Power Top LED 67-31Aシリーズ データシート - P-LCC-3パッケージ - 2.0x1.25x1.1mm - 2.35V 標準 - 50mA - ソフトオレンジ/レッド/イエロー - 日本語技術文書

1. 製品概要

67-31Aシリーズは、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性能表面実装型Power Top LEDのファミリーです。これらのデバイスは、コンパクトなP-LCC-3 (プラスチック・リード・チップ・キャリア) パッケージに収められており、白色ボディと無色透明ウィンドウが特徴です。主な設計目標は、自動実装プロセスおよび過酷な最終使用環境に適した、信頼性の高い効率的な光源を提供することです。

本シリーズの中核的な利点は、高光度出力、優れた電流耐性、そして内蔵反射体によって実現される非常に広い視野角です。この反射体は光結合を最適化する鍵であり、効率的な指向性光伝送が重要な導光パイプとの併用に特に理想的です。低い順方向電圧要件は、バッテリー駆動または電力に敏感な携帯機器への適合性をさらに高めています。

対象市場は広く、民生電子機器、オフィスオートメーション、産業用制御装置、自動車内装などが含まれます。代表的なアプリケーションは、オーディオ/ビデオ機器の状態表示やスイッチバックライトから、ソフトオレンジ、レッド、またはイエローの光が求められるLCDパネル、シンボル、および汎用照明のバックライトまで多岐にわたります。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、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。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。主要パラメータには、最大逆電圧 (V_R) 5V、連続順方向電流 (I_F) 50mA、およびパルス条件下 (1kHz、1/10デューティサイクル) でのピーク順方向電流 (I_FP) 100mAが含まれます。最大許容損失 (P_d) は120mWです。デバイスの動作温度範囲 (T_opr) は-40°Cから+85°Cに定格されており、業界標準のリフロー・プロファイル (260°C、10秒間) に従ったはんだ付け温度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、接合部温度 (T_j) 25°C、順方向電流50mAの条件下で測定され、代表的な動作条件を示しています。

• 光度 (I_v):最小1120 mcdから最大2850 mcdの範囲で、標準許容差は±11%です。この高輝度が主要な特徴です。
• 視野角 (2θ_1/2スペクトル帯域幅 (Δλ):非常に広い120度 (標準)。これは光度がピーク強度の半分になる全角であり、広く拡散した光パターンを示しています。
• 順方向電圧 (V_F):標準2.35V、50mA時で1.95Vから2.75Vの範囲です。低いV_Fは高い効率に貢献します。
• 波長:主波長 (λ_d) は605.5 nmから625.5 nmに及び、発光色はソフトオレンジからレッドオレンジの領域に位置します。ピーク波長 (λ_p) は標準621 nmです。
• Spectral Bandwidth (Δλ):約18 nm (標準) であり、ピーク波長を中心とした比較的狭いスペクトル放射を示しています。

3. ビニングシステムの説明

生産の一貫性を確保するため、LEDは性能ビンに分類されます。67-31Aシリーズは3次元のビニングシステムを使用しています。

3.1 光度ビニング (CAT)

LEDは、50mAで測定された光度に基づいて4つのビン (W1、W2、X1、X2) にグループ分けされます。例えば、ビンW1は1120-1420 mcdをカバーし、ビンX2は2250-2850 mcdをカバーします。これにより、設計者はアプリケーションに適した輝度グレードを選択できます。

3.2 主波長ビニング (HUE)

色の一貫性は、'A'グループに分類される主波長ビンによって制御されます。ビンE1からE5は、約4 nmステップで605.5 nmから625.5 nmの範囲をカバーします。これにより、発光色 (ソフトオレンジ) が厳密な許容差 (±1nm) 内で均一であることが保証されます。

3.3 順方向電圧ビニング (REF)

順方向電圧はグループ'B9'でビニングされます。ビン1から4は、50mA時のV_Fを1.95-2.15Vから2.55-2.75Vまで分類します。マルチLED回路における電流バランスのために、V_Fビンを一致させることは重要です。

