イエローSMD LED 仕様書 - 2.0x1.25x0.7mm - 電圧1.8-2.4V - 電力72mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、現代の電子機器アプリケーション向けに設計された、コンパクトな表面実装型イエローLEDの仕様を詳細に説明します。このデバイスはイエロー半導体チップを用いて製造され、極小フットプリントにパッケージングされており、信頼性の高い視覚インジケータを必要とするスペース制約のある設計に適しています。

1.1 一般説明

このLEDは、イエロー発光チップをベースとしたカラー発光ダイオードです。主なパッケージ寸法は、長さ2.0mm、幅1.25mm、高さ0.7mmです。この小型フォームファクタにより、プリント基板（PCB）上への高密度実装が可能です。

1.2 特長

• 極めて広い視野角により、様々な位置から優れた視認性を提供します。
• 標準的なSMT（表面実装技術）組立およびはんだ付けプロセスに完全対応しています。
• 湿気感受性レベル（MSL）：レベル3。リフロー時の湿気による損傷を防ぐための、特定の取り扱いおよび保管要件を示します。
• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、鉛や水銀などの特定の有害物質を含みません。

1.3 用途

このLEDは汎用性が高く、以下のような多数のアプリケーションで使用できます（これらに限定されません）：

• 民生用電子機器、家電製品、産業機器における状態表示および電源インジケータ。
• スイッチ、シンボル、小型ディスプレイのバックライト。
• イエロー信号が必要な汎用インジケータランプ。

2. 技術パラメータ詳細分析

このセクションでは、標準試験条件（Ts=25°C）におけるLEDの主要性能特性について、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 電気的・光学的特性

順方向電流（IF）20mAで測定されるいくつかの主要パラメータによって、中核的な性能が定義されます。

• 主波長（λD）：知覚される色を定義します。この製品は、ビン（区分）2K（585-590nm）および2L（590-595nm）で提供され、イエロー色調を発光します。
• 順方向電圧（VF）：動作時のLED両端の電圧降下です。B0（1.8-2.0V）、C0（2.0-2.2V）、D0（2.2-2.4V）の3つのカテゴリにビニングされています。設計者はドライバ回路を設計する際に、この範囲を考慮する必要があります。
• 光度（IV）：発せられる可視光の量です。複数の強度ビンで利用可能です：1AP（90-120 mcd）、G20（120-150 mcd）、1AW（150-200 mcd）、1AT（200-260 mcd）。
• 視野角（2θ1/2）：典型的に非常に広い140度の角度であり、広範囲の視点からLEDが見えることを保証します。
• スペクトル半値幅（Δλ）：約15nmで、イエロー光のスペクトル純度を示します。
• 逆方向電流（IR）：逆方向電圧（VR）5Vにおいて最大10 μAです。これは選別のための試験条件でもあります。
• 熱抵抗（RθJ-S）：接合部からはんだ付け点までの熱抵抗は≤450 °C/Wです。このパラメータは熱管理において重要であり、周囲条件に基づく最大許容動作電流に影響を与えます。

2.2 絶対最大定格

これらは、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のあるストレスの限界値です。信頼性の高い長期性能のためには、これらの限界値付近または限界値での動作は推奨されません。

• 電力損失（Pd）：72 mW
• 連続順方向電流（IF）：30 mA
• ピーク順方向パルス電流（IFP）：60 mA（パルス条件：0.1msパルス幅、1/10デューティサイクル）
• 静電気放電（ESD）HBM：2000V
• 動作温度（Topr）：-40°C ～ +85°C
• 保管温度（Tstg）：-40°C ～ +85°C
• 最大接合温度（Tj）：95°C。これは重要な制約です。アプリケーションにおける実際の最大順方向電流は、Tjを超えないことを保証するために、パッケージ温度を測定して決定する必要があります。

重要な注意事項：測定公差は以下のように規定されています：順方向電圧（±0.1V）、主波長（±2nm）、光度（±10%）。すべての試験は標準化された条件下で実施されます。

