トップビューLED 45-11シリーズ 技術データシート - パッケージ3.2x2.8x1.9mm - 電圧2.7-3.5V - 青色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

45-11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トップビューLEDのファミリーです。これらの部品はコンパクトなP-LCC-2（プラスチック・リード・チップ・キャリア）パッケージに収められており、広く均一な光出力を提供する無色透明ウィンドウを備えています。このシリーズの主な設計上の利点は、パッケージ内に統合されたインターリフレクターによって達成される最適化された光結合です。この機能と広い視野角を組み合わせることで、光源から表示点への効率的な光伝送が重要なライトパイプとの使用に特に適しています。

本シリーズは、ソフトオレンジ、緑、青、黄色など複数の色で提供されており、この特定のデータシートは青色バリアントについて詳細に説明しています。これらのデバイスの重要な特性は、低電流要求であり、携帯型民生電子機器、ハンドヘルドデバイス、消費電力の最小化が優先されるあらゆるシステムなど、電力に敏感な用途に理想的です。パッケージ本体は白色で、光の反射と全体的な輝度向上に寄与します。

1.1 主要機能と適合性

本デバイスは、現代の電子実装と信頼性のためにいくつかの重要な機能を組み込んでいます：

• パッケージ：白色ボディと無色透明ウィンドウを備えたP-LCC-2。
• 視野角：広い120度の半値角（2θ1/2）により、広範囲の位置からの視認性を確保します。
• 製造互換性：本コンポーネントは、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完全に対応しています。また、自動実装機での使用を想定して設計されており、効率的な組立のために8mmテープ・リールで供給されます。
• 環境および規制適合性：本製品は鉛フリー（無鉛）であり、EU REACH規則に準拠し、ハロゲンフリー要件（臭素<900 ppm、塩素<900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を満たしています。また、車載グレードコンポーネント向けのAEC-Q101規格に基づいて認定されています。
• ESD保護：最大2000V（人体モデル）までの内蔵静電気放電保護により、取り扱い時の堅牢性が向上しています。

1.2 対象用途

これらの機能の組み合わせにより、45-11シリーズは多様な用途に適しています：

• 通信機器：電話機やファクシミリの状態表示灯およびキーボードバックライト。
• ディスプレイバックライト：LCDパネル、スイッチ、シンボル用のフラットバックライト。
• ライトパイプシステム：最適化された光結合と広い角度により、導光板用途の優れた光源となります。
• 汎用表示：信頼性の高い明るいインジケータを必要とするあらゆる用途。
• 車載インテリア照明：AEC-Q101認定を活かし、特にダッシュボードバックライトなどの用途に言及されています。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

このセクションでは、青色45-11 LEDに規定された主要な電気的、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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、回路設計では避けるべきです。

• 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。
• 連続順電流（I_F）：30 mA。連続的に印加できる最大DC電流です。
• ピーク順電流（I_FP）：100 mA。これは、1 kHz、デューティサイクル1/10のパルス条件下でのみ許容されます。マルチプレクシングや短時間の高輝度パルスに有用です。
• 電力損失（P_d）：120 mW。パッケージが熱として放散できる最大電力で、順電圧（V_F）×順電流（I_F）として計算されます。
• 動作温度（T_opr）：-40°C ～ +85°C。デバイスが動作することが規定されている周囲温度範囲です。
• 保管温度（T_stg）：-40°C ～ +90°C。
• はんだ付け温度：組立時の熱プロファイルを規定：リフロー時は260°Cで10秒間、または手はんだ時は350°Cで3秒間。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、特に断りのない限り、周囲温度（T_a）25°C、順電流（I_F）20 mAの標準試験条件で測定されます。公差は明示的に定義されています。

• 光度（I_v）：最小225 mcdから最大565 mcd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。公差は±11%です。
• 視野角（2θ_1/2）：120度（代表値）。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）：468 nm（代表値）。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）：464 nm ～ 472 nm。人間の目が知覚する単一波長であり、色を定義します。公差は±1 nmです。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：25 nm（代表値）。最大強度の半分（半値全幅）における発光スペクトルの幅です。
• 順電圧（V_F）：I_F=20mA時で2.70 V ～ 3.50 V。公差は±0.05V。この範囲は、電流制限回路の設計にとって重要です。

