513S YGD/S530-E2 LEDランプ データシート - スーパーイエロー - 140° 視野角 - 2.4V 順方向電圧 - 60mW 電力損失 - 技術文書

1. 製品概要

513S YGD/S530-E2は、汎用インジケータおよびバックライト用途向けに設計された高輝度LEDランプです。AlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン化物）半導体チップを採用し、スーパーイエローの光出力を実現します。緑色の拡散樹脂レンズを備えており、視野角を広げ、光の見え方を柔らかくする効果があります。このLEDは、信頼性、堅牢性、RoHS、REACH、ハロゲンフリー規格を含む主要な環境規制への適合性を特徴としています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDシリーズの主な利点は、様々なアプリケーションのニーズに合わせた視野角の選択肢と、自動組立プロセス向けのテープ＆リールでの供給が可能な点です。設計はより高い輝度出力を優先しています。主なターゲットアプリケーションは、テレビ、コンピュータモニター、電話機、その他のコンピューティングデバイスにおける状態表示やバックライト要素としての使用を含む、民生用電子機器分野です。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、絶対最大定格および電気光学特性で定義されたLEDの主要な技術仕様について、詳細かつ客観的な分析を提供します。

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限界値を定義します。これらは動作条件ではありません。

• 連続順方向電流 (IF):25 mA。この電流を超えると、半導体接合部の過熱により致命的な故障を引き起こす可能性があります。
• 静電気放電 (ESD) 人体モデル:2000 V。この定格は中程度のESD感受性を示しています。組立時には適切なESD取り扱い手順が必要です。
• 逆電圧 (VR):5 V。これより高い逆電圧を印加すると、LEDのP-N接合が破壊される可能性があります。
• 電力損失 (Pd):60 mW。これは指定条件下でパッケージが放散できる最大電力であり、順方向電流と電圧に関連しています。
• 動作・保管温度:-40°C ～ +85°C (動作)、-40°C ～ +100°C (保管)。デバイスは幅広い環境条件に適しています。
• はんだ付け温度:260°C、5秒間。これは、フローまたはリフローはんだ付けプロセスにおけるピーク温度耐性を定義します。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、標準的な試験条件下（特に記載がない限りTa=25°C、IF=20mA）で測定され、デバイスの性能を定義します。

• 光度 (Iv):標準値は12.5 mcd、最小値は6.3 mcdです。最大値は規定されておらず、輝度によるビニングが行われていることを示唆します。測定不確かさは±10%です。
• 視野角 (2θ1/2):140度（標準）。この広い視野角は拡散レンズによるもので、複数の角度からの視認性が重要なアプリケーションに適しています。
• ピーク波長 (λp):575 nm（標準）。これは、発光出力が最大となる波長です。
• 主波長 (λd):573 nm（標準）。これは人間の目が知覚する単一波長であり、スーパーイエローの色を定義します。測定不確かさは±1.0 nmです。
• 順方向電圧 (VF):標準2.0 V、最大2.4 V（20mA時）。この低い順方向電圧はAlGaInP技術の特徴です。測定不確かさは±0.1Vです。
• 逆電流 (IR):最大10 µA（VR=5V時）。低い逆リーク電流が望ましいです。

3. ビニングシステムの説明

データシートは主要パラメータのビニングシステムに言及していますが、抜粋部分には具体的なビンコード表は記載されていません。ラベルの説明には、光度(CAT)、主波長(HUE)、順方向電圧(REF)のランクが記載されています。これは、生産されたユニットが測定された性能に基づいて異なるカテゴリまたはビンに分類され、特定のロット内での一貫性を確保していることを意味します。設計者は、複数のLED間で厳密な色や輝度の一致が必要な場合、詳細なビニング仕様についてメーカーに確認する必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートには、非標準条件下でのデバイスの挙動を理解する上で重要な、いくつかの標準特性曲線が含まれています。

4.1 相対強度 vs. 波長

この曲線は分光パワー分布を示します。スーパーイエローAlGaInP LEDの場合、スペクトルは白色LEDと比較して比較的狭く、約573-575 nmを中心としています。スペクトル放射帯域幅(Δλ)は標準で20 nmです。

4.2 指向性パターン

この極座標プロットは140度の視野角を示し、中心(0°)からの光強度の減少を示しています。拡散レンズにより、滑らかで広い発光パターンが形成されます。

4.3 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

このグラフは回路設計に不可欠です。電流と電圧の非線形関係を示しています。LEDはターンオン電圧（AlGaInPでは約1.8-2.0V）付近で著しく導通し始めます。安定した光出力を確保するためには、定電圧ではなく定電流ドライバを使用すべきです。

