SMD LED 17-21 ブリリアントイエロー データシート - パッケージ 1.6x0.8x0.6mm - 電圧 1.75-2.35V - 電力 60mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

17-21 SMD LEDは、ブリリアントイエローの光源を必要とする高密度アプリケーション向けに設計された、コンパクトな表面実装デバイスです。その主な利点は、従来のリードフレーム型LEDと比較して占有面積が大幅に削減されている点にあり、より小型のプリント基板（PCB）設計、より高い部品実装密度、そして結果としてよりコンパクトなエンドユーザー機器を実現します。軽量構造であることも、重量とスペースが重要な制約となる小型・携帯機器アプリケーションに理想的です。

このLEDは単色タイプで、ブリリアントイエローの光を発します。黄色から赤色スペクトルにおいて高効率と高い色純度で知られるAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）半導体材料を用いて製造されています。デバイスはウォータークリア樹脂で封止されており、最大限の光出力が得られます。RoHS（有害物質使用制限指令）、EU REACH規則に完全準拠し、ハロゲンフリー（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）であり、厳格な環境基準を満たしています。製品は7インチ径リールに8mmテープで供給され、自動実装機および標準的な赤外線または気相リフローはんだ付けプロセスに完全に対応しています。

2. 技術パラメータ詳細

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ストレスの限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、信頼性の高い性能のためには避けるべきです。

• 逆電圧 (VR):5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 連続順電流 (IF):25 mA。連続的に印加できる最大の直流電流です。
• ピーク順電流 (IFP):60 mA。これは最大のパルス順電流であり、1 kHz、デューティ比1/10の条件下でのみ許容されます。この定格は、マルチプレクシングや短時間の過電流状態に有用です。
• 電力損失 (Pd):60 mW。パッケージが放散できる最大電力で、順電圧(VF)と順電流(IF)の積として計算されます。
• 静電気放電 (ESD) 人体モデル (HBM):2000 V。これはデバイスの静電気に対する感度を示します。適切なESD取り扱い手順が必須です。
• 動作温度 (Topr):-40 ～ +85 °C。デバイスの動作が規定されている周囲温度範囲です。
• 保管温度 (Tstg):-40 ～ +90 °C。
• はんだ付け温度 (Tsol):リフローはんだ付けの場合、ピーク温度260°Cを最大10秒間と規定されています。手はんだ付けの場合、はんだごて先端温度は350°Cを超えず、端子ごとの接触時間は最大3秒とします。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、接合部温度(Tj)25°C、順電流20 mAという標準試験条件下で測定されます。

• 光度 (Iv):最小57.00 mcdから最大112.00 mcdの範囲です。代表値はこの範囲内にあります。光度には±11%の許容差が適用されます。
• 視野角 (2θ1/2):半値全角の代表値は140度で、バックライトやインジケータ用途に適した広い発光パターンを提供します。
• ピーク波長 (λp):スペクトルパワー分布が最大となる波長です。代表値は591 nmで、ブリリアントイエロー領域に位置します。
• 主波長 (λd):585.50 nmから591.50 nmの範囲です。これは、LEDの出力色と一致する、人間の目が知覚する単一波長です。±1 nmという厳しい許容差が規定されています。
• スペクトル半値幅 (Δλ):発光スペクトルの半値全幅(FWHM)の代表値は15 nmで、比較的狭く純粋な色の発光を示しています。
• 順電圧 (VF):20 mA時で1.75 Vから2.35 Vの範囲です。±0.1 Vの許容差が規定されています。このパラメータは、電流制限回路の設計において極めて重要です。
• 逆電流 (IR):逆電圧5V印加時の最大値は10 µAです。このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていないことに注意することが重要です。この試験条件は特性評価のみを目的としています。

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は主要な性能パラメータに基づいてビン（区分）に分類されます。これにより、設計者は輝度、色、電気的特性に関する特定の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

IF=20mAでビニングされます。P2 (57.00-72.00 mcd)、Q1 (72.00-90.00 mcd)、Q2 (90.00-112.00 mcd)の3つのビンが定義されています。これにより、必要な輝度レベルに基づいた選択が可能です。

3.2 主波長ビニング

IF=20mAでビニングされます。D3 (585.50-588.50 nm)とD4 (588.50-591.50 nm)の2つのビンが定義されています。この厳密な管理により、アプリケーション内での色のばらつきを最小限に抑えます。

