SMD LED 17-21 ディープレッド データシート - サイズ 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

本資料は、コンパクトな17-21パッケージを採用した表面実装型ディープレッドLEDの仕様を詳細に説明します。この部品は、従来のリードフレーム型LEDと比較して大幅な小型化と軽量化を実現し、現代の電子機器実装を目的に設計されています。主な利点として、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、結果としてよりコンパクトで軽量なエンドユーザー機器の実現に貢献します。

1.1 主要機能と適合規格

本LEDは、7インチ径リールに巻かれた8mmテープ上で供給され、自動実装機（ピックアンドプレース）との完全な互換性を備えています。赤外線（IR）および気相リフローはんだ付けプロセスの両方に適合しています。デバイスは単色タイプで、ディープレッド光を発します。鉛フリー材料で構成され、EU RoHS指令、EU REACH規則、ハロゲンフリー要件（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を含む主要な環境・安全規制に準拠しています。

1.2 対象アプリケーション

本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。一般的な用途としては、計器盤ダッシュボードや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やキーパッドバックライト、LCD用フラットバックライト、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アプリケーションなどが挙げられます。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

以下のセクションでは、データシートのパラメータに基づき、LEDの電気的、光学的、熱的特性について詳細かつ客観的な分析を提供します。特に断りのない限り、すべての定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

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限界値を定義します。これらの条件下またはその近傍での動作は保証されておらず、回路設計では避けるべきです。

• 逆電圧（VR）：5V。逆方向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。
• 連続順方向電流（IF）：25 mA。これは、信頼性の高い長期動作のために推奨される最大DC電流です。
• ピーク順方向電流（IFP）：60 mA。これは、1kHz、デューティ比1/10のパルス条件下でのみ許容されます。連続使用はできません。
• 電力損失（Pd）：60 mW。これは、熱的限界を超えることなくパッケージが放散できる最大電力です。
• 静電気放電（ESD）人体モデル（HBM）：2000V。これはデバイスの静電気に対する感受性を示しており、適切なESD取り扱い手順に従う必要があります。
• 動作温度（Topr）：-40°C ～ +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。
• -40°C ～ +90°C。電源が入っていない状態でデバイスを保管する温度範囲です。はんだ付け温度（Tsol）：
• リフローはんだ付けでは、ピーク温度260°Cを最大10秒間と規定されています。手はんだ付けでは、はんだごて先端温度は350°Cを超えず、端子ごとに最大3秒間の加熱とします。2.2 電気・光学特性

これらのパラメータは、通常動作条件（IF=20mA、Ta=25°C）下でのLEDの光出力と電気的挙動を定義します。

光度（Iv）：

• 最小36.00 mcdから最大90.00 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（セクション3参照）によって管理されていることを示しています。視野角（2θ1/2）：
• 半値全角の代表値は140度で、広い放射パターンを提供します。ピーク波長（λp）：
• 光出力が最大となる代表的な波長は639ナノメートル（nm）で、スペクトルのディープレッド領域に位置します。主波長（λd）：
• 知覚される色の波長は625.5 nmから637.5 nmの範囲です。これもビニングによって管理されます。スペクトル帯域幅（Δλ）：
• 発光スペクトルの半値全幅（FWHM）の代表値は20 nmです。順方向電圧（VF）：
• 20mA時で1.75Vから2.35Vの範囲です。このパラメータはビニングされています。逆電流（IR）：
• 逆電圧5Vを印加した場合、最大10 μAです。データシートは、デバイスが逆動作用に設計されていないことを明示しており、この試験パラメータは品質保証のためだけのものです。重要な注意事項：

データシートは製造公差を規定しています：光度（±11%）、主波長（±1nm）、順方向電圧（±0.1V）。これらはビニングされた値に適用されます。3. ビニングシステムの説明

量産における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選別（ビニング）されます。これにより、設計者はアプリケーションに必要な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、IF=20mAで測定された光度に基づいて4つのビン（N2、P1、P2、Q1）に分類されます。例えば、Q1ビンのLEDは72.00 mcdから90.00 mcdの間の光度を持ちます。

3.2 主波長ビニング

知覚される色合いは、3つの波長ビン（E6、E7、E8）を通じて制御されます。E6ビンのLEDは主波長が625.50 nmから629.50 nmの間であり、E8ビン（633.50 nmから637.50 nm）と比較してわずかに異なる赤色の色合いになります。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は3つのグループ（0、1、2）にビニングされます。これは、特に複数のLEDを直列に駆動する場合に均一な電流分布を確保するための電流制限回路の設計において極めて重要です。ビン0のLEDのVFは1.75Vから1.95Vの間であり、ビン2のLEDは2.15Vから2.35Vの間です。

