67-21シリーズ トップビューLED - P-LCC-2パッケージ - 白色 - 1.75-2.35V - 120mW - 技術文書

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トップビューLEDのファミリーです。これらの部品は、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（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、広い視野角を実現しています。主な設計目標は、内部リフレクターによる光結合を最適化することであり、これにより導光パイプとの併用に特に適しています。低い順方向電流要件は、携帯電子機器、自動車ダッシュボード、通信機器などの電力に敏感なアプリケーションにおける優れた選択肢となります。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本LEDシリーズの主な利点は、通常120度の広い視野角、自動実装装置および気相リフローはんだ付けプロセスとの互換性、大量生産向けの8mmテープ＆リールでの供給可能性です。製品は鉛フリーであり、RoHS規制に準拠しています。ターゲット市場は多岐にわたり、自動車（ダッシュボードおよびスイッチのバックライト）、通信（電話およびファックスのインジケータ）、LCDやシンボル用の一般的なフラットバックライト、信頼性の高い低電力照明が必要なあらゆる汎用インジケータアプリケーションを含みます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

このセクションでは、LEDの性能限界および動作条件を定義する重要な電気的、光学的、熱的パラメータの詳細な内訳を提供します。

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限界を定義します。これらは推奨動作条件ではありません。最大逆電圧（VR）は5Vです。連続順方向電流（IF）は50mAを超えてはならず、ピーク順方向電流（IFP）はパルス条件下（1kHz、1/10デューティサイクル）で100mAが許容されます。最大許容損失（Pd）は120mWです。デバイスは人体モデル（HBM）を用いた2000Vの静電気放電（ESD）に耐えることができます。動作温度範囲（Topr）は-40°Cから+85°C、保管温度範囲（Tstg）は-40°Cから+90°Cです。はんだ付け温度は、リフロー（260°C、10秒間）および手はんだ（350°C、3秒間）の両方について規定されています。

2.2 電気光学特性

電気光学特性は、Ta=25°C、IF=20mAの標準試験条件で測定されます。光度（Iv）には典型的な範囲があり、最小180 mcd、最大565 mcdで、許容差は±11%です。提供されたデータにおける主波長（λd）は赤色スペクトルにあり、621nmから631nmの範囲で、許容差は±1nmです。順方向電圧（VF）は1.75Vから2.35Vの範囲で、許容差は±0.1Vです。視野角（2θ1/2）は通常120度です。逆電流（IR）は、VR=5Vにおいて最大10µAです。

3. ビニングシステムの説明

輝度、色、電気的特性の一貫性を確保するため、LEDはビンに分類されます。これにより、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

光度は5つのビンに分類されます：S1（180-225 mcd）、S2（225-285 mcd）、T1（285-360 mcd）、T2（360-450 mcd）、U1（450-565 mcd）。すべての測定はIF=20mAで行われます。

3.2 主波長ビニング

主波長はコードFの下にグループ化され、2つのサブビンがあります：FF1（621-626 nm）およびFF2（626-631 nm）。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧はコードBの下にグループ化され、3つのサブビンがあります：0（1.75-1.95V）、1（1.95-2.15V）、2（2.15-2.35V）。

4. 性能曲線分析

グラフィカルデータは、様々な条件下でのLEDの挙動に関する洞察を提供し、堅牢な回路設計に不可欠です。

4.1 順方向電流ディレーティング曲線

曲線は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、最大許容順方向電流が減少することを示しています。これは熱管理と長期信頼性の確保に重要です。

4.2 順方向電流対順方向電圧

このIV特性曲線は、25°Cにおける順方向電流と順方向電圧の関係を示しています。これはダイオードに典型的な非線形であり、電流制限回路の設計に不可欠です。

4.3 相対光度対順方向電流

この曲線は、光出力が順方向電流とともにどのように増加するかを示しています。これは、設計者が輝度要件と消費電力およびデバイスストレスをバランスさせるのに役立ちます。

