SMD LED 12-22/BHR6C-A01/2C Datasheet - 1.2x2.2x1.1mm - Blue (2.7-3.1V) & Red (1.7-2.2V) - 40-60mW - English Technical Document

製品概要

12-22 SMD LEDは、高密度PCB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デバイスです。マルチカラー構成を採用しており、具体的には青色LED（BHチップ）と鮮やかな赤色LED（R6チップ）を単一パッケージ内に組み合わせています。この部品は従来のリードフレーム型LEDよりも大幅に小型であり、基板サイズの大幅な削減、実装密度の向上、保管要件の最小化を可能にし、最終的にはより小型のエンドユーザー機器の開発に貢献します。軽量な構造により、特に小型化や設置スペースが限られたアプリケーションに適しています。

1.1 中核的優位性

• 小型化: 小型フットプリント（1.2mm x 2.2mm）により、PCB上への高密度実装が可能です。
• 互換性: 7インチ径リールに8mmテープでパッケージングされており、標準的な自動実装（ピックアンドプレース）装置と完全に互換性があります。
• 堅牢な製造： 赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスおよび気相リフローはんだ付けプロセスの両方に対応しています。
• 環境コンプライアンス The product is Pb-free, compliant with RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 ターゲットアプリケーション

• 自動車/産業用: 計器盤、ダッシュボード、スイッチのバックライト。
• 通信: 電話機およびファクシミリにおける状態表示灯とキーパッドのバックライト。
• コンシューマー・エレクトロニクス： LCD用フラットバックライト、スイッチ照明、シンボル照明。
• 汎用： 信頼性の高いコンパクトな表示灯を必要とするあらゆるアプリケーション。

2. 詳細技術パラメータ分析

以下のセクションでは、デバイスの電気的、光学的、および熱的特性に関する詳細な内訳を提供します。特に断りのない限り、すべてのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで測定されたものです。

2.1 Absolute Maximum Ratings

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限界値を定義します。これらの条件下またはその状態での動作は保証されません。

パラメータ	シンボル	コード	評価	単位
逆方向電圧	VR	-	5	V
順方向電流	IF	BH	10	mA
		R6	25	mA
ピーク順方向電流（デューティサイクル 1/10 @1KHz）	IFP	BH	40	mA
		R6	50	mA
Power Dissipation	Pd	BH	40	mW
		R6	60	mW
Electrostatic Discharge (HBM)	ESD	BH	150	V
		R6	2000	V
動作温度	Topr	-	-40 ～ +85	°C
保管温度	Tstg	-	-40 ~ +90	°C
はんだ付け温度	Tsol	リフロー	260°Cで10秒間	-
		手作業	350°Cで3秒間。	-

主な観察結果： 赤色（R6）チップは、青色（BH）チップと比較して、より高い電流および電力耐性を有する。特に、ESD感度が大きく異なり、BH（青）チップは非常に感度が高く（150V HBM）、取り扱い時に厳格なESD保護を必要とする一方、R6（赤）チップはより頑丈である（2000V HBM）。

2.2 電気光学特性

これらは通常の動作条件下における代表的な性能パラメータです。

パラメータ	シンボル	コード	Min.	標準値	最大値	単位	状態
光度	Iv	BH	18.0	26.0	-----	mcd	IF=5mA
		R6	22.5	30.0	-----	mcd	IF=5mA
観測角度 (2θ1/2)	-	-	-----	120	-----	deg	-
ピーク波長	λp	BH	-----	468	-----	nm	-
		R6	-----	632	-----	nm	-
Dominant Wavelength	λd	BH	-----	470	-----	nm	-
		R6	-----	624	-----	nm	-
スペクトル帯域幅 (Δλ)	-	BH	-----	25	-----	nm	-
		R6	-----	20	-----	nm	-
Forward Voltage	VF	BH	2.7	-----	3.1	V	-
		R6	1.7	-----	2.2	V	-
逆電流	IR	BH	-----	-----	50	μA	VR=5V
		R6	-----	-----	10	μA	VR=5V

