SMD トップビュー ブルーLED 67-21シリーズ データシート - P-LCC-2パッケージ - 2.7-3.5V - 25mA - 90mW

1. 製品概要

67-21シリーズは、トップビュー用途向けに設計された表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）のファミリーです。この部品は、コンパクトな白色P-LCC-2パッケージと無色透明ウィンドウを備え、信頼性の高いインジケータおよびバックライト機能を提供するように設計されています。その主な設計目標は、最適化された光出力と結合効率を提供することであり、ライトパイプとの統合に特に適しています。このデバイスは低電流レベルで動作し、エネルギー効率が最重要視されるバッテリー駆動または電力に敏感な携帯型電子機器にとって重要な利点です。

このLEDの中核的な利点には、様々な視点からの視認性を確保する広い視野角と、標準的な自動組立プロセスとの互換性が含まれます。高効率な大量生産のために、テープリールに梱包されて供給されます。本製品は、鉛フリー、EU REACH規制準拠、ハロゲンフリー要件（Br<900ppm、Cl<900ppm、Br+Cl<1500ppm）の適合を含む、いくつかの主要な環境および安全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標準に基づくプリコンディショニングが施されています。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある限界を定義します。これらは動作条件ではありません。67-21シリーズLEDの場合、最大逆電圧（VR）は5Vです。逆方向にこの電圧を超えると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。最大連続順方向電流（IF）は25 mAです。パルス動作では、デューティサイクル1/10、1 kHzの条件下で、ピーク順方向電流（IFP）100 mAが許容されます。パッケージが処理できる最大電力損失（Pd）は90 mWであり、これは熱管理に直接関連します。最大許容接合温度（Tj）は115°Cです。デバイスの動作温度範囲（Topr）は-40°Cから+85°C、保管温度範囲（Tstg）は-40°Cから+90°Cです。静電気放電（ESD）耐性は2000V（人体モデル）です。はんだ付け温度プロファイルは、リフロー（最大260°C、10秒間）と手はんだ（最大350°C、3秒間）の両方で規定されています。

2.2 電気光学特性

電気光学特性は、標準試験条件Ta=25°C、IF=20mAで測定され、代表的な性能パラメータを提供します。光度（Iv）は、最小72 mcdから最大180 mcdの典型的な範囲を持ち、具体的な値はビンコードによって決定されます。視野角（2θ1/2）は、光度がピーク値の半分に低下する角度として定義され、典型的には120度で、非常に広い放射パターンを提供します。発光色は青色で、ピーク波長（λp）は典型的に約468 nmです。主波長（λd）は462 nmから472 nmの範囲です。スペクトル帯域幅（Δλ）は典型的に20 nmです。LEDに20mAを流すために必要な順方向電圧（VF）は2.70Vから3.50Vの範囲です。逆電流（IR）は非常に低く、5Vの逆バイアスを印加した場合の最大値は10 μAです。

3. ビンシステムの説明

LEDの性能はロットによって異なる場合があります。設計者の一貫性を確保するために、67-21シリーズは主要パラメータ（光度、主波長、順方向電圧）ごとにビン分類されています。

3.1 光度ビン

光度は4つのコードにビン分けされています：Q1（72-90 mcd）、Q2（90-112 mcd）、R1（112-140 mcd）、R2（140-180 mcd）。許容差は±11%が適用されます。これにより、必要な輝度レベルに基づいて選択が可能です。

3.2 主波長ビン

知覚される色を定義する主波長は、'FA'グループに分類され、5つのコードにビン分けされています：AA0（462.0-464.0 nm）、AA1（464.0-466.0 nm）、AA2（466.0-468.0 nm）、AA3（468.0-470.0 nm）、AA4（470.0-472.0 nm）。許容差は±1nmと規定されています。これにより、アプリケーションでの精密な色合わせが可能になります。

3.3 順方向電圧ビン

順方向電圧は'F'グループに分類され、4つのコードにビン分けされています：10（2.70-2.90V）、11（2.90-3.10V）、12（3.10-3.30V）、13（3.30-3.50V）。許容差は±0.1Vが適用されます。VFビンを知ることは、効率的な電流制限回路の設計と消費電力の予測に役立ちます。

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動作を示すいくつかの代表的な特性曲線が提供されています。これらのグラフは参考用であり、保証された最小値または最大値を表すものではありません。

順方向電流 vs. 順方向電圧（IV曲線）：この曲線は、LEDを流れる電流とその両端の電圧との間の指数関数的な関係を示しています。動作点の決定と駆動回路の設計に極めて重要です。曲線は通常、オン電圧を超えるわずかな電圧の増加が電流の大幅な増加をもたらすことを示しています。