4. 性能曲線分析

提供されたPDF抜粋には代表的な電気・光学特性曲線のセクションが示されていますが、具体的なグラフ（例：IV曲線、相対強度 vs. 電流、相対強度 vs. 温度、スペクトル分布）はテキスト内容には含まれていません。完全なデータシートでは、これらの曲線は設計に不可欠です。通常、以下を示します：

順方向電流 vs. 順方向電圧（IV曲線）：

• 非線形関係を示し、動的抵抗と所定の電流に必要な駆動電圧を決定するのに役立ちます。相対光度 vs. 順方向電流：
• 光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、多くの場合、高電流での飽和効果を示します。相対光度 vs. 周囲温度：
• 接合温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示し、熱管理にとって重要です。正規化スペクトル分布：
• 相対強度を波長に対してプロットしたグラフで、ピーク波長（639nm）とスペクトル帯域幅（20nm）を視覚的に確認できます。設計者は、非標準条件（異なる電流または温度）下でのLEDの挙動を正確にモデル化するために、グラフ付きの完全なデータシートを参照する必要があります。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性

本LEDは標準的な17-21 SMDパッケージフットプリントを使用しています。主要寸法（ミリメートル単位）は、PCBランドパターン設計にとって重要です。パッケージには極性識別のためのカソードマークがあります。典型的なランドパターンは、アノード端子とカソード端子に対応する2つのパッドを持ち、適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するために推奨されるはんだパッドサイズと間隔が規定されています。正確な寸法は、データシートのパッケージ寸法図面から取得する必要があります。

5.2 湿気感受性と梱包

デバイスは、大気中の湿気の吸収を防ぐために乾燥剤とともに防湿バリアバッグに梱包されています。湿気の吸収は、高温リフローはんだ付けプロセス中にポップコーン現象（パッケージのひび割れ）を引き起こす可能性があります。バッグのラベルには、トレーサビリティとアプリケーション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）、および光度（CAT）、主波長（HUE）、順方向電圧（REF）の特定のビンコードです。

5.3 リールおよびテープ仕様

部品は、7インチリールに巻かれたエンボスキャリアテープ上で供給されます。テープ寸法（ポケットサイズ、ピッチ）およびリール寸法（ハブ径、フランジ径）は、自動実装機との互換性を確保するために標準化されています。収容数量はリールあたり3000個と規定されています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

これらのガイドラインを遵守することは、実装歩留まりと長期信頼性にとって重要です。

6.1 保管と取り扱い

使用準備が整うまで防湿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（RH）60%以下の環境で保管してください。
• バッグ開封後のフロアライフは168時間（7日間）です。この期間を過ぎた未使用部品は、使用前に再乾燥（60±5°C、24時間）し、新しい乾燥剤とともに再梱包する必要があります。
• 常にESD（静電気放電）安全取り扱い手順に従ってください。
• 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：

予熱：

• 150-200°C、60-120秒間。液相線以上（217°C）の時間：
• 60-150秒間。ピーク温度：
• 最大260°C。ピーク温度±5°C以内の時間：
• 最大10秒間。最大昇温速度：
• 6°C/秒。255°C以上の時間：
• 最大30秒間。最大冷却速度：
• 3°C/秒。重要なルール：

同じLED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。6.3 手はんだ付けおよびリワーク

手はんだ付けが避けられない場合は、先端温度350°C以下のはんだごてを使用し、各端子に3秒以下の加熱を行ってください。低電力のはんだごて（25W以下）を使用し、端子間の冷却間隔を2秒以上確保してください。データシートは、LEDがはんだ付けされた後のリワークを強く推奨していません。絶対に必要な場合は、取り外し時に機械的ストレスを避けるために両端子を同時に加熱する専用のダブルヘッドはんだごてを使用する必要があり、LED特性への影響を確認する必要があります。

7. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

7.1 電流制限は必須

LEDは電流駆動デバイスです。データシートは、直列電流制限抵抗を必ず使用する必要があることを明確に警告しています。順方向電圧は負の温度係数を持ち、ダイオードの指数関数的なIV特性により小さな変動でも電流が大きく変化する可能性があり、熱暴走や故障につながる恐れがあります。

7.2 熱管理パッケージは小型ですが、60mWの電力損失限界を遵守する必要があります。高い周囲温度または高電流で動作すると、光出力と寿命が低下します。最大定格近くで動作する場合は、十分なPCB銅面積または熱ビアを使用するようにしてください。7.3 光学設計

140°の視野角は、広く拡散した光パターンを提供し、エリア照明や様々な角度から視認する必要があるインジケータに適しています。より焦点を絞った光が必要な場合は、外部レンズまたは反射器が必要になります。