注記：

1. 光度許容差は±11%です。
2. 順方向電圧許容差は±0.05Vです。

分析： 青色LED（BH）はInGaNベースチップに典型的な高い順電圧（2.7-3.1V）で動作し、一方で赤色LED（R6）はAlGaInP技術に特徴的な低い順電圧（1.7-2.2V）を示す。発光強度は5mAという低い駆動電流で規定されており、高効率であることを示唆する。120度の広い視野角は、インジケータ用途に適した広い放射パターンを提供する。

3. 性能曲線分析

データシートは、BH（青色）とR6（赤色）チップ双方の代表的な特性曲線を提供しており、様々な条件下でのデバイス動作を理解する上で極めて重要である。

3.1 相対光束対周囲温度

グラフは、周囲温度が上昇するにつれて光束出力が減少することを示している。この熱消光効果はLED半導体の基本的な特性である。設計者は、高温環境下で動作させる際、十分な光束出力を確保するためにこのデレーティングを考慮しなければならない。

3.2 相対光束対順方向電流

これらのプロットは、駆動電流と光出力の間の準線形関係を示しています。電流を増加させると、より多くの熱を発生させる一方で、輝度に対する効果は逓減します。絶対最大定格電流付近で動作させることは非効率的であり、デバイスの寿命を縮めます。

3.3 順方向電流の減額曲線

この重要なグラフは、周囲温度の関数として最大許容連続順電流を定義しています。温度が上昇すると、デバイスの電力損失限界を超えて熱暴走を引き起こすのを防ぐため、最大許容電流を低減しなければなりません。

3.4 順方向電圧対順方向電流（I-V特性曲線）

I-Vカーブは、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。「ニー」電圧は、おおよその順方向電圧 (V_F導通領域における曲線の傾きは、LEDの動的抵抗に関連しています。

3.5 放射パターン

極座標プロットは光強度の空間分布を可視化し、120度の視野角を確認します。このタイプのLEDパッケージでは、パターンは典型的にランバートまたはニアランバートです。

3.6 スペクトル分布

スペクトルプロットは発光プロファイルを示す：

• BH (Blue): ピーク波長は約468nm、主波長は約470nmで、スペクトル帯域幅（FWHM）は約25nmです。
• R6 (Red): ピーク波長は約632nm、主波長は約624nmで、スペクトル帯域幅は約20nmとより狭くなっています。

これらの特性は、LEDの知覚される色純度を決定します。

4. 機械的仕様およびパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

12-22 SMD LEDはコンパクトな長方形パッケージを採用しています。主な寸法（単位mm、特に指定がない限り公差±0.1mm）は以下の通りです：

• 全長：2.2 mm
• 全幅：1.2 mm
• 全高：1.1 mm
• 詳細図面に準拠したリード（端子）寸法及び間隔。

データシートには、PCBフットプリント設計に必要な全ての重要な長さ、幅、高さ、パッド位置を規定した詳細な寸法図が含まれています。

4.2 極性識別

この部品には、通常パッケージ上の切り欠きまたはドット、あるいはキャリアテープポケットの切り欠かれた角など、カソードを示す極性マーカーが付いています。回路の動作には正しい向きが不可欠です。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

信頼性確保のため適切な取り扱いが重要です。本デバイスは湿気に敏感（MSL）であり、特定のはんだ付けプロファイルが必要です。

5.1 保管および湿気感受性

• 開封前： 30°C以下、相対湿度90%以下で保存すること。
• 開封後（フロアライフ）： 30°C以下、相対湿度60%以下で1年間。未使用部分は乾燥剤と共に防湿包装で再密封すること。
• ベーキング 乾燥剤が吸湿を示した場合、または保管期間を超過した場合は、使用前に60±5°Cで24時間ベーキングしてください。

