ミニトップビューLED 65-11シリーズ データシート - 外形寸法 3.2x2.8x1.9mm - 電圧 2.75-3.65V - 電力 110mW - 白色 - 技術文書

1. 製品概要

65-11シリーズは、ミニトップビュー表面実装デバイス（SMD）LEDのファミリーです。本製品は、インジウム・ガリウム・ナイトライド（InGaN）半導体チップを用いて純白の光を出力する、コンパクトな光学インジケータ部品として設計されています。LEDはウォータークリア樹脂パッケージに封止されており、光学性能に貢献しています。重要な設計特徴は、パッケージ内に統合された内部反射器です。この反射器は光の取り出し効率と結合効率を最適化し、効率的な指向性光伝送が重要な導光板やライトパイプを伴うアプリケーションに特に適しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本LEDシリーズの主な利点は、そのパッケージ設計と材料選択に由来します。120度（標準）の広視野角は、様々な角度からの高い視認性を保証し、これは民生電子機器、自動車ダッシュボード、産業用制御パネルの状態表示に不可欠です。SMT（表面実装技術）パッケージにより、標準的なIR（赤外線）リフローはんだ付けプロセスを用いた高速・自動化組立が可能となり、スルーホール部品と比較して製造コストを大幅に削減し、信頼性を向上させます。本製品は無鉛でRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、世界的な環境規制を満たしています。ターゲット市場は広範で、LCDやキーパッド（特にモバイル機器）のバックライト、一般的な表示機能、アクリルやポリカーボネート製導光板への光結合が必要な特殊照明が含まれます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

本セクションでは、データシートに規定された主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。これらの限界値と特性を理解することは、信頼性の高い回路設計の基本です。

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応力限界を定義します。これらは通常動作条件ではありません。

• 逆電圧（V_R）：5V。逆バイアス方向でこの電圧を超えると、接合部破壊を引き起こす可能性があります。
• 連続順電流（I_F）：30mA。これは連続的に印加できる最大の直流電流です。
• ピーク順電流（I_FP）：100mA。このパルス電流定格（1/10デューティサイクル、1kHz周波数）により、マルチプレクシングやより明るいフラッシュの作成に有用な、短時間の過電流状態が許容されます。
• 電力損失（P_d）：110mW。これは周囲温度（T_a）25°Cにおいて、パッケージが熱として放散できる最大電力です。この限界を超えると、熱暴走のリスクがあります。
• 静電気放電（ESD）：2000V（人体モデル）。この定格は中程度の内蔵ESD保護を示しますが、標準的なESD対策を施した取り扱いが推奨されます。
• 動作・保管温度：-40°C ～ +85°C / -40°C ～ +90°C。これらの範囲は、使用時および非動作時の保管環境条件を定義します。
• はんだ付け温度：本デバイスは、ピーク温度260°Cで10秒間のIRリフローはんだ付け、または350°Cで3秒間の手はんだ付けに耐えることができます。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは標準試験条件（T_a=25°C、I_F=20mA）で測定され、デバイスの性能を定義します。

• 光度（I_V）：715 ～ 1800 mcd（ミリカンデラ）。これはLEDの明るさの主要な尺度です。広い範囲はビニングシステムが使用されていることを示します（セクション3参照）。仕様には20mAの標準順電流が使用されます。
• 視野角（2θ_1/2）：120度（標準）。これは光度がピーク値の半分に低下する全角です。広い角度は、トップビューパッケージと拡散レンズ/反射器の設計によるものです。
• 順電圧（V_F）：2.75V ～ 3.65V。これは20mAで駆動したときのLED両端の電圧降下です。このばらつきは半導体プロセスの公差によるもので、電圧ビニングを通じて管理されます。

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは性能グループまたはビンに選別されます。本データシートでは、光度と順電圧のビンを定義しています。