4.4 相対光度対周囲温度

このグラフは、接合温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示し、一貫した輝度を維持するための放熱の重要性を強調しています。

4.5 スペクトル分布

スペクトル出力グラフは、約632nmのピーク波長を示し、赤色発光を確認するとともに、典型的なスペクトル帯域幅（Δλ）は20nmです。

4.6 放射パターン図

極座標プロットは、光強度の空間分布を示し、広い120度の視野角を確認します。強度は広い中心領域で比較的均一です。

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

技術図面は、P-LCC-2パッケージの物理的寸法を規定しています。重要な測定値には、全長、幅、高さ、リード間隔、レンズ開口部のサイズが含まれます。規定されていない公差はすべて±0.1mmです。

5.2 極性識別

カソードは通常、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。デバイスの故障を防ぐため、組立時に正しい極性を遵守する必要があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

本LEDは気相リフローはんだ付けに適しています。推奨される最大ピーク温度は260°Cであり、デバイスはこの温度を超える温度に10秒以上さらされてはなりません。鉛フリーはんだ用の標準リフロープロファイルが適用可能です。

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秒以下に制限する必要があります。

6.3 保管条件

デバイスは湿気吸収を防ぐため、乾燥剤を入れた防湿バリアバッグに梱包されています。バッグを開封したら、部品は指定された時間内（提供されたPDFには明示されていませんが標準的な慣行です）に使用するか、リフロー前にMSL（湿気感受性レベル）ガイドラインに従ってベーキングを行い、はんだ付け中のポップコーン現象による損傷を回避する必要があります。

7. パッケージングおよび注文情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは8mmキャリアテープ上で供給されます。リール寸法およびキャリアテープのポケットピッチは図面に詳細に記載されています。各リールには2000個が含まれます。

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ます：CAT（光度ランク）、HUE（主波長ランク）、REF（順方向電圧ランク）。これらはビニング情報に直接対応しており、トレーサビリティを可能にし、正しい製品バリアントが使用されることを保証します。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 自動車：計器盤、ダッシュボードスイッチ、制御パネルのバックライト。
• 通信：電話機、ファクシミリ、ネットワーク機器のステータスインジケータ。
• 民生電子機器：家電製品におけるメンブレンスイッチ、キーパッド、LCDパネルのバックライト。
• 汎用表示：幅広い電子機器における電源状態、モード選択、アラートインジケータ。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：常に直列抵抗または定電流ドライバを使用して、順方向電流を所望の値（例：典型的な輝度の場合は20mA）に制限してください。抵抗値は R = (電源電圧 - Vf) / If を使用して計算します。
• 熱管理：高温環境下または最大電流付近での連続動作の場合、放熱のためのPCBレイアウトを考慮してください。LEDを他の熱源の近くに配置しないでください。
• 導光パイプ結合：広い視野角とパッケージ設計は、導光パイプ用に最適化されています。効率的な光結合のために、LEDと導光パイプの入口点との間の適切な位置合わせと最小限のギャップを確保してください。
• ESD保護：2000V HBMに定格されていますが、取り扱いおよび組立中は標準的なESD予防措置を実施してください。

9. 信頼性試験

製品の信頼性は、信頼水準90%、LTPD（ロット許容不良率）10%で実施される一連の試験によって検証されています。主な試験は以下の通りです：

• リフローはんだ付け：260°C ±5°C、最大10秒間の耐性。
• 温度サイクル：-40°Cと+100°Cの間で300サイクル。
• 熱衝撃：-40°Cと+100°Cの間の急速な遷移。

これらの試験は、典型的な製造および動作環境におけるデバイスの堅牢性を保証します。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 ビニングコード（CAT、HUE、REF）の目的は何ですか？

ビニングコードは、測定された光度（CAT）、主波長/色（HUE）、順方向電圧（REF）に基づいてLEDを分類するために使用されます。これにより、メーカーおよび設計者は厳密に制御された特性を持つ部品を選択でき、特に複数のLEDがアレイで使用される場合に、最終製品の輝度と色の一貫性を確保します。

