SMD LED 17-21 ブリリアントオレンジ データシート - パッケージ 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 1.75-2.35V - 電力 60mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

17-21/S2C-AP1Q2B/3Tは、高密度電子アセンブリ向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDです。主な機能は、鮮やかなオレンジ色の表示またはバックライトを提供することです。この部品の核心的な利点は、そのミニチュアフットプリントにあり、約2.0mm x 1.25mmの寸法で、従来のリード型LEDと比較してプリント基板（PCB）上で大幅なスペース節約を可能にします。この小型化は、エンド製品の設計の小型化、部品の保管要件の低減、アセンブリリールおよびPCB上の実装密度の向上に直接貢献します。デバイスはAIGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン化物）半導体チップを使用して構築され、ウォータークリア樹脂レンズで封止されています。この材料の組み合わせが、特徴的な鮮やかなオレンジ色の発光色を生み出します。本製品は、鉛フリー、RoHS準拠、EU REACH準拠、ハロゲンフリー（臭素<900ppm、塩素<900ppm、Br+Cl<1500ppm）であり、現代の環境規制に完全に準拠しています。8mmテープに実装され、直径7インチのリールに巻かれて供給され、高速自動実装機との完全な互換性があります。

2. 技術仕様詳細

2.1 絶対最大定格

本デバイスは、指定された電気的および熱的限界内で確実に動作するように設計されています。これらの絶対最大定格を超えると、永久損傷を引き起こす可能性があります。最大逆電圧（VR）は5Vです。連続順電流（IF）は25mAを超えてはなりません。パルス動作では、デューティサイクル1/10、1kHzの条件下で、ピーク順電流（IFP）60mAが許容されます。パッケージの総消費電力（Pd）は60mWに制限されています。デバイスは、人体モデル（HBM）に基づく2000Vの静電気放電（ESD）に耐えることができます。動作温度範囲（Topr）は-40°Cから+85°C、保管温度範囲（Tstg）は-40°Cから+90°Cとわずかに広くなっています。はんだ付けに関しては、ピーク温度260°Cで最大10秒間のリフロー温度プロファイル、または端子ごとに350°Cで最大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

主要な性能パラメータは、周囲温度（Ta）25°C、順電流（IF）20mAの標準試験条件で測定されます。光度（Iv）は45.00 mcdから112.00 mcdの典型的な範囲を持ち、特定のビンに分類されます。半値角（2θ1/2）は、強度が半減する全角として定義され、典型的には140度で、多くの表示用途に適した広い発光パターンを提供します。スペクトル特性は、ピーク波長（λp）611 nmおよび主波長（λd）範囲600.50 nmから612.50 nmで定義されます。スペクトル帯域幅（Δλ）は約17 nmです。LEDを20mAで駆動するために必要な順電圧（VF）は1.75Vから2.35Vの範囲で、これもビンに整理されています。逆電圧5Vが印加されたときの逆電流（IR）は10 μA未満であることが保証されていますが、デバイスは逆動作を意図していません。

3. ビニングシステムの説明

製造における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは3つの主要パラメータ（光度、主波長、順電圧）に基づいてビンに仕分けられます。

3.1 光度ビン

IF=20mAで駆動した場合の光度出力は、4つのビン（P1、P2、Q1、Q2）に分類されます。P1ビンは45.00 mcdから57.00 mcdの範囲をカバーします。P2ビンは57.00 mcdから72.00 mcdをカバーします。Q1ビンは72.00 mcdから90.00 mcdをカバーします。最高出力のQ2ビンは90.00 mcdから112.00 mcdをカバーします。各ビン内には±11%の許容差が適用されます。

3.2 主波長ビン

知覚される色を定義する主波長は、4つのビン（D8、D9、D10、D11）に仕分けられます。D8は600.50 nmから603.50 nmの範囲です。D9は603.50 nmから606.50 nmの範囲です。D10は606.50 nmから609.50 nmの範囲です。D11は609.50 nmから612.50 nmの範囲です。±1nmの許容差が規定されています。

3.3 順電圧ビン

順方向電圧降下は、回路設計、特に電流制限抵抗の計算を支援するために、3つのビン（0、1、2）に仕分けられます。ビン0は1.75Vから1.95Vをカバーします。ビン1は1.95Vから2.15Vをカバーします。ビン2は2.15Vから2.35Vをカバーします。±0.1Vの許容差が記載されています。

4. 性能曲線分析

データシートには、異なる条件下でのLEDの動作を理解するために不可欠ないくつかの特性曲線が提供されています。

4.1 放射パターン

放射図は、光強度の空間分布を示します。パターンは典型的にはランバートまたはニアランバート型で、相対強度が視野角に対してプロットされています。140度の視野角は、広い拡散発光を確認しており、エリア照明や広い視認性を必要とする表示器に適しています。

