SMD LED 15-215/G7C-BN1P2B/2T 仕様書 - ブリリアントイエローグリーン - 20mA - 最大2.35V - 日本語技術文書

1. 製品概要

15-215/G7C-BN1P2B/2Tは、AlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）半導体チップを用いてブリリアントイエローグリーン光を発光する表面実装デバイス（SMD）LEDです。このLEDはコンパクトなサイズが特徴で、より小型のプリント基板（PCB）設計、高い部品実装密度を可能にし、結果としてより小型の電子機器の開発を実現します。軽量構造であることも、スペースと重量が重要な制約条件となるアプリケーションでの適合性をさらに高めています。

本デバイスは、7インチ径のリールに巻かれた8mmテープ上にパッケージングされており、標準的な自動実装機（ピックアンドプレース）と完全に互換性があります。赤外線リフローはんだ付けおよび気相リフローはんだ付けプロセスの両方での使用を想定して設計されています。本製品は主要な環境・安全規制に準拠しており、鉛フリー（Pbフリー）、EU RoHS指令、EU REACH規則に準拠し、ハロゲンフリー基準（臭素<900 ppm、塩素<900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を満たしています。

2. 技術パラメータ詳細解説

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がある限界値を定義します。これらの定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。最大逆電圧（VR）は5Vです。最大連続順方向電流（IF）は25 mAです。パルス動作では、デューティ比1/10、1 kHzの条件下で、ピーク順方向電流（IFP）60 mAが許容されます。最大許容損失（Pd）は60 mWです。本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です。はんだ付けに関しては、260°Cで10秒間のリフローはんだ付け、または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

中核的な性能は標準試験条件（Ta=25°C、IF=20mA）で定義されます。光度（Iv）には典型的な範囲があります。本デバイスは約140度の広い視野角（2θ1/2）を特徴とします。ピーク波長（λp）は約575 nmで、主波長（λd）の範囲は567.5 nmから575.5 nmです。スペクトル半値幅（Δλ）は典型的に20 nmです。順方向電圧（VF）の範囲は1.75Vから2.35Vです。逆電圧（VR）5Vを印加した時の逆電流（IR）は最大10 μAです。重要な点として、本デバイスは逆バイアス下での動作を想定していません。VR定格はIRパラメータを試験するためだけのものです。

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は主要なパラメータに基づいてビン（区分）に選別されます。これにより、設計者は自身のアプリケーションに必要な特定の性能基準を満たす部品を選択することができます。

3.1 光度ビニング

光度は、IF=20mAで測定され、4つのビン（N1、N2、P1、P2）に分類されます。各ビンは最小値と最大値を定義し、一定の輝度レベルを保証します。設計者は、ビン内の光度に対して追加で±11%の許容差を考慮する必要があります。

3.2 主波長ビニング

主波長によって定義される色は、4つのビン（C15、C16、C17、C18）に選別され、各ビンは567.5 nmから575.5 nmまでの2 nm範囲をカバーします。ビン内の主波長には±1 nmの許容差が適用されます。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、1.75Vから2.35Vまでの0.2V範囲ごとに3つのビン（0、1、2）にグループ分けされます。ビン内の順方向電圧には±0.1Vの許容差が適用されます。このビニングは、特に複数のLEDを並列接続する場合に、一貫した電流駆動回路を設計する上で極めて重要です。

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提供されています。 相対光度 vs. 順方向電流の曲線は、光出力が電流とともにどのように増加するかを示しており、高電流域では発熱と効率低下により典型的に準線形の傾向を示します。 順方向電流の定格低下曲線は熱管理に不可欠です。これは、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、最大接合温度と許容損失の限界を超えないように、最大許容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。 スペクトル分布グラフは、波長の関数としての相対放射パワーを描いており、575 nmを中心とし、特徴的な20 nmの帯域幅を持ちます。 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）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。電圧のわずかな増加が電流の大幅な増加につながるため、電流制限回路の必要性を強調しています。 指向性特性図（極座標プロット）は、光強度の空間分布を視覚的に表し、140度の視野角を確認することができます。

5. 機械的・パッケージ情報

パッケージ図面は、PCBフットプリント設計に必要な重要な寸法を提供します。主要な寸法には、全長と全幅、はんだパッドのサイズと位置、部品高さが含まれます。特に指定がない限り、公差は通常±0.1mmです。極性はデバイス本体に表示されており、正しい動作を確保するために、PCBフットプリント上の対応する極性マーキングと正しく合わせる必要があります。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

適切な取り扱いとはんだ付けは信頼性にとって極めて重要です。本デバイスは湿気敏感部品（MSL）包装で供給されます。部品を使用する準備が整うまで袋を開封してはいけません。開封後は、LEDを30°C以下、相対湿度60%以下の環境で保管し、168時間（7日）以内に使用する必要があります。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時間のベーキング処理が必要です。

鉛フリーリフローはんだ付けでは、特定の温度プロファイルに従う必要があります：150-200°Cの間で60-120秒間の予備加熱、液相線以上（217°C）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、そして制御された冷却速度です。リフローはんだ付けは2回以上行わないでください。手はんだ付け時は、はんだごて先端温度を350°C以下に保ち、端子ごとの接触時間は3秒を超えず、各端子のはんだ付けの間には適切な間隔を空ける必要があります。初期はんだ付け後の修理は推奨されませんが、やむを得ない場合は、専用の両頭はんだごてを使用して両端子を同時に加熱し、機械的ストレスを避けるべきです。

