SMD LED 17-21/GHC-YR1S2/3T データシート - 1.6x0.8x0.6mm - 3.5V - 25mA - ブリリアントグリーン - 日本語技術文書

1. 製品概要

17-21/GHC-YR1S2/3Tは、現代のコンパクトな電子機器アプリケーション向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDです。この部品は、従来のリードフレーム型LEDに比べて大幅な進歩を表しており、基板スペースの利用効率と実装効率において大きな利点を提供します。

1.1 製品の位置付けと中核的利点

このLEDは単色タイプで、ブリリアントグリーンの光を発します。その主な利点は、極小のフットプリントにあります。リード部品と比較して大幅に小さいサイズにより、設計者はプリント回路基板（PCB）上でより高い実装密度を実現できます。これは、基板サイズの縮小、部品の保管スペースの最小化、そして最終的にはより小型で軽量なエンドユーザー機器の創出に直接つながります。パッケージの軽量性は、重量が重要な要素となるアプリケーションにおいて理想的な選択肢となります。

1.2 ターゲット市場と用途

本デバイスは、幅広い民生用および産業用電子機器をターゲットとしています。典型的な用途には、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機器の状態表示やバックライトとして、通信機器での使用にも適しています。さらに、様々な電子製品における汎用のインジケータランプとしても機能します。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、データシートで定義されているLEDの主要な技術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。

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。これらは動作条件ではありません。

• 逆電圧（VR）：5V。この定格は赤外線（IR）試験条件でのみ規定されていることに注意することが極めて重要です。データシートは、デバイスが実際の回路での逆動作用に設計されていないことを明示しています。逆バイアスでこの電圧を超えると、即座に故障を引き起こす可能性があります。
• 順方向電流（IF）：25 mA。これはLEDに印加できる最大連続DC電流です。
• ピーク順方向電流（IFP）：100 mA。これは最大パルス電流で、1kHz、デューティサイクル1/10の条件下でのみ許容されます。このパラメータはマルチプレクシングやPWM調光アプリケーションに関連しますが、過熱を避けるために注意して使用する必要があります。
• 消費電力（Pd）：95 mW。これはパッケージが放散できる最大電力で、順方向電圧と電流の制限値から計算され、熱管理において重要です。
• 動作・保管温度：デバイスは-40°Cから+85°Cで動作し、-40°Cから+90°Cで保管できます。この広い範囲は、過酷な環境での使用に適しています。
• はんだ付け温度：リフローはんだ付けでは、最大10秒間、ピーク温度260°Cが規定されています。手はんだ付けでは、はんだごて先端温度は350°Cを超えてはならず、端子ごとの接触時間は3秒以内に制限する必要があります。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、順方向電流（IF）20mA、周囲温度（Ta）25°Cの標準試験条件で測定されます。

• 光度（Iv）：最小112.0 mcdから最大285.0 mcdの範囲です。代表値は規定されておらず、性能はビニングシステム（後述）によって管理されていることを示しています。許容差は±11%です。
• 指向角（2θ1/2）：代表値140度。この広い指向角により、広範囲の照明や複数の角度からの視認性が求められるアプリケーションに適しています。
• ピーク波長（λp）：代表値518 nmで、可視スペクトルのブリリアントグリーン領域に位置します。
• 主波長（λd）：520.0 nmから535.0 nmの範囲で、許容差は±1 nmと狭いです。このパラメータは、光の知覚される色により密接に関連しています。
• スペクトル半値幅（Δλ）：代表値35 nmで、発光の波長がピーク周辺にどの程度広がっているかを表します。
• 順方向電圧（VF）：代表値3.5V、20mA時最大4.0V。これは回路設計における重要なパラメータであり、LED両端の電圧降下と必要な電流制限抵抗の値を決定します。
• 逆電流（IR）：逆電圧5V（試験条件）で最大50 μA。

3. ビニングシステムの説明

一貫した性能を確保するため、LEDは主要な光学パラメータに基づいてビンに分類されます。これにより、設計者は特定の輝度と色の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

LEDは、20mAで測定された光度に基づいて4つのビン（R1、R2、S1、S2）に分類されます。

• ビン R1：112.0 – 140.0 mcd
• ビン R2：140.0 – 180.0 mcd
• ビン S1：180.0 – 225.0 mcd
• ビン S2：225.0 – 285.0 mcd

より高いビン（例：S2）を選択することで、より高い最低輝度が保証され、高視認性が求められるアプリケーションや、複数のLEDを均一な外観に一致させる必要がある場合に不可欠です。

3.2 主波長ビニング

LEDはまた、色の一貫性を制御するために、主波長によって3つのグループ（X、Y、Z）にビニングされます。

• ビン X：520.0 – 525.0 nm
• ビン Y：525.0 – 530.0 nm
• ビン Z：530.0 – 535.0 nm

複数のLED間の色合わせが重要なアプリケーション（例：ステータスバー、バックライトアレイ）では、目に見える色の違いを避けるために、単一の狭いビンを指定する必要があります。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