5.2 リフローはんだ付けプロファイル (Pb-free)

推奨プロファイルは、鉛フリーはんだ（例：SAC305）向けです：

• プリヒート： フラックス活性化のための徐々な温度上昇。
• ソークゾーン： 基板と部品を均一に加熱するため。
• リフロー： ピーク温度260°C、最大10秒間。
• 冷却： 熱応力を最小限に抑えるための制御冷却。

重要： リフローは2回までとし、加熱時のLEDへの機械的ストレスを避け、はんだ付け後のPCBの反りを防止してください。

5.3 手はんだ付け

手はんだが避けられない場合：

• Use a soldering iron with a tip temperature <350°C.
• 端子ごとの接触時間は3秒以内に制限してください。
• 電力が25W以下の半田ごてを使用してください。
• 各端子の半田付け間隔は2秒以上空け、過熱を防止してください。
• 手半田付けは損傷リスクが高くなります。

5.4 リワークおよびリペア

はんだ付け後のリペアは極力避けてください。やむを得ない場合：

• SMD部品取り外し用に設計された専用の両頭はんだごてを使用し、両端子に同時かつ均等に熱を加えてください。
• リペア工程がLEDの特性を劣化させていないことを常に確認してください。

6. パッケージングおよび注文情報

6.1 標準パッケージング

LEDは防湿包装で供給されます：

• キャリアテープ： 8mm幅テープ。
• リール： 直径7インチ (178mm)。
• 数量: 1リールあたり2000個。
• 包装には乾燥剤が含まれており、アルミ防湿袋で密封されています。

6.2 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：

• CPN: 顧客の製品番号。
• P/N: 品番 (例: 12-22/BHR6C-A01/2C).
• 数量: 梱包数量.
• CAT: 光度階調ランク。
• HUE: Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank.
• 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。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

7.1 電流制限は必須です

LEDは電流駆動デバイスです。 各チップ（BHおよびR6）には、外部の電流制限抵抗（または定電流ドライバ）が絶対に必要です。 順方向電圧（V_F）には許容誤差と負の温度係数（温度上昇とともに低下）があります。LEDを電圧源（公称Vfに近い値であっても）に直接接続することは、_Fわずかな電圧上昇でも、制御不能な大電流サージを引き起こし、瞬時故障（焼損）を招く可能性があります。抵抗値はオームの法則で算出：R = (V_supply - V_F) / I_F.

7.2 熱管理

パッケージは小型ですが、消費電力（BHで40mW、R6で60mW）により発熱が生じます。長期にわたる信頼性の高い動作のためには：

• 周囲温度が上昇した場合、順方向電流のディレーティング曲線に従ってください。
• LEDのはんだ接合部から熱を逃がすために、十分なPCB銅面積（サーマルリリーフパッド）を確保してください。
• LEDを他の発熱部品の近くに配置しないでください。

7.3 ESD保護

青色（BH）チップはESDに極めて敏感です（150V HBM）。生産プロセス全体でESD対策を実施してください：

• 取り扱い及び組立時には、接地された作業台及びリストストラップを使用してください。
• LEDがESD発生の可能性がある外部インターフェースに接続される場合、PCBにトランジエント電圧サプレッション（TVS）ダイオードやその他の保護回路を追加することを検討してください。

8. 技術比較とポジショニング

12-22/BHR6C-A01/2Cは、以下のような特定の機能の組み合わせを提供します：

• vs. 大型SMD LED（例：3528、5050）： 超小型設計に対してはるかに小さな占有面積を提供しますが、それに応じて最大光出力と電力耐量は低くなります。
• vs. 単色12-22 LED： マルチカラー（青+赤）構成を1パッケージに収めることで、2つの別々の単色LEDを使用する場合と比較して基板スペースを節約し、組み立てと在庫管理を簡素化します。
• リード付きLEDとの比較： スルーホールが不要となり、自動組立が可能で、製品全体のサイズと重量を削減します。