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は性能ビンに分類されます。45-11シリーズでは、光度、主波長、順電圧の3次元ビニングシステムが採用されています。

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（S2、T1、T2、U1）に分類されます。

• ビン S2：225 mcd（最小）～ 285 mcd（最大）
• ビン T1：285 mcd ～ 360 mcd
• ビン T2：360 mcd ～ 450 mcd
• ビン U1：450 mcd ～ 565 mcd

特定のデバイスコード45-11/B7C-FS2U1B14/2T-AFMは、光度に関してU1ビンに属することを示しています。

3.2 主波長ビニング

青色LEDはグループ（グループF）に分類され、さらに正確な色制御のために4つのビン（AA1～AA4）に細分化されます。

• ビン AA1：464 nm ～ 466 nm
• ビン AA2：466 nm ～ 468 nm
• ビン AA3：468 nm ～ 470 nm
• ビン AA4：470 nm ～ 472 nm

コードB7Cは、おそらくグループF内の特定の波長ビンに対応しています。

3.3 順電圧ビニング

順電圧は、2.70V～3.50Vの全範囲内で8つのカテゴリ（ビン34～41）にビニングされます。各ビンは0.1Vステップです。

• 例 ビン 34：2.70V ～ 2.80V
• 例 ビン 35：2.80V ～ 2.90V
• ... ～ビン 41：3.40V ～ 3.50V

部品番号のコードB14は、順電圧ビンを指定しています。

4. 性能曲線分析

データシートには、非標準条件下でのデバイス動作を理解するために不可欠な、いくつかの代表的な特性曲線が含まれています。

4.1 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）

この曲線は、電流と電圧の指数関数的関係を示しています。代表的な青色InGaN LEDの場合、オン電圧は約2.7V-2.8Vで、その後、電圧のわずかな増加に対して電流が急速に増加します。これは、過電流による熱暴走を防ぐために、LEDと直列に電流制限デバイス（抵抗器や定電流ドライバなど）を設けることが極めて重要であることを強調しています。

4.2 相対光度 vs. 順電流

このグラフは、代表的な動作範囲（例：最大30-40 mAまで）では、光出力が順電流にほぼ比例することを示しています。ただし、効率（ルーメン毎ワット）は絶対最大定格よりも低い電流でピークに達する可能性があります。推奨電流以上で動作すると、効率が低下し、光束減衰とデバイスの劣化が加速します。

4.3 相対光度 vs. 周囲温度

LEDの光出力は温度に依存します。接合温度が上昇すると、光度は一般的に減少します。この曲線はその減衰率を定量化します。45-11の場合、出力は低温では比較的安定していますが、周囲温度が上限の85°Cに近づくにつれて顕著な低下を示します。これは、車載インテリアのような高温環境での設計に考慮する必要があります。

4.4 スペクトル分布

スペクトルプロットは、InGaNベースの青色LEDに特徴的な、約468 nmを中心とする単一の支配的なピークを示しています。25 nmの半値全幅は、比較的純粋な青色を示しています。可視スペクトルの他の部分での発光は最小限です。

4.5 放射パターン

極座標図は、光の空間分布を示しています。広い120°の視野角が確認され、成形レンズを備えたトップビューLEDに一般的な、ほぼランバートまたはバットウィングパターンを示し、良好なオフアクシス視認性を提供します。

4.6 順電流減衰曲線

この曲線は、周囲温度の関数としての最大許容連続順電流を定義します。温度が上昇すると、デバイスの電力損失限界内に収め、過熱を防ぐために、最大安全電流は減少します。85°Cでは、最大許容I_Fは、25°Cでの定格30 mAよりも大幅に低くなります。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

P-LCC-2パッケージの主要寸法は以下の通りです（特に断りのない限り、単位はmm、公差±0.1mm）：

• 全長：3.2 mm
• 全幅：2.8 mm
• 全高：1.9 mm
• リードピッチ：2.54 mm（標準0.1インチピッチ）
• リード長：0.5 mm（最小）
• カソード識別：パッケージには、極性を示すための緑色のカソードマークとボディ上のノッチが設けられています。