4.4 相対強度 vs. 順方向電流

この曲線は、光出力（強度）が順方向電流とともに増加するが、全範囲で線形ではないことを示しています。非常に高い電流では、発熱の増加により効率が低下する可能性があります。

4.5 温度依存性曲線

相対強度 vs. 周囲温度:LEDの光出力は、一般的に周囲温度が上昇すると減少します。この曲線はその減衰率を定量化しており、高温環境での信頼性の高いシステム設計に重要です。

順方向電流 vs. 周囲温度:これは、I-V特性が温度とともにどのようにシフトするかを示す可能性があります。LEDの場合、順方向電圧は一般的に温度の上昇とともに減少します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法図

LEDは標準的な3mm丸型（T-1）ラジアルリードパッケージです。図面からの主要寸法には、リード間隔、本体直径、全高が含まれます。重要な注意事項として、すべての寸法はミリメートル単位、フランジ高さは1.5mm未満でなければならず、特に記載がない限り一般公差は±0.25mmです。設計者は、適切なPCBフットプリント設計のためにこれらの寸法を遵守する必要があります。

5.2 極性識別

ラジアルリードLEDの場合、カソードは通常、レンズ縁のフラット部分、短いリード、またはその他のマーキングで識別されます。具体的な識別方法は寸法図と照合する必要があります。正しい極性は動作に不可欠です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

損傷を防止し、長期信頼性を確保するためには、適切な取り扱いが重要です。

6.1 リード成形

• エポキシボールベースから少なくとも3mm離れた位置でリードを曲げてください。
• はんだ付け前に成形を行ってください。
• パッケージにストレスをかけないでください。ストレスはエポキシのクラックや内部ボンドの損傷を引き起こす可能性があります。
• リードは室温で切断してください。
• PCBの穴がLEDリードと完全に一致するようにし、取り付けストレスを避けてください。

6.2 保管条件

• 受領後は、30°C以下、相対湿度70%以下で保管してください。
• これらの条件下での保存期間は3ヶ月です。長期保存（最大1年）の場合は、窒素と乾燥剤を入れた密閉容器を使用してください。
• 結露を防ぐため、湿気の多い環境での急激な温度変化を避けてください。

6.3 はんだ付けプロセス

一般規則:はんだ接合部からエポキシボールまでの最小距離を3mm確保してください。

手はんだ:はんだごて先温度最大300°C（最大30Wのごて）、はんだ付け時間最大3秒。

フロー/ディップはんだ付け:予熱最大100°C、最大60秒。はんだ浴温度最大260°C、最大5秒。

プロファイル:推奨はんだ付けプロファイルグラフが提供されており、制御された立ち上がり、定義されたピーク温度/時間、制御された冷却が強調されています。急速冷却プロセスは推奨されません。

重要:高温時にリードにストレスをかけないでください。はんだ付け（ディップ/手はんだ）は1回のみとし、複数回行わないでください。はんだ付け後、室温に冷却するまでLEDを衝撃/振動から保護してください。

6.4 洗浄

• 必要に応じて、室温のイソプロピルアルコールで最大1分間のみ洗浄してください。
• 超音波洗浄は日常的に使用しないでください。絶対に必要な場合は、損傷が発生しないことを確認するためにプロセス（出力、時間）を事前に評価してください。

7. 包装および注文情報

7.1 包装仕様

LEDは防湿・帯電防止材料で包装されています。包装の階層は以下の通りです:

1. 帯電防止バッグ:200個から500個を収納。

2. 内箱:6袋を収納。

3. 外段ボール箱:10箱を収納。

したがって、フルカートンには最小で200個/袋 * 6袋/箱 * 10箱/カートン = 12,000個が含まれます。

7.2 ラベル説明

包装上のラベルには以下が含まれます:

