SMD LED 3210 イエロー/イエローグリーン仕様書 - 寸法3.2x1.0x1.48mm - 電圧1.8-2.4V - 電力48mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、小型表面実装LEDコンポーネントの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、イエローグリーンチップとイエローチップを組み合わせて製造され、ミニチュアサイズの3.2mm x 1.0mm x 1.48mmパッケージに収められています。スペースが限られており、信頼性の高い性能が求められる汎用インジケータおよび表示用途向けに設計されています。

1.1 主な特長

• 極めて広い視野角：代表的な視野角（2θ1/2）は140度であり、様々な位置からの高い視認性を確保します。
• SMT対応：全ての標準的な表面実装技術（SMT）組立およびリフローはんだ付けプロセスに完全に対応しています。
• 湿気感受性：湿気感受性レベル（MSL）3に分類され、リフローはんだ付け前の具体的な取り扱いおよびベーキング要件が定義されています。
• 環境規制対応：本製品はRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しています。

1.2 主な用途

• 民生電子機器、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。
• 制御パネル上のスイッチ、ボタン、シンボルのバックライト。
• 小型で信頼性の高い光源を必要とする汎用照明および表示用途。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 電気的・光学的特性

以下のパラメータは、特に断りのない限り、周囲温度（Ts）25°C、順方向電流（IF）20mAの標準試験条件で規定されています。

2.1.1 光学パラメータ

• 主波長（λd）：知覚される色を定義します。
  • イエロー（Y）：2つのビンで提供：コード2K（585-590 nm）およびコード2L（590-595 nm）。
  • イエローグリーン（YG）：3つのビンで提供：コードA20（562.5-565 nm）、B10（565-567.5 nm）、B20（567.5-570 nm）。
• スペクトル半値幅（Δλ）：イエローおよびイエローグリーンの両バリエーションで約15 nmであり、比較的純粋な色の発光を示します。
• 光度（Iv）：ミリカンデラ（mcd）で測定される光出力。
  • イエロー（Y）：3つの強度グレードで提供：1AP（90-120 mcd）、G20（120-150 mcd）、1AW（150-200 mcd）。
  • イエローグリーン（YG）：コード1EOは、30-50 mcdの強度範囲を規定します。

2.1.2 電気的パラメータ

• 順方向電圧（VF）：20mA時、両色タイプで1.8Vから2.4Vの範囲。代表値はこの範囲の中間点付近です。
• 逆方向電流（IR）：逆方向電圧（VR）5V印加時、最大10 μAであり、良好なダイオード特性を示します。
• 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と規定されています。このパラメータは、動作中の接合部温度上昇を計算する上で重要です。

2.2 絶対最大定格

これらの限界を超えるストレスは、デバイスに永久的な損傷を与える可能性があります。

• 電力損失（Pd）：48 mW
• 連続順方向電流（IF）：20 mA
• ピーク順方向電流（IFP）：60 mA（パルス、1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）
• 静電気放電（ESD）HBM：2000 V
• 動作温度（Topr）：-40°C ～ +85°C
• 保存温度（Tstg）：-40°C ～ +85°C
• 最大接合部温度（Tj）：95°C

3. 性能曲線分析

本仕様書には、様々な条件下でのLEDの挙動をより深く理解するためのいくつかの特性グラフが含まれています。

3.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（IV曲線）

この曲線は典型的な指数関数的関係を示しています。順方向電圧は、閾値電圧から始まり、電流とともに増加します。設計者は、駆動回路に適切な電流制限抵抗を選択するためにこれを使用します。

3.2 順方向電流 vs. 相対光度

このグラフは、定格最大値まで、光出力が順方向電流とほぼ線形に増加することを示しています。20mAを超えて動作させると、効果が逓減し、熱的限界を超えるリスクがあります。

3.3 温度依存性

• リード温度 vs. 相対強度：リード（ひいては接合部）温度が上昇するにつれて光度は低下します。これは、高温での非放射再結合の増加によるLEDの基本的な特性です。
• リード温度 vs. 順方向電流：周囲/リード温度が上昇するにつれて、接合部温度を95°Cの限界内に保つために、最大許容順方向電流のデレーティングを示します。

