P-LCC-2 青色LED データシート - パッケージ 3.2x2.8x1.9mm - 順方向電圧 2.7-3.5V - 光度最大285mcd - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、P-LCC-2パッケージの表面実装デバイス（SMD）LEDの仕様を詳細に説明します。この部品の主な機能は、光学インジケータまたはバックライト光源としての役割です。その中核的な利点は、無色透明ウィンドウを備えたコンパクトな白色パッケージに由来し、120度の広い視野角を実現しています。光結合のための最適化された内部反射構造を特徴とするこの設計は、特に導光板やライトパイプのアプリケーションに適しています。ターゲット市場には、通信機器（電話/ファクシミリのインジケータ用）、LCDバックライト用の民生電子機器、スイッチ照明、信頼性の高い一貫した光出力が求められる汎用インジケータ用途などが含まれます。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 絶対最大定格

本デバイスは、以下の絶対限界内で確実に動作するように設計されており、これを超えると永久損傷が発生する可能性があります。最大逆電圧（V_R）は5Vです。連続順方向電流（I_F）は25mAを超えてはならず、パルス条件下（デューティサイクル1/10、1kHz）では100mAのピーク順方向電流（I_FP）が許容されます。最大許容損失（P_d）は95mWです。本コンポーネントは、人体モデル（HBM）に基づく2000Vの静電気放電（ESD）に耐えることができます。動作温度範囲（T_opr）は-40°Cから+85°C、保管温度（T_stg）は-40°Cから+90°Cです。はんだ付け温度の制限は、リフロー（260°C、10秒間）および手はんだ（350°C、3秒間）について定義されています。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、標準試験条件（I_F = 20mA、周囲温度（T_a）= 25°C）で測定されます。光度（I_V）には、ビニングシステムで定義された典型的な範囲があり、最小90ミリカンデラ（mcd）、最大285 mcdです。青色バリアントの主波長（λ_d）は464 nmから472 nmの間で指定され、典型的なピーク波長（λ_p）は約468 nmです。スペクトル半値幅（Δλ）は典型的に25 nmです。LEDを20mAで駆動するために必要な順方向電圧（V_F）は、最小2.70Vから最大3.50Vの範囲です。許容差は、光度で±11%、順方向電圧で±0.1V、ピーク波長で±1nmとされています。

3. ビニングシステムの説明

生産の一貫性を確保するため、LEDは主要な性能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

光出力は5つのビン（Q2、R1、R2、S1、S2）に分類され、最小値は90 mcd（Q2）から225 mcd（S2）、最大値は112 mcd（Q2）から285 mcd（S2）の範囲で、すべてI_F=20mAで測定された値です。

3.2 主波長ビニング

青色（グループF）は、さらに4つの波長ビンに細分されます：AA1（464-466 nm）、AA2（466-468 nm）、AA3（468-470 nm）、AA4（470-472 nm）。これにより、設計者は非常に特定の色度点を持つLEDを選択することができます。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、全体の2.70Vから3.50Vの範囲内で4つのグループ（10、11、12、13）にビニングされ、各ビンは0.2Vの範囲をカバーします（例：ビン10: 2.70-2.90V）。これは、効率的な電流制限回路の設計や、複数LEDアレイでの均一な輝度を確保する上で重要です。

4. 特性曲線分析

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特性曲線が提供されています。

4.1 相対光度 vs. 順方向電流

この曲線は、光出力が順方向電流とともに増加するが、線形ではないことを示しています。これは、設計者がLEDを標準の20mA以上または以下で駆動する際の効率のトレードオフを理解するのに役立ちます。

4.2 相対光度 vs. 周囲温度

光度は周囲温度の上昇とともに減少します。この曲線は、高温環境で動作するアプリケーションにとって不可欠であり、性能と寿命を維持するために必要なデレーティングを示しています。

