トップビューLED 45-21シリーズ 技術データシート - P-LCC-2パッケージ - 順電圧1.75-2.35V - 最大電流50mA - ブリリアントレッド - 日本語

1. 製品概要

45-21シリーズは、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）表面実装パッケージに収められたトップビューLEDのファミリーです。本デバイスは主に光学インジケータとして設計されており、光の反射と拡散を高める無色透明ウィンドウと白色パッケージボディを特徴とします。その中核的な設計上の利点は、パッケージ内の最適化された内部反射設計により実現された広い視野角にあります。この特性は、LED光源から光導波路への効率的な光結合が重要なライトパイプを利用するアプリケーションに特に適しています。本シリーズは複数の色で提供されており、本資料で詳細を説明するAlGaInP半導体技術を利用したブリリアントレッドバリアントも含まれます。

重要な動作上の利点は、その低電流要求です。標準動作における典型的な順電流は20mAであり、携帯機器や電池駆動機器などの電力に敏感なアプリケーションに理想的です。本デバイスは、気相リフロー、赤外線リフロー、および波はんだ付けに適しており、現代の大量生産プロセスとの互換性を考慮して設計されています。また、自動ピックアンドプレース装置との互換性があり、効率的な組立のために8mmテープおよびリールで供給されます。本製品は鉛フリー材料で構成され、関連する環境規制に準拠しています。

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、そのパッケージ形状と材料選択に由来します。広い視野角（典型的に120度）は、広範囲の位置からの視認性を保証し、これは民生用電子機器、産業用パネル、通信機器の状態インジケータにとって不可欠です。最適化された光結合効率は、ライトパイプと併用した際に、より明るい知覚出力に直接つながり、より高い駆動電流の必要性を減らし、電力を節約します。

ターゲット市場は広く、通信（電話機やファクシミリのインジケータおよびバックライト）、民生用電子機器、産業用制御装置、自動車内装が含まれます。その信頼性と自動化プロセスとの互換性は、大量生産において費用対効果の高い選択肢となります。低消費電力は特に携帯型電子機器分野をターゲットとしており、バッテリー寿命の延長が最も重要な設計上の考慮事項です。

2. 詳細な技術パラメータ分析

このセクションでは、LEDの性能範囲を定義し、適切な回路設計を導く主要な電気的、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。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、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。これらは通常動作の条件ではありません。

• 逆電圧 (V_R):5V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部破壊を引き起こす可能性があります。
• 順電流 (I_F):50mA DC。連続電流はこの制限を超えてはなりません。
• ピーク順電流 (I_FP):100mA、パルス条件下（デューティサイクル1/10、1kHz）でのみ許容されます。これにより、短時間の高輝度が可能になります。
• 電力損失 (P_d):120mW。これは、熱定格を超えることなくパッケージが熱として放散できる最大電力です。
• 静電気放電 (ESD):2000V（人体モデル）。組立時には適切なESD取り扱い手順が必須です。
• 動作・保管温度:-40°C から +85°C（動作）および -40°C から +90°C（保管）の範囲。
• はんだ付け温度:260°Cで10秒間（リフロー）または350°Cで3秒間（手はんだ）に耐えます。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、接合部温度 (T_j) 25°C、標準試験電流20mAで測定されます。これらは典型的な性能を表します。

• 光度 (I_v):450 mcd（最小）から900 mcd（最大）の範囲で、典型的な許容差は±11%です。これは知覚される明るさの主要な尺度です。
• 視野角 (2θ_1/2):120度（典型）。これは光度がピーク軸値の半分に低下する全角です。
• ピーク波長 (λ_p):632 nm（典型）。これ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):617.5 nm から 633.5 nm の範囲で、許容差は±1nmです。この波長は知覚される色（ブリリアントレッド）に対応します。
• スペクトル帯域幅 (Δλ):20 nm（典型）。これは発光する赤色光のスペクトル純度を示します。
• 順電圧 (V_F):20mA時に1.75Vから2.35Vの範囲で、典型的な許容差は±0.1Vです。これは電流制限抵抗の設計に重要です。
• 逆電流 (I_R):逆バイアス5Vで最大10 µA、良好な接合部品質を示します。

