SMD LED 17-215/R6C-AQ1R2B/3T データシート - ブリリアントレッド - 20mA - 最大2.35V - 日本語技術文書

1. 製品概要

17-215は、汎用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表面実装デバイス（SMD）LEDです。AIGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン化物）チップを採用し、鮮やかな赤色光を出力します。この部品はコンパクトなサイズが特徴で、プリント基板（PCB）上での高密度実装を容易にし、より小型のエンドユーザー機器の設計を可能にします。デバイスは7インチ径リールに巻かれた8mmテープ上で供給され、標準的な自動実装機との完全な互換性を備えています。

1.1 主要機能と適合規格

このLEDは、現代の製造および環境基準に適合するいくつかの主要機能を提供します。大量生産の電子機器組立で一般的な、赤外線および気相リフローはんだ付けプロセスとの両方に適合しています。製品は鉛フリー（Pbフリー）材料を使用して構築され、RoHS（有害物質の使用制限）指令に準拠するように設計されています。また、EU REACH規則にも適合し、ハロゲンフリー要件を満たしており、臭素（Br）および塩素（Cl）の含有量はそれぞれ900 ppm未満、その合計は1500 ppm未満です。

1.2 主な用途

このLEDの主な用途分野には、計器パネル、スイッチ、シンボルのバックライトが含まれます。また、電話機やファクシミリなどの通信機器における状態表示やキーパッドのバックライトにも適しています。さらに、LCDのフラットバックライトや、小型で信頼性の高い赤色光源が必要な汎用インジケータ用途にも使用できます。

2. 技術仕様と客観的解釈

このセクションでは、データシートに定義されたデバイスの電気的、光学的、熱的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。これらの限界を理解することは、信頼性の高い回路設計にとって極めて重要です。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。これらは通常動作条件ではありません。

• 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、1 kHz、デューティ比1/10のパルス条件下でのみ許容されます。これにより、短時間の高輝度動作が可能になります。
• 電力損失（Pd）：60 mW。順電圧（VF）* 順電流（IF）として計算される、パッケージが放散できる最大電力です。
• 静電気放電（ESD）：2000 V（人体モデル）。この定格は中程度のESD感受性を示しています。適切な取り扱い手順が必要です。
• 動作温度（Topr）：-40°C から +85°C。デバイスが動作することが規定されている周囲温度範囲です。
• 保存温度（Tstg）：-40°C から +90°C。
• はんだ付け温度：デバイスは、ピーク温度260°Cで最大10秒間のリフローはんだ付け、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

電気光学特性は、接合部温度（Tj）25°C、順電流（IF）20 mAという標準試験条件下で規定されています。

• 光度（Iv）：最小72.00 mcdから最大180.00 mcdの範囲で、代表値が提供されています。実際の出力強度は±11%の許容差があり、さらにビンに分類されます（セクション3参照）。
• 指向角（2θ1/2）：130度（代表値）。この広い指向角により、オフアクシス角度からの視認性が重要な用途に適しています。
• ピーク波長（λp）：632 nm（代表値）。光出力が最大となる波長です。
• 主波長（λd）：617.50 nmから633.50 nmの範囲で、許容差は±1 nmです。これは人間の目が知覚する単一波長であり、色を定義します。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：20 nm（代表値）。最大強度の半分の高さにおける発光スペクトルの幅（FWHM）です。
• 順電圧（VF）：20 mA時で1.75 Vから2.35 Vの範囲で、許容差は±0.1 Vです。このパラメータは、電流制限抵抗値の計算に極めて重要です。
• 逆電流（IR）：逆電圧（VR）5 V時で最大10 μA。

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は主要パラメータに基づいて性能ビンに分類されます。17-215は3コードのビニングシステム（例：品番の/R6C）を使用しています。

3.1 光度ビニング

光度は、Q1、Q2、R1、R2の4つのビンに分類されます。各ビンは、IF=20mAで測定されたミリカンデラ（mcd）単位の特定の最小・最大強度値の範囲を定義します。例えば、ビンQ1は72.00-90.00 mcdをカバーし、ビンR2は140.00-180.00 mcdをカバーします。これにより、設計者は用途に応じて保証された輝度レベルのLEDを選択できます。

3.2 主波長ビニング

色（主波長）は、E4、E5、E6、E7の4つのグループにビニングされます。各ビンは4 nmの範囲をカバーし、E4（617.50-621.50 nm）からE7（629.50-633.50 nm）までです。この厳密な管理により、生産ロット全体で一貫した赤色の色調が確保されます。

3.3 順電圧ビニング

順電圧は、0、1、2の3つのグループにビニングされます。ビン0は1.75-1.95 V、ビン1は1.95-2.15 V、ビン2は2.15-2.35 Vをカバーし、いずれもIF=20mAで測定されます。VFビンを知ることは、より精密な駆動回路の設計や消費電力の予測に役立ちます。

4. 機械的仕様とパッケージ情報

17-215は標準的なSMD Bパッケージです。データシートには詳細な寸法図が含まれています。主要な機械的特徴には、全長、幅、高さ、およびパッドレイアウトと極性マーキングが含まれます。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切り欠きで示されます。特に記載のない限り、すべての寸法は標準公差±0.1 mmです。コンパクトな占有面積は主要な利点であり、高密度のPCBレイアウトを可能にします。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

信頼性のためには、適切な取り扱いとはんだ付けが不可欠です。

5.1 保管と湿気感受性

LEDは乾燥剤入りの防湿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。開封前の保管条件は、30°C以下、相対湿度90%以下であるべきです。開封後、30°C/60%RH以下の条件で保管した場合、部品のフロアライフは1年です。保管期間を超えた場合、または乾燥剤が吸湿を示した場合は、リフローはんだ付け前に60±5°Cで24時間のベーキング処理を行うことを推奨します。

