SMD LED 16-213/BHC-AN1P2/3T ブルー データシート - 青色 - 順電流 5mA - 日本語技術文書

1. 製品概要

16-213/BHC-AN1P2/3Tは、小型、高効率、高信頼性のインジケータまたはバックライトソリューション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表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）です。この部品はInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体技術を利用し、代表波長468nmの青色光を発します。その主な設計思想は、小型化と自動化された大量生産プロセスとの互換性にあります。

このLEDの中核的な利点は、そのSMDパッケージに由来します。従来のリード付き部品と比較して、プリント回路基板（PCB）のサイズを大幅に削減し、より高い部品実装密度を可能にします。これは最終製品の小型フォームファクタに直接寄与します。さらに、パッケージの軽量性は、重量が重要な要素となる携帯機器や小型アプリケーションに理想的です。

このLEDのターゲット市場は広く、民生用電子機器、産業用制御装置、通信機器を含みます。典型的な用途としては、計器パネル、スイッチ、キーパッドのバックライト、電話機やファクシミリなどの機器の状態表示器が挙げられます。また、小型の青色光源が必要な一般的な照明にも適しています。

2. 技術仕様と客観的解釈

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ストレスの限界を定義します。これらは通常動作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、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 順電流（I_F）：25 mA。これは、信頼性の高い動作のために推奨される最大連続DC電流です。
• ピーク順電流（I_FP）：100 mA（デューティサイクル1/10、1 kHz）。この定格により、より高い電流の短いパルスが可能になります（マルチプレックス駆動方式で有用）が、このレベルでの持続的な動作は推奨されません。
• 電力損失（P_d）：95 mW。これは、熱的限界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あり、V_F* I_F.
• として計算されます。静電気放電（ESD）人体モデル（HBM）：
• 150V。これはESDに対する中程度の感度を示します。潜在的なまたは致命的な故障を防ぐためには、適切な取り扱い手順（接地された作業台、導電性フォームなど）が必要です。動作・保管温度：
• -40°C ～ +85°C（動作）、-40°C ～ +90°C（保管）。広い範囲により、過酷な環境下での機能性が確保されます。はんだ付け温度：

リフロー（最大10秒間260°C）または手はんだ（最大3秒間350°C）。これらのプロファイルは、鉛フリー実装プロセスにとって重要です。

2.2 電気光学特性_Fこれらのパラメータは、特に指定がない限り、周囲温度25°C、順電流（I

• ）5 mAの標準試験条件で測定されます。_v光度（I）：
• 28.5 ～ 72.0 mcd（ミリカンデラ）。この広い範囲は、ビニングシステム（第3章で詳述）によって管理されます。代表値は記載されておらず、選択は特定のビンコードに基づくことを意味します。_{視野角（2θ}1/2）：
• 120度（代表値）。これは光度がピーク値の半分に低下する全角です。120°の角度は非常に広い放射パターンを提供し、集光ビームではなく面照明に適しています。_pピーク波長（λ）：
• 468 nm（代表値）。これはスペクトルパワー分布が最大となる波長です。_d主波長（λ）：
• 464.5 ～ 476.5 nm。これは人間の目がLEDの色として知覚する単一波長であり、ビニングの対象でもあります。スペクトル帯域幅（Δλ）：
• 35 nm（代表値）。これはピーク波長を中心に放射される波長の範囲を定義します。帯域幅が狭いほど、スペクトル的に純粋な色であることを示します。_F順電圧（V）：_F2.7V ～ 3.7V、I_F=5mAでの代表値は3.3V。このパラメータの許容差は±0.05Vです。V
• は電流制限回路を設計する上で重要です。_R逆電流（I）：_RV

=5Vで最大50 µA。低い逆電流が望ましいです。

3. ビニングシステムの説明

製造における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDはビンに分類されます。このデバイスは2つの独立したビニングパラメータを使用します。

3.1 光度ビニング

光度は4つのビン（N1、N2、P1、P2）に分類され、それぞれが特定の範囲をカバーします。最低（N1最小：28.5 mcd）から最高（P2最大：72.0 mcd）までの全体的な広がりは大きいです。設計者は、アプリケーションに必要な最低輝度レベルを保証するために、必要なビンを指定しなければなりません。ビン内の許容差は±11%です。

3.2 主波長ビニング

知覚される青色調を決定する主波長は、4つのビン（A9、A10、A11、A12）に分類されます。これらのビンは464.5 nm（より青い、短波長）から476.5 nm（わずかに緑がかった、長波長）に及びます。ビンを指定することで、製品内の複数のLED間での色の均一性が確保されます。ビン内の許容差は±1 nmです。

4. 性能曲線分析

データシートは、異なる動作条件下でのLEDの挙動を理解するために不可欠ないくつかの特性曲線を提供します。

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。推奨動作電流5-20 mAでは、順電圧は3.0Vから3.8Vの範囲で比較的安定しています。この非線形関係は、わずかな電圧変化が大きな電流変動を引き起こす可能性があるため、LEDを駆動する際に定電流ドライバが定電圧源よりもはるかに優れている理由を強調しています。

