SMD ミドルパワー ブルーLED 67-21S/B3C データシート - PLCC-2 パッケージ - 3.2V 標準 - 0.27W 最大 - 技術文書

1. 製品概要

67-21S/B3Cは、一般照明用途向けに設計された表面実装型（SMD）ミドルパワーLEDです。PLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）パッケージを採用し、自動実装プロセスに適したコンパクトな形状を実現しています。主な発光色は青色で、InGaNチップ技術により達成され、120度の広い視野角を提供するウォータークリア樹脂レンズを備えています。これらの特徴の組み合わせにより、効率的で汎用性の高い光源となっています。

このLEDの主な利点は、高い発光効率にあり、消費電力レベルに対して良好な光束出力を実現します。パッケージは鉛フリーであり、RoHS、EU REACH、ハロゲンフリー要件（Br<900ppm、Cl<900ppm、Br+Cl<1500ppm）を含む主要な環境規制に準拠しており、現代の製造および持続可能性基準を満たしています。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は特定の条件（はんだ付け点温度25°C）で定義されています。最大連続順電流（I_F）は75 mAです。パルス動作では、デューティ比1/10、パルス幅10 msの条件下で、ピーク順電流（I_FP）150 mAが許容されます。最大許容損失（P_d）は270 mWです。動作温度範囲（T_opr）は-40°Cから+85°C、保管温度範囲は-40°Cから+100°Cです。接合部からはんだ付け点までの熱抵抗（R_{th J-S}）は50 °C/W、最大許容接合温度（T_j）は115°Cです。はんだ付けは厳格なプロファイルに従う必要があります：リフローはんだ付けは最高260°Cで最大10秒間、手はんだ付けは350°Cで最大3秒間です。デバイスは静電気放電（ESD）に敏感であるため、適切な取り扱い上の注意が必要です。

2.2 電気光学特性

はんだ付け点温度25°C、順電流60 mAで測定された主要な性能パラメータが定義されています。光束（I_v）には代表的な範囲があり、最小値と最大値はビニングセクションで規定されています。順電圧（V_F）は60mA時で通常2.9Vから3.6Vの範囲です。視野角（2θ_1/2）は120度で、広い発光パターンを提供します。逆電流（I_R）は逆電圧（V_R）5V時で最大50 µAに制限されています。光束および順電圧の許容差は、それぞれ±11%および±0.1Vです。

3. ビニングシステムの説明

アプリケーション設計における一貫性を確保するため、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 光束ビニング

光束はビンD5、D6、D7に分類されます。ビンD5は2.5から3.0ルーメン、D6は3.0から3.5ルーメン、D7は3.5から4.0ルーメンをカバーし、いずれもI_F=60mAで測定されます。

3.2 順電圧ビニング

順電圧はコード36から42まで細かくビニングされています。各ビンは0.1Vステップを表し、2.9-3.0V（ビン36）から3.5-3.6V（ビン42）まで、I_F=60mAで測定されます。

3.3 主波長ビニング

青色は主波長ビンによって定義されます。ビンB50は445nmから450nm、ビンB51は450nmから455nmをカバーし、I_F=60mA、測定許容差±1nmで測定されます。

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グラフが提供されています。

4.1 スペクトル分布

相対発光強度対波長のグラフは、青色InGaN LEDに典型的なもので、ピークは455-460nm領域にあります。

4.2 順電圧対温度

図1は、接合温度に対する順電圧の変化を示しています。電圧は通常、温度が上昇すると減少し、これは半導体ダイオードの特性です。

4.3 相対放射パワー対電流

図2は、光出力が順電流とともに増加するが、効率低下や熱効果により高電流では準線形の挙動を示す可能性があることを示しています。

4.4 相対光束対温度

図3は、接合温度の上昇に伴う光束の低下率を示しています。光出力は温度が上昇すると減少し、熱管理の重要性を強調しています。

4.5 IV特性曲線

図4は、一定温度における順電流と順電圧の関係を示し、典型的な指数関数的なダイオード曲線を示しています。

4.6 電流低下率対温度

図5は、熱抵抗を考慮して、はんだ付け温度の関数としての最大許容駆動順電流を示しています。このグラフは、異なる熱環境下での安全な動作条件を決定するために重要です。

4.7 放射パターン

図6は、光強度の空間分布を示す極座標図で、ランバートパターンに近い広い120度の視野角を確認できます。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

PLCC-2パッケージには定義されたフットプリントとプロファイルがあります。詳細な寸法図が提供されており、特に指定がない限り標準公差は±0.15mmです。設計には、正しいPCB向きのためのアノードおよびカソードマーキングが含まれています。

5.2 パッド設計と極性

はんだパッドレイアウトは、安定した実装と良好なはんだ接合形成のために設計されています。パッケージ上の明確な極性インジケータ（通常は切り欠きまたはマークされたカソード）と推奨されるPCBシルクスクリーンにより、正しい取り付けが保証されます。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