17-21 SMD LEDはコンパクトな長方形パッケージです。主要寸法は、長さ1.6 mm、幅0.8 mm、高さ0.6 mm（特に断りのない限り許容差±0.1 mm）です。データシートには、パッドレイアウトを含む詳細な寸法図が記載されており、PCBフットプリントを作成するために不可欠です。正しいパッド設計は、適切なはんだ付け、位置合わせ、および熱性能を確保します。

4.2 極性識別

カソードは通常、パッケージ上のマーキングまたは特定のパッド形状（例：面取りされた角）によって識別されます。実装時の正しい極性方向は、回路が機能するために極めて重要です。

5. はんだ付けと実装ガイド

適切な取り扱いとはんだ付けは、SMD LEDの信頼性と性能にとって重要です。

5.1 リフローはんだ付けプロファイル

データシートは、鉛フリーリフローはんだ付けプロファイルを規定しています。主要なフェーズは以下の通りです：

• 予熱：周囲温度から60-120秒かけて150-200°Cまで上昇させます。
• ソーク/リフロー：液相線（217°C）以上の時間は60-150秒であるべきです。ピーク温度は260°Cを超えてはならず、255°C以上の時間は最大30秒に制限する必要があります。
• 冷却：最大冷却速度は毎秒6°Cを超えてはなりません。

重要な注意：同じLEDアセンブリに対してリフローはんだ付けを2回以上行ってはなりません。これは、パッケージとダイへの熱ダメージを防ぐためです。

5.2 保管と湿気感受性

この部品は湿気に敏感です。注意事項は以下の通りです：

• 部品を使用する準備ができるまで、防湿バリアバッグを開封しないでください。
• 開封後、未使用のLEDは、温度30°C以下、相対湿度60%以下の環境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。この期間内に使用しない場合は、使用前に60±5°Cで24時間再ベーキングする必要があります。
• 乾燥剤インジケータの色が変わった場合は、時間に関係なくベーキングが必要です。

5.3 手はんだ付けとリワーク

手はんだ付けが避けられない場合は、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以下でなければなりません。
• 端子ごとの接触時間は3秒以下とし、各端子のはんだ付けの間には少なくとも2秒の間隔を空けて冷却させてください。
• はんだ付け後の修理は強く推奨されません。どうしても必要な場合は、両方の端子を同時に加熱して熱ストレスを最小限に抑えるために、両頭はんだごてを使用する必要があります。LED特性への影響は事前に確認する必要があります。

6. 梱包と発注情報

6.1 標準梱包

LEDは防湿梱包で供給され、以下を含みます：

• 8mm幅のキャリアテープに配置された部品。
• テープは直径7インチのリールに巻かれています。
• 標準リールには3000個が含まれます。
• リールは、乾燥剤パケットと湿度指示カードと共にアルミ防湿バッグ内に収められます。

6.2 ラベル説明

リールラベルには、そのリール上のLEDの正確な特性を指定するコードが含まれています：

• P/N：品番（例：17-21/GHC-YR1S2/3T）。
• CAT：光度ランク（ビンコード：R1、R2、S1、S2に対応）。
• HUE：色度座標および主波長ランク（ビンコード：X、Y、Zに対応）。
• REF：順方向電圧ランク。
• LOT No：トレーサブルな製造ロット番号。

7. アプリケーション提案と設計上の考慮点

7.1 電流制限は必須

外部の電流制限抵抗は絶対に必要です。LEDは電流駆動デバイスです。順方向電圧のわずかな増加が、順方向電流の大きく、破壊的な可能性のある増加を引き起こすことがあります。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 - LEDのVF) / 希望電流。実際のVFが規定最小値の場合でも電流が制限内に収まるように、*代表*VFで設計してください。

7.2 熱管理

小型ですが、LEDは熱を発生します。95 mWの消費電力制限を遵守する必要があります。特に最大連続電流（25 mA）付近またはその最大値で動作する場合は、PCBパッド設計が十分な放熱を提供することを確認してください。他の発熱部品の近くにLEDを配置しないでください。

7.3 ESD対策

本デバイスのESD定格は1000V（人体モデル）です。組立および取り扱い時には、即座の故障を引き起こさないが長期信頼性を低下させる可能性のある潜在的な損傷を防ぐために、標準的なESD取り扱い手順に従う必要があります。

