67-21シリーズ トップビューLED データシート - P-LCC-2パッケージ - 1.75-2.35V - 25mA - 赤/橙/緑/青/黄 - 技術文書

1. 製品概要

67-21シリーズは、汎用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トップビューLEDのファミリーです。これらの部品は、白色ボディと無色透明ウィンドウを備えたコンパクトな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。この設計は広い視野角を提供するように最適化されており、ライトパイプなど、様々な角度から光を視認する必要がある用途に特に適しています。本シリーズは、ソフトオレンジ、緑、青、黄色を含む複数の発光色で提供されており、このデータシートの特定モデルは、AlGaInPチップ材料に基づくブリリアントレッドバリアントです。このシリーズの主な利点は、低電流要求であり、バッテリー駆動または電力に敏感な携帯機器の優れた選択肢となります。

1.1 主要な特徴と利点

67-21シリーズLEDの主な特徴は、現代の電子機器製造における汎用性と使いやすさに貢献します。P-LCC-2表面実装パッケージは、標準的なピックアンドプレース装置を使用した自動配置を容易にし、組立効率と一貫性を大幅に向上させます。このパッケージは、光結合と出力を最適化し、輝度と均一性を高めるインターリフレクタを備えて設計されています。さらに、これらのLEDは無鉛構成で製造され、RoHS（有害物質の使用制限）指令に準拠しており、現代の環境および規制基準を満たしています。蒸気相リフロー、赤外線リフロー、および波はんだ付けを含む様々なはんだ付けプロセスとの互換性は、生産ラインのセットアップに柔軟性を提供します。部品は、自動組立ラインの標準である8mmテープおよびリールで供給され、製造中のスムーズな取り扱いと供給を保証します。

1.2 ターゲットアプリケーションと市場

67-21シリーズLEDは、信頼性の高い性能とコンパクトな形状により、幅広いアプリケーションで使用されています。主な市場は通信機器であり、電話機やファクシミリなどの機器における状態表示やキーやディスプレイのバックライトとして機能します。また、LCDのフラットバックライトや、制御パネルのスイッチやシンボルの照明にも一般的に採用されています。広い視野角と効率的な光結合により、LEDから機器の外部の可視点へ光を導く必要があるライトパイプアプリケーションの理想的な選択肢となります。最後に、その汎用性により、民生用電子機器、産業用制御装置、自動車内装、家電製品における無数の他のインジケータ用途にも適しています。

2. 技術パラメータ分析

このセクションでは、データシートに規定されている主要な電気的、光学的、および熱的パラメータの詳細で客観的な解釈を提供します。これらの値を理解することは、適切な回路設計と長期信頼性の確保に不可欠です。

2.1 絶対最大定格

知覚される色に関連する主波長もビニングされます。FF1やFF2などのビンは、ナノメートル（nm）単位の狭い範囲を定義します。例えば、ビンFF1は621 nmから626 nmの波長を、FF2は626 nmから631 nmをカバーします。これにより、単一製品内の複数のLED間で正確な色合わせが可能となり、均一な外観を必要とするアプリケーションにとって重要です。

2.2 電気光学特性

電気光学特性は、周囲温度25°C、順電流10 mAの標準試験条件で測定されます。ブリリアントレッドバリアントの場合、光度（I_v）は、最小36 mcd、最大90 mcdの典型的な値を持ちます。視野角（2θ1/2）は、強度がピーク値の半分に低下する角度として定義され、広い120度です。ピーク波長（λ_p）は典型的に632 nm、主波長（λ_d）は621 nmから631 nmの範囲です。スペクトル帯域幅（Δλ）は典型的に20 nmです。10 mA時の順電圧（V_F）は、最小1.75Vから最大2.35Vの範囲で、この範囲内に典型的な値が含まれます。逆電流（I_R）は、5Vの逆バイアスが印加されたときに10 μA以下であることが保証されています。