3.1 光度ビニング

LEDは、20mAで測定された光度に基づいて4つのビン（V1、V2、W1、W2）に分類されます。例えば、ビンV1のLEDは715～900 mcdの強度を持ち、ビンW2のLEDは1420～1800 mcdの間になります。設計者は、アプリケーションに必要な最低輝度レベルを保証するために、発注時に必要なビンを指定する必要があります。

3.2 順電圧ビニング

順電圧は、E分類の下で3つのグループ（E5、E6、E7）にビニングされます。例えば、ビンE5はV_Fが2.75Vから3.05Vの範囲をカバーします。複数のLEDを並列接続する設計では、同じ電圧ビンからLEDを選択することが、より均一な電流分配と輝度を確保するために重要です。

3.3 色度座標ビニング

白色光の色は、CIE 1931色度図上の座標（x、y）によって定義されます。データシートは、この図上の特定の領域を定義する4つの主要なビン（B3、B4、B5、B6）を示しています。各ビンには定義された四角形の領域があります。例えば、ビンB3は、x座標が約0.283～0.304、y座標が約0.295～0.330の領域をカバーします。このビニングにより、白色点（相関色温度 - CCT）が許容範囲内に収まり、アレイ内のLED間で目立つ色の違いが生じるのを防ぎます。これらの座標の許容差は±0.01です。

4. 性能曲線分析

代表的な特性曲線は、LEDが非標準条件下でどのように動作するかを示します。

4.1 相対光度 vs. 順電流

この曲線は、光出力が電流に比例して直線的に増加しないことを示しています。出力は電流とともに増加しますが、効率（ルーメン毎ワット）は、チップ内での発熱増加により、通常、より高い電流では低下します。推奨される20mAを超えて長時間LEDを駆動すると、寿命が短縮され、色が変化する可能性があります。

4.2 順電流デレーティング曲線

これは熱管理のための重要なグラフです。これは、周囲温度（T_a）の関数としての最大許容連続順電流を示しています。T_aが上昇すると、LEDの放熱能力は低下します。したがって、最大安全動作電流は低減されなければなりません。例えば、周囲温度85°Cでは、最大連続電流は25°Cで規定された30mAの絶対最大定格よりも大幅に低くなります。このデレーティングを無視すると、急速な劣化を引き起こす可能性があります。

3.3 相対光度 vs. 周囲温度

この曲線は、光出力の温度依存性を示しています。通常、InGaNベースの白色LEDの光度は、接合温度が上昇すると減少します。これは、高温環境で動作するアプリケーションや、LEDを強く駆動する場合に重要な考慮事項であり、実際の輝度は室温仕様よりも低くなります。

4.4 順電圧 vs. 順電流 & スペクトル分布

V_Fvs. I_F曲線は、ダイオードの指数関数的なI-V特性を示しています。スペクトル分布図は、異なる波長にわたって放射される相対パワーを示しています。蛍光体コーティングを施した青色チップを使用する白色LEDの場合、スペクトルは青色領域（チップからの）にピークを持ち、黄色/緑/赤色領域（蛍光体からの）により広いピークを持ちます。組み合わされた出力は白色光として知覚されます。

4.5 放射パターン図

この極座標プロットは、視野角と光の空間分布を視覚的に表しています。ここで120度の視野角が確認され、中心軸（0度）から離れた角度で強度がどのように減少するかを示しています。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

LEDはコンパクトなSMDフットプリントを持ちます。主要寸法には、本体サイズが約3.2mm（長さ）x 2.8mm（幅）x 1.9mm（高さ）が含まれます。データシートには、特に記載がない限り通常±0.1mmの公差を持つ詳細な図面が提供されています。これには、自動ピックアンドプレース組立時の正しいPCB（プリント回路基板）レイアウトと向きに重要な、アノードとカソードのパッドの配置が含まれます。

5.2 極性識別

パッケージには極性マーカーが含まれています。通常、パッケージ上の切り欠き、ドット、または面取りされた角がカソード側を示します。PCBフットプリントのソルダーパッド設計は、誤った配置を防ぐために、この非対称性を反映させるべきです。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