3.3 順電圧ビニング

IF=20mAでビニングされます。0 (1.75-1.95 V)、1 (1.95-2.15 V)、2 (2.15-2.35 V)の3つのビンが定義されています。同じ電圧ビンからLEDを選択することで、定電圧源で駆動する場合の輝度の均一性向上や、電流制限抵抗の計算の簡素化に役立ちます。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフ曲線は提供されたテキストでは詳細に記述されていませんが、このようなLEDの典型的な電気光学特性には、いくつかの重要な関係が含まれます。電流-電圧 (I-V) 曲線は指数関数的な関係を示し、順電圧は電流と温度とともに増加します。光度-順電流 (I-L) 曲線は通常、動作範囲内でほぼ線形であり、光出力が電流に直接比例することを示します。光度-周囲温度曲線は、温度が上昇すると出力が減少することを示し、これはすべてのLEDに共通する特性です。スペクトル分布プロットは、約15 nmのFWHMで591 nm付近に単一のピークを示し、狭帯域の黄色発光を確認します。これらの曲線を理解することは、動作温度範囲にわたって一貫した性能を維持するための熱管理および駆動回路設計に不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

17-21 SMD LEDはコンパクトな表面実装パッケージです。主要寸法（特に記載のない限り標準公差±0.1 mm）は、長さ1.6 mm、幅0.8 mm、高さ0.6 mmです。パッケージには、組立時に正しい極性を識別するためのカソードマークが付いています。適切なはんだ付けと位置合わせを確保するためには、詳細な寸法図から正確なランドパターン（フットプリント）の推奨値を導き出す必要があります。

5.2 極性識別

正しい極性はデバイス動作に不可欠です。パッケージには明確なカソードマークが付いています。LEDを逆極性で配置すると点灯せず、逆電圧が絶対最大定格の5Vを超える場合、永久損傷を引き起こす可能性があります。

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プロファイル

本デバイスは、鉛フリー（Pbフリー）リフローはんだ付けプロセスに対応しています。推奨温度プロファイルは以下の通りです：150-200°C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・降温速度はそれぞれ6°C/秒、3°C/秒。リフローはんだ付けは2回を超えて行わないでください。加熱中のLED本体へのストレスや、はんだ付け後のPCBの反りは避ける必要があります。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意が必要です。はんだごて先端温度は350°C以下とし、各端子との接触時間は3秒を超えないようにします。低電力のごて（<25W）の使用を推奨します。各端子のはんだ付けの間には、少なくとも2秒の間隔を空けてください。手はんだ付けは熱損傷のリスクが高くなります。

6.3 保管および湿気感受性

LEDは乾燥剤入りの防湿バリアバッグに梱包されています。部品を使用する準備ができるまでバッグを開封しないでください。開封後、未使用のLEDは30°C以下、相対湿度60%以下の環境で保管してください。開封後のフロアライフは168時間（7日間）です。この時間を超過した場合、または乾燥剤インジケータが飽和を示した場合は、使用前に60 ± 5°Cで24時間ベーキングを行い、吸収した湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象を防止する必要があります。

7. 梱包および注文情報

標準梱包は1リールあたり3000個です。キャリアテープとリールの寸法は、自動組立装置との互換性を確保するために規定されています。梱包ラベルには、トレーサビリティと正しい適用のための重要な情報が含まれています：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）。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• バックライト：広い視野角と均一な光出力により、計器盤インジケータ、スイッチバックライト、LCDやシンボルのフラットバックライトに理想的です。
• 通信機器：電話機やファクシミリの状態表示灯およびキーパッドバックライトとして適しています。
• 汎用表示：明るい黄色のインジケータが必要とされる、さまざまな民生電子機器、産業用制御機器、家電製品に使用できます。

8.2 設計上の考慮事項

電流制限：外部の電流制限抵抗は絶対に必須です。LEDは電流駆動デバイスであり、順電圧のわずかな変化が電流の大きな変化を引き起こし、熱暴走や故障につながる可能性があります。抵抗値（R）はオームの法則を用いて計算できます：R = (電源電圧 - VF) / IF。ここでVFは所望の電流IFにおけるLEDの順電圧です。電流が限界値を超えないようにするため、常に規定された最大VFで設計してください。熱管理：電力損失は低いですが、低い接合部温度を維持することは、長期信頼性と安定した光出力の鍵です。高温環境下または最大電流付近で動作する場合は、十分なPCBの銅面積または熱ビアを確保してください。ESD保護：デバイスが2000V HBMに定格されているため、回路内および取り扱い時に適切なESD保護対策を実施してください。

