SMD LED 19-21/BHC-AP1Q2/3T データシート - 青色 - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 75mW - 英語技術文書

1. 製品概要

19-21/BHC-AP1Q2/3Tは、高密度な部品実装と信頼性の高い性能を必要とする現代の電子アプリケーション向けに設計された、コンパクトな表面実装型青色LEDです。このデバイスはInGaNチップ技術を採用し、代表的な主波長468nmの青色光を発します。その主な利点は、リード付きLEDと比較して占有面積が大幅に削減されていることであり、より小型のPCB設計、より高い実装密度、そして結果としてよりコンパクトな最終製品を実現します。軽量な構造はさらに、小型・携帯型アプリケーションに理想的です。

主な製品の位置付けは、コンパクトな青色光源が必要とされる、民生用電子機器、通信機器、自動車のダッシュボード、および一般照明におけるインジケータまたはバックライト光源としての使用です。本デバイスはRoHS、REACH、およびハロゲンフリー規制に完全準拠しており、厳格な環境基準を持つグローバル市場に適しています。

1.1 主要な特徴と利点

• 小型パッケージ： 19-21 SMDフォーマットは、従来のリードフレームLEDよりも大幅に小型であり、PCB上のスペース節約に貢献します。
• 自動化互換性： 7インチリールに8mmテープで供給され、高速自動ピックアンドプレース装置と完全に互換性があります。
• 堅牢なはんだ付け： 赤外線および気相リフローはんだ付けプロセスの両方と互換性があり、大量生産における信頼性の高い実装を保証します。
• 環境コンプライアンス： The product is Pb-free, RoHS compliant, REACH compliant, and meets halogen-free requirements (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• モノカラーデザイン： 一貫した青色出力を提供します。

技術パラメータの詳細分析

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応力限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

解釈： 順方向電流定格20mAは、小信号LEDの標準値です。低い逆方向電圧定格（5V）は、このデバイスが逆バイアス動作を想定しておらず、逆電圧が発生する可能性のある回路では保護が必要であることを示しています。ESD定格150V（HBM）は中程度の感度を示しており、実装時には適切なESD対策手順が必須です。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータはTa=25°Cで測定され、通常動作条件下でのLEDの典型的な性能を定義します。

解釈： 発光強度は広範囲（45-112 mcd）にわたり、これはビニングシステム（詳細は後述）によって管理されています。20mAにおける代表的な順方向電圧3.3Vは回路設計における重要なパラメータであり、必要な電流制限抵抗値を決定します。100度の視野角は、インジケータ用途に適した広い発光パターンを提供します。

2.3 熱特性

別表として明示されていませんが、熱管理は消費電力（75mW）と動作温度範囲（-40～+85°C）から示唆されています。順電流デレーティング曲線（PDFに記載）は設計上極めて重要です。周囲温度が上昇すると、過熱と劣化の加速を防ぐために、最大許容順電流を低減しなければなりません。設計者は高温環境での信頼性を確保するため、この曲線を参照する必要があります。

3. Binning Systemの説明

LED製造プロセスでは、主要パラメータに自然なばらつきが生じます。ビニングは、LEDを厳密に管理された特性を持つグループ（ビン）に分類し、最終アプリケーションにおける一貫性を確保します。

3.1 光度ビニング

アプリケーションノート： 複数のLED間で均一な輝度が要求される用途（例：バックライトアレイ）では、単一の狭いビン（例：Q1のみ）を指定することが不可欠です。製品コード「AP1Q2/3T」には、おそらくビン情報（強度に関するQ2）が含まれています。

3.2 主波長ビニング

アプリケーションノート： このビニングは色の一貫性を保証します。代表的なピーク波長は468nmで、A10ビンに分類されます。色知覚が重要な用途では、波長ビンを一致させることが極めて重要です。

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上で極めて重要な特性曲線が複数記載されています。

4.1 相対光束 vs. 順方向電流

この曲線は、光度が電流に比例しないことを示しています。電流の増加とともに光度は増加しますが、熱的影響や効率低下により、非常に高い電流では飽和したり、減少したりする可能性があります。推奨値である20mA以下で動作させることで、最適な効率と長寿命が確保されます。

4.2 相対光度 vs. 周囲温度

LEDの光出力は接合温度の上昇に伴って減少します。この曲線はその関係を定量化したものです。例えば、周囲温度85°Cでは、光出力は25°C時の値のわずか70-80%になる可能性があります。高温環境における輝度計算では、この点を考慮に入れる必要があります。

4.3 Forward Voltage vs. Forward Current

このIV特性曲線は、ダイオードの電圧と電流の間に指数関数的な関係があることを示しています。「膝」電圧は約2.7-3.0Vです。この点を超えて電圧がわずかに増加すると、電流が大幅に増加するため、電流制限ドライバまたは抵抗器が絶対に必要であることが強調されます。