3. 性能曲線分析

以下の特性曲線は、様々な条件下でのLEDの挙動についての洞察を提供します。

3.1 順方向電圧 vs. 順方向電流（IV曲線）

この曲線は、電圧と電流の非線形関係を示しています。順方向電圧は電流とともに増加し、ビニングに従って20mAで典型的に約1.8V-2.4Vから始まります。この曲線は、適切な電流制限抵抗または定電流ドライバを選択するために不可欠です。

3.2 相対強度 vs. 順方向電流

このグラフは、光出力が順方向電流とともにどのように増加するかを示しています。一般的に線形以下であり、電流を2倍にしても光出力は2倍にならず、発熱が増加します。効率と寿命のために、推奨される20mA以下で動作することが最適です。

3.3 相対強度 vs. 周囲温度

LEDの光出力は、周囲（またはピン）温度が上昇すると減少します。この熱消光効果は半導体の基本的な特性です。この曲線は、温度が0°Cから100°Cに上昇するにつれて相対強度が低下することを示しており、一貫した輝度のための熱管理の重要性を強調しています。

3.4 順方向電流 vs. ピン温度

この曲線は、自己発熱効果を示しています。所定の順方向電流に対して、ピン温度が上昇します。これは、最大接合温度を超えないようにするために、高温環境では最大動作電流をディレーティングする必要性を強調しています。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

LEDはコンパクトな長方形のフットプリントを持ちます。主要寸法には、本体サイズ2.00mm x 1.25mm、高さ0.70mm、リード幅0.30mmが含まれます。特に指定がない限り、すべての寸法公差は±0.2mmです。図面には上面、底面、側面図が含まれます。

4.2 極性識別およびはんだ付けパターン

カソードはパッケージ上面に明確にマーキングされています。PCB設計のために推奨はんだ付けランドパターン（フットプリント）が提供されており、これはリフロー時に信頼性の高いはんだ接合と適切な位置合わせを実現するために重要です。推奨されるパッド寸法は、良好なはんだフィレットと機械的安定性を確保するのに役立ちます。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

5.1 SMTリフローはんだ付け手順

MSLレベル3の部品として、このLEDは特定の取り扱いを必要とします。元の防湿バッグ内で乾燥環境（典型的には25°Cで10% RH）で保管する必要があります。バッグを開封した後、工場フロア条件（>30°C/60%RH）にさらされた場合、部品は168時間（7日）以内に実装するか、メーカーの指示に従って使用前に再ベーキングする必要があります。ピーク温度が260°Cを超えない標準的な赤外線または対流リフロープロファイルが適しています。<10% RH at 25°C) in its original moisture barrier bag. Once the bag is opened, components must be mounted within 168 hours (7 days) if exposed to factory floor conditions (>30°C/60%RH), or they must be re-baked before use according to the manufacturer's instructions. Standard infrared or convection reflow profiles with peak temperatures not exceeding 260°C are suitable.

5.2 取り扱い上の注意

• LEDレンズに機械的ストレスを加えないでください。
• 取り扱いおよび組立中は、適切なESD（静電気放電）対策を講じてください。
• 電流、電圧、または温度の絶対最大定格を超えないでください。
• 実装時に極性が正しいことを確認し、逆バイアス損傷を防いでください。
• 最適なはんだ付け結果を得るために、推奨ランドパターンに従ってください。

6. 包装および発注情報

6.1 包装仕様

LEDは、自動組立用の業界標準包装で供給されます。

• キャリアテープ：個々の部品を保持するエンボス加工キャリアテープの寸法。
• リール：キャリアテープが巻き取られるリールの仕様。リール直径およびハブサイズを含みます。
• ラベル：リールラベルには、品番、数量、ロット番号、日付コードなどの重要な情報が含まれています。

6.2 防湿包装

MSLレベル3の完全性を維持するために、リールは乾燥剤と湿度指示カードを備えた防湿バッグに包装されます。これはバッグ内部環境が損なわれていないかを示します。

7. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

7.1 代表的なアプリケーション回路

最も単純な駆動方法は、直列の電流制限抵抗です。抵抗値（R）は、次の式を使用して計算されます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、Vccは電源電圧、VFは順方向電圧（安全設計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。電源電圧範囲内または複数のLED間で一定の輝度を得るためには、定電流ドライバの使用が推奨されます。

