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 - ブリリアントオレンジ色

1. 製品概要

67-21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LEDのファミリーです。この特定のバリアントは、AlGaInPチップから発せられるブリリアントオレンジ色を特徴とします。デバイスは、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パッケージに収められており、これが広い視野角特性に寄与しています。重要な設計特徴は、パッケージ内に統合されたインターリフレクターであり、光結合効率を最適化します。このため、このLEDは、現代の電子機器設計で一般的な要件であるライトパイプとの使用に特に適しています。低い順電流要件は、バッテリー駆動または電力に敏感な携帯機器での魅力をさらに高めています。

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には、自動組立プロセスへの適合性、一般的なはんだ付け技術（気相、赤外線リフロー、およびフローはんだ付け）との互換性、および大量生産のためのテープ＆リールでの供給が含まれます。これはRoHS指令に準拠した鉛フリー製品です。ターゲット市場は多岐にわたり、自動車内装（例：ダッシュボードおよびスイッチのバックライト）、通信機器（例：電話機やファクシミリのインジケータ）、一般的なスイッチおよびシンボルの照明、LCD用フラットバックライト、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アプリケーションなどを包含しています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

LEDの性能は、標準条件（Ta=25°C）下で測定された電気的、光学的、および熱的パラメータの包括的なセットによって定義されます。

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生じる可能性のある応力限界を定義します。これらは連続動作を意図したものではありません。主な限界には、逆電圧（V_R）12V、連続順電流（I_F）25mA、およびパルス条件下（1kHz、1/10デューティサイクル）でのピーク順電流（I_FP）60mAが含まれます。最大許容損失（P_d）は60mWです。デバイスは-40°Cから+85°Cでの動作に対応し、2000V（人体モデル）の静電気放電（ESD）に耐えることができます。はんだ付け温度プロファイルは重要です：リフローはんだ付けは260°Cで最大10秒間、または手はんだ付けは350°Cで最大3秒間です。

2.2 電気光学特性

標準テスト電流20mA下で、デバイスは典型的な性能を示します。光度（I_V）は最小90 mcdから最大225 mcdの範囲です。視野角（2θ_1/2）（強度がピーク値の半分に低下する角度として定義）は典型的に120度であり、その広角発光を確認しています。知覚される色を定義する主波長（λ_d）は、このブリリアントオレンジバリアントでは600.5 nmから612.5 nmの間に指定され、典型的なピーク波長（λ_p）は約611 nmです。スペクトル幅（Δλ）は約15 nmです。20mA時の順電圧（V_F）は1.75Vから2.35Vの範囲であり、12V時の逆電流（I_R）は最大10 μAです。

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は主要パラメータに基づいてビンに仕分けられます。

3.1 主波長ビニング

主波長は4つのグループ（ビンコード D8, D9, D10, D11）に分類されます。各ビンは3nmの範囲をカバーし、D8（600.5-603.5nm）からD11（609.5-612.5nm）までです。±1nmの許容差が適用されます。

3.2 光度ビニング

光度は4つのビンに仕分けられます：Q2（90-112 mcd）、R1（112-140 mcd）、R2（140-180 mcd）、S1（180-225 mcd）。光度には±11%の許容差が記載されています。

3.3 順電圧ビニング

順電圧は3つのビンに分けられます：0（1.75-1.95V）、1（1.95-2.15V）、2（2.15-2.35V）、許容差は0.1Vです。

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挙動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. 周囲温度

この曲線は、光度が接合温度に大きく依存することを示しています。光度は25°Cで100%に正規化されています。周囲温度が上昇すると、光度は低下します。逆に、低温では光度は増加します。この熱消光効果は半導体光源に典型的なものであり、特に高温環境での熱設計において考慮する必要があります。

4.2 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）

このグラフは、電流と電圧の非線形関係を描いています。順電圧は電流とともに増加します。設計者はこの曲線を使用して、デバイスの電気的限界内に留まりながら所望の輝度を達成するための適切な電流制限抵抗を選択します。

4.3 スペクトル分布

スペクトルパワー分布曲線は、約611 nmを中心とする単一のピークを示しており、これはAlGaInPベースのオレンジLEDに特徴的です。狭い帯域幅（約15nm FWHM）は良好な色純度を示しています。

4.4 放射パターン

極座標図は光の空間分布を示しています。パターンはほぼランバート型であり、120度の広い視野角を確認しています。この均一な放射プロファイルは、ライトパイプおよび広域照明アプリケーションに有益です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはコンパクトな占有面積を持ちます。全体のパッケージ寸法は、長さ2.0mm、幅1.25mm、高さ1.1mmです。レンズ（ウィンドウ）の直径は1.1mmです。アノードとカソードのパッドは明確に定義されており、PCB設計用に推奨ランドパターンが提供されています。指定されていない公差はすべて±0.1mmです。

5.2 極性識別

カソードは、パッケージの一角の切り欠きまたは面取りによってマークされています。正しい極性方向は、適切な機能を確保するための組立時に重要です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

デバイスは標準的なSMTプロセスと互換性があります。リフローはんだ付けの場合、ピーク温度260°Cを10秒以上超えてはなりません。手はんだ付けの場合、はんだごて先温度は350°Cに制限し、リードごとの接触時間は最大3秒とします。これらの制限は、プラスチックパッケージおよび内部ダイとワイヤボンドへの熱損傷を防ぎます。

7. 包装および発注情報

LEDは8mmキャリアテープに供給され、リールあたり2000個です。リール寸法は自動実装機用に標準化されています。包装には防湿対策が含まれます：部品は乾燥剤と湿度指示カードを入れたアルミ防湿バッグに密封され、リフロー時のポップコーン現象を引き起こす可能性のある湿気吸収から保護されます。