4.4 スペクトル分布

グラフは、中心波長約468nmに単一のピークを示しており、典型的な半値全幅(FWHM)は25nmです。これは青色InGaN LEDの特徴であり、発せられる純粋な青色を定義しています。

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。19-21パッケージはランバートまたはニアランバートパターンを示し、視野角は100度です。これは、正面から見たときに光強度が最も高く、側面に向かって徐々に減少することを意味します。

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

19-21 SMD LEDの公称外形寸法は、長さ2.0mm x 幅1.25mm x 高さ0.8mmです。特に指定がない限り、公差は通常±0.1mmです。パッケージ図面にはカソードマークが明示されており、これはPCB実装時の正しい向きに不可欠です。推奨されるPCBランドパターン（パッド設計）は、適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するために、これらの寸法に従う必要があります。

5.2 極性識別

デバイスには明確なカソードマークが付いています。正しい極性が必須です。5Vを超える逆電圧を印加すると、即座に損傷を引き起こす可能性があります。

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プロファイル

鉛フリー（Pbフリー）リフロープロファイルを指定：

• プリヒート： 150-200°Cで60-120秒間。
• Time Above Liquidus (217°C)： 60-150秒間。
• ピーク温度： 最高260°C、10秒以内保持。
• 加熱速度： 最大6°C/秒。
• 冷却速度： 最大3°C/秒。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが避けられない場合は、先端温度が350°C以下のはんだごてを使用してください。端子ごとの接触時間は3秒未満とし、はんだごての定格電力は25W以下である必要があります。各端子のはんだ付けの間には、少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。手はんだ付けは熱ダメージのリスクが高くなります。

6.3 リワークと修理

はんだ付け後の修理は推奨されません。やむを得ない場合は、専用の両頭はんだごてを使用し、両端子を同時に加熱して部品を持ち上げ、LED本体に機械的ストレスを加えないようにしてください。損傷の可能性が高いです。

7. 保管および取り扱い上の注意

7.1 湿気感受性

LEDは乾燥剤と共に防湿バッグに梱包されています。

1. 使用準備が整うまで防湿バッグを開封しないでください。
2. 開封後、未使用のLEDは、30°C以下かつ相対湿度60%以下の環境で保管してください。
3. バッグ開封後の「フロアライフ」は168時間（7日間）です。
4. この期間内に使用しない場合、または乾燥剤インジケータの色が変化した場合は、ベイクアウトが必要です：使用前に60±5°Cで24時間処理してください。

7.2 ESD保護

ESD定格が150V（HBM）であるため、これらのデバイスは静電気放電に敏感です。取り扱いおよび組立時には、接地された作業台、リストストラップ、導電性容器の使用など、標準的なESD対策を講じてください。

8. パッケージングおよび注文情報

8.1 標準パッケージング

本デバイスは、19-21パッケージに合わせた寸法のエンボスキャリアテープに供給されます。テープは標準の7インチ径リールに巻かれています。各リールには3000個が収納されています。

8.2 リールおよびテープ寸法

リール、キャリアテープ、カバーテープの詳細図面はデータシートに記載されています。これらの寸法を遵守することで、自動実装装置との互換性が確保されます。

8.3 ラベル情報

リールラベルには、トレーサビリティと検証のための重要な情報が記載されています：

• P/N: 製品番号（例：19-21/BHC-AP1Q2/3T）。
• 数量： 包装数量（3000個/リール）。
• CAT： 光度階調（例：Q2）。
• HUE: 色度/主波長階調（例：A10）。
• REF: 順方向電圧ランク。
• LOT No: トレーサビリティのための製造ロット番号。

9. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

9.1 代表的なアプリケーション

• バックライト照明： 家電製品、自動車のダッシュボード、産業用コントロールパネルにおけるボタン、スイッチ、シンボル、LCDパネル用。
• ステータスインジケーター： 通信機器（電話、ファックス）、ネットワーク機器、電源装置において。
• 一般照明： 装飾照明、看板、ウェアラブル電子機器におけるコンパクトな青色光源として。

9.2 重要な設計上の考慮事項

1. 電流制限： 外部の電流制限抵抗は必須です。LEDの指数関数的なV-I特性により、わずかな電圧変化が大きな電流変化を引き起こし、熱暴走や故障の原因となります。抵抗値は R = (電源電圧 - VF) / IF の式で計算してください。VFはデータシートに記載の最大順方向電圧（例：3.7V）を使用します。
2. 熱管理： 低電力とはいえ、特に密閉空間や周囲温度が高い環境では放熱を考慮する必要があります。デレーティング曲線を使用してください。LEDパッドの下および周囲のPCBに十分な銅面積を確保し、ヒートシンクとして機能させてください。
3. 光学設計： 100度の視野角は広い視野に適しています。より集光した光が必要な場合は、外部レンズや導光板が必要になる場合があります。マルチLED設計において色と輝度の均一性を確保するため、ビニングコードを考慮してください。
4. PCBレイアウト： パッケージ図面に推奨されるパッドレイアウトに従ってください。フットプリント上のカソードマークがデバイスの向きと一致していることを確認してください。