これらの寸法は、適切な配置、はんだ付け、クリアランスを確保するためのPCBフットプリント設計にとって重要です。

5.2 極性識別

正しい極性は必須です。カソード（負端子）は以下によって識別されます：

1. カソードリードに隣接するパッケージボディ上の緑色のマーキング。
2. カソード付近のパッケージボディ側面のノッチまたは切り欠き。

アノードリードは通常、テープ・リール包装では長くなっていますが、組立および検査時の主要な基準はパッケージ上のマーキングです。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 はんだ付けプロセスパラメータ

本デバイスは、一般的な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（無鉛）：ピーク温度260°C、最大10秒間が規定されています。推奨される温度プロファイルには、フラックスを活性化し熱衝撃を最小限にするための予熱を含めるべきです。
• 手はんだ付け：はんだごて先端温度最大350°Cを、リードごとに3秒以内で適用します。
• 重要な制限：同一デバイスに対してリフローはんだ付けを2回以上行わないでください。パッケージやワイヤーボンドに過度の熱ストレスがかかるのを避けるためです。

6.2 保管および湿気感受性

LEDは、大気中の湿気の吸収を防ぐために、乾燥剤を入れた防湿バリアバッグに包装されています。湿気を吸収すると、リフロー時にポップコーン現象（パッケージクラック）を引き起こす可能性があります。

• 開封前：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤70%で保管。1年以内に使用してください。
• 開封後：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤60%の条件下で、72時間（3日）以内にはんだ付けを完了してください。
• 再梱包：3日以内に使用しない場合、未使用部品は新しい乾燥剤とともに、元のまたは同等の防湿バッグに再密封する必要があります。
• ベーキング：保管期間を超過した場合、または乾燥剤インジケータが飽和を示した場合は、はんだ付け前に湿気を除去するために、60°C ±5°Cで24時間の1回限りのベーキングが必要です。

6.3 重要な使用上の注意

• 過電流保護：外部の電流制限抵抗または定電流ドライバは必須です。LEDの指数関数的なI-V特性は、わずかな電圧増加が大きな電流サージを引き起こし、即座に故障に至ることを意味します。
• 機械的ストレス：はんだ付け中またははんだ付け後に、LEDボディやリードに機械的ストレス（曲げ、押し付け）を加えないでください。

7. 包装および注文情報

7.1 テープ・リール仕様

本製品は自動組立用に供給されます：

• キャリアテープ幅：8 mm。
• ポケットピッチ：4.0 mm。
• リール寸法：データシート図面に提供されている特定のハブ、フランジ、全体寸法を備えた標準13インチリール。
• 1リールあたりの数量：2000個。

7.2 ラベル説明

リールラベルにはいくつかのコードが含まれています：

• P/N：完全部品番号（例：45-11/B7C-FS2U1B14/2T-AFM）。
• LOT No.：トレーサブルな製造ロット番号。
• QTY：リール上の数量。
• CAT：光度ランク（例：U1）。
• HUE：主波長ランク。
• REF：順電圧ランク。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

最も基本的な駆動回路は、電圧源（V_CC）と電流制限抵抗（R_S）およびLEDを直列に接続したものです。抵抗値は次のように計算されます：R_S= (V_CC- V_F) / I_F。例えば、電源5V、V_Fが3.0V（代表値）、希望するI_Fが20 mAの場合：R_S= (5 - 3.0) / 0.02 = 100 Ω。抵抗の電力定格はI_F²× R_S= 0.04 Wであるため、標準の1/8W（0.125W）または1/10W抵抗で十分です。

安定した輝度を必要とする、または広い電圧範囲で動作するアプリケーションでは、定電流ドライバICの使用が推奨されます。

8.2 ライトパイプアプリケーションの設計

ライトパイプと結合する場合：

• 位置合わせ：LEDの光学的中心とライトパイプの入射面を正確に位置合わせします。
• ギャップ：LEDドームとライトパイプの間に、小さく制御された空気ギャップ（または光学用接着剤を使用）を維持して、光結合効率を最大化します。
• ビニング：複数LEDアレイ（例：パネルバックライト用）の場合、同じ光度および波長ビンのLEDを使用して、ディスプレイ全体で均一な輝度と色を確保します。

8.3 熱管理の考慮事項

パッケージは小さいですが、効果的な放熱は寿命を延ばし輝度を維持します：

• PCBレイアウト：LEDの放熱パッド（該当する場合）の下、またはそのリードに接続された熱伝導性PCBビアを使用して、熱をグランド/電源プレーンに伝導します。
• 周囲温度：電流減衰曲線に従います。高温環境（例：暑い日の車内）では、駆動電流を減らすか、十分な換気を確保します。