5.2 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーリフロー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の間でのプレヒート段階（60-120秒）；液相線（217°C）以上の時間（60-150秒）；ピーク温度は260°Cを超えず、最大10秒間；最大昇温速度および冷却速度はそれぞれ6°C/秒および3°C/秒。リフローはんだ付けは2回以上行わないでください。加熱中のLED本体へのストレスは避け、はんだ付け後のPCBの反りも防止する必要があります。

5.3 手はんだ付けとリワーク

手はんだ付けが必要な場合は、はんだごて先端温度を350°C以下とし、端子ごとに3秒以内で、容量25W以下のごてを使用してください。端子間には少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。初期はんだ付け後の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てはんだ接合部およびLEDパッケージへの機械的ストレスを防止するため、ツインチップはんだごてを使用する必要があります。

6. 梱包および発注情報

製品は7インチリール上のキャリアテープで供給されます。各リールには3000個が収納されています。梱包には、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）などの重要な情報を指定するラベルが含まれます。このラベリングシステムにより、トレーサビリティと正しい部品識別が確保されます。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

7.1 電流制限と回路保護

LEDは電流駆動デバイスです。損傷を防ぐため、直列の電流制限抵抗が必須です。順電圧のわずかな増加でも、電流が大きく、破壊的なレベルまで増加する可能性があります。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算できます：R = (電源電圧 - VF) / IF。ここで、VFはデータシートの順電圧（保守的な設計のため最大値を使用）、IFは所望の順電流（25 mA DCを超えない）です。

7.2 熱管理

これは低電力デバイスですが、最大順電流付近で動作すると熱が発生します。電力損失（Pd = VF * IF）は60 mWを超えてはなりません。放熱パッド周囲の十分なPCB銅面積は、放熱を助け、より低い接合部温度を維持するのに役立ちます。これは長期信頼性と光度出力の安定性に有益です。

7.3 適用制限

この製品は、一般的な商業および産業用途向けに設計されています。軍事/航空宇宙、自動車の安全/セキュリティシステム（エアバッグ、ブレーキなど）、または生命維持に関わる医療機器などの高信頼性用途での使用については、特別な認定や保証はありません。そのような用途には、異なる仕様と認定レベルの部品が必要です。

8. 技術比較と差別化

AIGaInP技術に基づく17-215 SMD LEDは、赤色発光において利点を提供します。GaAsPなどの旧来技術と比較して、AIGaInP LEDは一般に高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより明るい出力と、より優れた色純度（鮮やかな赤色）を実現します。SMDパッケージは、スルーホールLEDと比較して大きな利点があります：はるかに小さな占有面積、自動組立への適合性、振動下で故障する可能性のあるワイヤーボンドがないことによる優れた信頼性。130度の広い指向角は、狭角LEDとの重要な差別化要因であり、様々な角度から見える必要があるパネルインジケータに理想的です。

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、必要な抵抗値は？

A: 最大VF 2.35V、目標IF 20mAを使用：R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 オーム。標準の130または150オーム抵抗が適しています。常に回路内の実際の電流を確認してください。

Q: 3.3V電源でこのLEDを駆動できますか？

A: はい。代表的なVF ~2.0Vで同じ計算を行うと：R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 オーム。68オーム抵抗が一般的な値です。電源が必要電流を供給できることを確認してください。

Q: ビニングシステムがある理由は？

A: 製造上のばらつきにより、性能にわずかな差が生じます。ビニングは、LEDを厳密に管理されたパラメータ（輝度、色、電圧）のグループに分類し、設計者が必要なビンコードを指定することで製品内で一貫した結果を得られるようにします。

Q: カソードはどのように識別しますか？

A: カソードは通常マーキングされています。データシートのパッケージ寸法図を参照してください。部品本体の片側に緑色のマーキングまたは切り欠きが示されています。動作には正しい極性が不可欠です。

10. 設計および使用事例

シナリオ：ネットワークルーター用の状態表示パネルの設計。パネルには、正面および側面から見える複数の明るい赤色の電源および動作LEDが必要です。17-215は、その広い130度の指向角により優れた選択肢です。設計者は、すべてのインジケータ間で均一で十分に明るく、一貫した色を確保するために、R1光度ビン（112-140 mcd）およびE6主波長ビン（625.5-629.5 nm）を選択します。PCBレイアウトでは、LEDに十分な間隔を設け、それぞれに計算された電流制限抵抗を使用し、3.3VマイクロコントローラGPIOピンに接続します。SMDパッケージにより、コンパクトで薄型のパネル設計が可能になります。部品は指定されたリフロープロファイルを使用して組立てられ、湿気関連のはんだ付け不良を防ぐため、生産直前に防湿バッグが開封されます。

11. 動作原理

このLEDの発光は、AIGaInP材料で作られた半導体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。接合部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。これらの電荷キャリアが再結合するとき、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AIGaInP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、これが直接発光の波長（色）を定義します—この場合、約632 nmの赤色スペクトルです。エポキシ樹脂レンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力ビームを整形します。

12. 技術動向と背景

17-215のようなSMD LEDは、成熟し広く採用されている技術を代表しています。業界のトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン）に向かって続いており、同じ電流でより明るい出力、または同じ輝度でより低い消費電力を可能にします。さらに小型化への動きもあり、さらに小さなパッケージ占有面積が一般的になりつつあります。さらに、蛍光体技術とチップ設計の進歩により、白色LEDの色域が拡大し演色性が向上していますが、単色赤色LEDについては、AIGaInPが依然として主要な高効率技術です。環境適合性（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）への重点は、部品仕様と製造における永続的かつ重要な側面です。