本デバイスは、標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスと互換性があります。推奨される最大プロファイルはピーク温度260°Cで、10秒を超えてはなりません。熱衝撃（樹脂パッケージのひび割れや内部ワイヤーボンドの損傷を引き起こす可能性がある）を防ぐために、制御された温度上昇および冷却プロファイルに従うことが不可欠です。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、迅速に行うべきです。推奨は、350°Cのはんだごて先端を使用し、リードごとに最大3秒間とすることです。長時間熱を加えると、過剰な熱がLEDチップに伝わる可能性があります。

6.3 保管条件

LEDは、通常30°C以下、相対湿度60%以下の管理された環境で、乾燥剤とともに元の防湿バッグに保管する必要があります。バッグを開封すると、部品が湿気を吸収し、急速な蒸気膨張によりリフローはんだ付け中にポップコーン現象（パッケージのひび割れ）を引き起こす可能性があります。開封後の長期保管には、IPC/JEDEC標準に従ってベーキング処理が必要になる場合があります。

7. 包装および発注情報

7.1 リール寸法

LEDは自動組立用にテープおよびリールで供給されます。データシートには、キャリアテープ、リールハブ、および全体のリールの寸法が提供されています。この情報は、SMT実装機のフィーダーメカニズムをプログラムするために必要です。

7.2 ラベル説明と型番体系

リールまたは箱の製品ラベルには、デバイスの性能ビンを指定するコードが含まれています。主要なコードは以下の通りです：
CAT：光度ランク（例：W1、V2）。
HUE：色度座標（例：B4、B6）。
REF：順電圧ランク（例：E5、E7）。
完全な部品番号（例：65-11/T2C-FV1W2E/2T）は、シリーズ、パッケージタイプ、およびおそらく性能ビンをエンコードしており、正確な識別と発注を可能にします。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• 光学インジケータ：民生電子機器、家電製品、自動車内装における電源状態、モード選択、警告表示。
• 導光板への結合：広い視野角と最適化された反射器により、本LEDはアクリルまたはポリカーボネート製ライトパイプのエッジ照明に理想的で、記号やボタンの照明、均一なバックライトパネルの作成に一般的に使用されます。
• 小型LCDディスプレイ、携帯電話のキーパッド照明、メンブレンスイッチや装飾パネルのバックライトに適しています。一般照明：
• 低照度の環境照明やアクセント照明用のアレイとして使用できます。8.2 設計上の考慮事項

電流制限：

• 常に直列の電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。順電圧は変動するため、定電圧源での駆動は推奨されず、熱暴走を引き起こす可能性があります。熱管理：
• 高輝度を必要とする設計や高温環境で動作する設計では、LEDのはんだ接合部から熱を伝導するための十分なPCB銅面積（サーマルパッド）を確保してください。光学設計：
• 導光板と併用する場合、LEDとパイプ入口間の距離と位置合わせは効率にとって重要です。光学シミュレーションまたは試作が推奨されます。ESD保護：
• デバイスにはある程度のESD保護が備わっていますが、敏感なラインに過渡電圧サプレッションを組み込むか、組立中にESD安全な取り扱い手順を使用することが良い習慣です。9. 技術比較と差別化

65-11シリーズは、広い視野角と導光板結合に最適化されたパッケージという特定の組み合わせによって差別化されています。標準的なサイドビューLEDと比較して、トップビュー放射パターンは、LEDが視認面に対して垂直に実装されるアプリケーションにより適しています。他のトップビューLEDと比較して、統合された内部反射器は、導光アプリケーションにおける光学効率を向上させることを目的とした設計上の特徴であり、そのような特徴を持たない一般的なトップビューLEDよりもライトパイプシステムでより優れた性能を提供する可能性があります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを30mAで連続駆動できますか？

A: 絶対最大定格は周囲温度25°Cで30mAです。信頼性の高い長期動作のためには、この最大値以下で動作することが望ましいです。規定されている標準動作条件は20mAです。さらに、周囲温度が25°Cを超える場合は、デレーティング曲線に示されているように、電流を低減しなければなりません。
Q: なぜ光度の範囲（715-1800 mcd）がこれほど広いのですか？