4.2 相対光度 vs. 順電流

この曲線は、駆動電流と光出力の非線形関係を示しています。光度は電流とともに増加しますが、最終的には飽和します。推奨される20mAを大幅に超えて動作すると、効率の低下や加速された劣化を引き起こす可能性があります。

4.3 相対光度 vs. 周囲温度

このグラフは熱管理にとって重要です。光出力は周囲温度の上昇とともに減少します。例えば、最大動作温度の+85°Cでは、出力は25°C時よりも大幅に低くなる可能性があります。これは、温度範囲にわたって一貫した明るさが要求される設計では考慮する必要があります。

4.4 順電流デレーティング曲線

この曲線は、周囲温度の関数としての最大許容順電流を定義します。温度が上昇すると、60mWの消費電力制限を超えないように、また接合温度を管理して長期信頼性を確保するために、最大安全電流は減少します。

4.5 順電圧 vs. 順電流

このIV（電流-電圧）特性は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。この曲線を知ることは、適切な電流制限回路の設計に役立ちます。

4.6 スペクトル分布

スペクトルパワー分布プロットは、611nmピークを中心とした波長全体での発光強度を示します。狭い帯域幅（約17nm）は、比較的純粋なオレンジ色を示しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはコンパクトな長方形パッケージです。主要寸法には全長、幅、高さが含まれます。カソードはパッケージ本体上の特定のマークで識別され、これは組立時の正しい向きにとって重要です。指定されていないすべての公差は、典型的には±0.1mmです。

5.2 リール、テープ、湿気敏感パッケージング

部品は防湿包装で供給されます。特定のポケット寸法を持つキャリアテープに収納され、直径7インチのリールに巻かれています。各リールには3000個が含まれています。包装には乾燥剤が含まれており、アルミ防湿バッグ内に密封されています。バッグのラベルには、顧客品番（CPN）、品番（P/N）、梱包数量（QTY）、光度ランク（CAT）、色度/主波長ランク（HUE）、順電圧ランク（REF）、ロット番号（LOT No）などの重要な情報が提供されています。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 保管および取り扱い上の注意

LEDは湿気敏感デバイス（MSD）です。未開封の防湿バッグは、部品を使用する準備ができるまで開封してはいけません。開封後、未使用のLEDは30°C以下、相対湿度60%以下の条件で保管する必要があります。バッグ開封後のフロアライフは168時間（7日間）です。部品がこの時間を超えた場合、または乾燥剤インジケータの色が変化した場合は、使用前に60±5°Cで24時間のベーキング処理を行い、吸収した湿気を除去し、リフローはんだ付け中のポップコーン現象を防止する必要があります。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーリフローはんだ付けプロファイルが規定されています。主要パラメータは以下の通りです：150-200°C間の予熱段階を60-120秒間；液相線（217°C）以上の時間を60-150秒間；ピーク温度は260°Cを超えず、最大10秒間保持；最大昇温・降温速度。同一部品に対してリフローはんだ付けは2回以上行わないでください。

6.3 手はんだ付けおよびリワーク

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払う必要があります。はんだごて先端温度は350°C未満とし、各端子に3秒以内で適用します。はんだごての電力は25W以下であるべきです。各端子のはんだ付けの間には、最低2秒の間隔を空ける必要があります。リワークは強く推奨されません。やむを得ない場合は、両端子を同時に加熱し、はんだ接合部への機械的ストレスを避けるために、ツインチップはんだごてを使用する必要があります。リワーク中のLEDへの損傷の可能性は高いです。

6.4 回路設計上の考慮事項

外部の電流制限抵抗は必須です。LEDの順電圧は負の温度係数を持ち、温度が上昇すると減少することを意味します。直列抵抗なしでは、供給電圧のわずかな増加またはVFの減少が、大きく、破壊的となる可能性のある順電流の増加を引き起こす可能性があります。抵抗値は、供給電圧、LEDの順電圧ビン、および希望の動作電流（通常20mA以下）に基づいて計算する必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

鮮やかなオレンジ色と小さなサイズにより、このLEDは様々な用途に適しています：計器盤ダッシュボード、スイッチ、シンボルのバックライト；電話やファックスなどの通信機器のステータスインジケータ；民生電子機器、産業用制御装置、自動車内装の汎用インジケータランプ；小型LCDパネルのフラットバックライト。

