SMD ミッドパワーLED 67-21ST データシート - PLCC-2パッケージ - 最大電圧9.6V - 電流60mA - 技術文書

1. 製品概要

67-21STは、PLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）パッケージに収められた表面実装型（SMD）ミッドパワーLEDです。これはトップビュー型の白色LEDであり、現代の照明ソリューションにおいて性能、効率、信頼性のバランスを提供するように設計されています。そのコンパクトな形状と堅牢な構造は、自動組立プロセスに適しています。

1.1 中核的利点と市場ポジショニング

このLEDシリーズは、一般照明および装飾照明のための汎用性の高いソリューションとして位置づけられています。その主な利点は、光学的および電気的特性の組み合わせに由来します。高い発光効率を実現し、エネルギー効率の高い設計に貢献します。パッケージは120度の広い視野角を提供し、均一な光分布を確保します。さらに、高演色評価数（CRI）オプションが用意されており、標準モデルでは最小CRI 80、最大CRI 90までのオプションがあり、正確な色知覚が重要なアプリケーションに適しています。本製品は主要な環境および安全規格に準拠しており、鉛フリー、EU REACH準拠、ハロゲンフリー要件（Br<900ppm、Cl<900ppm、Br+Cl<1500ppm）を満たしています。

1.2 ターゲットアプリケーション

これらの特徴の組み合わせにより、このLEDは幅広いアプリケーションに理想的です。主な用途には、一般的な環境照明および作業照明が含まれます。また、一貫した色出力により、装飾照明、建築アクセント照明、エンターテインメントやステージ照明にも適しています。さらに、インジケータランプ、スイッチ照明、信頼性の高いコンパクトな白色光源を必要とするその他のさまざまな照明タスクにも使用できます。

2. 詳細技術パラメータ分析

このセクションでは、標準試験条件（はんだ付け点温度25°C）におけるLEDの主要性能パラメータについて、詳細かつ客観的に解説します。

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生じる可能性のある限界値を定義します。これらは通常動作条件ではありません。

• 順方向電流（I_F)）：80 mA（連続）
• ピーク順方向電流（I_FP)）：160 mA（パルス、デューティサイクル1/10、パルス幅10ms）
• 消費電力（P_d)）：800 mW
• 動作温度（T_opr)）：-30°C ～ +85°C
• 保存温度（T_stg)）：-40°C ～ +100°C
• 熱抵抗、接合部-はんだ付け点間（R_{th J-S})）：17 °C/W
• 最大接合部温度（T_j)）：115 °C
• はんだ付け温度：リフロー：最大260°C、10秒間；手はんだ：最大350°C、3秒間。

重要事項：本デバイスは静電気放電（ESD）に敏感です。生産および取り扱いの全段階において、適切なESD対策を講じる必要があります。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、代表動作順方向電流60mAにおいて規定されています。

• 光束（Φ）：最小値は、特定の製品バリエーションおよび相関色温度（CCT）に応じて70 lmから76 lmの範囲です。代表的な許容差は±11%です。
• 順方向電圧（V_F)）：最大定格は9.6Vです。動作時の代表的な範囲は8.7Vから9.6Vの間で、許容差は±0.1Vです。
• 演色評価数（C_RIまたはR_a)）：標準バリエーションの最小CRIは80です。これらの標準ビンにおけるR9値（彩度の高い赤）は最小0と規定されています。許容差は±2です。
• 視野角（2θ_1/2)）：120度（代表値）。これは光度がピーク値の半分になる全角です。
• 逆方向電流（I_R)）：逆方向電圧（V_R）15Vにおいて最大50 µA。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、色と光束の一貫性を確保するために、ANSI互換のビニングシステムを採用しています。品番には、その性能ビンを定義するコードが含まれています。

3.1 品番の解読方法

構造67-21ST/KK6C-HXX XX XX Z6 / 2 Tには、以下の主要情報が含まれます：

• HXX：色度および光束ビンを表します。最初の2桁は多くの場合CCTに関連します（例：27は2700K、30は3000K）。
• XX：光束ビンコードを表します（例：70、73、76 lm min）。
• 96：順方向電圧インデックス、V_Fmax = 9.6Vを示します。
• Z6：順方向電流インデックス、I_F= 60mAを示します。

3.2 色度（色）ビニング

LEDは、その相関色温度（CCT）およびCIE 1931色度図上の正確な色度座標に基づいてビニングされます。データシートには、各CCT（2700K、3000K、4000K、5000K、5700K、6500K）の詳細な座標ボックスが記載されています。各CCTは、特定のx,y座標範囲で定義されたサブビン（例：2700KのA、B、C、D、F、G）にさらに細分化されます。この厳密なビニングにより、アレイ内のLED間の色ずれを最小限に抑えます。参照範囲により、CCTが標準ANSI許容差内（例：ある2700Kビンでは2580K-2700K）に収まることが保証されます。

3.3 光束ビニング

光束は、コードおよび60mAにおける最小/最大光束出力で定義されるビンに分類されます。

• R5：70 – 76 lm
• R5B：73 – 76 lm
• R6：76 – 83 lm
• R7：83 – 90 lm

光束の標準許容差は±11%です。

3.4 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、ドライバ設計および電流マッチングを支援するためにグループ化されています。