- CPN: 顧客の生産番号

- P/N: メーカー部品番号（例: 513S YGD/S530-E2）

- QTY: 包装内の数量

- CAT, HUE, REF: それぞれ光度、主波長、順方向電圧のビニングコード。

- LOT No: トレーサブルな製造ロット番号。

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

• 状態表示:テレビ、モニター、電話機、コンピュータの電源オン/オフ、モード選択、または故障表示。
• バックライト:民生用電子機器内の小さな凡例、シンボル、またはパネルの照明。
• 汎用表示:視認性の高い信頼性のある黄色のインジケータライトを必要とするあらゆるアプリケーション。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限:順方向電流を安全な値（例えば、標準動作では20mA、絶対最大25mA以下）に制限するために、常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。
• 熱管理:これは低電力デバイスですが、データシートは設計時に熱管理を考慮しなければならないと明記しています。高い周囲温度では、電流を適切に減衰させる必要があります。相対強度 vs. 周囲温度曲線を参照してください。
• ESD保護:デバイスが2000V HBM定格を持っているため、PCB上または取り扱い時にESD保護を実装してください。
• 光学設計:140°の拡散視野角は広い視認性を提供しますが、軸上強度は低くなります。指向性のある光が必要な場合は、二次光学部品が必要になる場合があります。

9. 技術比較と差別化

従来技術の黄色LED（例: GaAsPベース）と比較して、このAlGaInPベースのLEDは著しく高い輝度と効率を提供します。スーパーイエローという名称は、より飽和した純粋な黄色を意味することが多いです。拡散レンズによる広い140度の視野角は、ビームが狭いクリアレンズLEDとの差別化要因です。RoHS、REACH、ハロゲンフリー規格への適合性は、厳しい環境要件を持つ現代のグローバル市場に適しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 5V電源で使用する場合、抵抗値はいくつにすべきですか？

オームの法則を使用します: R = (電源電圧 - LED順方向電圧) / LED電流。20mA時の標準Vf 2.0Vの場合: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 オーム。最小安全抵抗値を計算するには最大Vf (2.4V) を使用します: R_min = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 オーム。標準の150Ω抵抗は良い選択肢であり、標準Vfでは約20mA、最大Vfではわずかに少ない電流となり、安全です。

10.2 このLEDを最大連続電流の25mAで駆動できますか？

25mAで動作させることは可能ですが、絶対限界です。特に高温の周囲温度では、寿命と信頼性を向上させるために、標準試験電流の20mA以下で動作することを強くお勧めします。常に熱減衰を考慮してください。

10.3 保管湿度条件が重要なのはなぜですか？

このLEDのような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。高温のはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に膨張し、内部剥離やポップコーン現象を引き起こし、パッケージをクラックさせデバイスを破壊する可能性があります。保管条件と保存期間の制限は、過度の湿気吸収を防ぐために設計されています。

11. 実用的な使用例

シナリオ: ネットワークルーター用の状態表示パネルの設計。

パネルには、電源、インターネット、Wi-Fi、イーサネットアクティビティを示す4つのLEDがあります。設計者は、その高輝度と広い視野角から513S YGD/S530-E2を選択し、部屋の向こう側からも状態が見えるようにします。PCBは、LEDのリード間隔に一致する2.54mm (0.1") 間隔の穴で設計されます。3.3Vのボード電源ラインに各LEDと直列に180Ωの電流制限抵抗が配置され、順方向電流は約(3.3V - 2.0V)/180Ω ≈ 7.2mAとなり、表示には十分でありながらLEDの寿命を最大化し、消費電力を最小限に抑えます。組立指示書は、260°C、5秒のプロファイルに従ったフローはんだ付けを指定しています。

12. 技術原理の紹介

このLEDは、基板上に成長させたAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン化物）半導体材料に基づいています。順方向電圧が印加されると、電子と正孔がP-N接合の活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlGaInP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、これが直接発光波長に対応します—この場合は黄色（約573-575 nm）です。緑色の拡散エポキシ樹脂レンズには2つの目的があります: 1) 脆弱な半導体チップとワイヤーボンドを封止・保護すること、2) 樹脂内の拡散粒子が光を散乱させ、チップの本来のパターンから指定の140度まで発光角度を広げることです。

13. 業界動向と発展

これは成熟したスルーホールLED製品ですが、より広範なLED業界の動向は依然としてその文脈に影響を与えます。より高い効率（ワット当たりのルーメン）と生産ロット間での色の一貫性の向上に向けた継続的な推進があります。このデータシートで強調されている環境適合規格（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）は、基本的な要件となっています。このようなインジケータLEDの市場は、レガシーおよびコスト重視のアプリケーションでは安定していますが、表面実装デバイス（SMD）LEDは、その小さなサイズと自動ピックアンドプレース組立への適合性から、新しい設計ではますます主流となっています。適切な熱管理、電流駆動、ESD保護の原則は、すべてのLED技術において普遍的かつ重要です。