相対光度 vs. 順方向電流：このグラフは、光出力が順方向電流とともにどのように増加するかを示しています。推奨動作範囲内では一般的に線形ですが、より高い電流では飽和する可能性があります。これは、所望の輝度レベルを得るための駆動電流の選択に役立ちます。

相対光度 vs. 周囲温度：この曲線は、周囲温度の上昇に伴う光出力の低下を示しています。LEDの効率は温度の上昇とともに低下します。これは、一貫した輝度を維持するためのアプリケーションにおける熱管理の重要な考慮事項です。

順方向電流低下曲線：このグラフは、周囲温度の関数としての最大許容連続順方向電流を示しています。温度が上昇すると、最大接合温度を超えないようにし、長期信頼性を確保するために、最大電流を低減する必要があります。

スペクトル分布：このプロットは、約468 nmのピーク波長を中心に、異なる波長にわたって放射される光の相対強度を示しています。青色光放射のスペクトル純度と幅を示しています。

放射パターン図：この極座標プロットは、光強度の空間分布を視覚的に表し、広い120度の視野角を確認します。光が前方（0°）により強く放射され、側面に向かって減少する様子を示しています。

5. 機械的およびパッケージ情報

LEDはP-LCC-2（プラスチックリードチップキャリア）パッケージに収められています。パッケージ本体は白色で、無色透明のレンズを備えています。データシートには、長さ、幅、高さ、リード間隔、その他の重要な機械的特徴を指定した詳細な寸法図が提供されています。特に断りのない限り、すべての公差は典型的に±0.1mmです。図面には、トップビュー、サイドビュー、およびPCBレイアウトのためのフットプリント推奨が含まれており、アノードとカソードのパッド形状、推奨されるソルダーマスク開口部を示しています。極性は、デバイス自体に、カソード付近の切り欠きやドットなどのマーキングで示されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いとはんだ付けは、信頼性にとって不可欠です。

保管：部品は、乾燥剤と湿度指示カードを備えた防湿バッグに梱包されています。バッグは、使用直前にのみ、30°C以下、相対湿度60%以下の管理環境で開封する必要があります。開封後、部品は湿気感受性レベル（MSL 3、J-STD-020D準拠）で指定された時間内に使用する必要があります。指示カードが過度の湿気を示している場合は、使用前に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：鉛フリーはんだ用の特定の温度プロファイルが推奨されています。プロファイルには、予熱段階（150-200°C、60-120秒）、ピーク温度までの立ち上げ（最大260°C）、液相線以上での時間（217°C、60-150秒）、制御された冷却が含まれます。255°C以上の時間は30秒を超えてはならず、260°Cのピーク温度は最大10秒間保持する必要があります。リフローは2回以上行わないでください。加熱中にLEDにストレスを加えてはならず、はんだ付け後にPCBが反り返ってはなりません。

手はんだ付け：必要な場合、手はんだ付けは、端子ごとに3秒以内、先端温度350°C以下のはんだごてで行う必要があります。はんだごての電力は25W以下であるべきです。各端子のはんだ付けの間には、最低2秒の間隔を空ける必要があります。修理作業には、熱ストレスを避けるために、両頭はんだごての使用が推奨されます。

7. 梱包および発注情報

LEDは、自動ピックアンドプレース組立用にリールに巻かれた8mmキャリアテープ上で供給されます。各リールには2000個が含まれています。リールとテープの寸法はデータシートに規定されています。リールのラベルには、顧客品番（CPN）、品番（P/N）、梱包数量（QTY）、および光度ランク（CAT）、主波長ランク（HUE）、順方向電圧ランク（REF）のビンコード、ロット番号（LOT No）が記載されています。

8. アプリケーション推奨事項

典型的な用途：このLEDは、通信機器（電話機、ファクシミリのインジケータおよびバックライト）、LCD、スイッチ、シンボルのフラットバックライト、パネルやベゼルに光を導くライトパイプアプリケーション、および汎用インジケータ用途に最適です。

設計上の考慮事項： 電流制限：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あり、順方向電圧のわずかな変化が、破壊的な可能性のある電流の大きな変化を引き起こす可能性があります。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (電源電圧 - VF) / IF。ここで、VFはビンまたは代表値からの順方向電圧、IFは所望の動作電流（例：20mA）です。熱管理：電力損失は低いですが、十分なPCB銅面積またはスルーホールを確保することで、特に高温環境や高電流駆動時に放熱を助けます。これにより、光出力と寿命が維持されます。光学設計：広い120°の視野角と透明レンズは、光を取り出して方向付ける必要があるライトパイプアプリケーションに優れています。白色パッケージは内部光を反射し、全体的な効率を向上させます。

