SMD トップビューLED 67-21シリーズ データシート - P-LCC-2パッケージ - 2.7-4.3V - 25mA - ブリリアントグリーン - 技術文書

1. 製品概要

67-21シリーズは、インジケータおよびバックライト用途向けに設計されたSMD（表面実装デバイス）トップビューLEDのファミリーです。この特定のバリアント（67-21/GHC-BV1/2Tと識別）は、ブリリアントグリーンの光を発します。デバイスは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おり、無色透明樹脂で封止されています。重要な設計特徴は、パッケージ内に統合されたインターリフレクタであり、光結合を最適化し、120度という広い視野角を実現しています。この特性は、効率的な光伝送が重要なライトパイプ用途に特に適しています。デバイスは低電流動作向けに設計されており、携帯型電子機器などの電力に敏感なアプリケーションの理想的な選択肢です。

1.1 主要な特徴と利点

• パッケージ：標準P-LCC-2表面実装パッケージ。
• 光学：純粋な色出力のための無色透明樹脂を用いた光学インジケータとして設計。
• 視野角：非常に広い120度の視野角。
• 性能：高性能な光出力。
• 実装：IRリフローはんだ付けプロセスに対応。
• 信頼性：湿気感受性レベル3（JEDEC J-STD-020D）に基づくプリコンディショニング。
• 適合性：本製品は鉛フリー（Pb-free）であり、EU RoHS指令、EU REACH規則に適合し、ハロゲンフリー（Br<900ppm、Cl<900ppm、Br+Cl<1500ppm）です。

1.2 対象アプリケーション

67-21シリーズLEDは、幅広いアプリケーションに適した汎用性の高い部品です：

• 自動車：計器盤やスイッチのバックライト。
• 通信機器：電話機やファクシミリの状態表示灯およびバックライト。
• 表示技術：LCDパネル、スイッチ、シンボルのフラットバックライト。
• 光導波：広い視野角と最適化された光結合により、ライトパイプアプリケーションに理想的。
• 一般用途：信頼性の高い明るいインジケータLEDを必要とするあらゆるアプリケーション。

2. 技術パラメータ分析

このセクションでは、データシートに定義された主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。これらの限界と特性を理解することは、信頼性の高い回路設計に不可欠です。

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ストレスの限界を定義します。これらの限界付近での長時間の動作は推奨されません。

• 逆電圧（V_R=5V。デバイスが逆バイアスされたときの小さなリーク電流です。5 V。逆バイアスで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。
• 連続順電流（I_F。最悪ケースの設計では、電流が25mAを超えないようにするために、常にデータシートの最大V25 mA。連続的に印加できる最大DC電流です。
• ピーク順電流（I_FP）：100 mA（1/10デューティサイクル、1 kHz）。短いパルス動作には適していますが、DCには適しません。
• 消費電力（P_d):110 mW。パッケージが放散できる最大電力で、V_F* I_F.
• Operating Temperature (T_opr）：-40 から +85 °C。通常動作時の周囲温度範囲です。
• Storage Temperature (T_stg）：-40 から +90 °C。
• ESD（HBM）：150 V。これは比較的低いESD定格であり、デバイスが静電気放電に敏感であることを示しています。適切なESD取り扱い手順が必須です。
• はんだ付け温度：リフロー：最大260°Cピーク、最大10秒間。手はんだ：端子あたり最大350°C、最大3秒間。

2.2 電気光学特性

これらは、順電流（I_F) of 20 mA and an ambient temperature (T_a）25°Cで測定された代表的な性能パラメータです。これらは、通常の動作条件下での光出力と電気的挙動を定義します。

• Luminous Intensity (I_v）：715 mcd（最小）、1120 mcd（最大）。これは人間の目で知覚される明るさの尺度です。広い範囲は、デバイスがビニングされていることを示します（セクション3参照）。
• Viewing Angle (2θ_1/2）：120度（代表値）。光度がピーク強度の半分になる角度です。広い視野角の主張を裏付けます。
• Peak Wavelength (λ_p）：518 nm（代表値）。スペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• Dominant Wavelength (λ_d）：523.5 nm（最小）、533.5 nm（最大）。この波長は知覚される色（緑）に対応し、これもビニングされます。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：35 nm（代表値）。最大パワーの半分（FWHM）での発光スペクトルの幅です。
• Forward Voltage (V_Fよりも少なくとも0.5-1.0V高い電源電圧を使用することをお勧めします。2.7 V（最小）、4.3 V（最大）@20mA。LEDが導通しているときの両端の電圧降下です。この範囲は、電流制限回路を必要とします。
• Reverse Current (I_R）：50 µA（最大）@ V_R=5V. The small leakage current when the device is reverse-biased.