8. 技術比較と差別化

17-21 LEDの主な差別化要因は、そのフォームファクタと性能のバランスにあります。

• より大きなSMD LED（例：3528、5050）との比較：大幅に小さいフットプリントを提供し、より高密度の設計を可能にしますが、デバイスあたりの総光束は一般的に低くなります。
• チップスケールパッケージ（CSP）との比較：最先端のCSP LEDよりも大きいですが、標準的なSMT装置での取り扱いが容易で、多くのアプリケーションに対してより頑丈なパッケージを提供します。
• リード型LEDとの比較：スルーホールの必要性を排除し、自動ピックアンドプレース実装を可能にし、寄生インダクタンスを低減し、はるかに小型で軽量な最終製品の実現を可能にします。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 このLEDを電流制限抵抗なしで駆動できますか？

No.これは使用上の注意セクションで明確に警告されています。順方向電圧には範囲があります（代表値3.5V、最大4.0V）。VFをわずかに上回る電圧源に直接接続すると、過剰電流が流れ、急速な過熱と故障を引き起こします。安全な動作のためには、直列抵抗が必須です。

9.2 逆電圧定格が5Vしかないのはなぜですか？また、注記は何を意味しますか？

5V定格は、逆リーク電流（IR）を測定するための試験目的のみです。データシートは本デバイスは逆動作用に設計されていませんと明確に述べています。回路では、LEDが逆バイアスを受けないようにする必要があります。なぜなら、それはツェナーダイオードではなく、逆バイアスがかかると5Vよりはるかに低い電圧で損傷する可能性があるからです。逆電圧が発生する可能性のある回路（例：AC結合、誘導性負荷）では保護ダイオードを使用してください。

9.3 適切なビンコードはどのように選びますか？

アプリケーションのニーズに基づいてビンを選択してください： - 最大輝度が必要な場合は、ビンS2を指定します。 - アレイ内の複数のLED間で厳密な色の一貫性が必要な場合は、単一の狭い主波長ビン（例：ビンYのみ）を指定します。 - コスト重視で輝度のばらつきが許容されるアプリケーションでは、より広い範囲の混合またはより低いビン（R1、R2）が適している場合があります。

10. 設計・使用事例

10.1 コンパクトな状態表示パネルの設計

シナリオ：ネットワーク機器用の20個の状態表示を高密度に配置したパネルを設計します。ユーザーエクスペリエンスのために、均一な輝度と色が重要です。設計手順： 1. 電流設定：良好な輝度と長寿命のために、駆動電流を15 mA（最大25 mA以下）に選択します。5V電源に対する抵抗値を計算：R = (5V - 3.5V) / 0.015A = 100オーム。1%許容差の抵抗を使用します。 2.ビニング選択：均一性を確保するために、すべてのLEDを同じ光度ビン（例：S1）および同じ主波長ビン（例：Y）から指定します。この情報は発注時に提供する必要があります。 3.PCBレイアウト：データシートの正確なパッド寸法を使用します。はんだ付けを助け、トゥームストーニングを防ぐために、各パッドに小さな放熱用接続を提供しますが、放熱に十分な銅面積を確保してください。 4.実装：指定されたリフロープロファイルに従います。7日間のフロアライフを遵守するために、パネルをピックアンドプレース機にロードする瞬間まで密封バッグ内に保管します。

11. 動作原理の紹介

17-21/GHC-YR1S2/3T LEDは、デバイス選択ガイドに示されているように、窒化インジウムガリウム（InGaN）で作られた半導体チップに基づいています。ダイオードの内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域に注入されます。それらの再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。InGaN材料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、発光の波長（色）に関連します—この場合はブリリアントグリーン（ピーク約518 nm）です。透明樹脂封止材はチップを保護し、レンズとして機能して、発光の140度の指向角を形成します。

12. 技術トレンドと背景

17-21パッケージは、SMD LED市場において成熟し広く採用されているフォームファクタを表しています。LED技術の一般的なトレンドは、このような部品に関連するいくつかの主要な分野に向かって継続しています：

• 効率向上：継続的な材料科学の改善により、ワットあたりのルーメン（効率）を高め、同じサイズのパッケージでより明るい光またはより低い消費電力を実現することを目指しています。
• 小型化：17-21（1.6x0.8mm）は小型ですが、業界は裸の半導体ダイとほぼ同じサイズのさらに小さなチップスケールパッケージ（CSP）に向けて進んでおり、超高密度照明アレイを可能にしています。
• 色の一貫性の向上：エピタキシャル成長とビニングプロセスの進歩により、主波長と光度をより厳密に制御できるようになり、一部のアプリケーションでは厳格なビン選択の必要性が低減されています。
• 信頼性の向上：より頑丈なシリコーンや蛍光体（白色LED用）などのパッケージ材料の改善、およびより優れた熱管理設計により、動作寿命が延び、より高温の環境での使用が可能になっています。

このデータシートは、幅広い主流の電子機器アプリケーションにおいて、性能、サイズ、製造性のバランスを取った、信頼性が高く十分に特性評価された部品を反映しています。