SMD リフレクターLED 67-22/R6BHC-B07/2T データシート - P-LCC-4 パッケージ - 赤/青 - 20mA - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、P-LCC-4パッケージ内に集積リフレクターを備えた表面実装デバイス（SMD）LEDである67-22/R6BHC-B07/2Tの技術仕様を詳細に説明します。この部品は、広い視野角で高輝度出力を実現するように設計されており、明確な視覚的インジケーターや均一なバックライトを必要とするアプリケーションに最適な選択肢です。製品は、無色透明樹脂ウィンドウに封止された2つの異なるチップバリアント、R6（ブリリアントレッド）とBH（ブルー）で提供されます。その設計には、光出力効率と指向性を向上させるための内部リフレクターが組み込まれています。

このLEDの中核的な利点には、自動ピックアンドプレース装置との互換性、気相リフローはんだ付けプロセスへの適合性、大量生産のためのテープ＆リールでの供給が含まれます。これは鉛フリー部品であり、関連する環境規制に準拠しています。主なターゲット市場は、通信機器、民生電子機器、産業用制御パネルであり、信頼性の高いインジケーター、LCDやスイッチのバックライト、またはライトパイプアセンブリの光源として機能します。

2. 技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は、特定の周囲条件（Ta=25°C）の下で定義されます。これらの定格を超えると、永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 逆電圧（VR）：最大5V。これは回路保護のための重要なパラメータです。この値を超える逆バイアスを印加すると、LED接合部を損傷する可能性があります。
• 順方向電流（IF）：連続DC順方向電流定格はチップ間で異なります：R6（赤）は50 mA、BH（青）は25 mA。データシートで指定されている典型的な動作条件は20mAです。
• ピーク順方向電流（IFP）：両チップとも100 mAで、指定されたデューティサイクルでのパルス動作に適用可能です。
• 消費電力（Pd）：R6は120 mW、BHは95 mW。このパラメータは、熱抵抗（暗示的）とともに、所定の熱条件下での最大許容電力を決定します。
• 温度範囲：動作温度（Topr）は-40°Cから+85°C、保管温度（Tstg）は-40°Cから+90°C。
• はんだ付け温度：この部品は、ピーク温度260°Cで最大10秒間のリフローはんだ付け、または350°Cで最大3秒間の手はんだ付けに耐えることができます。

2.2 電気光学特性

主要な性能指標は、特に断りのない限り、Ta=25°C、IF=20mAで測定されます。

• 光度（Iv）：R6チップとBHチップの両方で、最小90 mcdから最大225 mcdの範囲です。代表値はこのビニング範囲内に収まります。
• 視野角（2θ1/2）：半値全幅は典型的に120度で、広範囲の照明に理想的な非常に広い放射パターンを提供します。
• 波長：
  • R6（赤）：ピーク波長（λp）は典型的に632 nm。主波長（λd）は621 nmから631 nmの範囲です。
  • BH（青）：ピーク波長（λp）は典型的に468 nm。主波長（λd）は466.5 nmから471.5 nmの範囲です。
• スペクトル放射帯域幅（Δλ）：R6は約20 nm、BHは約25 nmで、発光のスペクトル純度を定義します。
• 順方向電圧（VF）：
  • R6（赤）：20mA時で1.75Vから2.35Vの範囲。
  • BH（青）：20mA時で2.9Vから3.7Vの範囲。この高い順方向電圧は、InGaNベースの青色LEDの特徴です。
• 逆電流（IR）：逆バイアス5V印加時、最大10 μA。

公差に関する注意：データシートは製造公差を指定しています：光度（±11%）、主波長（±1nm）、順方向電圧（±0.1V）。これらは設計の一貫性にとって重要です。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と明るさの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 光度ビニング