7. 梱包および発注情報

LEDは防湿包装システムで納入されます。キャリアテープに装着され、その後7インチリールに巻き取られます。各リールには2000個が収納されています。リールは乾燥剤と共にアルミ防湿バッグ内に密封されます。バッグのラベルには、トレーサビリティと識別のための必須情報（品番、数量、光度（CAT）、主波長（HUE）、順方向電圧（REF）の特定のビンコード）が記載されています。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

ブリリアントイエローグリーンの色とSMDフォーマットにより、このLEDは様々なインジケータおよびバックライト用途に適しています。主なアプリケーションには、計器盤ダッシュボードやメンブレンスイッチのバックライト、電話やファクシミリなどの通信機器における状態表示灯やキーパッドバックライト、小型LCDパネル、スイッチ、シンボルのフラットバックライトなどが含まれます。その汎用性から、民生電子機器、産業用制御装置、携帯機器などでの使用も可能です。

8.2 設計上の考慮事項

電流駆動：外部の電流制限抵抗は必須です。指数関数的なI-V特性は、供給電圧のわずかな変動でも順方向電流に大きく、破壊的な可能性のある変化を引き起こすことを意味します。抵抗値は、供給電圧、LEDの順方向電圧（ビンと許容差を考慮）、および希望の動作電流（連続25 mAを超えない）に基づいて計算する必要があります。
熱管理：損失電力は低いですが、適切なPCBレイアウトが重要です。特に高周囲温度または最大電流付近で動作する場合、はんだパッド周囲に十分な銅面積を確保して放熱板として機能させてください。定格低下曲線に従ってください。
ESD保護：2000V HBMの定格がありますが、取り扱いおよび実装中は標準的なESD対策を講じる必要があります。

9. 技術比較と差別化

従来のリード型LEDと比較して、このSMDタイプはサイズ、重量、自動実装への適合性において大きな利点があり、総製造コストの低減につながります。SMD LEDの分野内では、黄緑色発光にAlGaInP材料を使用することは、GaPなどの旧来技術と比べて、通常、より高い発光効率と優れた色飽和度を提供します。140度の広い視野角は、集光照明に使用される狭角LEDとは対照的に、広い視認性を必要とするアプリケーションの重要な特徴です。現代の環境基準（RoHS、ハロゲンフリー）への準拠は、現代のほとんどの電子製品における基本的な要件です。

10. 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: ビンからの最大順方向電圧（例：ビン2からの2.35V）と希望電流（例：20mA）を使用する必要があります。オームの法則を使用：R = (電源電圧 - Vf) / If = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 オーム。標準的な130または150オームの抵抗が適切であり、最小Vfの場合でも電流が25 mAを超えないことを確認してください。

Q: 定電圧源を使用して電流制限抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？
A: いいえ。ダイオードの指数関数的なI-V特性により、制御されない電流が流れ、ほぼ確実にLEDを破壊します。

Q: 温度は輝度にどのように影響しますか？
A: 光度は通常、接合温度が上昇するにつれて減少します。定格低下曲線は、高周囲温度で過熱（効率と寿命をさらに低下させる）を防ぐために低い電流を要求することで、これを間接的に反映しています。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？
A: ピーク波長（λp）は、スペクトルパワー分布が最大となる波長です。主波長（λd）は、LEDの知覚される色に一致する単色光の単一波長です。このような狭帯域発光体では、これらはしばしば近い値ですが、色の仕様にはλdがより関連性があります。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：複数LEDの状態表示パネルの設計設計者が10個の黄緑色状態表示灯を持つ制御パネルを作成しています。均一な輝度を確保するために、同じ光度ビン（例：すべてP1）のLEDを指定すべきです。一貫した色の見えを確保するために、同じ主波長ビン（例：すべてC17）のLEDを指定すべきです。駆動回路を簡素化し、LEDを並列配置した場合の電流分布を均一にするために、同じ順方向電圧ビン（例：すべて1）のLEDを指定することが強く推奨されます。駆動回路は、電圧レギュレータ（例：5V）と各LEDごとの単一の電流制限抵抗（または、より優れた制御と調光機能のための専用LEDドライバIC）で構成されます。PCBレイアウトではLEDをグループ化しますが、特に長時間同時点灯する場合には、放熱のための十分な銅箔を提供します。

12. 原理紹介

このLEDは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスの原理に基づいて動作します。順方向電圧が印加されると、n型AlGaInP領域からの電子が接合を越えてp型領域に注入され、正孔は逆方向に注入されます。これらの電荷キャリアは接合近傍の活性領域で再結合します。AlGaInPのような直接遷移型半導体では、この再結合によりエネルギーが光子（光）の形で放出されます。アルミニウム、ガリウム、インジウム、リン化物原子の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが直接、発光する光の波長（色）を決定します—この場合、ブリリアントイエローグリーン（〜575 nm）です。エポキシ樹脂封止材は、半導体チップを保護し、光出力ビームを形成し（140度の視野角を作り出し）、機械的安定性を提供します。

13. 開発動向

このようなSMD LEDの一般的な動向は、より高い発光効率（電気ワット当たりのより多くの光出力）、改善された色の一貫性とより厳しいビニング公差、過酷な環境条件下での強化された信頼性に向かって継続しています。パッケージングは、熱性能を維持または改善しながら、さらに小さなフットプリントと低いプロファイルを可能にするように進化しています。また、フルスペクトル可変性と、制御回路と統合されたインテリジェントでアドレス可能なLEDへの強い推進力もあります。AlGaInP LEDの基礎となる材料科学は成熟していますが、継続的な研究は、より高い電流密度での効率最適化と寿命の改善に焦点を当てています。環境準拠（ハロゲンフリー、RoHS）への重点は現在標準であり、すべての電子部品に対する基本的な要件であり続けるでしょう。