7.2 設計上の考慮事項

• 熱管理：熱抵抗が450 °C/Wであるため、特に高電流で動作する場合や高温環境では、はんだパッド下に十分なPCB銅面積または熱ビアを設けて放熱を確保してください。
• 電流ディレーティング：常に実際の接合温度を確認してください。周囲温度が高い場合や熱経路が悪い場合、Tjを95°C未満に保つために、30mAの最大連続電流を低減する必要があるかもしれません。
• 光学設計：140度の視野角は、広く拡散した光パターンを提供します。より集光した光が必要な場合は、外部レンズが必要になる場合があります。

8. 技術比較および差別化

一般的なスルーホールLEDと比較して、このSMDデバイスは重要な利点を提供します：大幅に小型化を可能にするはるかに小さなフットプリント、高速自動ピックアンドプレース組立への適合性、疲労する可能性のあるワイヤボンドがないことによる一般的に優れた信頼性。電圧と強度の特定のビニングにより、ビニングされていない部品と比較して、最終製品の性能においてより厳密な一貫性が得られます。

9. よくある質問（FAQ）

9.1 VFビン（B0、C0、D0）の違いは何ですか？

ビンは、LEDの順方向電圧降下を分類します。B0 LEDは最も低い電圧（1.8-2.0V）を持ち、D0は最も高い電圧（2.2-2.4V）を持ちます。これにより、設計者は定電圧駆動時に一貫した輝度を得るためにLEDを選択したり、並列接続する際に類似のVFを持つLEDをグループ化したりすることができます。

9.2 防湿バッグを開封してからLEDをどのくらいの期間使用できますか？

MSLレベル3の場合、フロアライフは、30°C/60% RHを超えない条件で保管した場合、168時間（7日）です。この時間を超えた場合、または湿度指示カードが警告を示した場合、ポップコーン現象（急速な蒸気膨張によるパッケージのひび割れ）を防ぐために、リフローはんだ付け前に部品を再ベーキングする必要があります。

9.3 このLEDを5V電源で直接駆動できますか？

できません。LEDの両端に5V電源を直接接続すると、最大定格をはるかに超える電流が流れようとし、即座に故障を引き起こします。常に直列の電流制限抵抗または定電流ドライバを使用する必要があります。例えば、5V電源、20mAでの典型的なVF 2.0Vの場合、(5V - 2.0V) / 0.02A = 150オームの抵抗が必要になります。

10. 実用的な使用例

シナリオ：携帯型バッテリー駆動デバイスの状態インジケータを設計する。

• 部品選定：日中視認性に適した強度ビン（例：1AW: 150-200mcd）を選択します。効率を最適化するために、バッテリー電圧に基づいてVFビンを選択します。
• 回路設計：システム電圧3.3V、安全計算のためにVF(max) 2.2V（D0ビン）を使用すると、20mAのための電流制限抵抗は(3.3V - 2.2V) / 0.02A = 55オームです。標準的な56オーム抵抗が使用されます。
• レイアウト：推奨ランドパターンに従って、PCB上にLEDを配置します。放熱を助けるために、カソードパッド（通常は熱パッド）に接続された小さな銅面を追加します。
• 組立：MSLレベル3の取り扱い手順に従います。ピーク温度約245°Cの標準的な鉛フリーリフロープロファイルを使用します。

11. 動作原理

光は、エレクトロルミネセンスと呼ばれるプロセスを通じて発せられます。半導体p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と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、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。半導体チップの特定の材料組成が、発せられる光の波長（色）を決定します。この場合、イエロー蛍光体または半導体材料が585-595nm範囲の光を生成します。

12. 業界動向

インジケータLEDのトレンドは、小型化、高効率化、およびより厳密な性能一貫性に向かって続いています。LEDパッケージ内への制御電子機器（定電流ドライバなど）の統合が増加しています。さらに、材料およびパッケージング技術の進歩により、熱性能が着実に向上しており、より小さなフットプリントでより高い電力密度と信頼性が可能になっています。RoHS準拠および環境に優しい部品への需要は、依然として強力な市場の推進力です。