67-22シリーズ トップビューLED 技術データシート - P-LCC-4パッケージ - 2.0x1.25x1.1mm - 最大2.35V - 60mW - 赤色/黄色

1. 製品概要

67-22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表面実装型トップビュー発光ダイオード(LED)のファミリーです。これらのデバイスはコンパクトなP-LCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier) パッケージを採用し、自動生産環境における性能、信頼性、実装の容易さのバランスを提供します。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本シリーズの主な設計上の利点は、120度の広視野角、内部反射器によって促進される最適化された光結合、および無色透明ウィンドウです。これらの特徴により、効率的な光伝送と均一な照明が重要なライトパイプアプリケーションに特に適しています。低い順方向電流要件（典型的動作20mA）は、携帯型民生電子機器、通信機器、産業用制御パネルなどの電力に敏感なアプリケーションに理想的です。本シリーズは、鉛フリーはんだ付けプロセスおよびRoHS指令に準拠しており、現代の環境および製造基準に沿っています。

1.2 デバイス選択とバリエーション

本シリーズは複数の発光色で提供され、このデータシートでは2つの特定のチップタイプ、R6とY2について詳細を説明します。AlGaInP (アルミニウムガリウムインジウムリン) 材料に基づくR6チップは、鮮やかな赤色光を発します。AlGaInP技術も利用するY2チップは、鮮やかな黄色光を発します。両バリエーションとも、チップ本来の色を変えない水色透明樹脂で封止されており、高い色純度と光度を保証します。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

このセクションでは、LEDの動作限界と性能を定義する主要な電気的、光学的、熱的パラメータの詳細な分析を提供します。

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がある限界を指定します。通常動作を意図したものではありません。

• 逆電圧 (V_R):5V。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。
• 連続順方向電流 (I_F):2000V (人体モデル)。これは中程度のESD保護レベルを示します。適切な取り扱い手順が推奨されます。
• ピーク順方向電流 (I_FP):60mA (デューティサイクル 1/10, 1kHz)。この定格により、マルチプレクシングやより高い瞬間輝度を達成するための、より高い電流の短いパルスが可能になります。
• 電力損失 (P_d):60mW。これは、パッケージが熱限界を超えずに放散できる最大電力であり、順方向電圧 (V_F) と順方向電流 (I_F) の積として計算されます。
• 静電気放電 (ESD):V (Human Body Model). This indicates a moderate level of ESD protection; proper handling procedures are still recommended.
• 動作・保管温度:それぞれ-40°C から +85°C、および -40°C から +95°Cで、広範囲の環境での機能性を保証します。

2.2 電気光学特性 (Ta=25°C)

これらは、指定された試験条件（通常は20mA順方向電流）における典型的な性能パラメータです。

• 光度 (I_V):R6 (赤色) バリアントの代表値は285 mcd (ミリカンデラ) であり、Y2 (黄色) も285 mcdに達します。最小値は72 mcdから始まり、実際に供給される光度はビンコードによって決定されます（セクション3参照）。±11%の許容差が適用されます。
• 視野角 (2θ_1/2):120度。これは光度がピーク値の半分に低下する全角であり、広角放射プロファイルを確認します。
• ピーク波長 & 主波長:R6の場合：ピーク (λ_p) は632nm、主波長 (λ_d) の範囲は621-631nm。Y2の場合：ピークは591nm、主波長の範囲は586-594nm。主波長は、人間の目による色の単一波長知覚です。
• スペクトル帯域幅 (Δλ):R6は約20nm、Y2は約15nmで、黄色チップのスペクトル純度がわずかに高いことを示しています。
• 順方向電圧 (V_F):R6の場合：1.75V から 2.35V。Y2の場合：1.8V から 2.4V (曲線から推測)。代表的なV_Fは、他の一部の色と比較して赤色AlGaInP LEDの方が低くなります。動作点を設定するための電流制限抵抗が直列に必須です。
• 逆電流 (I_R):V_R=5Vで最大10µA、良好な接合品質を示します。

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はビンに分類されます。このシステムにより、設計者は特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

R6およびY2チップは、同じ強度ビン、Q1、Q2、R1、R2、S1、S2にグループ化されます。光度の範囲は、最小72-90 mcd (Q1) から最大225-285 mcd (S2) です。ビンコード（例：S2）は梱包に印字され、特定の輝度グレードの選択が可能になります。

3.2 主波長ビニング

このビニングは色の一貫性を保証します。

• R6 (赤色):FF1 (621-626nm) および FF2 (626-631nm) にビニングされます。
• Y2 (黄色):DD1 (586-588nm)、DD2 (588-590nm)、DD3 (590-592nm)、DD4 (592-594nm) にビニングされます。

狭い波長ビン（例：DD1対DD4）は、アレイ内の複数のLED間でより一貫した色の外観を提供します。

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特性曲線を提供します。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