4.3 順方向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方向電流を定義しています。過熱を防止し信頼性を確保するため、25°Cを超えて動作する場合は電流を低減する必要があります。

4.4 順方向電流 vs. 順方向電圧

このIV曲線は、電流と電圧の間の指数関数的な関係を示しており、適切な駆動方式（定電流 vs. 抵抗ベース）を選択するための基礎となります。

4.5 スペクトル分布

スペクトルプロットは、468 nm付近を中心とした定義された帯域幅を持つ単色の青色光出力を確認するもので、色に敏感なアプリケーションにとって重要です。

4.6 放射パターン図

この極座標プロットは、120度の視野角を持つランバート型に近い広い放射パターンを視覚的に確認し、光強度が空間的にどのように分布するかを示しています。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

P-LCC-2パッケージはコンパクトなフットプリントを有しています。主要寸法には、本体サイズが長さ約3.2mm、幅約2.8mm、高さ1.9mmが含まれます。カソードは、パッケージ上の切り欠きまたは緑色のマーキングで識別されます。詳細図面には、PCB設計のためのパッドレイアウト推奨事項（ランドパターンやソルダーマスク定義を含む）が指定されており、特に記載のない限り標準公差は±0.1mmです。

5.2 リールおよびテープ寸法

本コンポーネントは、自動実装機用に8mmキャリアテープに供給されます。リール寸法およびテープポケット仕様は、標準SMT装置との互換性を確保するために提供されています。各リールには2000個が収納されています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

本LEDは、気相リフロー、赤外線リフロー、およびフローはんだ付けプロセスに対応しています。リフローはんだ付けの重要なパラメータは、ピーク温度260°Cを最大10秒間です。手はんだの場合は、はんだごて先端温度を350°C以下に抑え、パッドごとの接触時間は3秒以内に制限する必要があります。はんだ付け中およびはんだ付け後にパッケージに機械的ストレスを加えないことが極めて重要です。本デバイスは、鉛フリーおよびRoHS準拠として定格されています。

7. 梱包および発注情報

LEDは、湿気に敏感なデバイス（MSD）であるため、保管および輸送中の湿気から保護するために乾燥剤を入れた防湿バリアバッグに梱包されています。リール上の製品ラベルには、光度ランク（CAT）、主波長ランク（HUE）、順方向電圧ランク（REF）のコードが含まれており、これらはビニング情報に直接対応しています。部品番号67-11/BHC-FQ2S1F/2Tは、これらのビン選択（例：波長グループのF、強度のQ2/S1など）をエンコードしています。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 状態表示：民生電子機器、通信機器、産業用パネルにおける電源、接続、または機能状態表示灯に最適です。
• バックライト：小型LCDディスプレイ、キーパッドシンボル、またはメンブレンスイッチのエッジライト式またはダイレクトライト式バックライトに適しています。
• 導光板/ライトパイプ：広い視野角と透明パッケージにより、光をフロントパネルに導くプラスチック製ライトパイプの優れた点光源として使用できます。
• 一般照明：低照度の装飾的または機能的な照明用のアレイとして使用できます。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：順方向電流を設定するためには、常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。電源電圧とビンからの最大V_F（例：3.5V）に基づいて抵抗値を計算し、最悪条件下でも電流が25mAを超えないようにします。
• 熱管理：高温環境下または最大電流付近での連続動作の場合、PCBの放熱対策を考慮し、他の熱源の近くに配置しないでください。電流デレーティング曲線に従ってください。
• 光学設計：120度の視野角を活用してください。ライトパイプアプリケーションでは、この広い放射パターンを効率的に捕捉・伝送するように、パイプの材質と形状が設計されていることを確認してください。
• ESD保護：デバイスには内蔵ESD保護（2000V HBM）が備わっていますが、取り扱いおよび組立時の標準的なESD対策を実施することを推奨します。

