SMD ミドルパワー赤色LED 67-21S データシート - PLCC-2パッケージ - 1.9-2.6V - 70mA - 182mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

67-21Sは、一般照明用途向けに設計された表面実装型ミドルパワーLEDです。PLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）パッケージを採用しており、自動実装プロセスに適したコンパクトな形状を提供します。主な発光色は赤色で、これは水色透明樹脂に封止されたAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）チップ材料によって実現されています。この組み合わせにより120度の広い視野角が得られ、広い光分布が求められる用途に適しています。

このLEDの主な利点は、消費電力レベルに対して良好な光束出力をもたらす高効率性、および鉛フリー（Pbフリー）やRoHS準拠などの環境規格への適合性にあります。パッケージは様々な動作条件下での信頼性を考慮して設計されています。

2. 技術仕様と詳細分析

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）で定義されます。最大連続順電流（I_F）は70 mAです。パルス動作では、デューティサイクル1/10、パルス幅10 msの条件下で、ピーク順電流（I_FP）140 mAが許容されます。最大許容損失（P_d）は182 mWです。動作温度範囲（T_opr）は-40°Cから+85°C、保管温度（T_stg）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であり、これは熱設計における重要なパラメータです。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。部品は静電気放電（ESD）に敏感であるため、適切な取り扱い手順が必要です。

2.2 電気光学特性

はんだ付け点温度25°C、順電流60 mAで測定した場合、デバイスの光束（Φ）は最小9.0 lmから最大13.0 lmの範囲にあり、典型的な許容差は±11%です。同じ試験電流における順方向電圧（V_F）は1.9 Vから2.6 Vの範囲で、典型的な許容差は±0.1Vです。視野角（2θ_1/2）は典型的に120度です。逆電流（I_R）は、逆電圧（V_R）5Vを印加した場合、最大50 µAと規定されています。これらのパラメータは、標準動作条件下でのコア性能を定義します。

3. ビニングシステムの説明

製品は、主要パラメータの一貫性を確保するためにビンに分類されます。これにより設計者は、輝度や電気的特性に関する特定のアプリケーション要件に合致するLEDを選択できます。

3.1 光束ビニング

光束は、I_F=60mAで測定された定義済みの最小値と最大値を持つ複数のビンコード（B8, B9, L1, L2, L3）に分類されます。例えば、ビンB8は9.0から9.5 lmをカバーし、ビンL3は12.0から13.0 lmをカバーします。全体の許容差は±11%のままです。

3.2 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、26から32のコードを使用してビニングされ、各コードは1.9-2.0V（コード26）から2.5-2.6V（コード32）まで0.1V刻みの範囲を表します。許容差は±0.1Vです。

3.3 主波長ビニング

赤色光の知覚色を定義する主波長は、2つのコードにビニングされます：R51（620-625 nm）およびR52（625-630 nm）。測定許容差は±1 nm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グラフが提供されています。

4.1 スペクトル分布

相対光度対波長を示すグラフで、通常は赤色スペクトル内（このデバイスの場合は約620-640 nm）でピークを持ち、主波長ビンを確認できます。

4.2 順方向電圧対接合温度

図1は、接合温度に対する順方向電圧の変化を示しています。順方向電圧は、接合温度が上昇すると通常減少します。これは半導体ダイオードの一般的な特性です。

4.3 相対放射パワー対順電流

図2は、光出力（相対放射パワー）が順電流とともにどのように増加するかを示しています。この関係は低電流では一般的に線形ですが、高電流では飽和効果を示す場合があります。

4.4 相対光束対接合温度

図3は、光出力の接合温度への依存性を示しています。光束は接合温度が上昇すると通常減少するため、一貫した輝度を維持するための効果的な熱管理の重要性が強調されています。

4.5 順電流対順方向電圧（IV曲線）

図4は、周囲温度25°Cにおける基本的な電流-電圧（IV）特性曲線です。ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。

4.6 最大駆動電流対はんだ付け温度

図5は、熱抵抗（R_{th j-s}= 50 °C/W）を考慮して、はんだ付け点温度の関数としての最大許容順電流を示すデレーティング曲線を提供します。これは、高温環境下での安全な動作電流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（放射パターン）を示す極座標図です。広くランバート的なパターンは、120度の視野角を確認させます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

PLCC-2パッケージの詳細な寸法図が提供されています。主要寸法には全長、幅、高さ、およびリード（パッド）間隔とサイズが含まれます。図面にはカソードマーキングを示す上面図が含まれています。特に指定がない限り、寸法公差は±0.15 mmです。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

データシートでは2つのはんだ付け方法を規定しています。リフローはんだ付けの場合、最大ピーク温度は260°Cを超えてはならず、260°Cを超える時間は10秒間に制限する必要があります。手はんだ付けの場合、はんだごて先端温度は350°Cを超えてはならず、リードごとの接触時間は3秒間に制限する必要があります。これらの制限は、プラスチックパッケージおよび内部ワイヤボンドへの損傷を防ぐために不可欠です。デバイスは湿気に敏感です。したがって、包装が開封された場合、暴露時間が規定レベル（この抜粋では詳細不明）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. 包装および発注情報