9. 技術比較と差別化

17-21 LEDの主な差別化要因は、非常に小型のフォームファクタ（1.6x0.8mm）とAlGaInP技術の性能特性を組み合わせている点にあります。従来のスルーホール型黄色LEDと比較して、基板スペースと重量を大幅に削減します。他のSMD黄色LEDと比較して、光度（P2、Q1、Q2）、主波長（D3、D4）、順電圧（0、1、2）に関する独自のビニング構造により、設計者は最終製品の視覚的・電気的性能の一貫性を高度に制御できます。広い140度の視野角は、狭角デバイスに対するバックライトアプリケーションにおける重要な利点です。

10. よくあるご質問 (FAQ)

Q: アプリケーションにおけるLED故障の主な原因は何ですか？

A: 最も一般的な原因は、不適切または欠落した電流制限回路、または無安定化電圧源からの駆動による過電流です。過度のはんだ付け熱や高温環境での動作による熱的過負荷も主要な要因です。

Q: このLEDを3.3Vまたは5Vのロジック電源から直接駆動できますか？

A: いいえ。常に直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、5V電源、20mA時の代表VF 2.0Vの場合、必要な抵抗値は(5V - 2.0V) / 0.02A = 150オームです。安全な電流を確保するため、常に最大VFで計算してください。

Q: 保管およびベーキング情報がなぜそれほど重要ですか？

A: SMDパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温の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気化し、内部圧力が発生してエポキシ樹脂パッケージが割れる（ポップコーン現象）ことがあり、即時または潜在的な故障の原因となります。

Q: ラベルのビンコードはどのように解釈すればよいですか？

A: CATコードは光度ビン（例：Q1）、HUEコードは主波長ビン（例：D4）、REFコードは順電圧ビン（例：1）に対応します。同じビンコードの部品を選択することで、生産ロット内でのばらつきを最小限に抑えることができます。

11. 実践的な設計・使用事例

事例：均一な輝度の状態表示パネルを設計する。設計者が20個の黄色LEDインジケータを備えた制御パネルを作成しています。すべてのLEDが均等に明るく見えるようにするため、同じ光度ビン（例：すべてQ1ビン：72-90 mcd）のLEDを指定します。駆動回路設計を簡素化し、電流を一貫させるため、同じ順電圧ビン（例：すべてビン1：1.95-2.15V）のLEDも指定します。そのビンの最大VF（2.15V）を使用して単一の電流制限抵抗値を計算し、電源電圧の許容差があってもどのLEDも20mAを超えないように保証します。広い140度の視野角により、さまざまな操作者の位置からインジケータが見えるようになります。小型の17-21パッケージにより、高密度PCB上にインジケータを非常に近接して配置することが可能です。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッセンスによって光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子が活性領域でp型材料からの正孔と再結合します。この特定のブリリアントイエローLEDでは、半導体材料はAlGaInPです。この化合物半導体のエネルギーバンドギャップが、放出される光子の波長（色）を決定します。この場合、バンドギャップは約591 nmを中心とする波長の光子を生成するように設計されており、人間の目にはブリリアントイエローとして知覚されます。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、レンズとして機能して、指定された140度の視野角に光出力を形成します。

13. 技術トレンド

インジケータおよびバックライト用LEDのトレンドは、より高い効率（単位電力あたりのより多くの光出力）、よりコンパクトなデバイスを可能にするより小型のパッケージサイズ、温度および寿命にわたる改善された色の一貫性と安定性に向かって続いています。また、この製品のRoHS、REACH、ハロゲンフリー準拠に示されるように、環境に優しい材料と製造プロセスのより広範な採用に向けた強い推進力もあります。電流制限抵抗や保護ダイオードをLEDパッケージ自体に組み込むなどの統合は、回路設計を簡素化し、基板スペースを節約するためのもう一つの進行中のトレンドです。黄色LEDについては、AlGaInPが依然として主要な高性能材料技術であり、より良い効率とより厳密な波長制御をもたらすためのエピタキシャル成長プロセスの継続的な改良が行われています。