SMD フルカラーLED 67-235 データシート - パッケージ 3.2x2.8x1.9mm - 電圧 1.75-3.65V - 電力 0.12W - 技術文書

1. 製品概要

67-235は、コンパクトサイズ、高輝度、およびカラーミキシング機能を必要とするアプリケーション向けに設計された表面実装型（SMD）フルカラーLEDです。単一の無色透明樹脂パッケージ内に3つの個別LEDチップ（赤、緑、青）を統合し、広範なスペクトルの色を生成可能としています。本デバイスは、リードフレームと各色チャネルを独立制御するための6本の個別ピンを備えた白色SMTパッケージを特徴とします。主な利点は、広視野角、低消費電力、および高光度であり、スペースが限られた電子機器におけるバックライトやインジケータ用途に適しています。

1.1 主要機能と適合規格

• パッケージ： 白色SMT、無色透明樹脂。
• チップ構成： 内蔵3LEDチップ（赤 RQ、緑 GC、青 BJ）。
• 電気的インターフェース： 個別6ピンリードフレームパッケージ。
• 光学性能： 広視野角、高光度。
• 製造適合性： リフローはんだ付けプロセスに対応。
• 環境規格適合： 鉛フリー、RoHS準拠、EU REACH規則準拠。
• ハロゲンフリー： 臭素（Br）<900 ppm、塩素（Cl）<900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm。
• プリコンディショニング： JEDEC J-STD-020D レベル3に基づく。

1.2 対象アプリケーション

本LEDは、スペース、効率、および発色性能が重要なアプリケーションに最適です。典型的な用途例としては、アミューズメント機器、情報表示板・看板、デジタルカメラや携帯電話用フラッシュライトモジュール、小型電子機器用の一般照明などが挙げられます。その設計は、特にライトパイプとの併用に適しています。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

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。この条件以下またはこの条件での動作は保証されません。

• 逆電圧（VR）： 赤（RQ）で12V、緑（GC）および青（BJ）で5V。
• 順方向電流（IF）： RQで50mA、GCおよびBJで30mA。
• ピーク順方向電流（IFP）： 100mA（デューティ比 1/10 @1KHz）。
• 電力損失（Pd）： RQで120mW、GC/BJで110mW。
• 熱的限界： 接合温度（Tj）最大125°C。動作温度（Topr）範囲 -40°C ～ +100°C。保管温度（Tstg）範囲 -40°C ～ +110°C。
• 熱抵抗（Rth）： 接合部-周囲間は500 K/W（RQ）および600 K/W（GC/BJ）。接合部-はんだ付け点間は300 K/W（RQ）および400 K/W（GC/BJ）。
• ESD耐圧： RQで2000V、GC/BJで500V（人体モデルと推定）。
• はんだ付け温度： リフローはんだ付けは最大260°Cで30秒。手はんだ付けは最大350°Cで3秒。

2.2 電気光学特性（Ta=25°C）

これらは、標準試験条件（順方向電流 IF=20mA）下で測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）： 赤（RQ）： 450-1400 mcd。緑（GC）： 1120-2240 mcd。青（BJ）： 225-450 mcd。
• 視野角（2θ1/2）： 120度（代表値）。
• 波長： ピーク波長（λp）： RQ~632nm、GC~518nm、BJ~468nm。主波長（λd）： RQ 617.5-629.5nm、GC 525-535nm、BJ 465-475nm。
• スペクトル半値幅（Δλ）： RQ~20nm、GC~35nm、BJ~25nm。
• 順方向電圧（VF）： RQ： 1.75-2.75V。GC/BJ： 2.75-3.65V。
• 逆方向電流（IR）： 全チップで定格VR時に ≤10 μA。

公差に関する注意：光度 ±11%、主波長 ±1nm、順方向電圧 ±0.1V。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、量産における一貫性を確保するため、主要性能パラメータに基づいてビンに分類されます。設計者は発注時に必要なビンコードを指定する必要があります。

3.1 光度ビニング

IF=20mAで測定。コードは低輝度から高輝度の範囲を示します。

• 赤（RQ）： U1（450-560 mcd）、U2（560-710）、V1（710-900）、V2（900-1120）、AA（1120-1400）。
• 緑（GC）： AA（1120-1400 mcd）、AB（1400-1800）、BA（1800-2240）。
• 青（BJ）： S2（225-285 mcd）、T1（285-360）、T2（360-450）。

3.2 主波長ビニング

各チップの色度点を定義します。

• 赤（RQ）： E4（617.5-621.5 nm）、E5（621.5-625.5）、E6（625.5-629.5）。
• 緑（GC）： Y（525-530 nm）、Z（530-535）。
• 青（BJ）： X（465-470 nm）、Y（470-475）。