曲線は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。R6チップの順方向電圧は、電流が1mAから30mAに増加するにつれて、約1.8Vから約2.2Vに増加します。Y2チップはわずかに高い電圧範囲を示します。この曲線は、駆動回路の設計と電力損失の計算に不可欠です。

4.2 相対光度 vs. 順方向電流

光度は電流とともに非線形的に増加します。両タイプとも、低電流では光度が急激に上昇しますが、約20-30mAを超えると増加率が低下し、より高い駆動レベルでの効率が低下することを示しています。推奨される20mA以下で動作することは、輝度と効率の良いバランスを提供します。

4.3 相対光度 vs. 周囲温度

光度出力は周囲温度の上昇とともに減少します。温度が25°Cから85°Cに上昇すると、出力は約20-25%低下する可能性があります。この熱デレーティングは、高い周囲温度が予想される設計では考慮する必要があり、より低い駆動電流または熱管理が必要になる可能性があります。

4.4 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ます。温度が上昇すると、過熱を防ぐために最大許容電流は減少します。例えば、85°Cでは、最大電流は25°Cでの定格25mAよりも大幅に低くなります。

4.5 スペクトル分布

グラフは、波長に対する相対放射パワーを示しています。R6スペクトルは632nmを中心としてより広い帯域幅を持ちます。Y2スペクトルは591nmを中心としてより狭く、表のデータを確認します。

4.6 放射指向性図 (極座標プロット)

極座標プロットは、120度の視野角を視覚的に確認します。強度パターンはほぼランバート（余弦分布）であり、ドームレスの平面パッケージと内部反射器を持つLEDに一般的です。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

P-LCC-4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（mm単位）は：長さ：2.0、幅：1.25、高さ：1.1。リード間隔は1.0mmです。特に記載がない限り、±0.1mmの許容差が適用されます。PCBランドパターン設計のためのすべての重要な寸法を含む詳細図面がデータシートに提供されています。

5.2 極性識別

パッケージにはカソード識別子があります。通常、これは部品本体の切り欠き、緑色の点、または面取りされた角です。PCBフットプリントのシルクスクリーンは、誤った配置を防ぐためにカソードパッドを明確にマークする必要があります。

6. はんだ付けと実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

LEDは、気相または赤外線リフローはんだ付けに適しています。推奨プロファイルは：150-200°Cで60-120秒間の予熱、液相線以上（217°C）の時間60-150秒、ピーク温度は260°Cを超えず最大10秒間です。冷却速度は制御する必要があります。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合、はんだごて先端温度は350°Cを超えてはならず、リードごとの接触時間は3秒以下に制限し、プラスチックパッケージと半導体ダイへの熱損傷を防ぐ必要があります。

部品は乾燥剤付きの防湿バッグに梱包されています。開封前は、≤30°C、≤90% RHで保管する必要があります。バッグを開封した後、フロアライフ（部品が工場の環境条件にさらされる時間）は、≤30°C、≤60% RHで168時間です。未使用部品は乾燥剤とともに再梱包するか、乾燥キャビネットに保管する必要があります。

7. 梱包と発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、自動ピックアンドプレース装置との互換性のために、8mm幅のエンボスキャリアテープに供給されます。リール寸法は標準化されています。各リールには2000個が含まれます。キャリアテープ寸法（ポケットサイズ、ピッチ）は、配置機での適切な供給を確保するために指定されています。

7.2 ラベル説明

リールラベルには、光度ランク (CAT)、主波長ランク (HUE)、および順方向電圧ランク (REF) のコードが含まれています。これらのコードはセクション3.1および3.2のビニング情報に直接対応し、トレーサビリティと正確な選択を可能にします。

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

通信機器:

• 電話機、ファクシミリ、モデムにおける状態表示灯、キーパッドバックライト、メッセージ待機灯。民生電子機器:
• 携帯機器、オーディオ/ビデオ機器、家電製品における電源、バッテリー、機能表示灯。産業用 & 自動車用:
• 広視野角が有益なパネル表示灯、スイッチ照明、故障表示。ライトパイプアプリケーション:
• 内部反射器と広角により、本シリーズはアクリルまたはポリカーボネートの光導波路に光を結合して、状態やバックライトシンボルを遠隔表示する用途に優れた選択肢です。8.2 重要な設計上の考慮事項

電流制限:

• 外部直列抵抗は絶対に必須です。LEDの指数関数的I-V特性は、供給電圧のわずかな増加が大きく破壊的な電流増加を引き起こす可能性があることを意味します。抵抗値は R = (V電源_{- V}) / I_Fとして計算されます。_F.
• 熱管理:電力損失と電流デレーティング曲線に従ってください。高い周囲温度または最大定格近くで動作する場合は、十分なPCB銅面積または熱ビアを確保してください。
• ESD対策:取り扱いおよび組立中は標準的なESD対策を使用してください。
• 光学設計:ライトパイプの場合、LEDの放射パターンと結合効率を考慮してください。広視野角は、より多くの光をパイプに取り込むのに有利です。

