SMDサイドビューLED 57-11UTC/S827-1/TR8 データシート - P-LCC-4パッケージ - 白色 - 20mA - 技術文書

1. 製品概要

57-11UTC/S827-1/TR8は、コンパクトなP-LCC-4表面実装デバイス（SMD）パッケージに設計された高性能白色発光ダイオード（LED）です。このサイドビューLEDは、スペースと消費電力が重要な制約となる様々な現代の電子機器アプリケーションにおいて、効率的で信頼性の高い照明を提供するために設計されています。

本デバイスは、水色透明樹脂を用いた白色パッケージを特徴とし、InGaNチップ技術を利用して白色光を生成します。重要な設計要素は、パッケージ内に最適化されたインターリフレクター設計により実現された広い視野角です。この設計は光結合を向上させ、均一な側面照明が必要なライトパイプを伴うアプリケーションに特に適しています。低電流要件も、エネルギー効率が最重要視されるバッテリー駆動の携帯機器やその他のアプリケーションにおける理想的な部品として位置付けています。

本製品は、Pbフリー、EU RoHSおよびREACH規制への準拠、ハロゲンフリー要件（Br<900ppm、Cl<900ppm、Br+Cl<1500ppm）を満たすなど、厳格な環境および品質基準に準拠しています。また、湿気感受性に関してJEDEC J-STD-020D Level 3に従ってプリコンディショニングされています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

中核的利点：

• 高輝度・高効率：消費電力が最適化された明るい光出力を実現します。
• 広視野角（約120°）：インターリフレクターを備えたサイドビュー設計により、広く均一な光分布を確保し、エッジ照明に最適です。
• コンパクトなP-LCC-4パッケージ：小型フォームファクターにより、貴重なPCBスペースを節約します。
• 堅牢な構造：ESD保護（2000V HBM）を内蔵し、信頼性の高いリフローはんだ付けプロセスに対応しています。
• 環境規制準拠：有害物質に関する現代の規制要件を満たしています。

ターゲットアプリケーション：

• 民生用電子機器、産業用パネル、自動車用ディスプレイにおけるフルカラーLCDディスプレイのバックライト。
• プリンター、スキャナー、複合機などのオフィスオートメーション（OA）機器における状態表示灯およびバックライト。
• 自動車内装照明、ダッシュボード照明、スイッチバックライト。
• 表示灯アプリケーションにおける従来のミニチュア電球や蛍光灯の一般的な代替品。

2. 技術パラメータ詳細分析

このセクションでは、データシートに規定されている主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な分析を提供します。

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。これらの条件下での動作は保証されません。

• 逆電圧（V_R）：5V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部破壊を引き起こす可能性があります。
• 連続順電流（I_F）：30mA。信頼性の高い長期動作のための最大DC電流です。
• ピーク順電流（I_FP）：100mA（デューティサイクル1/10、1kHz時）。より高い電流の短いパルスを可能にし、マルチプレクシングやPWM調光方式に有用です。
• 電力損失（P_d）：110mW。パッケージが放散できる最大電力で、V_F* I_Fとして計算されます。この制限は熱管理において極めて重要です。
• 動作・保管温度：-40°C ～ +85°C（動作）、-40°C ～ +90°C（保管）。デバイスの機能および非動作時保管のための完全な環境範囲を規定します。
• ESD耐性（HBM）：2000V。取り扱い時の静電気放電に対する一定レベルの保護を提供します。
• はんだ付け温度：リフロー：最大10秒間、ピーク260°C。手はんだ：端子ごとに最大3秒間、350°C。組立工程管理に重要です。

2.2 電気光学特性（Ta=25°C）

これらは、標準試験条件下で測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_v）：900mcd（最小）、1800mcd（最大） I_F=20mA時。これは光出力の主要な尺度です。広い範囲は、ビニングシステムが使用されていることを示しています（セクション3参照）。代表値は記載されておらず、特定のビンコードに基づく選択が想定されます。
• 視野角（2θ_1/2）：120°（代表値）。強度がピーク値の半分に低下する全角度として定義されます。これは、広く拡散した発光パターンを確認するものです。
• 順電圧（V_F）：2.75V（最小）、3.95V（最大） I_F=20mA時。LEDが動作時の両端電圧降下です。このパラメータもビニングされています。ばらつきは、半導体プロセスに内在する公差によるものです。
• 公差：データシートは、特定のビン内での光度に対する±11%の公差と順電圧に対する±0.1Vの公差を注記しており、精密設計ではこれを考慮する必要があります。