10.2 電流制限抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

いいえ。LEDは電流駆動デバイスです。順方向電圧より高い電圧源に直接接続すると、過剰な電流が流れ、熱暴走によりLEDが瞬時に破壊される可能性があります。直列抵抗または能動的な定電流回路が必須です。

10.3 周囲温度は性能にどのように影響しますか？

周囲温度が上昇すると、LEDの接合温度が上昇します。これにより、発光効率が低下し（同じ電流での光出力が低下）、順方向電圧がわずかに低下します。ディレーティング曲線は、過熱および早期故障を防ぐために、高温で最大許容電流をどのように低減しなければならないかを規定しています。

10.4 このLEDは屋外用途に適していますか？

-40°Cから+85°Cの動作温度範囲は、多くの屋外および自動車環境に適しています。ただし、直接屋外にさらされる用途では、UV放射からの保護（時間の経過とともにエポキシが黄変する可能性あり）、アセンブリ全体の防湿密封、直射日光下での堅牢な熱管理など、追加の設計考慮が必要です。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：産業用制御ユニット向けに、10個の赤色インジケータLEDを必要とするバックライト付きメンブレンスイッチパネルを設計。パネルは60°Cまでの環境で5V電源から動作。

設計手順：

1. 電流選択：輝度と寿命の良いバランスのために、順方向電流20mAを選択。
2. 抵抗計算：最悪ケース設計のためにビンB2（2.35V）の最大順方向電圧を使用：R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5Ω。標準の130Ωまたは150Ω抵抗を使用可能。抵抗の電力定格は少なくとも (5V-2.35V)*0.02A = 0.053Wであるため、標準の1/8W（0.125W）抵抗で十分。
3. 熱チェック：周囲温度60°Cでは、ディレーティング曲線を参照。最大許容電流は低減される。20mAが60°Cでも安全動作領域内にあることを確認。そうでない場合は、駆動電流を低減するか、放熱を改善する。
4. ビニング選択：均一な外観のために、HUE（波長）とCAT（強度）の厳しいビンを指定する。例：HUE: FF1、CAT: 必要な輝度レベルに応じてT1またはT2。
5. レイアウト：LEDを均等に配置する。導光板を使用する場合は、正確な位置合わせのために機械図面に従う。PCBパッドが推奨フットプリントと一致することを確認する。

12. 技術原理紹介

LED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動作します。説明されている赤色バリアントの場合、チップ材料はAlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）です。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合プロセスは、光子（光）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、それが今度は発光の波長（色）を定義します—この場合は赤色スペクトル（ピーク約632nm）です。P-LCC-2パッケージは、半導体ダイを封止し、機械的保護を提供し、光出力を形成する内部リフレクターを収容し、接続用の電気リードを形成します。

13. 業界動向と発展

67-21シリーズのようなインジケータLEDの市場は進化し続けています。主な動向は以下の通りです：

• 効率向上：継続的な材料科学およびチップ設計の改善により、より高い発光効率（電気入力ワット当たりのより多くの光出力）が実現され、消費電力の低減またはより明るいインジケータが可能になります。
• 小型化：P-LCC-2は標準パッケージですが、特に携帯機器において、ますます高密度になるPCB上のスペースを節約するために、より小さなフットプリント（例：チップスケールパッケージ）への絶え間ない推進があります。
• 信頼性向上：より長い寿命および過酷な環境（高温、高湿度）での動作に対する要求が、パッケージ材料、ダイ接合方法、蛍光体技術（白色LED用）の改善を推進しています。
• スマート統合：LEDパッケージ自体への制御回路（定電流ドライバやPWMコントローラなど）の統合が増加傾向にあり、外部回路設計を簡素化します。
• 広がる色域と一貫性：ビニング技術および蛍光体材料の進歩により、より厳密な色制御とより広い範囲の鮮やかな色が可能になり、美的設計および色分けされたインジケータの要求を満たしています。