7.1 防湿包装

LEDは防湿包装で供給されます。通常、キャリアテープにロードされ、リールに巻き取られます。一般的な構成はリールあたり4000個です。包装には乾燥剤が含まれており、適切なラベルが付いたアルミ防湿バッグ内に密封されています。

7.2 ラベル説明

リールラベルにはいくつかの主要フィールドが含まれます：CPN（顧客品番）、P/N（品番）、QTY（包装数量）、CAT（光度ランク、光束ビンに対応）、HUE（主波長ランク）、REF（順方向電圧ランク）、およびLOT No（トレーサビリティのためのロット番号）。

7.3 リールおよびテープ寸法

詳細図面は、リール（直径、幅、ハブサイズ）およびキャリアテープ（ポケット寸法、ピッチ、テープ幅）の寸法を規定しています。特に明記されていない限り、公差は通常±0.1 mmです。

8. アプリケーション提案

データシートには主要な適用分野が記載されています：装飾・エンターテインメント照明、農業照明、および一般用途。広い視野角と良好な効率性は、環境照明、サイン、特定の植物成長段階のための園芸照明、および赤色のアクセント照明が望まれる装飾器具に適しています。駆動回路を設計する際には、順方向電圧ビンと最大電流定格を考慮する必要があります。注意事項に記載されているように、過電流損傷を防ぐために、外部の電流制限抵抗または定電流ドライバが必須です。

9. 信頼性試験

製品の堅牢性を示す包括的な信頼性試験計画が概説されています。試験は信頼水準90%、LTPD（ロット許容不良率）10%で実施されます。試験項目には以下が含まれます：リフローはんだ付け（260°C/10s）、サーマルショック（-10°Cから+100°C）、温度サイクル（-40°Cから+100°C）、高温高湿保管（85°C/85% RH）、高温高湿動作（85°C/85% RH、35mA）、低温/高温保管、および様々な電流・温度条件下での低温/高温動作寿命試験。各試験のサンプルサイズは22個で、合格/不合格基準は0/1です。

10. 使用上の注意

最も重要な注意事項は過電流に対する保護です。LEDは直列抵抗または適切な定電流回路で駆動する必要があります。電流、電圧、電力、または温度の絶対最大定格を超えると、永久的な損傷を引き起こす可能性が高いです。組立時には適切なESD取り扱い慣行に従う必要があります。熱抵抗値を使用して、予想される動作条件下での接合温度を計算し、115°Cを下回ることを確認する必要があります。

11. 技術比較と差別化

PLCC-2パッケージのミドルパワーLEDとして、このデバイスは低電力インジケータLEDと高電力照明LEDの中間に位置します。その主な差別化要因は、比較的控えめな消費電力（最大182 mW）に対する良好な光束出力（最大13 lm）のバランス、およびPCB設計と調達を簡素化する標準化されたPLCC-2フットプリントです。詳細なビニングシステムは、量産における予測可能性を提供します。

12. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: どの駆動電流を使用すべきですか？

A: デバイスは60mAで特性評価されています。最大連続電流70mAまで動作させることができますが、周囲温度、熱設計、およびデレーティング曲線（図5）を考慮して、接合温度が115°Cを超えないことを確認する必要があります。

Q: カソードをどのように識別しますか？

A: パッケージの上面、カソードリード近くに視覚的マーカー（通常は切り欠きまたは緑色の点）があります。パッケージ寸法図を参照してください。

Q: パルス動作に使用できますか？

A: はい、ただしピーク電流は1/10デューティサイクル、10msパルス幅の条件下で140mAを超えてはなりません。平均電流は連続定格を尊重する必要があります。

Q: なぜ光束は範囲で与えられているのですか？

A: 製造上のばらつきにより、LEDはビニングされます。設計に必要な最低性能レベルを保証するために、ビン（例えば、11-12 lmのL2）を選択します。

13. 設計および使用事例

環境赤色照明用の装飾LEDストリップを設計する場合を考えます。設計者は一貫性のために、ビンL2（11-12 lm）および電圧ビン28（2.1-2.2V）の67-21S LEDを選択します。ストリップは12V DCで動作します。各LEDを60mAで駆動するために、直列抵抗値を計算します：R = (V_supply- V_F) / I_F。安全のために最大V_F2.2Vを使用すると、R = (12V - 2.2V) / 0.060A ≈ 163オームとなります。標準的な160オームの抵抗が選択されます。このようなLED+抵抗のペアを複数、12Vラインに並列接続します。PCBレイアウトでは、周囲への熱抵抗を考慮して、LEDはんだパッドからの放熱に十分な銅面積を確保します。

14. 動作原理

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。ダイオードのしきい値（このAlGaInP材料では約1.9-2.6V）を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が接合部を横切って注入されます。それらの再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。AlGaInP半導体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、これが発光の波長（色）、この場合は赤色を定義します。水色透明樹脂封止はチップを保護し、光取り出しを助けます。

15. 業界動向

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。ビデオウォールや線形照明など、均一な外観を要求するアプリケーションの需要に応えるため、より洗練されたビニングと厳しい公差への傾向があります。パッケージング技術も進歩しており、同じフットプリントからより優れた熱性能を提供し、より高い駆動電流またはより長い寿命を可能にしています。PLCC-2のような標準化されたフットプリントへの移行は、設計の再利用とサプライチェーンの柔軟性を促進します。