• グループ 8796:
  • 87C：8.7V – 9.0V
  • 90C：9.0V – 9.3V
  • 93C：9.3V – 9.6V

順方向電圧の許容差は±0.1Vです。

4. 熱設計と信頼性に関する考慮事項

4.1 熱管理

接合部からはんだ付け点までの熱抵抗は17 °C/Wです。このパラメータは、動作中の接合部温度（T_j）を計算する上で極めて重要です。最大T_jである115°Cを超えると、寿命が大幅に短縮され、故障の原因となる可能性があります。特に最大順方向電流付近で動作する場合、適切なPCB熱設計（十分な銅面積、可能であれば熱ビアを含む）を実施し、はんだ付け点温度を低く保つことが不可欠です。

4.2 はんだ付けガイドライン

本LEDは、標準的なリフローはんだ付けプロセスに対応しています。最大プロファイルはピーク温度260°C、最大10秒間です。手はんだの場合は、はんだごて先端温度を350°C以下に抑え、パッドごとの接触時間を3秒以内に制限する必要があります。熱衝撃やパッケージ損傷を避けるため、類似のPLCCパッケージに推奨されるリフロープロファイルに従うことをお勧めします。

5. アプリケーション設計上の注意点

5.1 ドライバーの選定

順方向電圧範囲（60mA時最大9.6V）を考慮すると、安定動作と熱暴走防止のため、定電流ドライバーが必須です。ドライバーは出力電流60mA（±適切な許容差）で指定する必要があります。複数のLEDを直列に使用する設計では、累積順方向電圧を考慮する必要があります。個別の電流バランスなしでのLEDの並列接続は、一般的には推奨されません。

5.2 光学設計

広い120度の視野角は、二次光学系なしで広く均一な照明を必要とするアプリケーションに有利です。集光ビームが必要なアプリケーションでは、一次光学系（レンズ）が必要になります。パッケージのウォータークリア樹脂は、高い光取り出し効率を確保します。

5.3 PCBレイアウト推奨事項

PCBパッド設計は、PLCC-2パッケージの推奨フットプリントに合わせる必要があり、適切なはんだ付けと機械的安定性を確保します。熱性能を向上させるためには、熱パッド（フットプリントに存在する場合）を大きな銅面に接続してください。パッケージ下部に熱ビアを使用して内部またはボトム側の銅層に接続することで、放熱性能を大幅に向上させることができます。

6. 量産品リストと代表仕様

データシートには、量産可能な標準製品構成がいくつか記載されています。例として、67-21ST/KK6C-H307396Z6/2T:

• CCT：3000K
• 演色評価数（最小）：80
• R9（最小）：0
• 光束（最小）：73 lm
• 順方向電圧（最大）：9.6V
• 順方向電流：60mA

同様のバリエーションが2700K（最小70 lm）、4000K（最小76 lm）、5000K（最小76 lm）、5700K（最小76 lm）、6500K（最小76 lm）で用意されており、いずれも最小CRIは80です。

7. 技術比較とポジショニング

従来の低電力LEDと比較して、67-21STはパッケージあたりの光束出力が大幅に高く、所定の光出力を得るために必要な部品点数を削減できます。高電力LEDと比較すると、通常、より低い動作電流で優れた効率を発揮し、デバイスあたりの消費電力が低いため熱管理が簡素化されます。そのPLCC-2パッケージは業界標準のコスト効率に優れたフォーマットであり、実績のある信頼性を備え、ミッドパワー一般照明アプリケーションにおいて性能、使いやすさ、コストの強力なバランスを提供します。

8. よくある質問（技術パラメータに基づく）

8.1 代表的な動作電圧はいくつですか？

最大値は9.6Vですが、60mA時の代表的な順方向電圧はそれよりも低く、特定の電圧ビンに応じて8.7Vから9.3Vの範囲になることが多いです。ドライバーは常に最大電圧に対応できるように設計してください。

8.2 このLEDを80mAで駆動できますか？

連続順方向電流の絶対最大定格は80mAです。この電流で動作させることは可能ですが、より多くの熱が発生し、効率が低下し、寿命が短縮される可能性があります。優れた熱管理を実施することで、接合部温度が115°C以下に保たれることが極めて重要です。推奨動作条件は60mAです。

8.3 色の一貫性はどのように確保されていますか？

色の一貫性は、CIE色度図上の厳密なビニングによって実現されます。同じCCTおよび色度サブビン（例：30K-F）からLEDを選択することで、単一の製造ロット内またはロット間で非常に近い色合わせを実現できます。

8.4 ヒートシンクは必要ですか？

60mA（電気的電力約0.55W）で動作する単一のLEDの場合、放熱用にある程度の銅面を持つ標準PCBに実装されていれば、専用のヒートシンクは通常必要ありません。ただし、LEDアレイや高周囲温度での動作では、PCBの注意深い熱設計（熱ビアの使用、厚い銅箔など）が必要であり、信頼性の高い動作を維持するために外部ヒートシンクが必要になる場合があります。