67-21シリーズ トップビューLED 技術データシート - パッケージ 2.0x1.25x1.1mm - 順電圧 1.75-2.35V - ブリリアントレッド - 60mW

1. 製品概要

67-21シリーズは、コンパクトなP-LCC-2パッケージに収められた表面実装型トップビューLEDのファミリーです。このデバイスは、白色のパッケージ本体と無色透明ウィンドウを特徴とし、効率的な光学インジケータとしての機能に寄与しています。重要な設計特徴は、パッケージ形状と内蔵インターリフレクターによって実現された広い視野角です。この設計は光結合を最適化し、光導波路を用いて照明を導くアプリケーションに特に適しています。デバイスは低電流で動作し、携帯電子機器などの電力に敏感なアプリケーションでの魅力を高めています。鉛フリー（Pbフリー）製造基準に準拠し、RoHS規制を遵守しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDシリーズの主な利点は、コンパクトな形状、優れた視野角、自動化組立プロセスとの互換性です。120度の広い視野角により、様々な方向からの視認性が確保されます。デバイスは標準的な気相リフロー、赤外線リフロー、およびはんだ付けプロセスと互換性があり、大量生産を容易にします。8mmテープリールで供給され、自動ピックアンドプレース装置の要件に適合しています。低い順電流要件は、省電力が重要な電池駆動デバイスに理想的です。ターゲット市場には、通信機器（電話、ファクシミリなど）、民生電子機器、産業用制御パネル、信頼性の高い低電力状態表示が必要な汎用インジケータアプリケーションが含まれます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

LEDの性能は、特定の周囲温度条件（Ta=25°C）で定義されます。これらのパラメータを理解することは、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

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。これらの限界を超えた動作は推奨されません。

• 逆電圧（V_R）：5 V。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）：25 mA。
• ピーク順電流（I_FP）：60 mA、パルス条件下（デューティサイクル1/10、周波数1 kHz）で許容されます。
• 電力損失（P_d）：60 mW。これは熱として許容される最大電力損失です。
• 静電気放電（ESD） HBM：2000 V。この定格はデバイスの静電気に対する感度を示します。適切なESD取り扱い手順に従う必要があります。
• 動作温度（T_opr）：-40°C から +85°C。
• 保存温度（T_stg）：-40°C から +90°C。
• はんだ付け温度：リフローはんだ付けの場合、ピーク温度260°Cを最大10秒間と規定します。手はんだ付けの場合、はんだごて先端温度は350°Cを超えず、1リードあたり最大3秒間とします。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、標準テスト電流 I_F= 20 mA で測定されます。

• 光度（I_v）：57 mcd（最小）から140 mcd（最大）の範囲で、ビニングシステムによって示される代表値があります。許容差は±11%です。
• 視野角（2θ_1/2）：120度（代表値）。これは光度がピーク値の半分に低下する全角です。
• ピーク波長（λ_p）：632 nm（代表値）。これはスペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長（λ_d）：617.5 nm から 633.5 nm の間で、知覚される色（ブリリアントレッド）を定義します。許容差は±1 nmです。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：20 nm（代表値）。これは発光のスペクトル純度を示します。
• 順電圧（V_F）：20 mA時で1.75 Vから2.35 Vの間、許容差±0.1 V。このパラメータは必要な電流制限抵抗値を決定する上で重要です。
• 逆電流（I_R）：逆バイアス5 V印加時、最大10 μA。

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。

3.1 光度ビニング

LEDは、20 mAで測定された光度に基づいて4つのビン（P2、Q1、Q2、R1）に分類されます。例えば、ビンR1には光度が112 mcdから140 mcdのLEDが含まれます。

3.2 主波長ビニング

色（主波長）は4つのグループ（E4、E5、E6、E7）にビニングされ、各グループは4 nmの範囲をカバーします。例えば、グループA、ビンE7は、波長629.5 nmから633.5 nmをカバーします。

3.3 順電圧ビニング

順電圧は、グループB内で3つのグループ（0、1、2）にビニングされます。ビン0は1.75Vから1.95V、ビン1は1.95Vから2.15V、ビン2は2.15Vから2.35Vをカバーします。これにより、並列ストリングで均一な電流分布を必要とするアプリケーション向けに、より厳密な電圧許容差を持つLEDを選択することができます。

4. 性能曲線分析

データシートは、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を提供します。

4.1 相対光度 vs. 順電流

この曲線は、光出力が順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。最適な効率を得るために、定格電流付近でLEDを駆動することの重要性を強調しています。定格電流を大幅に超えて駆動すると、明るさの向上が鈍化し、過剰な熱が発生します。

