SMD LED 17-21/T1D-CP2R1TY/3T データシート - 純白色 - 2.6-3.0V - 40mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

17-21 SMD LEDは、高密度電子アセンブリ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部品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、部品実装密度の向上を可能とし、最終的にはエンド機器の小型化に貢献します。本デバイスは軽量であり、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に特に適しています。

このLEDは単色タイプで、純白色光を発光し、黄色の拡散樹脂で構成されています。主要な環境・安全規格に準拠しており、鉛フリー、RoHS準拠、EU REACH準拠、ハロゲンフリー（臭素<900 ppm、塩素<900 ppm、Br+Cl <1500 ppm）です。製品は、業界標準の8mmテープに巻かれた7インチ径リールで供給され、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との互換性を確保しています。

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ません。

• 逆電圧 (V_R): 5V. 重要注意:このパラメータは、赤外線（IR）試験条件でのみ定義されています。このLEDは逆バイアス下での動作を想定して設計されていません。
• 順電流 (I_F):10 mA (連続)。
• ピーク順電流 (I_FP):100 mA、1 kHz、デューティサイクル1/10のパルス条件下でのみ許容されます。
• 電力損失 (P_d):40 mW。これはパッケージが熱として放散できる最大許容電力です。
• 静電気放電（ESD）人体モデル（HBM）:150V。取り扱い時には静電気対策が必須です。
• 動作温度 (T_opr):-40°C ～ +85°C。
• 保存温度 (T_stg):-40°C ～ +90°C。
• はんだ付け温度 (T_sol):リフローはんだ付け：ピーク260°C、10秒間。手はんだ付け：最大350°C、3秒間。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは周囲温度（T_a）25°Cで測定され、デバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度 (I_v):順電流（I_F）5 mAにおいて、最小57.0 mcdから最大140.0 mcdの範囲。代表的な指向角（2θ_1/2）は150度です。
• 順電圧 (V_F):I_F= 5 mAにおいて、2.6Vから3.0Vの範囲。
• 逆電流 (I_R):逆電圧（V_R）5Vを印加した場合（試験条件のみ）、最大50 μA。

重要許容差:光度はビン中心値から±11%、順電圧は±0.05Vの許容差があります。

3. ビニングシステム説明

生産における一貫した性能を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

LEDは、I_F= 5 mAで測定された光度に基づき、4つのビン（P2、Q1、Q2、R1）に分類されます。

• P2:57.0 - 72.0 mcd
• Q1:72.0 - 90.0 mcd
• Q2:90.0 - 112.0 mcd
• R1:112.0 - 140.0 mcd

3.2 順電圧ビニング

LEDはまた、I_F= 5 mAにおける順電圧に基づき、4つのコード（28、29、30、31）にビニングされます。

• 28:2.6 - 2.7V
• 29:2.7 - 2.8V
• 30:2.8 - 2.9V
• 31:2.9 - 3.0V

3.3 色度座標ビニング

色の一貫性は、CIE 1931色度座標（x, y）に基づくビニング（許容差±0.01）によって制御されます。データシートは4つの特定のビン（1、2、3、4）を定義しており、それぞれがCIE図上の四角形領域を指定し、発光する白色光が厳密に制御された色空間内に収まることを保証します。

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含まれています。これらは回路設計と熱管理にとって極めて重要です。

• 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）:指数関数的な関係を示します。膝点を超えたわずかな電圧増加が大きな電流増加を引き起こすため、電流制限回路の必要性が強調されます。
• 相対光度 vs. 順電流:光出力が電流とともに増加する様子を示し、通常、飽和や効率低下が起こる前の動作範囲内ではほぼ線形の関係にあります。
• 相対光度 vs. 周囲温度:相対光度 vs. 周囲温度:
• 順電流デレーティング曲線:周囲温度の関数としての最大許容連続順電流を規定します。温度が上昇すると、電力損失限界内に収め、過熱を防ぐために最大電流を低減しなければなりません。
• 放射パターン:光強度の角度分布を示す極座標プロットで、広い150度の指向角を確認できます。
• スペクトル分布:波長に対する相対強度をプロットしたグラフで、発光する純白色光のスペクトル成分を特徴付けます。