9. 技術比較

5mmスルーホールタイプなどの旧式LEDパッケージと比較して、このP-LCC-2 SMD LEDは大きな利点を提供します：はるかに小さなフットプリントによる高密度設計の実現、完全自動組立との互換性によるコスト削減、薄型エンド製品のための低プロファイル。その広い視野角は、狭視野角のSMD LEDに対する重要な差別化要因であり、二次光学系なしでオフアクシス角度からの視認性が求められるアプリケーションで優れています。定義されたビニング構造は、ビニングされていないLEDよりも厳密な性能管理を提供し、生産ロットでの色と輝度の一貫性を保証します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを5V電源から直接駆動できますか？

A: できません。順方向電圧は2.7-3.5Vのみです。5Vに直接接続すると過剰な電流が流れ、LEDが破損します。電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、5V電源、典型的なV_F=3.2V、目標I_F=20mAの場合、必要な抵抗値は（5V - 3.2V）/ 0.02A = 90Ωです。

Q: なぜ光度の範囲がこれほど広いのですか（90から285 mcd）？

A: この範囲は、全生産ビンにわたる総合的な広がりを表しています。発注時に特定のビン（例：S1: 180-225 mcd）を指定することで、アプリケーションに必要なはるかに狭い輝度範囲内のLEDを保証することができます。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 指定温度範囲内で20mA以下で動作する場合、単一のLEDに対して専用のヒートシンクは通常必要ありません。ただし、アレイ構成の場合や高温環境下での動作では、PCBの銅パッドを介した熱管理が重要になります。

Q: カソードはどのように識別しますか？

A: カソードはパッケージ上にマーキングされています。パッケージ外形図を参照してください。識別特徴（通常はカソード側の緑色の点または切り欠き）が示されています。

11. 実用例

シナリオ：ネットワークルーター用の状態表示パネルの設計パネルには4つのアイコン（電源、インターネット、Wi-Fi、イーサネット）があり、ライトパイプを使用して背面から照明する必要があります。設計者はこのP-LCC-2青色LEDを選択します。十分な輝度を確保するために強度ビンS1を、一貫した青色調を得るために波長ビンAA2を選択します。PCB上では、4つのLEDが成形されたライトパイプの入射点の真下に配置されます。3.3Vのシステム電源レールと選択された電圧ビンからの最大V_Fに基づく簡単な抵抗計算を用いて、18mAの定電流が選択されます（マージンを考慮して20mA最大値よりわずかに低い値）。120度の広い視野角により、光をライトパイプに効率的に結合させ、アイコン全体に均一な照明と良好なオフアクシス視認性を提供します。SMDパッケージにより、コンパクトなPCBレイアウトと自動組立が可能になります。

12. 原理紹介

このLEDは、窒化インジウムガリウム（InGaN）で作られた半導体チップに基づいています。ダイオードの閾値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材料の活性領域内で再結合します。この再結合プロセスにより、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。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、それが直接放出光の波長（色）に対応します—この場合は青色です。チップ内で生成された光は、その後パッケージを通して取り出されます。無色透明のエポキシ樹脂はレンズとして機能し、内部反射構造（内部反射体として言及）は、内部で生成された光の多くをパッケージ上部に向けて導き、効率を向上させるとともに広い視野角を生み出します。

13. 開発動向

このようなインジケータLEDの動向は、高効率化（電流1mAあたりの光出力向上）に向かって続いており、これにより消費電力と発熱が低減されます。パッケージサイズもさらに小型化が進み、より小型化された電子機器を可能にしています。均一な外観が重要な民生電子機器などのアプリケーションの要求を満たすため、より厳密なビニングと優れた色の一貫性への重視が高まっています。さらに、駆動回路や保護機能をLEDパッケージに直接統合することは、エンドユーザーの回路設計を簡素化するための継続的な開発分野です。青色LEDの基盤となるInGaN技術は成熟していますが、極端な温度下での信頼性と性能を向上させるために改良が続けられています。