2.3 熱特性およびはんだ付け特性

熱管理は、順電流デレーティング曲線を通じて間接的に扱われます。この曲線は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、最大許容連続順電流をどのように減らさなければならないかを示しています。データシートは、組立中の熱損傷を防ぐためのはんだ付け温度プロファイルを規定しています。リフローはんだ付けの場合、LEDは260°Cのピーク温度を最大10秒間耐えることができます。手はんだ付けの場合、はんだごて先端温度350°Cで最大3秒間が許容されます。これらのガイドラインに従うことは、プラスチックパッケージと内部ワイヤボンドの完全性を維持するために不可欠です。

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に、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、光度、主波長、および順電圧のビニングシステムを使用しています。

3.1 光度ビニング

光度は、N2、P1、P2、Q1などのコードで識別されるいくつかのビンにグループ化されます。各ビンは、10 mAで測定されたミリカンデラ（mcd）単位の特定の最小および最大強度値の範囲を定義します。例えば、ビンQ1は72 mcdから90 mcdの強度をカバーします。設計者は、特定のビンコードを選択して、アプリケーションに必要な最小輝度レベルを保証することができます。

3.2 主波長ビニング

Dominant wavelength, which correlates with perceived color, is also binned. The bins, such as FF1 and FF2, define tight ranges in nanometers (nm). For instance, bin FF1 covers wavelengths from 621 nm to 626 nm, and FF2 covers 626 nm to 631 nm. This allows for precise color matching across multiple LEDs in a single product, which is critical for applications requiring uniform appearance.

3.3 順電圧ビニング

順電圧は、メイングループBの下で0、1、2とラベル付けされたグループにビニングされます。グループ0は1.75Vから1.95V、グループ1は1.95Vから2.15V、グループ2は2.15Vから2.35Vをカバーします。電圧ビンを知ることは、特にバッテリー駆動機器では1ミリボルトも重要であるため、効率的な電流制限回路の設計に重要です。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのLEDの動作についてより深い洞察を提供するいくつかの典型的な特性曲線が含まれています。

4.1 相対光度 vs. 順電流

この曲線は、光出力が電流に比例して直線的に増加しないことを示しています。低電流では急速に増加しますが、高電流では飽和する傾向があります。この非線形性は、平均電流が輝度を制御するPWM（パルス幅変調）調光設計にとって重要です。

4.2 順電圧 vs. 順電流 & 順電流デレーティング

V-I曲線は、ダイオードの指数関数的関係を示しています。デレーティング曲線は信頼性にとって重要です。これは、過熱と加速劣化を防ぐために、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、最大許容連続順電流を減らすことを義務付けています。

4.3 相対光度 vs. 周囲温度 & スペクトル分布

強度対温度曲線は、ほとんどのLEDの特性として、温度が上昇すると一般に光出力が減少することを示しています。スペクトル分布図は、指定された帯域幅を持つピーク波長を中心とした光の単色性を確認します。

4.4 放射パターン図

この極座標プロットは、広い120度の視野角を視覚的に確認し、光強度が空間的にどのように分布しているかを示しています。このタイプのパッケージでは、パターンは典型的にランバートまたはニアランバートです。

5. 機械的およびパッケージング情報

5.1 パッケージ寸法と公差

LEDパッケージには、ボディサイズ、リード間隔、全高などの特定の寸法があります。図面は典型的なP-LCC-2フットプリントを示しています。特に断らない限り、寸法公差は±0.1 mmで、これは成形プラスチック部品の標準です。カソードは、通常、パッケージ上のマーカーまたは特定のリード形状によって識別されます。

5.2 テープおよびリール仕様

自動組立のために、LEDは8mm幅のキャリアテープに巻かれたリールで供給されます。データシートは、キャリアポケット、ピッチ、およびリールハブの詳細な寸法を提供します。各リールには2000個が含まれています。適切なリール寸法は、実装機の自動フィーダーシステムとの互換性に必要です。