3. ビニングシステムの説明

大量生産における一貫性を確保するため、LEDは性能ビンに分類されます。設計者はビンを指定することで、アプリケーション全体での色と明るさの均一性を保証できます。

3.1 光度ビニング

光度は、I_F=20mAで測定された最小値と最大値に基づいて、3つの主要なビン（U1、U2、V1）に分類されます。例えば、ビンU1は450-565 mcd、U2は565-715 mcd、V1は715-900 mcdをカバーします。より高いビン（例：V1）を選択すると、より明るい最小出力が保証されます。

3.2 主波長ビニング

ブリリアントレッド色はグループAに分類され、さらに4つの波長ビンに細分されます：E4（617.5-621.5 nm）、E5（621.5-625.5 nm）、E6（625.5-629.5 nm）、E7（629.5-633.5 nm）。より厳密なビン選択（例：E5のみを指定）により、組立内のすべてのLED間でより一貫した赤色の色合いが保証されます。

3.3 順電圧ビニング

順電圧はグループBに分類され、3つのビンがあります：0（1.75-1.95V）、1（1.95-2.15V）、2（2.15-2.35V）。インジケータにとっては色や明るさほど重要ではないことが多いですが、大規模なアレイでの電源設計や、個別の抵抗なしでLEDを並列駆動する場合には、電圧ビンの指定が重要になることがあります。

4. 性能曲線分析

提供された特性曲線は、様々な条件下でのLEDの動作に関する貴重な洞察を提供します。

4.1 順電流対順電圧 (I-V曲線)

この曲線は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。25°Cでは、オン閾値を超えると電圧は電流とともに急激に上昇します。この非線形性は、電圧の小さな変化が電流の大きく、潜在的に破壊的な変化を引き起こす可能性があるため、電流制限抵抗または定電流ドライバの使用の必要性を強調しています。

4.2 相対光度対順電流

この曲線は、光出力が一定範囲で電流とほぼ線形的に増加するが、熱的および効率効果により、より高い電流では最終的に飽和することを示しています。推奨される20mAで動作させることは、明るさと効率の良いバランスを提供します。

4.3 相対光度対周囲温度

光度は周囲温度が上昇するにつれて減少します。このデレーティング曲線は、高温環境で動作するアプリケーションにとって重要です。設計者は、すべての動作条件下で十分な明るさが維持されるように、この減少を考慮に入れる必要があります。

4.4 スペクトル分布

スペクトルプロットは、AlGaInP LEDの単色性を確認し、632 nmを中心とした単一の狭いピークを持ち、他の波長帯で有意な発光なしに飽和したブリリアントレッド色を生成します。

4.5 放射パターン（極座標図）

この図は、広くランバート的な放射パターンを視覚的に確認します。強度は広い中心領域でほぼ均一であり、端に向かって徐々に減少します。これは広角視野に理想的です。

5. 機械的・パッケージング情報

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持ちます。重要な寸法には、全長、幅、高さ、およびリード間隔とサイズが含まれます。極性インジケータ（通常はパッケージ上の切り欠きまたは点、または面取りされた角）がカソードを識別します。データシートは、信頼性の高いはんだ接合の形成とリフロー中の適切な位置合わせを確保するための推奨はんだパッドランドパターンを提供します。

5.2 テープおよびリール仕様

本デバイスは8mmキャリアテープに供給され、標準リールに巻かれています。テープ寸法（ポケットサイズ、ピッチ）およびリール寸法（ハブ直径、フランジ直径）は、自動組立装置との互換性を確保するために規定されています。各リールには2000個が含まれます。

5.3 湿気感受性とパッケージング

LEDは、高温リフローはんだ付けプロセス中にポップコーン現象（パッケージのひび割れ）を引き起こす可能性のある湿気吸収を防ぐために、乾燥剤を入れた防湿アルミ袋にパッケージングされています。袋のラベルには、湿気感受性レベル（パッケージングにより暗示）、数量、および部品番号などの重要な情報が含まれています。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

本デバイスは、最大10秒間、ピークリフロー温度260°Cに耐える定格です。これは標準的な鉛フリーリフロープロファイルに適合します。PCBの熱容量と特定のプロファイル（立ち上がり、ソーク、ピーク、冷却）は、この制限内に収まり、熱衝撃を避けるために制御する必要があります。

6.2 保管および取り扱い上の注意

• 開封前:防湿袋は、温度≤30°C、相対湿度≤70%で保管する必要があります。部品は袋の密封日から1年以内に使用する必要があります。
• 開封後:直ちに使用しない場合、周囲湿度にさらされた部品は、吸収された湿気を除去するために、標準的なIPC/JEDECガイドラインに従ってはんだ付け前にベーキングが必要になる場合があります。
• ESD保護:取り扱い中は、標準的なESD予防策（接地された作業台、リストストラップ）を遵守する必要があります。

