SMD フルカラーLED 67-135-BYGRRTNW-M101520-2T8-CS データシート - パッケージ寸法 - 電圧 2.4-3.4V - 電力 0.082-0.102W - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、表面実装デバイス（SMD）フルカラーLEDである67-135-BYGRRTNW-M101520-2T8-CSの仕様を詳細に説明します。この部品は、赤、緑、青の3つの個別LEDチップを単一の白色拡散樹脂パッケージ内に統合しており、加法混色により広範な色スペクトルを生成することが可能です。本デバイスは、小型サイズ、高輝度、広視野角を必要とするアプリケーション向けに設計されています。

1.1 主な利点

このLEDの主な利点は、そのパッケージ設計と材料選択に起因します。白色拡散SMTパッケージと無色透明樹脂の使用により、優れた光拡散性と均一な外観が確保されています。統合された3チップ設計により、フルカラー出力を単一コンポーネントで実現し、回路設計を簡素化します。個別の6ピンを持つリードフレームパッケージにより、各色チャネルを独立して制御できます。さらに、本デバイスはRoHS、REACH、ハロゲンフリー要件（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を含む主要な環境・安全規格に準拠しています。

1.2 ターゲット市場と用途

このLEDは、スペースが限られており、鮮やかな多色表示または照明が必要なアプリケーションに最適です。その高性能と信頼性から、民生電子機器、携帯機器、サイン機器に適しています。典型的な用途としては、情報表示板のバックライト、アミューズメント機器の状態表示灯、携帯電話カメラ用フラッシュライトモジュール、小型電子機器における一般的な装飾的または機能的な照明などが挙げられます。

2. 技術パラメータ詳細解説

以下のセクションでは、データシートに定義されているデバイスの主要な技術パラメータについて、詳細かつ客観的な分析を提供します。

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限界値を定義します。これらの条件下でのLEDの動作は推奨されません。主要な定格には、各色チャネル（青/黄、緑、赤）あたりの連続順方向電流（IF）30 mA、デューティサイクル1/10、1 kHzにおける各チャネルあたりのピーク順方向電流（IFP）60 mA、およびチップに応じて82 mWから102 mWの範囲の電力損失（Pd）が含まれます。最大接合温度（Tj）は115°C、動作温度範囲（Topr）は-40°Cから+85°Cです。本デバイスは2000VのESD耐性を有します。

2.2 電気光学特性

これらの特性はTa=25°Cで測定され、指定された試験条件下におけるデバイスの代表的な性能を定義します。

2.2.1 光度と視野角

光度（Iv）は色によって異なります。青はIF=10mA、緑は15mA、赤は20mAの試験条件下での代表値は以下の通りです：青：140-355 mcd、緑：900-2240 mcd、赤：450-1120 mcd。混合された白色光出力の代表的な強度は1400-3550 mcdです。視野角（2θ1/2）は広い120度であり、広範囲の照明や視認性が求められるアプリケーションに有益です。

2.2.2 波長とスペクトル特性

ピーク波長（λp）の代表値は、青：460 nm、緑：520 nm、赤：630 nmです。主波長（λd）の範囲は以下の通りです：青：460-475 nm、緑：520-535 nm、赤：617.5-629.5 nm。スペクトル放射帯域幅（Δλ）は、青で約23 nm、緑で約30 nm、赤で約18 nmです。これらのパラメータは、表示や照明アプリケーションにおける色精度と一貫性にとって極めて重要です。

2.2.3 電気的特性パラメータ

青および緑チップの順方向電圧（VF）は、それぞれの試験電流において2.40Vから3.40Vの範囲です。赤チップの順方向電圧範囲は、20mAにおいて1.75Vから2.75Vと低くなっています。本デバイスには保護用の統合ツェナーダイオードも含まれており、試験電流（IZ）5mAにおけるツェナー電圧（VZ）は5.30Vから7.00Vの間です。

3. ビニングシステムの説明

製造における色と輝度の一貫性を確保するため、LEDはビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

混合白色出力は、最小および最大光度値に基づいてビンに分類されます。ビンコードはAB（1400-1800 mcd）、BA（1800-2240 mcd）、BB（2240-2800 mcd）、CA（2800-3550 mcd）です。光度には±11%の許容差が適用されます。

3.2 色度座標ビニング

色出力は、CIE 1931色度図上のビニングによって精密に制御されます。9つのビン（S1からS9）が定義されており、それぞれがx,y座標平面上の小さな四角形領域を表します。これらのビンの各頂点の座標はデータシートに記載されています。色度座標の許容差は±0.01であり、精密な色合わせが不可欠なアプリケーションにおいて厳密な色制御を保証します。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイスの挙動を示すいくつかの特性曲線が含まれています。

4.1 スペクトル分布と放射パターン

代表的なスペクトル分布曲線は、各チップについて異なる波長にわたって放射される光の相対強度を示し、標準的な人間の目の応答曲線V(λ)と重ねて表示されています。放射特性図は光強度の空間分布を示しており、120度の視野角に関連しています。

4.2 電流-電圧（I-V）特性

BY（青）、GR（緑）、RTN（赤）チップそれぞれの曲線は、順方向電流と順方向電圧の関係をプロットしています。この関係は非線形（指数関数的）であるため、各チャネルに適切な電流制限回路を設計する上でこれらの曲線は不可欠です。

4.3 主波長 vs. 順方向電流

これらの曲線は、各チップの主波長が順方向電流の変化に伴ってわずかにシフトする可能性があることを示しています。この情報は、異なる輝度レベルにわたって安定した色出力を必要とするアプリケーションにおいて重要です。