5.3 湿気敏感パッケージング

部品は、内部に乾燥剤を入れた防湿アルミ袋に梱包されています。湿度指示カード（HIC）が含まれており、袋の内部湿度が安全レベルを超えたかどうかを示します。このパッケージングは、プラスチックパッケージが湿気を吸収した場合に発生する可能性のある、高温リフローはんだ付けプロセス中のポップコーン現象または剥離を防ぐために不可欠です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

正しい取り扱いとはんだ付けは、歩留まりと信頼性にとって極めて重要です。LEDは、蒸気相、赤外線リフロー、および波はんだ付けプロセスと互換性があります。ピーク260°C、10秒の指定されたリフロープロファイルに従う必要があります。手はんだ付けの場合、350°Cに制御されたはんだごてでリードに接触する時間は3秒を超えないようにしてください。部品は、使用するまで元の防湿袋に保管してください。袋を開封した後、湿度指示カードが警告を示している場合は、はんだ付け前に標準のIPC/JEDECガイドラインに従って部品をベーキングする必要があります。

7. 信頼性試験

データシートには、特定の条件下で実施された包括的な信頼性試験の一覧が記載されており、信頼水準90%、LTPD（ロット許容不良率）10%です。試験には、リフローはんだ付け耐性、温度サイクル（-40°Cから+100°C）、サーマルショック、高温および低温保管、高電流（20mA）でのDC動作寿命、および高温高湿（85°C/85% RH）試験が含まれます。各試験は、22個のサンプルに対して指定された期間（例：1000時間）実施され、不良はゼロ（Ac/Re = 0/1）であることが要求されます。これらの試験に合格することは、要求の厳しいアプリケーションに適した堅牢な製品であることを示しています。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 回路設計

電圧源からLEDを駆動する場合、電流制限抵抗は必須です。抵抗値（R）は、R = (電源電圧 - V_F) / I_F として計算されます。ここで、V_FはLEDの順電圧（安全設計のため最大値を使用）、I_Fは所望の順電流（25 mA DCを超えない）です。例えば、5V電源、20 mA時のV_Fが2.35Vの場合、R = (5 - 2.35) / 0.02 = 132.5 Ω（標準値の130 Ωまたは150 Ωを使用）。特にAC結合または電圧調整が不十分な回路では、逆電圧保護のために並列保護ダイオードを検討することもできますが、LED自体は最大5Vまでの逆電圧に耐えることができます。

8.2 熱管理

LED自体の電力損失は低いですが、適切なPCBレイアウトは放熱を助けることができます。LEDの熱パッド（存在する場合）またはリードに接続されたはんだパッドが、ヒートシンクとして機能する十分な銅面積を持つことを確認してください。絶対最大電流と温度で同時に動作することは避け、デレーティング曲線を参照してください。

8.3 光学統合

ライトパイプアプリケーションの場合、LEDはパイプの入力面の下に正確に配置する必要があります。広い視野角は、より多くの光をパイプに取り込むのに役立ちます。潜在的な光漏れを考慮し、必要に応じて隣接するインジケータ間のクロストークを防ぐために不透明なバリアを使用してください。透明で無色のウィンドウは、色の歪みを最小限に抑えます。

9. 比較と差別化

より単純なラジアルリードLEDと比較して、67-21シリーズは表面実装技術（SMT）の大きな利点を提供し、より小型、軽量、そしてより自動化された組立を可能にします。その広い120度の視野角は、多くの狭視野角SMT LEDよりも優れており、ライトパイプや広域表示に特に適しています。低い順電圧（特に低いビン）は、より高いV_Fを持つ一部の青色または白色LEDと比較して、低電圧バッテリー動作に有利です。包括的なビニングシステムは、ビニングされていない、または緩くビニングされた汎用LEDよりも、優れた色と輝度の一貫性を提供します。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_p）は、スペクトルパワー分布が最大となる波長です。主波長（λ_d）は、LEDの知覚される色に一致する単色光の単一波長です。この赤色LEDのような狭スペクトルLEDでは、これらは非常に近いことが多いですが、色指定にはλ_dの方が関連性が高いです。