パラメータ公差：データシートは追加の公差を規定しています：光度（±11%）、主波長（±1nm）、順電圧（±0.1V）。これらは最悪ケースの設計シナリオに考慮する必要があります。

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。67-21シリーズは二次元ビニングシステムを使用しています。

3.1 主波長（色）ビニング

LEDは主波長によってグループ化され、これは緑色光の知覚される色合いに直接影響します。ビンはB13からB17までのラベルが付けられています。

• B13：523.5 nm から 525.5 nm
• B14：525.5 nm から 527.5 nm
• B15：527.5 nm から 529.5 nm
• B16：529.5 nm から 531.5 nm
• B17：531.5 nm から 533.5 nm

これにより、設計者は色の一貫性が重要なアプリケーションにおいて、非常に特定の緑色の色合いを持つLEDを選択することができます。

3.2 光度（明るさ）ビニング

LEDは、20mAでの光出力に基づいても分類されます。ビンはV1とV2のラベルが付けられています。

• V1：715 mcd から 900 mcd
• V2：900 mcd から 1120 mcd

より高いビン（V2）を選択することで、より明るいインジケータが確保されます。均一なパネル輝度を必要とするアプリケーションでは、同じ強度ビンのLEDを使用する必要があります。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

LEDは標準のP-LCC-2パッケージに収められています。詳細な寸法図は、PCB（プリント基板）のランドパターン設計に必要な重要な寸法（本体サイズ、リード間隔、全高など）を提供します。これらの寸法を遵守することは、適切な配置とはんだ付けに必要です。未指定寸法の代表的な公差は±0.1 mmです。

4.2 極性識別

2端子デバイスであるため、正しい極性が不可欠です。データシートの上面図には、カソード識別子（通常はパッケージ上の切り欠き、緑色の点、またはその他のマーキング）が示されています。LEDを逆バイアスで接続すると点灯せず、逆電圧が5Vを超えるとデバイスを損傷する可能性があります。

5. はんだ付けおよび実装ガイドライン

適切な取り扱いとはんだ付けは、特にデバイスの湿気感受性レベル（MSL 3）を考慮すると、信頼性にとって極めて重要です。

5.1 保管および取り扱い

• 部品は乾燥剤入りの防湿バッグで出荷されます。
• バッグは使用直前にのみ開封してください。
• 開封後の推奨環境は、<30°C、相対湿度<60%です。
• 湿気感受性インジケータカードが過剰な湿気を示している場合、部品は使用前に60°C ±5°Cで24時間ベーキングする必要があります。
• デバイスはESD（150V HBM）に敏感です。適切なESD対策作業台と取り扱い手順を使用してください。

5.2 リフローはんだ付けプロファイル

データシートは、鉛フリーリフローはんだ付けの詳細な温度プロファイルを提供しています：

• 予熱：150-200°C、60-120秒間（昇温速度≤3°C/秒）。
• 液相線以上時間（217°C）：60-150秒間。
• ピーク温度：最大260°C、最大10秒間保持。
• 冷却：255°C以上の冷却速度は6°C/秒を超えないようにしてください。

重要な注意点：

• リフローはんだ付けは2回.
• までにしてください。 加熱および冷却中のLEDへの機械的ストレスを避けてください。 はんだ付け後にPCBを曲げないでください。
• Do not warp the PCB after soldering.

5.3 手はんだ付け

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。
• 端子あたりの接触時間を≤3秒に制限してください。
• 定格電力≤25Wのごてを使用してください。
• 各端子のはんだ付けの間隔を最低2秒空け、過熱を防いでください。
• 手はんだ付けは熱損傷のリスクが高くなります。

5.4 リワークおよび修理

LEDがはんだ付けされた後の修理は強く推奨されません。やむを得ない場合：

• 両方の端子を同時に加熱するデュアルヘッドはんだごてを使用し、はんだ接合部へのストレスを防ぐ必要があります。
• リワーク中にLEDの特性を損なう可能性を事前に評価する必要があります。

6. 梱包および発注情報

6.1 テープ＆リール仕様

部品は、自動ピックアンドプレース実装用にリールに巻かれたエンボスキャリアテープ上で供給されます。

• 梱包数量：1リールあたり2000個。
• キャリアテープのポケット、リールハブ、全体のリールの詳細な寸法が提供されており、実装装置との互換性を確保します。

6.2 ラベル説明

リールラベルには、トレーサビリティと検証のための重要な情報が含まれています：

• CPN：顧客品番
• P/N：メーカー品番（例：67-21/GHC-BV1/2T）
• QTY：梱包数量
• CAT：光度ランク（例：V1、V2）
• HUE：主波長ランク（例：B15）
• REF：順電圧ランク
• LOT No：トレーサビリティのための製造ロット番号。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

7.1 回路設計

電流制限は必須：順電圧（V_F) has a wide range (2.7V-4.3V). A small change in supply voltage can cause a large, potentially destructive change in current if only a simple series resistor is used. For stable operation and longevity, a constant current driver or a carefully calculated current-limiting resistor is essential. The resistor value (R) can be approximated using Ohm's Law: R = (V_supply- V_F) / I_F. Always use the maximum V_Ffrom the datasheet for a worst-case design to ensure the current does not exceed 25mA.