5. 機械的・包装情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDはコンパクトなSMDフットプリントを持ちます。図面には、本体の長さ、幅、高さ、はんだパッドのレイアウトと間隔などの主要寸法が規定されています。組立時の正しい極性方向のために、パッケージ上にカソードマークが明確に示されています。規定されていない公差はすべて±0.1 mmです。

5.2 リール、テープ、湿気敏感包装

本デバイスは防湿包装形式で供給されます。主要な要素は以下の通りです:

• キャリアテープ:部品を保持します。ポケットサイズ、ピッチ、テープ幅の寸法が提供されます。各リールには3000個が収容されています。
• リール寸法:7インチ径リールの仕様で、ハブ径、フランジ径、幅を含みます。
• 防湿バッグ（MBB）:リールは、乾燥剤と湿度指示カードと共にアルミニウム製防湿バッグ内に密封されており、LEDが敏感な周囲の湿気から保護されます。
• ラベル説明:包装ラベルには、品番（P/N）、数量（QTY）、および光度（CAT）、色度（HUE）、順電圧（REF）の特定のビンを示すコードが含まれます。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 重要な注意事項

• 過電流保護:外部の電流制限抵抗器は必須です。LEDの指数関数的なI-V特性は、わずかな電圧増加が破壊的な電流サージを引き起こす可能性があることを意味します。
• 保管:バッグは湿気敏感（MSL）です。使用準備が整うまで開封しないでください。開封後は、30°C以下、相対湿度60%以下の環境で168時間（7日）以内に使用してください。未使用部品は再密封する必要があります。暴露時間を超過した場合、または乾燥剤が湿気を示した場合は、リフロー前に60±5°Cで24時間のベーキングが必要です。
• はんだ付け:鉛フリーリフロープロファイル（ピーク260°C）に従ってください。リフローは2回以上行わないでください。加熱中のLEDへの機械的ストレスを避け、はんだ付け後のPCBの反りを防いでください。

7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

17-21 SMD LEDは汎用性が高く、様々な低電力インジケータおよびバックライト機能に適しています。

• 自動車内装:ダッシュボード計器、スイッチ、制御パネルのバックライト。
• 通信機器:電話機やファクシミリにおける状態表示灯およびキーパッドバックライト。
• 民生電子機器:小型LCDディスプレイのフラットバックライト、スイッチ照明、シンボル照明。
• 汎用表示:コンパクトで信頼性が高く、明るい白色インジケータを必要とするあらゆるアプリケーション。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動:常に直列抵抗または定電流ドライバを使用し、連続電流を≤10 mAに設定してください。電源電圧（V_cc）、LEDの順電圧ビン（V_F）、および希望電流（I_F）に基づいて抵抗値を計算します： R = (V_cc- V_F) / I_F.
• 熱管理:低電力ではありますが、最大定格近辺または高温環境で動作する場合は、十分なPCBの銅面積またはサーマルリリーフを確保してください。デレーティング曲線を参照してください。
• 光学設計:広い150度の指向角は、軸外からの良好な視認性を提供します。集光が必要な場合は、二次光学部品（レンズ）が必要になる場合があります。
• ESD保護:デバイスは静電気放電に敏感であるため、組立時には標準的なESD取り扱い手順を実施してください。

8. 技術比較・差別化

17-21 LEDは、そのクラスにおいて明確な利点を提供します:

• サイズ vs. リードタイプ:その主な利点は、スルーホールLED（例：3mmまたは5mm LED）と比較して基板スペースが劇的に削減されている点にあり、現代的な小型化設計を可能にします。
• 互換性:自動SMT組立ラインとの完全な互換性により、製造コストが削減され、手挿入と比較して信頼性が向上します。
• 環境適合性:鉛フリー、ハロゲンフリー、RoHS/REACH準拠であることは、厳格な世界的規制要件を満たしており、これはすべての旧式または汎用LED部品には当てはまらない場合があります。
• ビニング:光度、電圧、色度に関する詳細なビニングにより、複数のLED間で一貫性を必要とするアプリケーションにおいて、より厳密な色と明るさのマッチングが可能となり、ビニングされていない、または緩やかにビニングされた部品との重要な差別化要因となります。