7.2 設計上の考慮事項

このLEDを統合する際、設計者は以下の要因を考慮する必要があります：電流駆動：常に定電流源または直列抵抗を伴う電圧源を使用してください。熱管理：高温環境または最大電流付近で動作する場合、接合温度を管理するために、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。光学設計：広い視野角のため、特定の用途に合わせて光を成形するために、光ガイドや拡散板が必要になる場合があります。ESD保護：2000V HBM定格は堅牢ですが、無制御環境では超える可能性があるため、取り扱いおよび組立中は標準的なESD対策を実施してください。

8. 技術比較と差別化

従来のスルーホールLED技術と比較して、このSMD LEDは以下のような大きな利点を提供します：基板スペースの70%以上の削減、完全自動組立との互換性による人件費削減、曲げリードがないことによる信頼性の向上。SMD LED市場内での主な差別化要因は、高効率オレンジ光のためのAIGaInP技術の使用（フィルタリングまたは染色LEDよりも優れている）、ハロゲンフリー要件への具体的な準拠、および生産ロットでの正確な色と明るさのマッチングを可能にする詳細なビニング構造です。そのサイズに対して比較的高い光度と低い順電圧の組み合わせは、優れた総合電力効率に貢献します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 5V電源で使用する場合、どの抵抗値を使用すべきですか？

A: 値はLEDの順電圧（VF）ビンに依存します。最悪ケース（最低VF）の1.75Vと目標電流20mAを使用した場合：R = (供給電圧 - Vf) / If = (5V - 1.75V) / 0.02A = 162.5 オーム。標準的な160または180オームの抵抗が適しています。使用する特定のVFビンに対して常に計算し、抵抗での消費電力を確認してください。

Q: 調光のためにPWM信号でこのLEDを駆動できますか？

A: はい、パルス幅変調（PWM）はLEDの調光に効果的な方法です。各パルスのピーク電流が60mA定格を超えず、時間平均電流が25mA連続定格を超えないようにしてください。100Hzから1kHzの周波数が典型的です。

Q: バッグ開封後の保管時間が7日に制限されているのはなぜですか？

A: プラスチック包装材料は空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温リフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に蒸気に膨張し、内部の剥離や亀裂（ポップコーン現象）を引き起こし、部品を破壊します。7日の制限は、パッケージの湿気感受性レベル（MSL）に基づいています。

Q: 温度は光出力にどのように影響しますか？

A: 光出力は負の温度係数を持ちます。接合温度が上昇すると、発光効率が低下し、同じ駆動電流でも光出力が低くなります。セクション4の性能曲線はこの関係を定量化しており、高温環境で動作するアプリケーションにとって重要です。

10. 設計および使用事例研究

シナリオ：産業用コントローラ向けのマルチインジケータステータスパネルの設計。パネルは、様々なシステム状態を示すために20個の同一の鮮やかなオレンジLEDを必要とします。均一な外観を確保するために、同じ光度ビン（例：Q1）および同じ主波長ビン（例：D10）からのLEDを指定することが不可欠です。PCBレイアウトには、パッケージ図面に従った正しいサイズのパッドと、システムの3.3Vロジック電源および選択したVFビンに基づいて計算された各LED用の電流制限抵抗を含める必要があります。組立を簡素化するために、設計は自動実装機で直接テープアンドリール形式を使用するべきです。製造プロセスはリフロープロファイルを遵守し、開封したリールの7日間のフロアライフを管理して、湿気関連の歩留まり低下を防止する必要があります。熱解析により、20個のLEDを近接して配置しても、最大許容電流をデレートさせる局所的な加熱を引き起こさないことを確認する必要があります。

11. 動作原理の紹介

このLEDでの発光は、AIGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン化物）で作られた半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスに基づいています。接合の内蔵電位を超える順電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入されます。ここで、それらは再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。AIGaInP合金の特定のバンドギャップエネルギーが、この場合はオレンジスペクトル（約611 nm）にある発光の波長（色）を決定します。ウォータークリアエポキシ樹脂封止材は、半導体チップを保護し、機械的安定性を提供し、光出力パターンを成形するレンズとして機能します。

12. 技術トレンド

SMDインジケータ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またはミリカンデラ）、高密度化のためのより小さなパッケージサイズ、およびより厳密なビニングによる改善された色の一貫性に向かって続いています。また、自動車および産業用途のための高温動作を含む、より広い環境条件下でのより高い信頼性と長寿命への強い推進力もあります。回路設計を簡素化し、基板スペースをさらに節約するために、同じパッケージ内に内蔵電流制限抵抗や保護ダイオードなどの機能を統合することは、もう一つの進行中の開発です。ハロゲンフリー材料や完全なRoHS準拠を含む環境適合は、差別化要因ではなく標準要件となっています。