7.2 熱管理

消費電力は低い（最大110mW）ですが、接合部温度を限界内に維持することは、長期信頼性と安定した光出力にとって重要です。特に高周囲温度または最大電流付近で動作する場合は、十分なPCBの銅面積または熱ビアを確保してください。

7.3 ライトパイプのための光学設計

120度の視野角と統合されたインターリフレクタにより、このLEDはライトパイプの優れた光源となります。最適な効率のためには：

• LEDをライトパイプの入力面にできるだけ近づけて配置してください。
• LEDをライトパイプの中央下に位置合わせしてください。
• LEDの周囲に反射面またはキャビティを使用して、側面から放射された光を捕捉し、パイプ内に再指向することを検討してください。

8. 技術比較と差別化

67-21シリーズは、いくつかの主要な属性を通じて、SMDインジケータLED市場で差別化を図っています：

• 広視野角 vs 標準LED：多くの標準SMD LEDの視野角は約60-80度です。67-21シリーズの120度の視野角は、はるかに広い視認性を提供し、パネルインジケータやライトパイプアプリケーションで明確な利点となります。
• ライトパイプ向け最適化：最適化された光結合のためのインターリフレクタの具体的な言及は、一般的なアプリケーション課題に対処する設計特徴であり、汎用LEDとは一線を画しています。
• 包括的な適合性：RoHS、REACH、ハロゲンフリー基準を満たすことで、このデバイスは幅広い世界市場と環境に配慮した設計に適しています。
• 詳細なビニング：2パラメータ（波長と強度）のビニングにより、設計者は製品の色の一貫性と輝度の均一性を高度に制御できます。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: なぜ電流制限抵抗が絶対に必要なのですか？

A1: LEDは電流駆動デバイスです。そのV-I特性は指数関数的です。抵抗がない場合、LEDのV_Fcauses a very large, uncontrolled increase in current, quickly exceeding the 25mA absolute maximum rating and leading to thermal runaway and failure.

Q2: このLEDを3.3V電源で駆動できますか？

A2: はい、ただし注意深い設計が必要です。代表的なV_Fof ~3.5V (between min and max), a 3.3V supply may not be sufficient to forward-bias the LED properly, especially for units with a V_Fat the higher end of the range (4.3V). It is recommended to use a supply voltage at least 0.5-1.0V higher than the maximum expected V_Fto ensure stable current regulation by the series resistor.

Q3: MSL Level 3は私の生産プロセスで何を意味しますか？

A3: 湿気感受性レベル3は、封を開けた後、ベーキングが必要になる前に、パッケージされたデバイスを工場の床環境（<30°C/60% RH）に最大168時間（7日間）曝露できることを意味します。この時間内にはんだ付けされない場合、吸収された湿気がリフローはんだ付け中に蒸発し、内部剥離やポップコーン現象を引き起こし、部品を破壊する可能性があります。

Q4: 私のアプリケーションに適したビン（CATとHUE）をどのように選択すればよいですか？

A4: 複数のLEDが一緒に見えるアプリケーション（例：ステータスライトバー）では、同じHUE（波長）ビンを選択して、同一の色を確保してください。特定の輝度レベルを必要とするアプリケーションでは、適切なCAT（強度）ビンを選択してください。重要なアプリケーションでは、サプライヤーに相談して、必要な正確なビンを指定してください。

10. 動作原理と技術トレンド

10.1 基本的な動作原理

このLED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。しきい値を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域で再結合し、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、それが今度は発光のピーク波長を定義します—この場合は緑色スペクトル（約518-533 nm）です。無色透明樹脂封止はチップを保護し、レンズとして機能して光出力を成形し、広い120度の視野角を実現します。

10.2 業界トレンド

67-21シリーズのようなSMDインジケータLEDの開発は、いくつかの主要な業界トレンドに従っています：

• 小型化と標準化：P-LCC-2のような標準パッケージの使用により、自動実装が可能になり、基板スペースが削減されます。
• 効率向上：半導体エピタキシーとチップ設計の継続的な改善により、同じ入力電流に対してより高い光度（mcd）が得られ、より明るいインジケータまたは低消費電力が可能になります。
• 信頼性と適合性の強化：このデータシートに示されているように、鉛フリーはんだ付け、ハロゲンフリー材料、および世界的な環境規制（RoHS、REACH）への適合に向けた強い推進力があります。
• アプリケーション特化型最適化：汎用部品ではなく、LEDは、このデバイスのライトパイプ効率のためのインターリフレクタのように、特定のアプリケーションを念頭に置いて設計されることが増えています。

免責事項およびアプリケーション制限：本製品は、一般的なインジケータおよびバックライト用途を意図しています。故障が人的傷害または重大な財産損害につながる可能性のある高信頼性アプリケーション、例えば軍事/航空宇宙システム、自動車安全システム（例：ブレーキランプ、エアバッグインジケータ）、または生命に関わる医療機器向けに設計または認定されていません。そのようなアプリケーションでは、適切な認定と信頼性データを持つ部品を選択する必要があります。提供される仕様と代表曲線は参考用です。性能は、明記された絶対最大定格および動作条件内でのみ保証されます。