7. アプリケーション設計推奨事項

7.1 典型的なアプリケーション回路

最も一般的な駆動回路は、電圧源 (V_CC) に接続された直列電流制限抵抗です。抵抗値は R = (V_CC- V_F) / I_F として計算されます。この計算でデータシートの最大V_F（2.35V）を使用すると、部品間の変動があっても電流が所望のI_Fを超えないことが保証されます。例えば、5V電源と目標I_F20mAの場合：R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5Ω。標準の130Ωまたは150Ω抵抗が適切です。

7.2 ライトパイプアプリケーションの設計上の考慮事項

ライトパイプに結合する場合、LEDをパイプの入力面の中央に配置します。このLEDの広い視野角は、パイプの入力開口部を満たすのに役立ちます。LEDドームとライトパイプの間の距離は、光損失を減らすために最小限に抑える必要があります。白色パッケージは、下方に失われるはずの光を発光方向に反射し、全体的な結合効率を向上させます。機械図面は、LEDの高さと推奨される立ち入り禁止領域を考慮する必要があります。

7.3 熱管理

電力損失は低いですが、高い周囲温度で最大電流（50mA）で連続動作すると、デバイスの限界に近づく可能性があります。このような使用例では、LEDの熱パッド（存在する場合）周囲または熱ビアに十分なPCB銅面積を確保することで、熱を放散し、より低い接合部温度を維持し、光出力と長期信頼性を保持するのに役立ちます。

8. 信頼性と品質保証

データシートは、90%信頼水準と10%ロット許容不良率（LTPD）で実行された包括的な信頼性試験のセットを概説しています。これらの試験は、過酷な動作および保管条件をシミュレートし、現場での信頼性を確保します。

• リフローはんだ付け耐性:パッケージがはんだ付けプロセスに耐えられることを確認します。
• 温度サイクルおよび熱衝撃:繰り返される温度変化によって引き起こされる機械的応力に対する堅牢性を試験します。
• 高温/低温保管:極端な非動作条件下での長期安定性を評価します。
• DC動作寿命:定格電流（20mA）および温度（25°C）での1000時間寿命試験。
• 高温/高湿動作寿命（85°C/85% RH）:バイアス下での耐湿性と腐食に対する加速試験。

これらの試験に合格することは、要求の厳しい商業および産業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ます。

9. よくある質問 (FAQ)

9.1 なぜ電流制限抵抗が絶対に必要なのですか？

LEDのI-V特性は指数関数的です。LEDの順電圧降下をわずかに上回る電源電圧の小さな増加は、非常に大きく、潜在的に破壊的な電流の増加を引き起こします。抵抗は線形で予測可能な電圧降下を提供し、電流を安定させ、通常の電圧許容差または過渡現象によって引き起こされる過電流状態からLEDを保護します。

9.2 マイクロコントローラのGPIOピンから直接このLEDを駆動できますか？

はい、ただし重要な注意点があります。GPIOピンは出力として設定する必要があります。直列抵抗を依然として含める必要があります。さらに、マイクロコントローラのピンが、必要な20mAを連続的に供給（または吸い込み、回路構成に依存）できることを確認する必要があります。これは、一部の汎用I/Oピンの限界に達するか超えています。マイクロコントローラのデータシートを参照してください。より高い電流の場合や複数のLEDを駆動する場合には、スイッチとしてトランジスタを使用することが、より安全で柔軟なオプションとなることがよくあります。

9.3 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長 (λ_p):スペクトルパワー出力が物理的に最も高い単一波長。主波長 (λ_d):人間の目がLEDの出力と同じ色として知覚する単色光の波長。この赤色LEDのような単色LEDの場合、これらは非常に近い値です。主波長は、一般に色指定とビニングにとってより関連性の高いパラメータです。

9.4 リールラベルのビンコードをどのように解釈すればよいですか？

ラベルはCAT、HUE、REFなどのコードを使用します。'CAT'は光度ビン（例：U1、V1）に対応します。'HUE'は主波長ビン（例：E5、E6）に対応します。'REF'は順電圧ビン（例：0、1、2）に対応します。これらのコードを知ることで、注文した特定の性能グレードを受け取ったことを確認できます。