8. 技術比較と差別化

この17-21ディープレッドLEDの主な差別化要因は、特定の半導体材料（AIGaInP）と非常にコンパクトな表面実装パッケージの組み合わせです。

従来のスルーホールLEDとの比較：

大幅なスペース節約、軽量化、高速自動実装との互換性を提供し、全体的な製造コストの低減につながります。

他のSMD赤色LEDとの比較：

• AIGaInP技術の使用は、赤色発光用の他の材料システムと比較して、一般的により高い効率と温度に対する優れた性能安定性を提供します。特定の639nmピーク/ディープレッド色は、視覚的な識別性や特定のセンサーアプリケーションでの有効性のために選択される場合があります。より大きなSMDパッケージ（例：3528、5050）との比較：
• 17-21パッケージは著しく小型であり、超小型設計を可能にしますが、より小さなダイサイズと熱的限界のため、一般的に総光出力は低くなります。8.1 動作原理
• 光は、AIGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）半導体チップ内でのエレクトロルミネッセンスと呼ばれるプロセスを通じて生成されます。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体接合の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、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639 nmのディープレッドです。9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

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。必ず直列電流制限抵抗を使用する必要があります。必要な抵抗値はオームの法則を使用して計算されます：R = (電源電圧 - LEDのVF) / 希望電流。保守的な設計のために最大VF（2.35V）を使用し、3.3V電源、20mA目標の場合：R = (3.3 - 2.35) / 0.02 = 47.5Ω。標準の47Ωまたは51Ωの抵抗が適切です。

Q: なぜ光度はビン付きの範囲で与えられているのですか？

A: 半導体製造プロセスに内在するばらつきのため、個々のLEDの性能はわずかに異なります。ビニングは、保証された最小値と最大値を持つグループにそれらを選別し、設計者がコストと性能のニーズに応じて適切な輝度グレードを選択できるようにします。

Q: バッグを開封して7日のフロアライフを超えた場合はどうなりますか？

A: 吸収された湿気がリフロー中に蒸気に変わり、内部の剥離やひび割れを引き起こす可能性があります。部品は使用前に60°Cで24時間乾燥（ベーキング）して再調整する必要があります。

Q: このLEDは自動車のダッシュボード照明に適していますか？

A: ダッシュボードバックライトがアプリケーションとしてリストされていますが、データシートにはアプリケーション制限セクションが含まれています。自動車の安全/セキュリティシステムのような高信頼性アプリケーションでは、別の、より厳格に認定された製品が必要になる可能性があると注意しています。非安全クリティカルなダッシュボード照明には適しているかもしれませんが、安全クリティカルなインジケータには、自動車規格（例：AEC-Q102）に特化して認定された製品を調達する必要があります。

10. 実践的な設計と使用例

シナリオ：コンパクトな状態表示パネルの設計

設計者は、高密度実装された制御基板上に複数のディープレッド状態LEDを必要としています。小型サイズのためにこの17-21 LEDを選択します。すべてのインジケータ間で明るく一貫した色を確保するために、Q1輝度ビンとE7波長ビンを指定します。PCBレイアウトでは、データシートの推奨ランドパターンを使用します。駆動回路は、3.3Vレギュレータ、各LED用の51Ω電流制限抵抗（結果として約18-20mA）、小さなサーマルリリーフパッドを使用して設計します。実装中は、工場密封リールがフロアライフ内に使用され、指定されたリフロープロファイルに従うことを確認します。これにより、信頼性の高いコンパクトなインジケータシステムが実現します。

11. 技術トレンド

インジケータを含むLED技術の一般的なトレンドは、いくつかの主要な分野に向かっています：効率向上：

継続的な材料科学の改善により、単位入力電力（ワット）あたりの光出力（ルーメン）を増加させ、エネルギー消費と熱負荷を低減することを目指しています。

小型化：

• パッケージは（例：17-21から10-05のようなさらに小さなフットプリントへと）縮小を続け、ますます小型の電子デバイスを可能にしています。信頼性と堅牢性の向上：
• パッケージ材料とダイアタッチ技術の改善により、寿命と熱サイクルおよび湿気に対する耐性が向上しています。統合化：
• 複数のLED（例：RGB）、制御IC、さらには受動部品を単一のよりスマートなモジュールパッケージに統合する傾向があります。標準化と適合性：
• より厳格で広範な環境規制（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）が業界全体で材料の変更を推進し続けています。There is a trend towards integrating multiple LEDs (e.g., RGB), control ICs, and even passive components into single, smarter module packages.
• Standardization and Compliance:Stricter and more widespread environmental regulations (RoHS, REACH, halogen-free) continue to drive material changes across the industry.