4.4 相対光度 vs. 順方向電流

この関係は、推奨動作範囲内では一般的に線形であり、光出力が電流とともに増加することを示しています。設計者はこれを使用して所望の輝度レベルを達成します。

4.5 最大許容順方向電流 vs. 温度

このデレーティング曲線は信頼性にとって極めて重要です。これは、周囲温度が上昇するにつれて、最大安全連続順方向電流を低減しなければならないことを示しています。この曲線を超えて動作すると、過熱や寿命短縮を引き起こす可能性があります。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本デバイスは特定のSMDフットプリントを有します。パッケージ寸法図は、長さ、幅、高さ、パッドサイズ、ピン間隔を含むすべての重要な寸法を提供します。特に指定がない限り、すべての公差は±0.1mmです。測定単位はミリメートル（mm）です。この情報は、適切な取り付けとはんだ付けを確保するためのPCBレイアウト設計に不可欠です。

5.2 パッド設計と極性識別

6ピンのリードフレームにより、3つのLEDチップそれぞれに対して個別のアノード/カソード接続が可能です。データシートの寸法図は、赤、緑、青の各チップのアノードとカソードに対応するパッドを明確に示すピン配置構成を示しています。正しい極性を組み立て時に遵守し、適切な機能を確保する必要があります。

6. はんだ付けおよび組み立てガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

推奨されるはんだ付け方法はリフローはんだ付けです。最大はんだ付け温度（Tsol）は260°C、持続時間は10秒です。このプロファイルを遵守し、LEDパッケージ、はんだ接合部、内部ワイヤボンドへの熱損傷を防止する必要があります。

6.2 手はんだ付け（該当する場合）

リフローが望ましいですが、手はんだ付けはより厳しい制限を持つ代替方法として規定されています：最大温度350°C、わずか3秒間です。熱を局所化し、長時間の暴露を避けるために細心の注意を払う必要があります。

6.3 プリコンディショニングと湿気感受性

本デバイスはJEDEC J-STD-020D Level 3に基づいてプリコンディショニングされています。これは、はんだ付け前の部品の湿気吸収に対する感受性を示しています。特にデバイスが長時間周囲空気にさらされた場合、信頼性の高い組み立てのためには、リフローはんだ付け前にJEDEC規格に従った適切なベーキング手順を実施する必要があります。

6.4 保管条件

保管温度範囲（Tstg）は-40°Cから+100°Cです。部品は、使用準備が整うまで、乾燥剤入りの元の防湿バッグに入れ、乾燥した管理された環境で保管する必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーション回路

各色チャネルには直列の電流制限抵抗が必要です。抵抗値はオームの法則を用いて計算されます：R = (電源電圧 - VF) / IF。ここで、VFは所望の電流（IF）における特定チップの順方向電圧です。各色でVFと推奨IF値が異なるため、通常は3つの異なる抵抗値が必要になります。マイクロコントローラまたは専用LEDドライバICを使用して、パルス幅変調（PWM）により輝度を制御し、色を混合することができます。

7.2 設計上の考慮事項

• 熱管理：特に最大電流付近または高温環境で動作する場合、熱を放散し接合温度を限界内に維持するために、十分なPCB銅面積またはサーマルビアを確保してください。
• 電流制御：常に定電流駆動または電流制限抵抗を使用してください。電圧源への直接接続は過剰電流を引き起こし、LEDを破壊します。
• 光学設計：広い120度の視野角は、直接視認に適しています。ライトパイプアプリケーションでは、導光板内での結合効率と潜在的な色混合を考慮してください。
• ESD保護：本デバイスは2000VのESD耐性を有しますが、最終製品の敏感なラインに追加のESD保護を実装することは、堅牢性の観点から良い慣行です。

8. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 3つのチップすべてを同じ20mAの電流で駆動できますか？

A: 可能ではありますが、試験条件に照らして推奨されません。データシートでは、公表された測光データに対して、青：10mA、緑：15mA、赤：20mAという最適な試験電流を規定しています。青と緑のチップを20mAで駆動すると、光出力は増加しますが、電力損失と接合温度も上昇し、寿命や色安定性に影響を与える可能性があります。常に絶対最大定格を参照してください。

Q: 純粋な白色光を実現するにはどうすればよいですか？

A: 純粋な白色は、赤、緑、青の光を正しい強度で混合することによって実現されます。人間の知覚やチップ効率のばらつきにより、必要な電流は等しくありません。代表的な混合白色光強度データ（1400-3550 mcd）は、B:10mA、G:15mA、R:20mAという特定の電流比で測定されています。所望の白色点（例：クールホワイト、ウォームホワイト）を得るためには、PWMまたはアナログ電流調整による微調整が必要になる場合があります。

Q: 内蔵ツェナーダイオードの目的は何ですか？

A: ツェナーダイオードは、LEDチップと並列に、おそらく逆バイアス方向に接続されています。これは電圧クランプとして機能し、敏感なLED接合部を、損傷を引き起こす可能性のある過渡電圧スパイクまたは静電気放電（ESD）イベントから保護します。

9. 動作原理

本デバイスは、半導体材料におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。3つの統合チップは、異なる半導体化合物から作られています：赤チップはAlGaInP、緑および青チップはInGaNです。チップのp-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。半導体材料の特定のバンドギャップエネルギーが、放出される光の波長（色）を決定します。これら三原色（赤、緑、青）の強度を独立して制御することにより、デバイスの拡散パッケージ内で直接加法混色を行うことで、多様な二次色を生成することができます。