3.3 順方向電圧ビニング

ドライバ設計および電源管理にとって重要です。

• 赤（RQ）： 0（1.75-1.95V）、1（1.95-2.15）、2（2.15-2.35）、3（2.35-2.55）、4（2.55-2.75）。
• 緑（GC） / 青（BJ）： 5（2.75-3.05V）、6（3.05-3.35）、7（3.35-3.65）。

4. 特性曲線分析

データシートには、非標準条件下でのデバイス挙動を理解するために不可欠な代表的な特性曲線が提供されています。

4.1 スペクトル分布

各チップの波長に対する相対光出力を示す曲線です。赤チップ（RQ）は約632nmを中心とした狭い半値幅（~20nm）を持ちます。緑（GC）は約518nm付近を中心としたより広い半値幅（~35nm）、青（BJ）は約468nm付近を中心とした中程度の半値幅（~25nm）を持ちます。このデータは、カラーミキシング計算やフィルタ設計にとって極めて重要です。

4.2 指向性パターン

光の空間分布を示す図であり、広い120度の視野角を確認できます。中心の視野コーン内で強度が比較的均一であり、均一な照明を必要とするアプリケーションに有益です。

4.3 電流-電圧（I-V）特性

RQ、GC、BJそれぞれの曲線は、順方向電流（IF）と順方向電圧（VF）の間の非線形関係を示しています。曲線はダイオードの典型的な指数関数的特性を示しています。赤チップは、緑および青チップ（~2.8V）と比較して低いターンオン電圧（~1.8V）を持ちます。これは、特に共通電圧源からチップを駆動する場合の回路設計において考慮する必要があります。

4.4 波長対電流および光度対電流

主波長対順方向電流のグラフは、電流増加に伴うシフトが最小限であることを示し、良好な色安定性を示しています。相対光度対順方向電流のグラフは、推奨動作範囲内ではほぼ線形ですが、熱的影響により高電流では飽和します。

4.5 デレーティングと熱管理

最大許容順方向電流対温度のグラフは、信頼性にとって極めて重要です。これは、周囲温度またははんだ付け点温度が上昇するにつれて、最大安全動作電流を低減しなければならないことを示しています。例えば、100°Cでは、25°C時よりも許容電流が大幅に低くなります。性能と寿命を維持するためには、放熱のための適切なPCBレイアウトが必要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本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（mm単位、特に指定がない限り公差±0.1mm）は、全長3.2mm、幅2.8mm、高さ1.9mmです。詳細図面には、パッド位置、部品外形、およびピン識別（1から6）が規定されています。ピン1は通常、赤チップのカソードであり、他のピンは緑および青チップのアノードとカソードに割り当てられています。正確なピン配置は、正しいPCBレイアウトのために寸法図から確認する必要があります。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 はんだ付けパラメータ

• リフローはんだ付け（推奨）：最大ピーク温度260°Cで30秒。標準的な鉛フリーリフロープロファイルが適しています。
• 手はんだ付け：必要な場合、はんだごて温度は350°Cを超えず、接点ごとの接触時間は3秒以内に制限してください。

6.2 取り扱いおよび保管上の注意

• 本デバイスは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱いおよび組立時には標準的なESD対策を実施してください。
• 乾燥した環境で保管してください。湿気感受性レベル（MSL）は、JEDEC J-STD-020D レベル3のプリコンディショニングによって示唆されており、通常MSL 3に対応します。これは、リフロー前のベーキングが必要になる前に、パッケージをフロア環境に最大168時間曝露できることを意味します。
• 実装時にはレンズに機械的ストレスをかけないでください。

7. 梱包および発注情報

7.1 防湿梱包

デバイスは、テープ＆リールなどの防湿梱包で供給され、保存寿命を維持し、湿気吸収を防止します。

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主要情報が含まれています：顧客品番（CPN）、品番（P/N）、梱包数量（QTY）、および光度（CAT）、主波長（HUE）、順方向電圧（REF）の特定のビニングコード。ロット番号（LOT No.）は製造トレーサビリティを提供します。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

各色チャネルは、定電流源または電圧源と直列の電流制限抵抗を用いて独立して駆動する必要があります。順方向電圧が異なるため、共通電源を使用する場合、赤チャネルと緑/青チャネル（組み合わせ）に対して別々の電流設定抵抗が必要です。調光およびカラーミキシングには、パルス幅変調（PWM）が推奨される方法です。これは、順方向電流を一定に保ち、したがって色座標を安定させるためです。

8.2 熱設計

電力損失（最大120mW）と熱抵抗を考慮すると、PCBが主要な放熱体となります。LEDのはんだ付け点に接続された十分な銅面積（サーマルパッド）を使用し、特に高電流または高周囲温度アプリケーションでは、放熱を改善するために内部層またはボトム層へのサーマルビアの使用を検討してください。