R6チップとBHチップの両方は、IF=20mAで測定した場合、4つの強度ビン（Q2、R1、R2、S1）にグループ分けされます。ビンは最小値と最大値を定義し、設計者は標準（Q2：90-112 mcd）から高輝度（S1：180-225 mcd）まで、アプリケーションに適した輝度グレードを選択できます。

3.2 主波長ビニング

R6（赤）チップの場合、主波長は2つのコード、FF1（621-626 nm）とFF2（626-631 nm）にビニングされます。これにより、特定の赤の色合いを選択できます。BH（青）チップは、単一のより厳密に指定された範囲（466.5-471.5 nm）を持ち、青色波長出力の一貫性が高いことを示しています。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧もビニングされており、特に電流制限抵抗の計算や電源設計に役立ちます。

• R6（赤）：ビン0（1.75-1.95V）、1（1.95-2.15V）、2（2.15-2.35V）。
• BH（青）：ビン11（2.90-3.10V）、12（3.10-3.30V）、13（3.30-3.50V）、14（3.50-3.70V）。

4. 性能曲線分析

データシートは、R6とBHの両バリアントの特性曲線を提供し、様々な条件下での性能についてより深い洞察を提供します。

4.1 相対光度 vs. 順方向電流

この曲線は、定格電流まで、順方向電流と光出力の間にほぼ線形の関係があることを示しています。20mAが両色にとって線形領域内にある標準的な動作点であることを確認します。より高い電流でLEDを駆動すると出力は増加しますが、接合温度も上昇し、光束減衰を加速させる可能性があります。

4.2 順方向電流デレーティング曲線

このグラフは熱管理にとって重要です。周囲温度（Ta）の関数としての最大許容連続順方向電流を示しています。Taが上昇すると、最大許容電流は直線的に減少します。高温環境（例：+85°C）での信頼性の高い動作のためには、順方向電流を25°C定格から大幅にデレートする必要があります。

4.3 スペクトル分布

スペクトルプロットは、正規化放射パワー対波長を示しています。R6曲線は典型的な帯域幅で632 nm付近を中心とし、BH曲線は468 nm付近を中心としています。これらのプロットは、特定のスペクトル成分に敏感なアプリケーションに有用です。

4.4 順方向電圧 vs. 順方向電流

このIV特性曲線は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。電圧は電流に対して対数的に増加します。この曲線は、LEDの動的抵抗を理解するのに役立ち、効率的な駆動回路の設計に不可欠です。

4.5 放射パターン図

極座標プロットは、典型的な120°視野角を視覚的に表現しています。強度はピーク（軸上）値に対して正規化されています。この図は、拡散レンズやリフレクターを持つLEDに一般的なランバート分布に似た分布を示しており、広く均一な照明を提供します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはP-LCC-4（プラスチックリードチップキャリア、4ピン）パッケージに収められています。詳細な寸法図は、全体サイズ、リード間隔、キャビティの詳細を指定します。重要な寸法には、PCBパッド設計にとって重要なフットプリントが含まれます。パッケージには、LEDチップを囲む内蔵リフレクターカップが組み込まれており、光を平行にし、順方向光度を増加させる役割を果たします。アノードとカソードはパッケージ図に明確にマークされています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

詳細な鉛フリーリフローはんだ付け温度プロファイルが提供されています。主要なフェーズは以下の通りです：

• 予熱：150-200°Cで60-120秒間、最大上昇速度は3°C/秒。
• リフロー（液相線以上）：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、ピーク温度の5°C以内の時間は最大10秒です。
• 冷却：最大冷却速度は6°C/秒。