4. 性能曲線分析

データシートは、様々な条件下でのデバイスの動作を示すいくつかの特性曲線を提供します。

4.1 相対光度 vs. 順方向電流

この曲線は、光出力が順方向電流とともに増加することを示していますが、特に高電流では完全に線形ではありません。特定の輝度を達成するために必要な駆動電流を決定する上で重要です。

4.2 相対光度 vs. 周囲温度

AlGaInP LEDの光度は、一般的に周囲温度 (したがって接合部温度) が上昇すると減少します。この曲線はそのデレーティングを定量化し、温度が25°Cから100°Cに上昇するにつれて出力が大幅に低下することを示しています。一貫した輝度を維持するには、適切な熱管理が不可欠です。

4.3 順方向電流 vs. 順方向電圧

このIV曲線は、電流と電圧の指数関数的関係を示しています。50mA時の標準V_F約2.35Vがここで確認できます。この曲線は、電流制限回路を設計する上で極めて重要です。

4.4 放射パターン

極座標図は、広い120度の視野角を視覚的に確認します。強度分布はほぼランバート分布であり、直接見たときに広い領域で均一に明るく見えることを意味し、インジケータ用途に理想的です。

4.5 スペクトル分布

グラフは、AlGaInP材料に特徴的な、621 nmを中心とした単一の狭い放射ピークを示しており、有意な二次ピークはなく、色純度が保証されています。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

P-LCC-3パッケージのコンパクトな寸法は、長さ約2.0mm、幅約1.25mm、高さ約1.1mm (リードを除く) です。PCBフットプリント設計のための公差 (±0.1mm 標準) 付きの詳細図面が提供されています。このパッケージは、機械的安定性とはんだ接合部の信頼性のために、2本のアノードリードと1本の共通カソードリードを備えています。

5.2 極性識別

カソードは、通常、パッケージ上の緑色のマーキングまたは片側の切り欠き/面取りによって識別されます。逆バイアス損傷を防ぐため、実装時の正しい向きが不可欠です。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

本デバイスはリフローはんだ付けおよびフローはんだ付けプロセスの両方に完全に対応しており、大量自動生産に適しています。

• リフローはんだ付け:最大ピーク温度260°C、10秒間が規定されています。標準の無鉛 (Pbフリー) リフロープロファイルが適用可能です。
• 手はんだ付け:必要な場合、はんだごて先端温度は350°Cを超えてはならず、プラスチックパッケージへの熱損傷を防ぐため、リードごとの接触時間は3秒以内に制限する必要があります。
• 保管条件:LEDは湿気に敏感 (MSL) です。乾燥剤入りの防湿バッグで出荷されます。開封後は、指定された時間内に使用するか、リフロー前に標準のIPC/JEDECガイドラインに従ってベーキングを行い、ポップコーンクラックを防止する必要があります。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

部品は8mmキャリアテープに供給され、標準180mmリールに巻かれています。各リールには2000個が含まれています。自動ピックアンドプレース装置との互換性を確保するために、キャリアテープポケットおよびリールの詳細寸法が提供されています。

7.2 ラベル説明

リールラベルには、トレーサビリティと検証のための重要な情報が含まれています：部品番号 (PN)、顧客部品番号 (CPN)、数量 (QTY)、ロット番号 (LOT NO)、および光度 (CAT)、主波長 (HUE)、順方向電圧 (REF) の3つの主要ビンコードです。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• 導光パイプシステム:広い視野角と内蔵反射体により、このLEDはアクリルまたはポリカーボネート製の導光体に光を結合させるのに最適であり、リモート光源からボタン、シンボル、またはパネルインジケータを照明するためによく使用されます。
• LCDバックライト:小型LCDディスプレイのエッジライティングや、アイコンの局所バックライトに適しています。
• 汎用状態表示:民生、産業、自動車電子機器における電源、接続性、または動作状態の表示。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限:順方向電流を設定するためには、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。電圧源に直接接続しないでください。抵抗値は R = (V_supply- V_F) / I_F.
• の式を使用して計算します。 熱管理:パッケージの熱抵抗は低いですが、高温環境または最大電流付近で動作する場合は、接合部温度を管理し、光出力と寿命を維持するために、十分なPCB銅面積 (サーマルパッド) を確保してください。
• ESD保護:2000V (HBM) に定格されていますが、実装中は標準的なESD取り扱い予防策を遵守する必要があります。