10.2 電流制限抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

いいえ。LEDは電流駆動デバイスです。電圧源に直接接続すると、過剰な電流が流れ、最大定格（25 mA）をすぐに超えてデバイスを破壊します。直列抵抗または定電流ドライバが常に必要です。

10.3 リールや袋のラベルをどのように解釈すればよいですか？

ラベルには、CAT（光度ランク）、HUE（主波長ランク）、REF（順電圧ランク）のコードが含まれています。これらは、セクション3.1、3.2、および3.3で概説されたビンコードに直接対応します。例えば、CAT: Q1、HUE: FF2、REF: 1と表示されているラベルは、最高輝度ビン（72-90 mcd）、上位波長ビン（626-631 nm）、および中間電圧ビン（1.95-2.15V）のLEDを指定しています。

10.4 このLEDは屋外使用に適していますか？

-40°Cから+85°Cの動作温度範囲は、ほとんどの屋外条件をカバーしています。ただし、このパッケージは防水や高紫外線耐性に対して特別に定格されていません。直接屋外にさらされる場合、湿気、ほこり、日光劣化から保護するために、追加の環境保護（コンフォーマルコーティング、密閉筐体）が必要です。

11. 実用的な使用例

シナリオ：ネットワークルーターの状態表示パネルの設計パネルには、点灯する必要がある複数のアイコン（電源、インターネット、Wi-Fi）があります。PCB上のスペースは限られています。67-21シリーズLEDは理想的な選択肢です。そのSMT P-LCC-2パッケージは、スルーホールLEDと比較してスペースを節約します。広い120度の視野角により、部屋の様々な角度からアイコンがはっきりと見えます。メインPCBに実装されたLEDからフロントパネルへ光を導くために、各アイコン用にライトパイプが設計されています。設計者は、すべてのインジケータ間で均一な輝度と色を確保するために、同じ強度（例：P2）および波長（例：FF2）ビンからLEDを選択します。各LEDには電流制限抵抗を備えた単純な駆動回路が使用され、個別制御のためにルーターのマイクロコントローラのGPIOピンに接続されます。低い消費電流（例：LEDあたり10 mA）は、システムの電源への負荷を最小限に抑えます。

12. 技術原理の紹介

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接合に順電圧が印加されると、n型領域からの電子が活性層でp型領域からの正孔と再結合します。この再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。発光の特定の波長（色）は、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。67-21シリーズの赤色LEDは、AlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）チップを使用しており、これは高効率の赤、橙、黄光を生成する一般的な材料システムです。プラスチックパッケージは、壊れやすい半導体ダイを保護し、リードの機械的構造を提供し、広い視野角特性をもたらす光出力ビームを形成するレンズまたはドームを組み込む役割を果たします。

13. 業界動向と発展

LED業界は、より高い効率、より小さなパッケージ、そしてより大きな統合に向けて進化し続けています。67-21シリーズは成熟した信頼性の高い技術を代表していますが、インジケータLEDの動向には、さらに小さな形状（例：チップスケールパッケージ）、より低い電流でのより高い輝度、動的な色表示のための単一パッケージ内の多色（RGB）LEDのより広範な採用が含まれます。また、エンドユーザーのキャリブレーションの必要性を減らすために、メーカーからの改善された色の一貫性とより厳密なビニングへの重点も高まっています。さらに、持続可能性への取り組みは、部品のライフサイクル全体を通じた材料使用量とエネルギー消費のさらなる削減を推進しています。67-21シリーズに見られる広い視野角、信頼性の高い性能、自動組立との互換性の原則は、これらの進歩の基礎であり続けています。