重要な注意：パッケージやワイヤーボンドへの熱ストレス損傷を防ぐため、リフローはんだ付けは2回以上行わないでください。

6.2 保管および取り扱い上の注意

• 湿気感受性：部品は乾燥剤入りの防湿バッグに梱包されています。部品を使用する準備ができるまでバッグを開封しないでください。開封後のフロアライフは、条件≤30°C、≤60% RHで168時間です。
• ベーキング：保管時間を超えた場合、または乾燥剤インジケーターが変化した場合は、リフロー前に60±5°Cで24時間のベーキング処理が必要です。これはポップコーン現象（蒸気圧によるパッケージ割れ）を防ぐためです。
• 電流保護：外部の電流制限抵抗は必須です。LEDは電流駆動デバイスです。順方向電圧の小さな変化が電流の大きな変化を引き起こし、瞬時故障につながる可能性があります。
• 機械的ストレス：はんだ付けプロセス中にLED本体に機械的ストレスを加えないでください。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

製品は8mmキャリアテープに供給され、標準リールに巻かれています。各リールには2000個が含まれます。自動実装装置のフィーダーとの互換性を確保するために、キャリアテープポケット寸法とリール寸法の詳細図が提供されています。

7.2 ラベル説明

リールラベルにはいくつかのコードが含まれています：

• P/N：メーカーの部品番号（67-22/R6BHC-B07/2T）。
• QTY：リール上の部品数量。
• CAT、HUE、REF：それぞれ光度ビン、主波長ビン、順方向電圧ビンに対応するコード。
• LOT No：トレーサビリティロット番号。

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

• 通信機器：ルーター、モデム、電話機、ファックス機のステータスインジケーター。
• LCDバックライト：家電、計器、携帯機器の小型モノクロまたはカラーLCDディスプレイのエッジライトまたはダイレクトライトバックライト。
• スイッチおよびシンボル照明：メンブレンスイッチ、キーパッド、パネルレジェンドのバックライト。
• ライトパイプアプリケーション：PCBからフロントパネルまたはディスプレイへ光を伝送するアクリルまたはPC製光導波路の光源として機能します。
• 一般的なステータスインジケーター：幅広い電子製品における電源、動作、アラーム、またはモードインジケーター。

8.2 設計上の考慮点

• 電流制限：常に直列抵抗を使用してください。抵抗値は R = (Vsupply - Vf) / If を使用して計算します。ここで、Vfは、電源電圧の公差やVfの変動があっても電流が20mAを決して超えないようにする保守的な設計のために、最大ビン値（例：R6は2.35V、BHは3.7V）から選択する必要があります。
• 熱管理：高温環境または最大電流付近での連続動作の場合は、PCBレイアウトを考慮してください。LEDの熱パッド（該当する場合）またはカソードリードに接続された十分な銅面をヒートシンクとして使用します。
• 光学設計：広い120°視野角は、特定のアプリケーションのためにビームを形成するために光導波路、拡散板、またはレンズを必要とする場合があります。内蔵リフレクターは良好な順方向強度を提供しますが、極端に狭いビーム要件には適さない場合があります。
• ESD保護：ESDに対して明示的に定格されていませんが、組立中は半導体接合部への潜在的な損傷を防ぐために、標準的なESD取り扱い注意事項を遵守する必要があります。

9. 技術比較と差別化

集積リフレクターのない標準的なSMD LEDと比較して、この部品はリフレクターカップの集光効果により、同じ駆動電流で著しく高い順方向光度を提供します。P-LCC-4パッケージは、チップスケールパッケージよりも堅牢な機械的構造を提供し、そのリードを介してしばしばより優れた熱性能を提供します。強度、波長、電圧に関する詳細なビニング情報の可用性により、ビニングされていない、または大まかにビニングされたLEDと比較して、より厳密なシステム設計とより良い最終製品の一貫性が可能になります。広い視野角と良好な強度の組み合わせにより、軸外角度からの視認性と明るい軸上性能の両方が必要な場合に汎用性の高い選択肢となります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λp）は、スペクトルパワー分布が最大となる波長です。主波長（λd）は、LED光の知覚される色に最も近い単色光の波長です。設計目的、特に色に敏感なアプリケーションでは、主波長とそのビニングがより関連性があります。