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は性能グループまたはビンに分類されます。これにより、設計者は特定の輝度および電気的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、20mAで測定された光度に基づいて3つのビンに分類されます：

• ビン V2：900 mcd ～ 1120 mcd
• ビン W1：1120 mcd ～ 1420 mcd
• ビン W2：1420 mcd ～ 1800 mcd

このビニングにより、生産ロット内での輝度ばらつきが制御されます。複数のLED間で均一な輝度を必要とするアプリケーションでは、単一のより狭いビン（例：W1）を指定することが不可欠です。

3.2 順電圧ビニング

LEDは順電圧降下によっても4つのグループにビニングされます：

• グループ M5：2.75V ～ 3.05V
• グループ 6：3.05V ～ 3.35V
• グループ 7：3.35V ～ 3.65V
• グループ 8：3.65V ～ 3.95V

電圧ビニングは、特に複数のLEDを直列に駆動する場合の電流制限抵抗ネットワークの設計において重要です。同じ電圧ビンのLEDを使用することで、並列接続時の電流不平衡を最小限に抑えます。

3.3 色度座標ビニング

白色の色点は、CIE 1931色度図上の座標によって定義されます。データシートは4つの主要ビンを定義しています：

• 6K, 6L, 7K, 7L：各ビンは、x,yカラーチャート上で定義された四角形の領域を持ちます。例えば、ビン6Kはxが0.3130から0.3300、yが0.2840から0.3300の範囲をカバーします。
• 公差：色度座標の公差は±0.01で、これは公称ビンコーナーポイントからの許容変動を定義します。

このビニングにより、LCDバックライトや複数LED表示灯など、色の一貫性が重要なアプリケーション向けにLEDを選択できます。

4. 性能曲線分析

提供されている特性曲線は、非標準条件下でのLEDの動作に関する貴重な洞察を提供します。

4.1 光度 vs. 周囲温度

曲線は、光度が-40°Cから約25°Cまで比較的安定しており、室温時の値の約100%付近を維持することを示しています。温度が25°Cを超えて上昇すると、光度は徐々に減少します。最大動作温度85°Cでは、出力は25°C時の値の約80-85%になる可能性があります。この熱消光効果はLEDに典型的なものであり、高温環境で動作する設計では考慮する必要があります。

4.2 順電流デレーティング曲線

このグラフは、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。25°Cでは、フルの30mAが許容されます。周囲温度が上昇すると、110mWの電力損失制限を超えないように、また接合部温度を管理するために、最大許容電流は直線的に減少させなければなりません。これは信頼性のための重要な設計ルールです。

4.3 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）

曲線は、ダイオードの古典的な指数関係を示しています。順電圧は電流とともに増加します。代表的な動作電流20mAでは、V_Fは約3.2Vから3.4Vです（ビンに依存）。この曲線は、定電圧源を使用する際に適切な電流制限抵抗値を選択するために不可欠です：R = (V_電源- V_F) / I_F.

4.4 光度 vs. 順電流

光出力は、低電流範囲では電流とほぼ直線的に増加しますが、より高い電流（30-40mAに近い）では飽和または効率低下の兆候を示す可能性があります。20mAでの動作は、輝度と効率/信頼性の間の良好なバランスを表しています。

4.5 スペクトル分布と放射パターン

スペクトル曲線は、蛍光体変換白色LEDに典型的なピーク波長を示しており、おそらく青色領域（約450-460nm）にピークを持ち、黄色スペクトルに広がる蛍光体発光と組み合わさって白色光を生成します。放射パターン図は、120°の視野角を持つ広いランバート型の発光プロファイルを視覚的に確認します。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはP-LCC-4パッケージに収められています。主要寸法（mm単位）には、全体のボディサイズ、リード間隔、カソード識別子（通常はパッケージ上の切り欠きまたは緑色のマーク）の位置が含まれます。推奨PCBランドパターン（フットプリント）も提供されており、適切なはんだ付けと位置合わせを確保するためのはんだパッド寸法と間隔を示しています。

5.2 極性識別

正しい極性は必須です。データシートはカソード（負）端子を示しています。パッケージ上では、これは通常、緑色の点、ボディ片側の切り欠き、または面取りされたコーナーによってマークされています。PCBフットプリントには、この特徴に一致する極性マーカーを含める必要があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