A: この範囲は、全生産ビンにわたる総ばらつきを表しています。個々のLEDはより狭いビン（V1、V2、W1、W2）に選別されます。発注時に必要なビンコードを指定することで、一貫した既知の最低輝度を持つLEDを受け取ることが保証されます。
Q: 適切な電流制限抵抗をどのように選択すればよいですか？

A: オームの法則を使用します：R = (V
電源_{- V}) / I_F。データシート（または指定した電圧ビン）から最大V_Fを使用して、すべての条件下で電流を適切に制限するために抵抗器に十分な電圧が降下するようにします。5V電源、20mA時の最大V_F3.65Vの場合：R = (5 - 3.65) / 0.02 = 67.5Ω。標準の68Ω抵抗が適切でしょう。抵抗器の定格電力も常に計算してください：P = I_F* R。²11. 実践的な設計と使用事例

事例：イルミネーテッドタクタイルスイッチパネル

設計者は、バックライトが必要な複数のタクタイルスイッチを備えた制御パネルを作成しています。各スイッチには半透明のキャップとその下に導光板があります。65-11 LEDは、そのトップビュー放射と広い角度により、効率的に導光板の基部に光を結合するため選択されました。設計者は、一貫した中高輝度のためにビンW1を選択します。LEDは、各導光板の真下のPCB上に配置されます。18mAの定電流が使用されます（寿命を延ばし発熱を減らすために、20mA仕様よりわずかに低い）。順電圧ビンE6が指定され、すべてのLEDが個々の直列抵抗を持つ単一の電圧レールから並列に給電される場合に均一な輝度を確保します。PCBレイアウトには、グランドプレーンに接続された小さなサーマルリリーフパッドが含まれ、放熱を助けます。
12. 動作原理の紹介

この白色LEDは、光ルミネセンスの原理で動作します。中核はInGaNで作られた半導体チップであり、順バイアス（電流）が印加されると、電子が正孔とバンドギャップを越えて再結合する際に青色光を放射します。この青色光は直接放射されません。代わりに、チップ上またはその周囲に堆積された蛍光体層（通常はYAG:Ce - セリウムをドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネット）に衝突します。蛍光体は青色光子の一部を吸収し、黄色および赤色領域のより広いスペクトルで光を再放射します。人間の目は、残りの青色光と変換された黄色/赤色光の混合を白色光として知覚します。白色光の正確な色合いまたは相関色温度（CCT）は、蛍光体層の組成と厚さによって決定されます。

13. 技術トレンド

65-11シリーズのようなSMD LEDの一般的なトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン）に向かっており、同じ光出力に対して消費電力と発熱を削減します。また、特に照明アプリケーションにおいて、より複雑な多蛍光体システムを使用することを含む、演色評価数（CRI）の向上への取り組みもあります。小型化は継続しており、さらに小さなパッケージサイズが利用可能になっています。さらに、定電流ドライバやPWM（パルス幅変調）コントローラなどの制御電子機器をLEDパッケージに直接統合する（スマートLED）ことが成長傾向であり、エンドユーザーの回路設計を簡素化します。青色チップの基礎となるInGaN技術は成熟しており、高電流での効率低下の低減と、より高い動作温度での寿命向上に焦点を当てた研究が進行中です。

The general trend in SMD LEDs like the 65-11 series is towards higher efficiency (more lumens per watt), which reduces power consumption and heat generation for the same light output. There is also a drive for improved color rendering index (CRI), especially for lighting applications, which involves using more complex multi-phosphor systems. Miniaturization continues, with even smaller package sizes becoming available. Furthermore, the integration of control electronics, such as constant-current drivers or PWM (Pulse Width Modulation) controllers, directly into the LED package (\"smart LEDs\") is a growing trend, simplifying circuit design for the end user. The underlying InGaN technology for blue chips is mature, with ongoing research focused on reducing efficiency droop at high currents and improving longevity at higher operating temperatures.