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: できません。直列の電流制限抵抗器を使用する必要があります。それがない場合、順電圧は約2.8Vしかないため、3.3Vを直接接続すると過剰な電流が流れ、LEDを瞬時に破壊する可能性があります。

Q: なぜ逆電圧定格は5Vのみで、IR試験のみとはどういう意味ですか？

A: このLEDは、ほとんどのLEDと同様に、小さな逆降伏電圧を持つダイオードです。5V定格は、品質管理試験中に損傷なく耐えられる最大値です。これは回路内で逆バイアスで動作するようには設計されていません。常に正しい極性を確保してください。

Q: 光度ビン（P2、Q1など）はどのように解釈すればよいですか？

A: これらのコードにより、設計に対して保証された最小輝度を持つLEDを選択できます。例えば、ビンR1を指定すると、5mAで112から140 mcdの間にあることが保証され、予測可能な性能が得られます。

Q: 保管指示は厳格に見えます。7日のフロアライフを超えた場合はどうなりますか？

A: SMD LEDは空気中の湿気を吸収する可能性があります。リフローはんだ付け中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部の剥離やポップコーン現象を引き起こし、パッケージを割ってデバイスを破壊する可能性があります。ベーキングによりこの湿気を除去し、リフローに安全な状態に戻します。

10. 実践的設計事例

シナリオ:5V電源ラインから駆動される10個の白色LEDを使用した状態表示パネルの設計。均一な輝度が重要です。

設計手順:

1. ビン選択:同じ光度ビン（例：Q2: 90-112 mcd）および色度ビンからLEDを選択し、視覚的一貫性を確保します。
2. 電流制限抵抗計算:ビンから最悪ケースのV_Fを使用します。ビン30（2.8-2.9V）の場合、保守的な設計のためにV_F(max)= 2.9Vを使用します。目標I_F= 8 mA（マージンのため10 mA最大値以下）。
   
   R = (5V - 2.9V) / 0.008A = 262.5 Ω。最も近い標準値である270 Ωを選択します。
   
   実際の電流を再計算: I_F= (5V - 2.8V) / 270 Ω ≈ 8.15 mA（V_F(min)を使用）。これは安全で、ビンの試験条件である5mA以内です。
3. レイアウト:LEDを正しい極性（カソードマーク）でPCB上に配置します。PCBパッドが寸法図から推奨されるランドパターンと一致することを確認し、トゥームストーニングや不良はんだ接合を避けます。
4. 組立:湿気取り扱い手順に従います。リフローオーブンを、ピーク260°Cの推奨鉛フリープロファイルに設定します。
5. 結果:制御された電流と適切な熱的・機械的組立による、信頼性が高く均一に明るい表示パネル。

11. 動作原理

17-21 LEDは、半導体チップに基づく固体光源です。コア材料は窒化インジウムガリウム（InGaN）であり、青色/紫外スペクトルの光を発光することができます。白色光を生成するために、チップは黄色蛍光体層（黄色の拡散樹脂パッケージ内に含まれる）でコーティングされています。チップが青色光を発光すると、その一部が蛍光体に吸収され、黄色光として再発光します。残りの青色光と変換された黄色光の組み合わせが、人間の目には白色として知覚されます。この技術は、蛍光体変換白色LEDとして知られています。

12. 技術トレンド

17-21フォームファクタは、SMD LED開発の成熟段階を表しています。このような部品に関連する現在の業界トレンドには以下が含まれます:

• 効率向上:InGaNチップ技術と蛍光体組成の継続的な改善により、より高い発光効率（電気ワット当たりの光出力）が実現され、同じパッケージでより低い電流駆動またはより明るい出力が可能になります。
• 色品質:高品質なディスプレイおよび照明アプリケーション向けに、演色評価数（CRI）の改善や、より正確で一貫した色点（より小さな色度ビン）の達成に焦点が当てられています。
• 小型化:17-21はすでに小型ですが、さらに小型化された民生電子機器への要求は、性能を維持または向上させた、よりコンパクトなLEDパッケージ（例：0402、0201メートルサイズ）への推進力を続けています。
• 集積化:複数のLEDチップ、電流制限抵抗、さらには制御ICを単一のパッケージモジュールに統合し、回路設計を簡素化し基板スペースを節約する傾向があります。