7.1 ラベル説明

リールラベルには重要な情報が含まれています：部品番号（PN）、顧客部品番号（CPN）、数量（QTY）、ロット番号（LOT NO）、および光度（CAT）、主波長（HUE）、順電圧（REF）の特定のビンコードです。これにより、正確なトレーサビリティが可能となり、生産で正しい部品グレードが使用されていることを保証します。

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

• 自動車内装照明：広い温度範囲（-40°C ～ +85°C）での信頼性の高さから、ダッシュボードアイコン、ボタン、スイッチのバックライトに最適です。
• 民生用電子機器：ルーター、モデム、充電器、オーディオ機器のステータスインジケータに最適です。広い視野角により、様々な角度から視認性が確保されます。
• ライトパイプアプリケーション：インターリフレクターによる最適化された光結合により、プラスチック製ライトパイプを通して光をフロントパネルやディスプレイに導く用途に優れた選択肢となります。
• 産業用制御パネル：明確で明るい信号表示が必要な機械のステータスインジケータに適しています。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：順電流を制限するために常に直列抵抗を使用してください。抵抗値は、電源電圧（V_CC）、LEDの順電圧（選択したビンからのV_F）、および所望の動作電流（I_F、連続25mAを超えない）に基づいて計算します。
• 熱管理：損失電力は低いですが、高温環境または高電流での連続動作は光出力を低下させ、寿命を短縮する可能性があります。必要に応じて十分なPCB銅面積または通気を確保してください。
• ESD保護：2000V HBMに定格されていますが、組立および取り扱い時には標準的なESD取り扱い注意事項を遵守する必要があります。
• 光学設計：ライトパイプアプリケーションの場合、LEDとライトパイプ入口間の距離と位置合わせは、結合効率を最大化するために重要です。

9. 技術比較と差別化

より単純なLEDパッケージと比較して、67-21シリーズは明確な利点を提供します。インターリフレクターを備えたP-LCC-2パッケージは、基本的なチップLEDよりも優れた光取り出しとより制御された放射パターンを提供します。120度の広い視野角は、多くのサイドビューまたは狭角トップビューLEDよりも広く、より大きな設計自由度を提供します。主要なすべてのはんだ付けプロセスおよびテープ＆リール包装との互換性は、特別な取り扱いを必要とするデバイスと比較して、生産に適した選択肢となります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 5V電源で使用する抵抗値はいくつですか？

すべての条件下で十分な電流を確保するために最大順電圧（V_{F_max}= 2.35V）を使用し、安全な動作電流20mAを目標とすると、計算は次の通りです：R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5Ω。標準の130Ωまたは150Ωの抵抗が適切です。常に実際の部品のV_Fビンで輝度を確認してください。

10.2 なぜ高温で光度が低下するのですか？

これは、半導体発光の基本的な物理に起因します。接合温度が上昇すると、非放射再結合プロセス（光の代わりに熱を発生）が増加し、放射再結合プロセスの効率が低下します。この現象は熱消光として知られ、すべてのLEDに特徴的であり、性能曲線に記載されています。

10.3 このLEDをPWM信号で駆動して調光できますか？

はい、パルス幅変調（PWM）はLEDを調光する効果的な方法です。これは、人間の目に知覚できないほど高い周波数（通常 >100Hz）でLEDをオン/オフすることを含みます。知覚される輝度はデューティサイクルに比例します。この方法は、輝度レベル全体で一貫した色度を維持するため、アナログ電流調光よりも好まれます。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：携帯機器用ステータスインジケータの設計

設計者はバッテリー駆動のハンドヘルドツールを作成しています。明るく明確なステータスインジケータ（例：電源オンまたは充電中）が必要です。67-21シリーズは、低電流要件（バッテリー寿命延長）、広い視野角（どの取り扱い角度からも視認可能）、および小さな占有面積のために選択されました。設計者は、さらなる省電力のために15mA（20mAテスト条件以下）の駆動電流を選択し、I-V曲線と光度曲線を参照して結果の輝度を予測します。ライトパイプは、メインPCBに実装されたLEDからの光を、機器の頑丈な筐体の小さな窓に導くように設計されます。ブリリアントオレンジ色は、高いコントラストと明確な視認性のために選択されます。BOMには、すべての製造ユニット間で色と明るさの一貫性を確保するために必要なビンコード（例：HUE: D10, CAT: R1）が指定されます。

12. 動作原理の紹介

このLEDにおける発光は、半導体材料におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいています。活性領域はアルミニウムガリウムインジウムリン（AlGaInP）で構成されています。p-n接合に順電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、光子の形でエネルギーを放出します。AlGaInP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、これは直接放出光の波長（色）に対応します—この場合はオレンジスペクトル（〜611 nm）です。無色透明のエポキシ樹脂パッケージはレンズとして機能し、光出力を整形し、環境保護を提供します。

13. 業界動向と発展

インジケータLEDのトレンドは、より高い効率、より小さなパッケージ、およびより大きな統合に向かって続いています。67-21シリーズのような個別LEDは柔軟性のために依然として重要ですが、内蔵ドライバーとコントローラーを備えた統合LEDモジュールの使用が増えています。さらに、材料科学の進歩により、高温での性能が向上したより効率的なオレンジおよび赤色発光体が生まれる可能性があります。自動車および産業アプリケーションにおける信頼性の高い長寿命インジケータへの需要は、このシリーズのような堅牢で特性が明確な部品の重要性を確保します。自動組立とサプライチェーンのトレーサビリティ（詳細なビニングとラベル付けに明らか）への重点は、より広範な製造トレンドを反映しています。