詳細なPbフリーリフロープロファイルが提供されています：

• プリヒート：150-200°C、60-120秒（最大立ち上がり速度3°C/秒）。
• リフロー：217°C以上の時間：60-150秒。ピーク温度：最大260°C、最大10秒間。
• 冷却：255°C以上からの最大立ち下がり速度6°C/秒。

このプロファイルへの遵守は、熱衝撃、はんだ接合部の欠陥、またはLEDエポキシへの損傷を防ぐために重要です。

6.2 保管および取り扱い

• 部品は湿気感受性があります（MSLレベルが示唆）。湿気バリアバッグ（MBB）は使用まで密封された状態を保つ必要があります。
• 推奨開封環境は<30°C / 60% RHです。
• 湿度指示カードが過剰な湿気を示す場合は、はんだ付け前に60°C ±5°Cで24時間のベーキングが必要です。
• リフローはんだ付けは2回を超えて行わないでください。

6.3 手はんだ付けおよびリワーク

手はんだ付けが必要な場合：

• 先端温度<350°Cのはんだごてを使用してください。
• 端子ごとの接触時間を3秒以内に制限してください。定格電力≤25Wのはんだごてを使用してください。
• 各端子のはんだ付けの間には、少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。
• リワークの場合は、両方の端子を同時に加熱して機械的ストレスを避けるために、ツインチップはんだごての使用が推奨されます。LEDを損傷せずにリワークが可能かどうかは事前に確認する必要があります。

7. 包装および発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープに巻かれたリール上で、防湿包装で供給されます。

• 包装数量：1リールあたり500個。
• 自動実装機との互換性のために、キャリアテープ（ポケットサイズ、ピッチ）、カバーテープ、リール（直径、ハブサイズ、幅）の詳細寸法が提供されています。

7.2 ラベル説明

リールラベルには以下の主要情報が含まれます：

• CPN：顧客部品番号（オプション）。
• P/N：メーカー部品番号（57-11UTC/S827-1/TR8）。
• QTY：リール上の数量。
• CAT：光度ランク（例：W1、V2）。
• HUE：主波長/色度ランク（例：7K）。
• REF：順電圧ランク（例：6、7）。
• LOT No：トレーサビリティロット番号。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 電流制限は必須

データシートは明示的に警告しています：顧客は保護のために抵抗を適用しなければならず、そうしないとわずかな電圧変動が大きな電流変化（焼損が発生）を引き起こします。LEDは電流駆動デバイスです。電圧電源を使用する場合、定電流源、またはより一般的には直列電流制限抵抗が絶対に必要です。抵抗値は、選択したビンの最大V_Fを使用して計算され、電源電圧の公差があっても電流が絶対最大定格を決して超えないようにします。

8.2 熱管理

パッケージは小さいですが、電力損失（最大110mW）により熱が発生します。高電流での連続動作や高温環境では、以下を考慮してください：

• 順電流デレーティング曲線への遵守。
• LEDパッドの下および周囲に十分な銅面積をPCB上に設け、ヒートシンクとして機能させる。
• 最終アプリケーション内での良好な気流を確保する。

8.3 複数LEDアレイにおける均一性の達成

一貫した輝度と色が重要なバックライトや表示灯アレイの場合：

• 光度（I_v）と色度（x,y）に対して狭いビンを指定する。
• 並列接続されたLEDの場合、同じ順電圧（V_F）ビンのLEDを使用し、および/または各LEDに個別の直列抵抗を使用して電流をバランスさせる。
• 各デバイスに同一の電流を保証するために、定電流ドライバーから直列接続されたLEDストリングを駆動することを検討する。

9. 技術比較と差別化

一般的なSMD LEDと比較して、57-11UTC/S827-1/TR8シリーズは以下の特定の利点を提供します：

• サイドビュー vs. トップビュー：一般的なトップ発光LEDとは異なり、このサイドビューパッケージはPCB平面と平行に光を発するように設計されており、導光板やエッジ照明アプリケーションに不可欠です。
• 最適化された光学設計：統合されたインターリフレクターにより、基本的なサイドビューLEDと差別化され、より広く均一な視野角を提供します。
• 包括的なビニング：詳細な3方向ビニング（輝度、電圧、色度）により、より緩いビニングまたはビニングのない部品と比較して、より高いレベルの性能一貫性と選択の柔軟性を提供します。
• 堅牢性：ESD保護の内蔵およびPbフリーリフローはんだ付けの仕様により、現代の自動化組立プロセスに適しています。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 代表的な動作電流は何ですか？