10.2 このLEDを20mAではなく30mAで駆動できますか？

連続順方向電流の絶対最大定格は50mA（R6）または25mA（BH）ですが、電気光学特性は20mAで規定されています。30mAで駆動するとより多くの光が生成されますが、消費電力、接合温度も増加し、光束減衰を加速させる可能性があります。デレーティング曲線を参照し、接合温度が安全限界内に留まることを確認することが不可欠です。信頼性の高い長期動作のためには、20mAの典型的な条件を遵守することをお勧めします。

10.3 青色LEDの順方向電圧が赤色よりも高いのはなぜですか？

これは基本的な半導体材料によるものです。R6赤色LEDは、より低いバンドギャップエネルギーを持つAlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）を使用しています。BH青色LEDは、より広いバンドギャップを持つInGaN（インジウムガリウム窒化物）を使用しています。より広いバンドギャップでは、電子が通過するためにより多くのエネルギーが必要であり、同じ電流に対してより高い順方向電圧に変換されます。

10.4 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

発注時には、CAT（強度）、HUE（波長）、REF（電圧）の希望するビンコードを指定して、特定の設計ウィンドウ内の性能パラメータを持つLEDを受け取ることを保証できます。例えば、一貫した明るい赤色出力のためには、CAT=S1およびHUE=FF2を指定するかもしれません。指定しない場合は、標準生産ビンからの部品を受け取ります。

11. 設計および使用事例

シナリオ：ネットワークスイッチ用のマルチステータスインジケーターパネルの設計。パネルには重大アラーム用の赤色LED、システム動作中用の青色LEDが必要で、ラックマウントユニット内の様々な角度から見える必要があります。67-22/R6BHC-B07/2Tが選択されました。

実装：R6（赤）とBH（青）のバリアントが使用されます。設計者は、最大輝度のためにS1強度ビンを選択し、すべてのユニット間で色の一貫性を保つために厳密な波長ビン（例：赤のFF2）を指定します。5V電源を使用したシンプルな駆動回路が設計されます。青色LED（最大Vf=3.7V @20mA）の場合、電流制限抵抗は次のように計算されます：R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65オーム。標準の68オーム抵抗が選択されます。赤色LED（最大Vf=2.35V）の場合、R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5オーム；130オーム抵抗が使用されます。広い120°視野角により、技術者がパネルの真正面にいなくてもインジケーターが明確に見えます。部品は、提供されたテープ＆リールから自動装置を使用して配置されます。

12. 動作原理

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッセンスを通じて光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子が活性領域でp型材料からの正孔と再結合します。この再結合プロセスは、光子（光）の形でエネルギーを放出します。発光の特定の波長（色）は、活性領域で使用される半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。AlGaInP材料システムは赤、オレンジ、黄色の光を生成し、InGaNシステムは青、緑、白（蛍光体と組み合わせた場合）の光を生成します。このパッケージの集積リフレクターは、通常高反射材料で作られた成形されたキャビティで、チップを囲みます。これは、横方向や後方に放射されるであろう光をパッケージの前方に向け直し、それによって有用な順方向光度を増加させ、ビームパターンを制御します。

13. 技術トレンド

このようなSMD LEDの開発は、小型化、効率向上（ルーメン毎ワット）、信頼性向上に向けたより広範な業界トレンドに従っています。標準パッケージフットプリント内でのリフレクター技術の使用は、より高価なチップオンボード（COB）や高度なパッケージタイプに移行することなく性能を向上させるための費用対効果の高い方法です。AlGaInP（赤）とInGaN（青/緑）の両材料の効率を改善し、同じ電流でより高い輝度、またはより低い電力で同じ輝度を実現するための継続的な推進があります。パッケージングの革新は、増加する電力密度を処理するためのより良い熱管理、および放射パターン全体での色の一貫性と角度色均一性（ACU）の改善に焦点を当てています。このデータシートに見られるように、鉛フリーおよびRoHS準拠への重点は、環境に持続可能な製造への業界全体の移行を反映しています。