9. 技術比較と差別化

客観的に、45-11シリーズは一般的なLEDと比較していくつかの差別化ポイントを提供します：

• 広視野角 vs. 狭角LED：120°の角度は、広い視認性を必要とする用途（ダッシュボード、状態表示灯）において、集光ビームに使用される狭角LEDよりも優れています。
• P-LCC-2パッケージ vs. スルーホール：表面実装パッケージにより、T-1 3/4のような従来のスルーホールLEDと比較して、より小型、軽量、自動化可能な設計が可能になります。
• 車載認定（AEC-Q101）：車載ストレス条件（熱サイクル、湿度など）下での信頼性に関するこの正式な認定は、民生グレードのLEDとは一線を画し、車載インテリア用途に適しています。
• 統合リフレクター：パッケージ内に成形されたインターリフレクターは、光取り出し効率と結合効率を向上させます。これは、すべての基本的なSMD LEDパッケージに存在する機能ではありません。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: このLEDを3.3Vのマイクロコントローラピンから直接駆動できますか？

A: 推奨されません。順電圧（2.7V-3.5V）は3.3V電源に非常に近いか、それを超えています。点灯したとしても、電流は制御されず、V_Fの変動に非常に敏感であり、輝度のばらつきや損傷を引き起こす可能性が高いです。常に直列抵抗またはドライバを使用してください。

Q2: 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）は、発光スペクトルの物理的なピーク（468 nm）です。主波長（λ_d）は、知覚される色に一致する心理物理学的な単一波長（464-472 nm）です。この青色LEDのような単色LEDでは、これらは非常に近い値です。λ_dは色仕様により関連性が高いです。

Q3: 保管およびベーキング手順がなぜこれほど具体的なのですか？

A: プラスチックパッケージは湿気を吸収します。リフローはんだ付けの高温中に、この湿気が急速に気化し、内部圧力が発生してパッケージの剥離やダイのクラック（ポップコーン現象）を引き起こす可能性があります。これらの手順は、この故障モードを防ぐために湿気暴露を制御します。

Q4: 部品番号45-11/B7C-FS2U1B14/2T-AFMをどのように解釈すればよいですか？

A: これはコード化された識別子です。45-11はシリーズです。B7Cはおそらく色/波長ビン（青色、特定のサブビン）を示しています。FS2U1は光度ビン（おそらく範囲をカバー）を示しています。B14は順電圧ビンです。2TとAFMは、テープタイプやその他の工場固有のコードを指している可能性があります。

11. 実用的な使用例

シナリオ: 車載アクセサリ用のダッシュボードインジケータの設計。

1. 選定：45-11青色LEDは、そのAEC-Q101認定、広い視野角（ドライバーの視認性に優れる）、およびアイコンの背後でのライトパイプ統合の可能性に適しているため選定されました。
2. 回路設計：車両の公称12Vシステムを使用します。直列抵抗を計算します。最悪ケースのV_Fを3.5V、目標I_Fを20 mAと仮定：R_S= (12 - 3.5) / 0.02 = 425 Ω。最も近い標準5%値は430 Ωです。電力損失：(0.02)²* 430 = 0.172Wであるため、1/4W抵抗が選択されます。
3. 熱解析：ダッシュボード環境は85°Cに達する可能性があります。減衰曲線を参照すると、85°Cでの最大連続電流は減衰されます。選択した20 mAがこの温度で安全であることを確認する必要があります。そうでない場合は、電流を15 mAに減らす必要があるかもしれません。
4. PCBレイアウト：フットプリントは、2.54mmパッドピッチの3.2x2.8mmパッケージに一致します。ライトパイプハウジング用にLEDの周りに小さなキープアウトエリアを設けます。放熱のために、グランドプレーンに接続されたカソードパッドの下に熱ビアを追加します。
5. 組立：LEDは自動組立用に8mmテープ・リールで注文されます。リフロープロファイルは、ピーク温度260°Cを超えないように設定されます。工場現場では、防湿バッグ開封後の72時間暴露制限に従います。

LED仕様用語集

LED技術用語の完全な説明