電気光学特性はI_F= 20mAで試験されており、これは輝度、効率、寿命のバランスを取るための推奨代表動作点です。絶対最大連続電流は30mAです。

10.2 適切な電流制限抵抗をどのように選択しますか？

次の式を使用します：R = (V_電源- V_F) / I_F。選択した電圧ビン（例：ビン8の場合は3.95V）の最大V_Fと希望するI_F（例：20mA）を使用します。5V電源の場合：R = (5V - 3.95V) / 0.02A = 52.5Ω。次に高い標準値（例：56Ω）を選択し、抵抗の定格電力が十分であることを確認します（P = I²* R）。

10.3 PWMを調光に使用できますか？

はい、PWM（パルス幅変調）はLEDを調光する優れた方法です。パルス中のピーク電流は、I_FP定格の100mA（デューティサイクル1/10時）を超えてはなりません。時間平均電流が連続I_F定格の30mAを超えないようにしてください。

10.4 ライトパイプアプリケーションにおいて、視野角がなぜそれほど重要ですか？

広い視野角は、光が広い円錐角で発光することを保証します。ライトパイプ（透明プラスチック製の導光体）の端に結合する場合、この広い入射角は全反射を促進し、パイプの長さに沿って光を効率的に分布させ、ホットスポットを最小限に抑えた均一なバックライトを実現します。

11. 実践的な設計および使用例

11.1 モバイルデバイスのボタンバックライト

スマートフォンでは、複数のこのサイドビューLEDをメインPCBの端に配置し、静電容量式タッチボタンやナビゲーションアイコンを均一に照らす薄く複雑な形状の導光板に直接結合させることができます。低消費電流によりバッテリー寿命を維持します。

11.2 自動車用空調制御ディスプレイ

計器盤やセンターコンソールディスプレイでは、小型LCDパネルの1つまたは2つの端に沿ってこれらのLEDを一列に配置することがあります。ライトパイプが白色光をディスプレイ領域全体に均一に分布させます。広い温度動作範囲（-40°C ～ +85°C）は、自動車環境に適しています。

11.3 産業用パネルメーター表示灯

このLEDは、産業用制御パネル上の高輝度・広角の状態表示灯（例：電源オン、アラーム）として使用できます。その信頼性と自動SMD実装との互換性により、製造が効率化されます。

12. 動作原理の紹介

これは蛍光体変換白色LEDです。コアは窒化インジウムガリウム（InGaN）で作られた半導体チップで、電流がそのP-N接合部を通過すると青色スペクトルの光を発します（エレクトロルミネセンス）。この青色光は、パッケージ内に堆積された黄色蛍光体コーティング層によって部分的に吸収されます。蛍光体は広範囲の黄色波長で光を再放出します。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。水色透明樹脂封止材はチップと蛍光体を保護しながら、効率的な光取り出しを可能にします。チップ周囲のインターリフレクター構造は、発光の多くをパッケージの側面から導き出し、広い視野角を生み出すのに役立ちます。

13. 技術トレンドと背景

57-11シリーズのようなサイドビューLEDは、電子機器設計における特定の空間制約に対する成熟かつ最適化されたソリューションを表しています。この分野のトレンドは以下に焦点を当て続けています：

• 効率向上（lm/W）：単位電力入力あたりの光出力を向上させ、消費電力の低減または輝度の向上を実現します。
• 高い演色評価数（CRI）：ディスプレイバックライト向けに、より広く連続的なスペクトルを持つLEDが開発され、より正確な色再現が可能になっています。
• 小型化：光学性能を維持または向上させながら、さらに小さなパッケージフットプリントを実現し、より薄い最終製品を可能にします。
• 信頼性と寿命の向上：より高い動作温度と長時間の動作に耐えるための材料（エポキシ、蛍光体）およびチップ技術の継続的な改善。
• 統合化：LED、ドライバーIC、受動部品を単一パッケージに組み合わせた統合LEDモジュールの出現により、エンドユーザーの設計が簡素化されます。

マイクロLEDや高度なCOB（チップ・オン・ボード）パッケージなどの新しい技術が直接表示アプリケーションに登場していますが、導光板が使用されるエッジ照明およびコンパクトな表示灯アプリケーションでは、専用のサイドビューSMD LEDが依然として支配的で最もコスト効果の高いソリューションです。