10. 技術比較と差別化

19-21/BHC-AP1Q2/3Tの主な差別化ポイントは、そのコンパクトな2.0x1.25mmの実装面積にあります。これは、LEDを収容する従来の0603（1.6x0.8mm）や0805（2.0x1.25mm）などの多くのSMD LEDパッケージよりも小さく、スペース節約の可能性を提供します。典型的な3.3Vの順方向電圧は、一般的な3.3Vロジック電源と互換性があります。ビニングされていないLEDと比較して、定義された強度と波長のビンは予測可能な性能を提供し、設計上の不確実性を低減します。現代の環境基準（RoHS、ハロゲンフリー）への適合は基本的な要件ですが、規制のある市場では重要な差別化要因であり続けています。

11. よくあるご質問 (FAQ)

Q1: ビニングコード（P1、Q2、A10など）の目的は何ですか？
A1: ビニングは一貫性を保証します。光度ビン（P1、Q2）は最低輝度を保証し、波長ビン（A9-A12）は特定の色範囲を保証します。均一性を必要とする用途では必ずビンを指定してください。

Q2: 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？
A2: いいえ。順方向電圧は通常3.3Vであるため、3.3V電源ラインに直接接続すると電流制限抵抗のための電圧マージンが残りません。これにより電流が制御不能となり、破損の原因となります。駆動回路を使用するか、直列抵抗と共により高い電源電圧を使用する必要があります。

Q3: 直列抵抗器の適正値はどのように計算しますか？
A3: オームの法則を使用します：R = (Vs - Vf) / If。5V電源(Vs)で、最大Vf 3.7V、目標If 20mAの場合：R = (5 - 3.7) / 0.02 = 65オーム。次に大きい標準値（例：68オーム）を使用してください。抵抗器での電力消費P = (If^2)*R の計算を常に確認してください。

Q4: 保管およびベーキング手順がなぜそれほど重要なのでしょうか？
A4: SMDパッケージは湿気を吸収する可能性があります。リフローはんだ付け工程中、この湿気が急速に蒸気に変わり、内部の層間剥離や「ポップコーン現象」を引き起こし、パッケージにひび割れが生じてLEDが破損します。ベーキング工程はこの吸収された湿気を除去します。

12. 実用的な応用例

シナリオ: 10個の均一な青色LEDを用いた状態表示パネルの設計。

1. 仕様: コンパクトなサイズと青色を理由に、19-21/BHC-AP1Q2/3Tを選択してください。
2. ビニング: 均一な輝度と色を確保するため、発注書には単一の強度ビン（例：Q1）と単一の波長ビン（例：A10）を指定してください。
3. 回路設計： 5Vシステム電源を使用。抵抗値の計算：R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65Ω。68Ω 5%の抵抗を使用。抵抗あたりの電力：(0.02^2)*68 = 0.0272W、よって標準の1/10W (0.1W)抵抗で十分。
4. PCBレイアウト： 2.0x1.25mmのパッドを持つLEDを配置し、カソードの向きを正しく確保する。わずかな放熱のため、カソードパッドに接続された小さな銅面を設ける。
5. アセンブリ： 指定されたリフロープロファイルに従ってください。生産ラインで使用する直前までリールの密封を保持してください。

13. 動作原理

19-21/BHC-AP1Q2/3Tは、窒化インジウムガリウム（InGaN）材料で作られたチップを中核とする半導体発光ダイオードです。順方向電圧がダイオードの膝電圧（約2.7V）を超えると、電子と正孔が半導体の活性領域に注入されます。これらの電荷担体が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。InGaN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、それが直接、放出される光の波長（この場合は約468 nmの青色光）に対応します。透明樹脂封止材はチップを保護するとともに、一次レンズとして機能し、初期の光出力パターンを形成します。

14. 技術動向

19-21シリーズのようなSMD LEDの開発は、より広範な業界トレンドに沿っています： 小型化 は継続しており、より小さく高密度な電子アセンブリを可能にしています。 効率向上 これは常に追求される目標であり、同じまたはより小さなチップサイズからより高い光束強度を得ることができます。 信頼性と堅牢性の向上 これらは極めて重要であり、封止材の材料改良や、鉛フリーはんだ付けの高温耐性向上につながります。 より厳密なビニングと色の一貫性 は、ディスプレイのバックライトなどのアプリケーションでますます要求されています。最後に、制御電子機器をLEDダイと直接統合すること（例：IC駆動LED）は成長傾向にありますが、このような単純なインジケータタイプでは、コスト効率と設計の柔軟性から、ディスクリートでドライバレスなモデルが依然として主流です。