4.2 光度対順電流

この曲線は、光出力が中低域の順電流にほぼ比例することを示しています。しかし、効率（単位電気入力あたりの光出力）は、発熱の増加により非常に高い電流では通常低下します。最大定格電流（25 mA）付近で動作すると、より高い輝度が得られる可能性がありますが、寿命と効率が低下する代償を伴います。

4.3 光度対周囲温度

光出力は周囲温度の上昇とともに減少します。これは重要な熱管理上の考慮事項です。例えば、LEDが最高温度（+85°C）で動作すると、光度は25°Cでの定格値よりも大幅に低くなります。LED接合部温度を最小限に抑え、安定した光出力を維持するためには、適切なPCB熱設計（銅箔、ビア）が必要です。

4.4 順電流デレーティング曲線

このグラフは、周囲温度の関数としての最大許容連続順電流を明示的に定義します。温度が上昇すると、最大安全電流は直線的に減少します。これは、接合部温度が限界を超えるのを防ぎ、劣化を加速させないためです。設計者は、予想される最大周囲温度に対して適切な動作電流を選択するために、この曲線を使用しなければなりません。

4.5 スペクトル分布

スペクトルプロットは、ピーク約468 nm、半値全幅（FWHM）約35 nmの青色発光を確認します。可視スペクトルの他の部分での放射は最小限であり、青色LEDとしての良好な色純度を示しています。

4.6 放射パターン

極座標図は120°の視野角を視覚的に確認し、強度が0°（チップに対して垂直）で最も高く、端に向かって滑らかに減少するランバート型の放射パターンを示しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは標準的なSMDパッケージに収められています。寸法図は、PCBフットプリント設計に必要な本体の長さ、幅、高さ、リード（端子）間隔などの重要な寸法を提供します。適切な実装とはんだ付けのためには、これらの寸法を遵守する必要があります。注記には、特に指定がない限り、一般的な許容差は±0.1 mmと規定されています。

5.2 推奨パッドレイアウト

推奨されるランドパターン（フットプリント）が提供されています。これにはパッドサイズ、形状、間隔が含まれます。データシートは、これが参考設計であり、個々の製造能力（はんだペーストステンシル設計、リフロープロファイルなど）に基づいて修正すべきであると正しく助言しています。パッド設計の主な目的は、信頼性の高いはんだ接合部の形成と十分な熱放散を確保することです。

6. はんだ付けと実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーリフローはんだ付けの詳細な温度プロファイルが提供されています。主要なパラメータは以下の通りです：予熱段階（150-200°C、60-120秒）、液相線以上時間（217°C以上、60-150秒）、ピーク温度260°Cを超えず最大10秒間、制御された昇温/降温速度。部品への熱ストレスを避けるため、リフローは2回以上行わないことが明記されています。

6.2 手はんだ指示<手はんだが必要な場合、厳格な制限が課されます：はんだごて先温度

350°C、端子ごとの接触時間 ≤ 3秒、ごて電力 ≤ 25W、各端子のはんだ付け間隔は最低2秒。データシートは、損傷はしばしば手はんだ中に発生し、リフロープロセスを優先することを強調しています。

6.3 保管と湿気感受性

LEDは乾燥剤入りの防湿バッグに梱包されています。開封前は、≤ 30°C、≤ 90% RHで保管する必要があります。開封後、フロアライフは≤ 30°C / ≤ 60% RHの条件下で1年です。これを超えた場合、リフロー前にベーキング処理（60 ± 5°C、24時間）が必要であり、ポップコーン現象（はんだ付け中の水分蒸発によるパッケージ割れ）を防ぎます。

7. 梱包と発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

デバイスは、直径7インチのリール上の8mm幅エンボスキャリアテープで供給されます。リール寸法、テープポケット設計、カバーテープ仕様は、自動ピックアンドプレース装置との互換性を確保するために詳細に記載されています。各リールには3000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：P/N：
• 品番（完全な部品番号、例：16-213/BHC-AN1P2/3T）。CAT：
• 光度ランク（輝度のビンコード：N1、N2、P1、P2）。HUE：
• 色度・主波長ランク（色のビンコード：A9、A10、A11、A12）。REF：
• 順電圧ランク。LOT No：

これらのコードは、トレーサビリティと生産で正しい部品バリアントが使用されていることを確保するために不可欠です。

8. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

8.1 電流制限は必須

データシートの最初の注意事項は強調されています：顧客は保護のために抵抗を適用しなければなりません。LEDの急峻なI-V曲線のため、供給電圧のわずかな増加が、大きく、破壊的となる可能性のある電流増加を引き起こす可能性があります。安全な動作のためには、直列抵抗、または好ましくは専用の定電流LEDドライバ回路が必要です。