4.2 順電圧 vs. 順電流

IV曲線は、ダイオードの指数関数的関係を示しています。順電圧は電流とともに増加します。この曲線は、消費電力（V_F* I_F）が熱を発生するため、熱管理分析に不可欠です。

4.3 順電流ディレーティング曲線

このグラフは、周囲温度の関数として許容される最大連続順電流を規定します。周囲温度が上昇すると、接合温度限界と60 mWの電力損失定格を超えないように、最大許容電流を低減する必要があります。例えば、85°Cでは、最大連続電流は25°Cでの25 mA定格よりも大幅に低くなります。

4.4 相対光度 vs. 周囲温度

LEDの光出力は温度に依存します。この曲線は通常、周囲温度（したがって接合温度）が上昇するにつれて光度が減少することを示しています。この特性は、広い温度範囲で動作する設計に考慮する必要があります。

4.5 スペクトル分布

スペクトルプロットは、AlGaInPチップの単色性を確認し、赤色領域（~632 nm）に明確な帯域幅を持つ主ピークを示しています。

4.6 放射パターン

極座標図は120度の視野角を視覚的に表し、光強度の空間分布を示しています。このパッケージタイプでは、放射パターンは通常ランバートまたはそれに近い形状です。

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

P-LCC-2パッケージはコンパクトなフットプリントを持ちます。主要寸法は、本体サイズが長さ約2.0 mm、幅1.25 mm、高さ1.1 mmです。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、適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するためのPCB設計用パッドレイアウト推奨事項が規定されています。未指定の公差はすべて±0.1 mmです。

5.2 ラベル説明

デバイスラベルには、ビニング特性を示すコードが含まれています：CATは光度ランク、HUEは主波長ランク、REFは順電圧ランクを示します。これにより、正確なトレーサビリティと選択が可能になります。

5.3 リールおよびテープ寸法

LEDは、標準180 mmリールに巻かれた8mmキャリアテープ上で供給されます。キャリアテープの寸法（ポケットサイズ、ピッチ）は、自動組立装置と互換性があるように規定されています。各リールには2000個が含まれます。

5.4 防湿包装

長期保存および湿気敏感デバイスの問題を防ぐために、リールは乾燥剤と湿度指示カードを入れたアルミ防湿バッグで包装されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

デバイスは標準SMD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：ピーク温度プロファイル260°C ±5°C、持続時間10秒以内を推奨します。
• 手はんだ付け：必要な場合、はんだごて先端温度は350°Cを超えず、1リードあたり最大3秒間とします。
• 保管：密封防湿バッグを開封後、部品は指定された時間内（明示されていませんが包装により暗示）に使用するか、安全限界を超える周囲湿度にさらされた場合は標準MSD取り扱い手順に従ってベーキングする必要があります。

7. 信頼性および認定

製品は、信頼度90%、LTPD 10%で厳格な信頼性試験を受けています。標準試験には以下が含まれます：

• リフローはんだ付け耐性：はんだ付け性とパッケージ完全性のために260°Cに耐えます。
• 温度サイクル：-40°C から +100°C 間で300サイクル。
• 熱衝撃：-10°C から +100°C 間で急激な遷移による300サイクル。
• 高温保存：100°Cで1000時間。
• 低温保存：-40°Cで1000時間。

これらの試験は、電子製品で一般的に遭遇する過酷な環境条件下でのデバイスの堅牢性を確保します。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 状態インジケータ：通信機器、ネットワークハードウェア、民生家電における電源、接続性、またはモードインジケータ。
• バックライト：LCDパネル、キーパッドスイッチ、シンボルのエッジライトまたは直接バックライトで、しばしば光導波路と組み合わせられます。
• 光導波路システム：広い視野角と最適化された光結合により、プラスチックまたはアクリル製光導波路の理想的な光源となります。
• 携帯/電池駆動デバイス：低消費電力のため、スマートフォン、タブレット、リモコン、ウェアラブル技術に優れています。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：常に直列抵抗を使用して順電流を所望の値（例：代表的な明るさの場合は20 mA）に制限してください。抵抗値は R = (V_supply- V_F) / I_F を使用して計算します。過電流を避けるために、最悪ケースのV_F（最小）を考慮してください。
• 熱管理：電流ディレーティング曲線に従ってください。高温環境アプリケーションまたは連続動作の場合、特に最大定格付近で駆動する場合は、十分なPCB銅面積または熱ビアを確保して放熱してください。
• ESD保護：ユーザーがアクセス可能なアプリケーションでLEDに接続された信号線にESD保護を実装してください。
• 光学設計：光導波路を使用する場合、LEDの放射パターンと位置合わせを考慮して結合効率を最大化してください。