9. 技術比較と差別化

67-22シリーズは、パッケージと性能属性の特定の組み合わせによって差別化されています。より小さなチップLED（例：0402）と比較して、より高い光出力とより良い視野角を提供します。ドームレンズLEDと比較して、フラットトップP-LCCパッケージは、ライトパイプへの結合に適したより指向性のあるビームと、より低いプロファイルを提供します。赤色および黄色にAlGaInP技術を使用することは、GaAsPなどの古い技術と比較して、より高い効率とより良い色飽和度を提供します。内部反射器は、すべてのSMD LEDにあるわけではない重要な特徴であり、特に光導波路アプリケーションでの性能を向上させます。

10. よくある質問 (技術パラメータに基づく)

10.1 なぜ直列抵抗が必要なのですか？

LEDは電圧駆動ではなく、電流駆動デバイスです。その順方向電圧には許容差と負の温度係数（温度上昇とともに減少）があります。電流制限器のない固定電圧源は、熱暴走と故障を引き起こします。抵抗は、動作電流を設定するためのシンプルで線形な方法を提供します。

10.2 3.3V電源でLEDを駆動できますか？

はい。例えば、20mAで代表的なV_Fが2.0Vの赤色 (R6) LEDの場合、必要な直列抵抗は R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 オームです。標準の68オーム抵抗が適しており、約19.1mAの電流が得られます。

10.3 設計においてビニングは何を意味しますか？

アプリケーションが均一な外観を必要とする場合（例：一列に並んだ複数のLED）、狭い波長ビン（例：DD2のみ）と特定の強度ビン（例：R2以上）を指定する必要があります。それほど重要でないアプリケーションでは、より広いビン選択が許容され、よりコスト効果的かもしれません。

10.4 放射指向性図はどのように解釈すればよいですか？

図は角度の関数としての光強度を示しています。曲線上の0.5 (50%) の点は、中心軸からの±60°の点に対応し、120°の視野角を定義します。形状は光がどのように分布するかを示します。より滑らかで広い曲線は、広範囲の照明に適しています。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：ライトパイプを使用した状態表示パネルの設計制御パネルには、広い角度から見える4つの状態表示灯（電源、動作中、警告、故障）が必要です。パネル背面のスペースは限られています。設計者は、広視野角と内部反射器のために67-22シリーズを選択します。警告と故障には赤色LED（R6、高輝度のためビンS2）が選択されます。動作中には黄色LED（Y2、ビンR1）が選択されます。電源にはシリーズファミリーの緑色バリアントが選択されます。LEDはパネルの真後ろのPCBに実装されます。アクリル製ライトパイプが各LEDの上に配置され、光をフロントパネルの切り欠きに導きます。LEDの内部反射器は、効率的に光をパイプの入口に結合します。マイクロコントローラのGPIOピンが、LEDごとに100Ωの直列抵抗（5V電源用）を介して各表示灯を駆動します。広視野角により、オペレータがパネルの真正面にいなくても表示灯が見えることが保証されます。

12. 原理紹介

発光ダイオード (LED) は、エレクトロルミネッセンスによって光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子が活性領域でp型材料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。67-22シリーズは、赤色および黄色チップにAlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）を利用しており、赤色から黄色のスペクトル範囲で高効率で知られる材料システムです。P-LCCパッケージは、脆弱な半導体ダイを保護し、4本のリードを介して電気的接続を提供し、レンズおよび環境シールとして機能する透明エポキシ樹脂を組み込んでいます。内部反射器（通常は反射コーティングを施した成形プラスチック構造）は、側面放射光をトップビュー方向に向け直し、実効光度を増加させ、放射パターンを形成するのに役立ちます。

13. 開発動向

インジケータタイプSMD LEDの一般的な動向は、いくつかの主要な分野に向かって続いています：効率向上:継続的な材料およびエピタキシャル成長の改善により、より高い発光効率（電気ワットあたりのより多くの光出力）が得られ、同じ電流でのより低い電力消費またはより高い輝度が可能になります。小型化:P-LCC-4は標準パッケージですが、スペースに制約のある携帯機器向けに、さらに小さなフットプリント（例：0402、0201）の需要がありますが、多くの場合、最大光出力を犠牲にします。信頼性と堅牢性の向上:パッケージ材料（エポキシ、リードフレームめっき）の改善は、熱サイクル、湿気、硫黄含有環境に対する耐性を高めることを目的としています。統合:一部の動向には、回路設計を簡素化し、基板スペースを節約するために、電流制限抵抗または保護ダイオードをLEDパッケージ内に統合することが含まれます。色の一貫性とビニング:製造プロセスは、より狭い波長と強度分布を生み出すために継続的に改良されており、広範なビニングの必要性を減らし、マルチLEDアプリケーションでの視覚的一様性を向上させています。67-22シリーズの中核的利点—バランスの取れたパッケージサイズ、良好な出力、内部反射器などの特殊機能—は、極端な小型化や超高電力よりもこれらの特定の属性が重視されるアプリケーションでの関連性を保証します。