その主な利点は、コスト重視でスペースが限られたインジケータやバックライト用途において、小型化を実現できる点です。

9. よくあるご質問 (FAQ)

9.1 青色と赤色のチップを同じ電源から同時に駆動できますか？

順方向電圧（Vf）が異なるため、単純な直列または並列構成では直接駆動できません。_F青色チップは約3Vを必要とし、赤色チップは約2Vを必要とします。3V電源に並列接続すると、赤色チップに過剰な電流が流れます。直列接続する場合は5V以上の電源が必要となり、電流の整合性も悪くなります。推奨される方法は、共通の電圧ラインを使用する場合でも各チップに個別の電流制限抵抗を使用するか、独立して駆動することです。

9.2 青色と赤色のチップでESD耐性が大きく異なるのはなぜですか？

これは、半導体材料技術の根本的な違いによるものです。青色LEDは、サファイアや炭化ケイ素などの基板上に形成されたInGaN（窒化インジウムガリウム）構造を使用しており、微視的な接合部レベルで静電気放電（ESD）による損傷を受けやすい傾向があります。一方、赤色LEDはAlGaInP（リン化アルミニウムガリウムインジウム）構造を使用しており、本質的にESDに対してより頑丈です。このため、青色部品を扱う際には特別な注意が必要となります。

9.3 品番中の「A01/2C」は何を意味しますか？

この抜粋では内部コードの詳細は記載されていませんが、このような接尾辞は通常、発光強度（CAT）、主波長/色度（HUE）、順方向電圧（REF）などの主要パラメータの特定のビンを表します。「A01」と「2C」は、それぞれ青色チップと赤色チップの正確な性能ビンを指定しており、生産ロット内での色と輝度の一貫性を保証するものと考えられます。

10. 実践的な設計例

シナリオ: 12-22/BHR6C-A01/2Cを使用して、2色ステータスインジケータを設計する。LEDは5VマイクロコントローラのGPIOピンから給電される。各チップを約5mAで駆動することを目標とする。

電流制限抵抗の計算:

• ブルーチップ（BH、V_F ≈ 2.9V 標準値）の場合： R_青 = (5V - 2.9V) / 0.005A = 420 Ω。標準の430 Ω抵抗を使用すること。抵抗での電力損失：P = I²R = (0.005)² * 430 = 0.01075W (1/10Wまたは1/8Wの抵抗器で十分です)。
• レッドチップ (R6, V_F ≈ 1.95V typ) の場合： R_赤 = (5V - 1.95V) / 0.005A = 610 Ω。標準の620 Ω抵抗を使用。消費電力: (0.005)² * 620 = 0.0155W。

回路図: 各LEDチップのアノードを、それぞれ計算された抵抗器を介して5V電源に接続します。カソードは、オープンドレイン/ロー出力として設定されたマイクロコントローラの個別のGPIOピンに接続します。青色LEDを点灯させるには、対応するGPIOピンをローに設定します。赤色LEDを点灯させるには、そのピンをローに設定します。マイクロコントローラのピンが5mAの電流をシンクできることを確認してください。

11. 動作原理

発光ダイオード（LED）は、半導体のp-n接合デバイスです。接合部の内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子が活性層内でp型領域からの正孔と再結合します。この再結合過程により、エネルギーが光子（光）として放出されます。発光の特定の波長（色）は、活性領域に使用される半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決まります。青色LED（BH）は、より大きなバンドギャップを持つInGaN化合物を利用しており、青色スペクトルでより高エネルギーの光子を放出します。赤色LED（R6）は、より小さなバンドギャップを持つAlGaInP化合物を利用しており、赤色スペクトルでより低エネルギーの光子を放出します。エポキシ樹脂レンズは光出力を整形し、機械的および環境的保護を提供します。

LED仕様用語

LED技術用語の完全な解説