9. 技術比較と差別化

一般的な青色LEDと比較して、67-21シリーズにはいくつかの明確な利点があります。広い120度の視野角は、より狭いビーム（例：60-80度）を持つ多くの標準LEDよりも優れており、オフアクシス視認性を必要とするアプリケーションに適しています。強度、波長、電圧のための明確なビン分け構造は、メーカーに予測可能で一貫した性能を提供し、マルチLEDアレイにおける色合わせと輝度均一性に不可欠です。パッケージは、光結合を最適化するために特別に設計されており、光ガイドと併用する際の効率を向上させます。さらに、現代の環境基準（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）に完全に準拠しているため、厳しい規制を持つ世界市場に適しています。

10. よくある質問（FAQ）

Q: なぜ電流制限抵抗が絶対に必要なのでしょうか？

A: LEDのIV特性は指数関数的です。抵抗がない場合、電流は電源の能力とLEDの小さな内部抵抗によってのみ制限され、瞬時に25mAの最大値をはるかに超える電流を流し、過熱と致命的な故障を引き起こす可能性があります。

Q: 抵抗なしで3.3V電源でこのLEDを駆動できますか？

A: できません。代表的なVFが3.0Vであっても、ビン分け、温度、製造公差による変動により、実際のVFはそれより低くなる可能性があります。直接接続された3.3V電源は、LEDに過剰な電流を強制する可能性があります。常に直列抵抗を使用してください。

Q: 'Precondition: JEDEC J-STD-020D Level 3'とはどういう意味ですか？

A: これは、部品が湿気感受性レベル（MSL）3であることを意味します。工場で密封された防湿バッグを開封した後、部品は<30°C/60% RHで保管された場合、168時間（7日）以内にPCBに実装する必要があります。この時間を超えた場合は、リフローはんだ付け中のポップコーン現象を防ぐために、使用前に再ベーキングする必要があります。

Q: リールラベルのビンコードはどのように解釈すればよいですか？

A: CATコード（例：R1）は光度範囲を示します。HUEコード（例：AA2）は主波長範囲を示します。REFコード（例：11）は順方向電圧範囲を示します。これにより、使用しているバッチの電気的および光学的パラメータを確認できます。

11. 実用的な使用例

シナリオ: 携帯型医療機器のステータスインジケータパネルの設計

このデバイスには、濃色のポリカーボネートウィンドウの背後に複数のステータスLED（電源、バッテリー低下、Bluetooth接続）があります。67-21シリーズが選択されました。その広い視野角により、デバイスを斜めから見た場合でもインジケータが視認可能です。低電流要件（20mA）は、バッテリー寿命を最大化するのに理想的です。メインPCBに実装されたLEDからの光をフロントパネルウィンドウまで導くためにライトパイプが設計されています。白色LEDパッケージは、光をパイプに反射させるのに役立ちます。設計者は、すべてのインジケータが同一の輝度と色を持つように、同じ強度と波長のビン（例：R1、AA2）からLEDを選択します。3.3Vシステム電源用に計算された、各LEDに電流制限抵抗を備えたシンプルな駆動回路が実装されます。データシートからのリフロープロファイルがSMT組立ラインにプログラムされます。

12. 動作原理

これはInGaN（窒化インジウムガリウム）チップ材料に基づく半導体ダイオードです。ダイオードのオン電圧（約2.7-3.5V）を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。InGaN材料の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが放出される光の波長（色）を定義します—この場合は約468 nmの青色光です。P-LCC-2パッケージはチップを封止し、機械的保護を提供し、ワイヤーボンドを収容し、光出力ビームを形成するレンズを組み込んでいます。

13. 技術トレンド

青色LED、特にInGaNに基づく効率的なものの開発は、白色LED（蛍光体変換による）とフルカラーディスプレイを可能にする固体照明の基礎的な成果でした。67-21シリーズのようなインジケータ型SMD LEDにおける現在のトレンドは、いくつかの分野に焦点を当てています：効率向上：継続的な材料科学の改善は、単位電力入力あたりより多くの光（より高い発光効率）を生成し、エネルギー消費をさらに削減することを目指しています。小型化：P-LCC-2は標準パッケージですが、ますます小型化する民生電子機器でPCBスペースを節約するために、より小さなフットプリント（例：0402、0201メートルサイズ）への絶え間ない推進があります。信頼性と堅牢性の向上：パッケージ材料とダイアタッチ技術の改善により、動作寿命の延長と熱サイクルおよび湿度に対する耐性の向上が続いています。より厳密なビン分けと色の一貫性：アプリケーションがより精密で均一な照明を要求するにつれて、メーカーは光束、色度座標、順方向電圧に対してより厳格で細かいビン分けプロセスを実施しています。