9. 技術比較および差別化

他のSMDインジケータLEDと比較して、67-21シリーズの主な差別化要因は、非常に広い120度の視野角をもたらす特定のP-LCC-2パッケージ形状と、ブリリアントレッド色のためのAlGaInP半導体材料の使用です。AlGaInPは、GaAsPなどの古い技術と比較して、通常、赤色および琥珀色に対してより高い発光効率と優れた温度安定性を提供します。透明ウィンドウ（拡散タイプと比較して）とインターリフレクターデザインの組み合わせは、より高い軸方向光度を提供し、光を小さな開口部に効率的に注入する必要がある光導波路アプリケーションに有益です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 5V電源で使用する場合、どの抵抗値を使用すべきですか？

A: 保守的な設計のために最大V_F2.35Vを使用し、20mAの場合：R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5Ω。標準の130Ωまたは150Ω抵抗が適しています。常にビニングされた部品の実際のV_Fで電流を確認してください。

Q: より明るくするために30 mAでこのLEDを駆動できますか？

A: いいえ。絶対最大連続順電流は25 mAです。この定格を超えると仕様違反となり、加速された光束減衰による寿命短縮と熱損傷のリスクがあります。ピーク電流（60 mAパルス）は、短時間の点滅にのみ使用してください。

Q: 温度は性能にどのように影響しますか？

A: 温度が上昇すると、光度は減少し（性能曲線参照）、順電圧は通常わずかに減少します。より重要なのは、過熱を避けるために、ディレーティング曲線に従って最大許容連続電流をディレートする必要があることです。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A> ピーク波長（λ_p=632nm）は、最大スペクトルパワーの物理的波長です。主波長（λ_d=617.5-633.5nm）は、LEDの知覚される色に一致する単色光の波長です。主波長は色仕様により関連性があります。

11. 実用的なアプリケーション例

シナリオ: ルーターの状態インジケータパネルの設計。

パネルには、成形された光導波路を持つ濃色のアクリルファシアの後ろに5つのLED（電源、インターネット、Wi-Fi、LAN1、LAN2）があります。67-21ブリリアントレッドLEDが電源インジケータとして選択されます。

設計ステップ：

1. 電気的：ルーターの内部ロジック電源は3.3Vです。代表的なV_F2.0Vを仮定し、適切な明るさと低消費電力のために15 mAを目標とします：R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 86.7Ω。82Ωまたは100Ωの抵抗が選択されます。

2. 光学的：LEDの広い視野角により、ピックアンドプレースによるわずかな配置誤差があっても、光導波路の入射面によって光が効果的に捕捉されます。

3. 熱的：動作電流15 mAは最大25 mAをはるかに下回り、ルーター筐体内の周囲温度は50°Cと推定されます。ディレーティング曲線を参照すると、50°Cでの許容電流は依然として20 mAを上回っているため、設計は安全です。

4. ビニング：パネル上の5つのインジケータすべてで均一な明るさを確保するために、調達時に厳密な光度ビン（例：Q2またはR1）と一貫した主波長ビンを指定することを推奨します。

12. 動作原理

LEDは、アルミニウムガリウムインジウムリン（AlGaInP）材料に基づく半導体ダイオードです。ダイオードの接合電位（赤色AlGaInPの場合約1.8-2.2V）を超える順電圧が印加されると、電子と正孔がそれぞれn型およびp型材料から活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアは放射再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。AlGaInP合金の特定のバンドギャップエネルギーが、この場合はブリリアントレッドスペクトルにある発光の波長（色）を決定します。パッケージはチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力を形成するインターリフレクターを収容し、ビームパターンを制御するレンズ（透明ウィンドウ）を組み込んでいます。

13. 技術トレンド

P-LCC-2フォーマットのようなSMDインジケータLEDの一般的なトレンドは、単位入力電力あたりのより多くの光出力を可能にする、より高い発光効率に向かっており、同じ知覚される明るさに対してより低い動作電流を可能にし、エネルギー効率の高い設計に不可欠です。光学性能を維持または向上させながら小型化を進めることも継続的に進められています。製造プロセスは、より高い歩留まりとより厳密なビニング公差のために最適化され、設計者に生産ロット全体でより一貫した色と明るさを提供します。さらに、より高温のリフロープロファイル（例：鉛フリーはんだ付け用）での強化された信頼性と改善されたESD耐性は、現代のコンポーネントにおける標準的な期待です。赤/オレンジ/琥珀色LEDの基礎となるAlGaInP技術は成熟していますが、効率と寿命の漸進的な改善は続いています。