8.2 熱管理

パッケージは小さいですが、その性能は温度に依存します。一貫した輝度と長寿命のためには、PCBレイアウトに熱管理技術を組み込むべきです。これには、LEDの熱放散パッド（該当する場合）またはカソード/アノードパッドに接続された十分な銅面積をヒートシンクとして使用すること、および熱を内部層または底面層に伝達するために熱ビアを使用することが含まれます。

8.3 光学設計

120°の視野角により、このLEDは二次光学系なしで広域照明に適しています。より集光した光が必要な場合は、外部レンズまたは反射器が必要になります。設計者は、バックライトアプリケーション用の光ガイドや拡散板を計画する際に、角度強度分布を考慮する必要があります。

9. 技術比較と差別化

このLEDの主な差別化要因は、パッケージサイズ、広い視野角、青色点、詳細なビニング構造の特定の組み合わせにあります。非ビニングまたは緩いビニングのLEDと比較して、視覚的一貫性を必要とするアプリケーションにおいて、色と輝度のより高い予測可能性を提供します。標準的なSMD実装プロセスおよび鉛フリーはんだ付けとの互換性により、現代の電子機器製造ラインへのドロップイン部品となります。包括的なデレーティング曲線とアプリケーション警告のセットは、設計者が仕様の限界で部品を確実に使用するために必要なデータを提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 LEDが予想より暗いのはなぜですか？

動作条件を確認してください：1）順電流が正確に5 mA（またはデータシート試験条件に対応する電流）であることを確認します。2）周囲温度を確認します。光度は温度の上昇とともに減少します（4.3章参照）。3）購入したビンコード（ラベルのCAT）を確認します。同じ電流では、N1ビンのLEDはP2ビンのLEDよりも暗くなります。

10.2 正しい電流制限抵抗をどのように選択しますか？_{オームの法則を使用します：R = (V}電源_F- V_F) / I_F。データシートから最大V_F（3.7V）を使用して、最悪条件下で所望のI_Rに電流を制限する最小抵抗値を計算します。次に、抵抗の定格電力を確認します：P_F)²= (I

* R。

10.3 3.3VマイクロコントローラピンでこのLEDを駆動できますか？_F直接駆動は推奨されません。代表的なV_Fは3.3Vで、最大3.7Vになる可能性があります。3.3V電源では、LEDを一貫して点灯させるのに十分な電圧マージンがない可能性があり、特にV

が増加する可能性のある低温ではそうです。さらに、MCUピンには電流供給制限（多くの場合20-25mA）があります。トランジスタまたはドライバ回路が適切なインターフェースです。

11. 実用的な設計と使用事例

1. シナリオ：複数の均一な青色LEDを使用した状態表示パネルの設計仕様：
2. 必要な最低輝度と正確な色調を定義します。均一性のために、光度（例：P1）と主波長（例：A10）の両方に対して単一の厳しいビンを指定します。回路設計：_F variations.
3. 複数のLEDにチャネルごとに5 mAを供給できる定電流ドライバICを使用します。これにより、わずかなVの違いに関わらず、すべてのLEDで同一の電流、したがって同一の輝度が確保されます。
4. PCBレイアウト：推奨レイアウトに従ってパッドを設計します。各LEDのカソードパッドに接続された小さな銅箔を追加して放熱を助けます。相互加熱を避けるためにLED間隔を空けます。
5. 実装：リフロープロファイルを正確に守ります。開封したリールは、すぐに使用しない場合は乾燥キャビネットに保管します。

検証：

意図した動作電流と予想される最大周囲温度でサンプルユニットの順電圧と光出力を測定し、性能を確認します。_F12. 動作原理の紹介

このLEDは、InGaN材料から作られた半導体p-n接合に基づいています。接合部のポテンシャルバリア（順電圧V

）を超える順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。InGaNのような直接遷移型半導体では、この再結合により光子（光）の形でエネルギーが放出されます。InGaN合金の特定のバンドギャップが放出される光子の波長を決定し、この場合は可視スペクトルの青色領域（～468 nm）です。エポキシ樹脂パッケージは、半導体チップを保護し、光出力を形成するレンズとして機能し（結果として120°の視野角）、はんだ付けのための機械的構造を提供します。

• 13. 技術トレンド16-213シリーズのようなSMD LEDは、小型化と自動化実装の業界標準を代表しています。この分野の進行中のトレンドには以下が含まれます：
• 効率向上：より高い発光効率（電気ワットあたりのより多くの光出力）を達成するための新しいエピタキシャル構造と材料の開発。
• 色の一貫性の向上：製造直後からより厳しい色と輝度の許容差を提供するための製造管理とビニングアルゴリズムの進歩。
• 熱性能の向上：より高い駆動電流を可能にし、高温での性能を維持するための低熱抵抗パッケージの開発。