8.3 光学設計

広い視野角は、広い照明を必要とするアプリケーションに本LEDを適しています。ライトパイプアプリケーションでは、パイプ入口が放出光コーンを捕捉できるように適切に位置合わせされ、サイズ設定されていることを確認してください。透明樹脂は、チップが拡散面に近接して配置された場合に良好なカラーミキシングを可能にします。

9. 技術比較および差別化

67-235の同クラスにおける主要な差別化要因は、非常にコンパクトな3.2x2.8mmパッケージに3つの異なる高性能チップ（赤用AlGaInP、緑・青用InGaN）を統合し、広い120度の視野角を組み合わせている点です。より単純な2ピンRGB LEDと比較して、6ピン構成により各色を完全に独立して制御可能であり、はるかに広い色域とより洗練された照明効果を実現します。厳格な環境規格（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）への準拠は、規制の厳しいグローバル市場への適合性を高めています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 3色すべてを同じ電流制限抵抗で駆動できますか？

できません。赤チップの順方向電圧（VF）（1.75-2.75V）は、緑および青チップの順方向電圧（2.75-3.65V）よりも大幅に低いです。共通電源から単一の抵抗を使用すると、赤チップに過剰な電流が流れるか、緑/青チップの電流が不足し、正しいカラーバランスが得られず、過負荷の可能性があります。各チャネルに対して別々の電流制御を使用してください。

10.2 ビンコード（CAT、HUE、REF）の意味は何ですか？

これらは品質分類コードです。CATは光度ビン（例：U1、AA）を指します。HUEは主波長ビン（例：E4、Y）を指します。REFは順方向電圧ビン（例：0、5）を指します。ビンを指定することで、電気的・光学的特性が密にグループ化されたLEDを受け取ることが保証され、複数LEDアレイや色が重要なアプリケーションにおける一貫した性能にとって極めて重要です。

10.3 このRGB LEDで白色光を実現するにはどうすればよいですか？

白色光は、3原色（赤、緑、青）を特定の強度比で混合することによって作成されます。正確な比率は、目標白色点（例：クールホワイト、ウォームホワイト）および個々のLEDビンの特定のスペクトル出力に依存します。これは通常、各チャネルへの電流を微調整できる較正および駆動電子回路を必要とします。適切な制御回路なしでは、白色光のための単純なプラグアンドプレイソリューションではありません。

11. 実践的な設計および使用事例

事例： 携帯機器用ステータスインジケータ

設計者は、携帯型医療機器用の多色ステータスインジケータを必要としています。スペースは非常に限られています。67-235 LEDが選択されました。赤チャネルはバッテリー低下警告（点滅）に、緑は正常動作（点灯）に、青はBluetooth接続（脈動）を示すようにプログラムされています。3つのPWM出力を持つ小型マイクロコントローラが、単純なトランジスタスイッチを介してLEDを駆動します。広い視野角により、複雑なレンズを必要とせず、さまざまな角度からステータスを確認できます。各チャネルの低消費電力（代表値20mA）は、バッテリー寿命の節約に役立ちます。6ピン設計により、マイクロコントローラは追加の多重化回路なしに各色を独立して制御できます。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、電流が流れると光を発する半導体デバイスです。この現象はエレクトロルミネセンスと呼ばれます。67-235では、3つの異なる半導体材料が使用されています：赤チップ用のAlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）、および緑・青チップ用のInGaN（インジウムガリウム窒化物）。これらの材料の特定の組成は、半導体のバンドギャップエネルギーを決定し、それが直接発光の波長（色）を決定します。順方向バイアスがかかると、電子と正孔が半導体の活性領域で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。透明エポキシ樹脂パッケージは、繊細な半導体チップを保護し、光出力を形成するレンズとして機能し、色を調整するための蛍光体を含む場合があります（この透明バージョンでは含まれていません）。

13. 技術動向と背景

67-235は、SMD RGB LED分野における成熟した技術を代表しています。業界の現在の動向は、いくつかの方向に同時に進んでいます： 1)効率と輝度の向上：新しいエピタキシャル構造とパッケージング技術により、ワットあたりのルーメン出力（効率）が継続的に改善されています。 2)小型化：超コンパクトデバイス向けに、さらに小さなパッケージサイズ（例：2.0x1.6mm、1.6x1.6mm）が一般的になりつつあります。 3)演色性と色域の改善：蛍光体変換LEDおよび直接発光材料の開発は、ディスプレイ用の色域を拡大し、照明用のより高い平均演色評価数（CRI）を達成することを目指しています。 4)統合インテリジェンス：市場では、内蔵制御ICを備えたLED（アドレス可能RGB LED）の成長が見られ、システム設計を簡素化しています。67-235はディスクリート部品ですが、これらの動向を理解することで、将来を見据えた設計において、コスト、性能、および統合レベルをバランスさせながら適切な技術を選択するのに役立ちます。