3.4 順方向電流 vs. 主波長

イエローおよびイエローグリーンLEDの個別のグラフは、主波長が駆動電流によってわずかにシフトすることを示しています。イエローグリーンの場合、電流が0から30mAに増加するにつれて、波長は約567.5nmから約574.5nmに増加します。イエローの場合、約587.5nmから約592.5nmに増加します。このシフトは、色が重要な用途では考慮すべきです。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

本LEDは3210パッケージフットプリント（長さ3.2mm x 幅1.0mm）に準拠しています。全高は1.48mmです。詳細な上面、側面、底面、および極性表示図は仕様図面に提供されています。特に指定のない限り、全ての寸法公差は±0.2mmです。

4.2 極性識別およびはんだ付けパターン

カソード（負）端子は明確にマークされています。PCB設計用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、パッド寸法は1.30mm x 0.80mm、パッド間の間隔（ピッチ）は2.00mmです。パッドと部品本体の間に0.30mmのギャップを設けることが推奨されます。

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

本コンポーネントは、鉛フリーリフローはんだ付けプロセス用に設計されています。MSL 3の定格のため、防湿バッグが開封された場合、または暴露時間制限を超えた場合、関連するIPC/JEDEC規格（通常125°Cで4-8時間）に従ってデバイスをベーキングする必要があります。具体的なリフロー温度プロファイル（予熱、ソーク、リフロー最高温度、冷却速度）は、同様のSMDコンポーネントおよびPCB組立仕様の推奨事項に従うべきです。はんだ付け中の本体最高温度は、定格保存温度を超えてはなりません。

5.2 取り扱い上の注意

• LEDは常にESD（静電気放電）対策を講じて取り扱ってください。
• レンズおよびリードへの機械的ストレスを避けてください。
• 清掃にエポキシレンズを損傷する可能性のある溶剤（例：ケトン類）を使用しないでください。
• 湿気感受性包装手順を厳密に遵守してください。

6. 包装および信頼性

6.1 包装仕様

LEDは、自動ピックアンドプレース組立用に、エンボス加工されたキャリアテープに巻き取り状態で供給されます。仕様書には、キャリアテープポケット、リール直径、ハブサイズの詳細寸法が含まれています。リール用のラベル仕様も定義されています。

6.2 防湿包装

リールは、保存および輸送中にMSL 3の完全性を維持するために、乾燥剤および湿度指示カードを入れた防湿バッグに包装されます。

6.3 信頼性試験項目

本資料は標準的な信頼性試験条件を参照しており、以下のような試験が含まれる可能性があります：

• 高温保存寿命
• 低温保存
• 温度サイクル
• 湿度試験
• はんだ耐熱性

7. 応用提案および設計上の考慮事項

7.1 回路設計

• 常に直列の電流制限抵抗を使用してください。抵抗値は R = (電源電圧 - VF) / IF の式を使用して計算します。ここでVFはデータシートの代表値または最大順方向電圧であり、電流が20mAを超えないようにします。
• 温度変化に伴う一定の輝度、または複数LEDアレイの場合、単純な電圧源と抵抗の代わりに定電流ドライバの使用を検討してください。
• 低電源電圧で設計する場合は、順方向電圧の公差を考慮し、十分な電流駆動を確保してください。

7.2 熱管理

パッケージは小型ですが、信頼性のため熱管理は重要です。450 °C/Wの熱抵抗は、フル20mA駆動（約48mWの電力損失）時、接合部温度がはんだ付け点温度より約21.6°C高くなることを意味します（48mW * 450°C/W）。特に高温環境や密閉空間では、Tjを95°C未満に保つために、PCBがこの熱を放散できることを確認してください。

7.3 光学設計

140度の視野角により、本LEDは二次光学系なしで広角視認性を必要とする用途に適しています。指向性のある光が必要な場合は、外部レンズやライトパイプが必要になる場合があります。