9. 技術比較および差別化

67-31Aシリーズは、その特定の属性の組み合わせによって差別化されています。標準的な0603または0805チップLEDと比較して、大幅に高い光度を提供します。他の高出力LEDと比較して、非常に低い順方向電圧と電流要件を維持しています。主要な差別化要因は、P-LCC-3パッケージ内の統合内蔵反射体であり、これは光取り出し効率を最大化し、広く均一なパターンで上方に光を導くように設計されています。この内蔵光学機能により、導光パイプ用途での二次光学部品の必要性が減少し、設計が簡素化され、システムコストの削減が可能になります。

10. よくある質問 (技術パラメータに基づく)

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長 (λ_p) は、スペクトルパワー分布が最大となる波長です。主波長 (λ_d) は、LEDの知覚される色に一致する単色光の単一波長です。色の定義とビニングには、主波長が人間の視覚により関連しています。

10.2 このLEDを3.3V電源で駆動できますか？

はい、ただし電流制限抵抗は必須です。50mA時の標準V_Fが2.35Vの場合、抵抗にかかる電圧降下は3.3V - 2.35V = 0.95Vとなります。オームの法則を使用して、R = 0.95V / 0.05A = 19Ωです。標準の20Ω抵抗を使用すると、電流は約50mAに設定されます。

10.3 温度は性能にどのように影響しますか？

性能曲線に示されているように、光度は接合部温度の上昇とともに減少します。順方向電圧も温度とともにわずかに減少します。一貫した輝度を得るためには、熱設計上の考慮なしに、高温環境または最大電流で動作することを避けてください。

11. 実践的設計および使用事例

事例：医療機器パネルのマルチボタンバックライト設計

設計者は、携帯型医療機器の6つのソフトタッチボタンにバックライトを必要としています。スペースは限られており、デバイスはバッテリー駆動であるため、消費電力が重要です。ボタンは半透明シリコーン製で、メインPCB上にリモート設置されたLEDからの光を導くために個別の導光パイプを使用しています。



解決策:67-31AシリーズLEDが選択されました。その高輝度により、導光パイプを通じてボタン表面に十分な光が届くことが保証されます。広い120度の視野角は、光をパイプの入射点に効率的に結合させます。低いV_Fと50mA動作電流 (低輝度の場合は20mAに減らすことができ、電力節約になります) は、バッテリー駆動システムに理想的です。LEDは、導光パイプマウントの下のPCB上に配置されます。2つのLEDの直列接続 (V_supplyが5Vの場合) に対して単一の電流制限抵抗が計算されるか、または並列接続の場合は個別の抵抗が使用され、マイクロコントローラのGPIOピンによってオン/オフ/調光制御が行われます。P-LCC-3パッケージは、PCBに使用される自動実装ラインと互換性があります。

12. 原理紹介

67-31A LEDは、AlGaInP (アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン) 半導体材料に基づいています。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。AlGaInPでは、この再結合プロセスにより、主に赤から黄橙色の波長範囲 (約605-630 nm) の光子 (光) の形でエネルギーが放出されます。特定の色 (主波長) は、AlGaInP層の正確な組成によって決定されます。生成された光はチップから放出され、P-LCC-3パッケージの内蔵反射体と透明エポキシレンズによって整形・指向され、所望の広い視野角が達成されます。

13. 開発動向

67-31AシリーズのようなインジケータおよびバックライトLEDの一般的な動向は、より高い効率 (ワット当たりのルーメン) に向かって続いており、同じ輝度をより低い電流で実現し、バッテリー寿命を延ばすことができます。パッケージの小型化は依然として焦点であり、より高密度なPCBレイアウトを可能にします。また、特に複数ユニット間で均一な外観を必要とするアプリケーションにおいて、大量生産でのより高い一貫性を確保するために、色と光束の両方でより厳密なビニング公差に向けた取り組みもあります。さらに、自動車および産業市場の要求を満たすため、より高温高湿条件下での強化された信頼性は継続的な開発分野です。このシリーズの反射体のように、外部部品なしで光取り出し効率と制御を改善するための、より洗練された内蔵光学系の統合は、主要な設計トレンドです。