損傷を防ぐために、厳格なはんだ付けプロファイルに従う必要があります。リフローはんだ付けの場合、ピーク温度は260°Cを10秒間超えてはなりません。手はんだ付けの場合、はんだごて先端温度は350°Cを超えず、パッドごとの接触時間は3秒間に制限する必要があります。デバイスは湿気に敏感であるため、元の防湿包装で保管する必要があります。暴露時間が制限を超えた場合は、はんだ付け前にベーキングが必要になる場合があります。

7. 包装および注文情報

LEDは、自動ピックアンドプレース実装用の防湿テープおよびリールに供給されます。標準リール数量は250、500、1000、2000、3000、4000個です。リールおよびキャリアテープの寸法は公差±0.1mmで規定されています。包装プロセスには、乾燥剤とともにリールをアルミ防湿バッグに密封することが含まれます。バッグおよびリールのラベルには、顧客品番（CPN）、品番（P/N）、数量（QTY）、および光束（CAT）、主波長（HUE）、順電圧（REF）の特定のビンコード、ならびにロット番号（LOT No）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

このLEDは、装飾およびエンターテインメント照明、農業照明（例：植物成長のための補助青色光）、コンパクトで効率的な青色光源が必要な一般照明アプリケーションに適しています。

8.2 設計上の考慮事項

設計者は、50 °C/Wの熱抵抗のため、熱管理を考慮する必要があります。最適な性能と長寿命を維持するために低い接合温度を保つには、十分なPCB銅面積または放熱対策が必要です。電流制限は必須です。安定した光出力を確保し、熱暴走を防ぐために、定電圧源よりも定電流ドライバの使用が推奨されます。最終アプリケーションでの色と輝度の一貫性のために、ビニングコードを確認する必要があります。

9. 信頼性試験

製品は、信頼度90%、LTPD（Lot Tolerance Percent Defective）10%で包括的な信頼性試験を実施しています。試験には、リフローはんだ付け耐性、サーマルショック（-10°C～+100°C）、温度サイクル（-40°C～+100°C）、高温高湿保管（85°C/85%RH）、高温高湿動作、高低温度保管、および様々な電流ストレス下での高低温度動作寿命試験が含まれます。これらの試験は、典型的な環境および動作ストレス下でのLEDの堅牢性を検証します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 代表的な動作電流は何ですか？

A: 電気光学特性は60mAで規定されており、これは代表的な動作点と見なすことができます。絶対最大連続電流は75mAです。

Q: 光束ビンをどのように解釈すればよいですか？

A> ラベル上のビンコード（D5、D6、D7）は、その特定のリールのLEDの保証された最小および最大光束範囲を示しており、設計内での輝度の一貫性を保証します。

Q: なぜ熱管理が重要なのですか？

A> 性能曲線に示されているように、光束出力は接合温度の上昇とともに減少し、順電圧はシフトします。最大接合温度（115°C）を超えると、劣化の加速や故障を引き起こす可能性があります。50 °C/Wの熱抵抗は、熱がどれだけ容易に逃げるかを定義します。

Q: 3.3V電源でこのLEDを駆動できますか？

A> 可能ですが、直接ではありません。順電圧は2.9Vから3.6Vの範囲です。一定の3.3V電源は、低電圧ビンのLEDを過駆動したり、高電圧ビンのLEDを適切に点灯させられない可能性があります。定電流ドライバの使用が推奨される方法です。

11. 設計および使用事例

装飾用ブルーアクセントライトストリップの設計を考えてみましょう。設計者は、コンパクトなサイズと広い視野角のために67-21S/B3C LEDを選択します。均一な色と輝度を確保するために、例えば波長にB51、光束にD6といった厳しいビニング要件を指定します。LEDあたり60mAを供給する定電流ドライバICが選択されます。PCBレイアウトには、LEDパッドの下に放熱板として機能する十分な銅面が組み込まれており、より大きなグランドプレーンに接続されて熱を放散し、アプリケーションの周囲環境での推定接合温度を85°C以下に保ちます。テープアンドリール包装により、ライトストリップの効率的な自動実装が可能になります。

12. 技術原理紹介

このLEDは、窒化インジウムガリウム（InGaN）で作られた半導体ヘテロ構造に基づいています。順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合して光子（光）の形でエネルギーを放出します。InGaN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、それが放出される青色光の波長を定義します。ウォータークリア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、光出力ビームを形成します。

13. 技術動向

ミドルパワーLEDセグメントは、より高い効率（ワットあたりのルーメン数の向上）、改善された色の一貫性、および低コストに向けて進化し続けています。チップ設計、蛍光体技術（白色LED用）、およびパッケージ材料の進歩がこれらの動向に貢献しています。さらなる小型化と統合、およびより高い駆動電流と動作温度下での信頼性の向上に向けた強い推進力もあります。ハロゲンフリーおよびその他の環境基準への準拠は、現在業界における基本的な期待となっています。