MSL, ESD) は、信頼性の高い動作の基礎を形成します。指定された動作条件と組立ガイドラインを遵守することが、期待される製品寿命を達成するために最も重要です。接合温度を最大125°Cを十分に下回るように保つ適切な熱管理は、長期にわたる光束維持にとって特に重要です。

11. 技術比較と差別化

SMD5050Nフォーマットは、光出力とパッケージサイズのバランスを提供します。3528や3014などの小型パッケージと比較して、5050は通常、複数のチップまたはより大きな単一チップを収容し、より高い光束を可能にします。120度の指向角は、多くの一般照明および標識アプリケーションに適した広く均一な照射パターンを提供します。詳細な湿気感受性およびESD取り扱いガイドラインが含まれていることは、信頼性が鍵となる現代の自動化組立プロセス向けに設計された製品であることを示しています。

12. よくある質問 (FAQ)

12.1 推奨動作電流は何ですか？

技術パラメータは、一般的な動作点である60mAで試験されています。絶対最大連続電流は90mAです。輝度、効率、寿命の最適なバランスのため、60mAから80mAの間で動作させるのが一般的ですが、常に光束対電流曲線を参照し、適切な放熱対策を確保してください。

12.2 はんだ付け前にベーキングが必要なのはなぜですか？

プラスチック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。高温のリフローはんだ付け工程中に、この閉じ込められた湿気が急速に膨張し、内部の剥離や亀裂 (\"ポップコーン現象\") を引き起こし、即時または潜在的な故障につながります。ベーキングはこの吸収された湿気を除去します。

12.3 このLEDを3.3Vまたは5V電源で直接駆動できますか？

電流制限機構なしでは駆動できません。代表的な順方向電圧は2.2Vです。3.3V電源に直接接続すると、過剰な電流が流れ、最大定格を超えてLEDを破壊する可能性があります。所望の値に電流を制限するために、定電流ドライバまたは直列抵抗のいずれかを使用する必要があります。

13. 設計事例

シナリオ:100mm x 50mmの領域全体に均一な赤色照明を必要とする小型情報表示用バックライトユニットの設計。

実装:熱管理のために、金属基板PCB (MCPCB) 上にSMD5050N LEDのアレイ (例: 一貫した輝度のためのビンB1) を配置する計画です。LEDストリングごとに70mAを供給する定電流ドライバが選択されます。LEDは、推奨される回路設計に従って、それぞれ独自の直列抵抗を持つ複数の並列ストリングに配置されます。PCBレイアウトは推奨パッドフットプリントに従います。組立前に、MSLガイドラインに従って保管されたLEDは、工場内の湿度が相対湿度60%を超えたためベーキングされます。組立中、作業員はESDリストストラップと真空ペンを使用して配置します。リフロー後の検査により、適切なはんだ接合部の形成と目視損傷がないことが確認されます。

14. 動作原理

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、n型領域からの電子がp型領域からの正孔と再結合します。この再結合プロセスにより、エネルギーが光子 (光) の形で放出されます。発せられる光の特定の波長 (色) は、LEDチップに使用される半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決定されます。この赤色LEDの場合、アルミニウムガリウムヒ素 (AlGaAs) または類似の化合物などの材料が、通常、620-630nm範囲の光を生成するために使用されます。

15. 技術トレンド

LED技術の一般的なトレンドは、より高い効率 (ワット当たりのルーメン数の増加)、改善された演色性、およびより高い電力密度での信頼性向上に向かって続いています。5050のようなパッケージタイプでは、より堅牢で熱伝導性の高いパッケージ材料の使用、白色LEDのための高度な蛍光体システム、光学損失を最小限に抑える設計などの進歩が含まれます。さらに、調光や色制御のためのインテリジェントドライバとの統合がより一般的になっています。データシートにおける詳細な取り扱い手順 (MSL, ESD) への重点は、自動化された大量生産環境において高い歩留まりと信頼性を達成することに焦点を当てた業界の姿勢を反映しています。