8. 技術比較および差別化

本コンポーネントの主な差別化要因は、そのコンパクトな3210フットプリントと、そのサイズに対して比較的高い光度特にイエローバージョンにおいて、を兼ね備えている点です。精密な波長および強度ビン（例：YG A20/B10/B20）の入手可能性により、より広いビンのLEDと比較して、バッチ生産における色の一貫性を向上させることができます。MSL 3の定格は、湿気保護と組立前のプレベーキングの必要性の間のバランスを提供し、これは多くのSMDパッケージで一般的です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 より明るくするために、このLEDを30mAで駆動できますか？

回答：できません。連続順方向電流の絶対最大定格は20mAです。この定格を超えると、過度の接合部温度を引き起こし、光束維持率の急速な低下や、最悪の場合破壊的故障につながります。指定された非常に短いデューティサイクルでのみ、パルス電流定格（60mA）を使用してください。

9.2 イエローグリーンLEDの光度がイエローよりも低く見えるのはなぜですか？

回答：これは人間の目の分光感度（明所視応答）に関連しています。目は緑色光（約555 nm）に最も敏感です。イエローグリーン（565-570 nm）は感度のピークに近いため、特定の知覚される明るさ（mcdでの光度）を達成するのに必要な放射パワーは少なくなります。イエロー光（585-595 nm）は目の感度が低い領域にあるため、同じ知覚される明るさを達成するためにより多くの放射パワーが必要となり、したがって、同様のチップ技術および駆動電流でより高いmcd定格となります。

9.3 用途に応じて正しいビンをどのように選択すればよいですか？

回答：色が重要な用途（例：特定の企業カラーやパネル上の他のLEDと一致しなければならない状態インジケータ）では、コスト目標を満たす最も狭い波長ビンを指定してください（例：より広いA20範囲の代わりにYG B10）。絶対的な色がそれほど重要でない一般的な表示用途では、標準またはより広いビンが許容されます。同様に、必要な輝度および使用を計画している駆動電流に基づいて強度ビンを選択してください。

10. 実用的な使用例

シナリオ：マルチカラー状態LEDを備えたコンパクトなIoTセンサーモジュールを設計中。PCB上のスペースが極めて限られている。

実装：3210パッケージが理想的です。イエローグリーンLED（例：ビンB20、567.5-570nm）を電源オン/動作中インジケータに使用できます。イエローLED（ビン2L、590-595nm）は警告またはスタンバイ状態を示すことができます。両方とも、マイクロコントローラのGPIOピン（3.3V）から、個別の電流制限抵抗を使用して駆動できます。イエローLEDの計算（VF代表値=2.1V、目標IF=15mA（長寿命のため）と仮定）：R = (3.3V - 2.1V) / 0.015A = 80オーム。次の標準値（82オーム）を使用します。実際の電流はわずかに低くなり、強度は20mA定格に比例して低くなりますが、状態インジケータとしては許容可能です。

11. 動作原理

本LEDは、半導体材料におけるエレクトロルミネセンスの原理に基づいて動作します。ダイオードの閾値を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体チップの活性領域に注入されます。それらの再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。特定の材料（例：黄色/赤色用のAlGaInP、緑色用のGaPバリエーション）がバンドギャップエネルギー、したがって発光の波長（色）を決定します。パッケージには、光出力を整形し、環境保護を提供するエポキシレンズが組み込まれています。

12. 技術トレンド

3210のようなSMD LEDの市場は、以下の要求を継続しています：効率向上：より高い発光効率（電気ワット当たりのより多くの光出力）により、より明るいインジケータまたはより低い消費電力を実現。小型化：光学的性能を維持または向上させながら、さらに小型のパッケージ（例：2016、1515）。色の一貫性向上：波長および強度のより厳しいビニング公差により、手動選別なしで最終製品の色ばらつきを低減。信頼性向上：より高いリフロー温度（鉛フリープロセス用）および過酷な動作環境に耐えるための材料および包装技術の改善。統合ソリューション：内蔵電流調整（定電流LEDドライバ）または制御回路（アドレス指定可能なRGB LED）を備えたLEDコンポーネントの成長。ただし、ここで説明されている基本的なインジケータLEDは、基本的で広く使用されるコンポーネントであり続けています。