SMD LED 12-11 ブルー データシート - サイズ 1.2x1.0x0.6mm - 電圧 2.7-3.2V - 電力 40mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

12-11/BHC-ZL1M2QY/2Cは、高密度な部品配置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ブルーLEDです。このデバイスはInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体技術を利用し、代表的な主波長468 nmの青色光を発光します。その主な利点は、従来のリード型LEDよりも大幅に小型な12-11パッケージフットプリントにあり、設計者は基板全体のサイズを縮小し、よりコンパクトな最終製品の実現を可能にします。

この部品の中核的な利点は、標準的な自動実装機および標準的な赤外線（IR）または気相リフローはんだ付けプロセスとの互換性にあります。これにより、大量生産に適しています。単色（青）デバイスであり、鉛フリーで製造され、EU RoHSおよびREACH指令に準拠し、ハロゲンフリー要件（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を満たしています。小型・軽量な特性は、スペースに制約のあるポータブルアプリケーションに理想的です。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 絶対最大定格

これらの限界を超えてデバイスを動作させると、永久損傷を引き起こす可能性があります。絶対最大定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 逆電圧（VR）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、LEDの半導体接合が損傷する可能性があります。
• 連続順方向電流（IF）：10 mA。これは連続的に印加できる最大の直流電流です。
• ピーク順方向電流（IFP）：100 mA。これは1 kHzでデューティ比1/10のパルス条件下でのみ許容されます。短時間の高輝度フラッシュを必要とするアプリケーションで重要です。
• 電力損失（Pd）：40 mW。これはパッケージが熱として放散できる最大電力で、順方向電圧（VF）と順方向電流（IF）の積として計算されます。
• 静電気放電（ESD）人体モデル（HBM）：2000 V。この定格はLEDの静電気に対する感受性を示しており、適切なESD取り扱い手順が必須です。
• 動作温度（Topr）：-40°C から +85°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作することが保証されています。
• 保管温度（Tstg）：-40°C から +90°C。
• はんだ付け温度（Tsol）：リフローはんだ付けの場合、ピーク温度は最大10秒間260°Cを超えてはなりません。手はんだ付けの場合、はんだごて先端温度は端子ごとに最大3秒間350°C以下である必要があります。

2.2 電気・光学特性

代表的な性能は、標準試験条件である順方向電流（IF）5 mA、Ta=25°Cで測定されます。

• 光度（Iv）：最小11.5 mcdから最大28.5 mcdの範囲。具体的な値はビンコード（L1、L2、M1、M2）によって決定されます。許容差は±11%です。
• 指向角（2θ1/2）：120度。この広い指向角により、広範囲の照明や複数の角度からの視認性を必要とするアプリケーションに適しています。
• ピーク波長（λp）：代表値 468 nm。これはスペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長（λd）：465.0 nm から 475.0 nmの範囲で、コードX（465-470 nm）とY（470-475 nm）にビニングされます。許容差は±1 nmです。これは人間の目が知覚する波長です。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：代表値 25 nm。これは最大強度の半分における発光スペクトルの幅（半値全幅 - FWHM）を定義します。
• 順方向電圧（VF）：IF=5mA時、2.7 V から 3.2 Vの範囲で、コード29から33にビニングされます。許容差は±0.05Vです。このパラメータは電流制限回路の設計に極めて重要です。

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は主要な光学・電気パラメータに基づいて選別（ビニング）されます。これにより、設計者は輝度と色に関する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

LEDは、5 mAで測定された光度に基づいて4つのビンに分類されます：

- L1：11.5 - 14.5 mcd

- L2：14.5 - 18.0 mcd

- M1：18.0 - 22.5 mcd

- M2：22.5 - 28.5 mcd

製品コード "BHC-ZL1M2QY/2C" の "M2" は、このデバイスがM2光度ビンに属することを示しています。

3.2 主波長ビニング

LEDは青色の色調を制御するために2つの波長ビンに選別されます：

- X：465 - 470 nm（波長が短く、ややバイオレットブルー寄り）

- Y：470 - 475 nm（波長が長く、ややシアンブルー寄り）

製品コード "QY" は、このデバイスがY波長ビンに属することを示しています。

3.3 順方向電圧ビニング

LEDは順方向電圧降下によってもビニングされ、特に並列接続や精密な電力管理のための回路設計を支援します：

- 29：2.70 - 2.80 V

- 30：2.80 - 2.90 V

- 31：2.90 - 3.00 V

- 32：3.00 - 3.10 V

- 33：3.10 - 3.20 V

型番の "2C" は特定の電圧ビンに対応している可能性がありますが、正確な対応関係はメーカーの詳細なビンコードガイドで確認する必要があります。

4. 性能曲線分析

PDFでは代表的な電気・光学特性曲線が参照されていますが、具体的なグラフは本文には提供されていません。標準的なLEDの動作に基づき、通常は以下の曲線が分析されます：

• 電流-電圧（I-V）曲線：順方向電流と順方向電圧の指数関数的関係を示します。曲線は約2.7V付近でターンオン電圧を持ち、動作領域では比較的急峻な傾斜を示し、電流制御の必要性を強調しています。
• 光度-順方向電流（Iv-IF）曲線：この曲線は低電流域では一般的に線形ですが、高電流域では飽和や効率低下を示す可能性があり、指定された10 mA制限内での動作が重要である理由を強調しています。
• 光度-周囲温度（Iv-Ta）曲線：LEDの光出力は一般的に周囲温度が上昇すると減少します。このデレーティングを理解することは、高温環境で動作するアプリケーションにとって重要です。
• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、約468 nmにピークを持ち、FWHMが約25 nmであることを示し、単色の青色出力を確認します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

12-11 SMD LEDはコンパクトな長方形パッケージです。主要寸法（mm単位、特に指定がない限り許容差±0.1mm）は以下の通りです：

- パッケージ長：約 1.2 mm（"12-11" という名称から推測）。

- パッケージ幅：約 1.0 mm。

- パッケージ高さ：約 0.6 mm。

- 電極パッドの寸法と間隔は、信頼性の高いはんだ接合の形成のために設計されています。カソードは極性識別のためにマークされており、実装時の正しい向きに不可欠です。

5.2 極性識別

パッケージ上に明確なカソードマークがあります。PCBレイアウトおよび実装時には正しい極性を遵守し、適切な機能を確保し、逆バイアスによる損傷を防止する必要があります。

6. はんだ付け・実装ガイド

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

本デバイスは鉛フリー（Pb-free）リフローはんだ付けプロセスと互換性があります。熱損傷を防ぐために推奨温度プロファイルは重要です：

- 予熱：150-200°C、60-120秒間。

- 上昇速度：ピーク温度まで最大 3°C/秒。

- 液相線温度以上（217°C）の時間：60-150秒間。

- ピーク温度：最大 260°C。

- ピーク温度±5°C以内の時間：最大 10秒間。

- 255°C以上の時間：最大 30秒間。

- 冷却速度：最大 6°C/秒。

同一デバイスに対してリフローはんだ付けは2回までとします。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意が必要です：

- 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最大3秒間に制限してください。

- 定格電力25W以下のはんだごてを使用してください。

- 各端子のはんだ付けの間隔は、熱入力を管理するために最低2秒間空けてください。

- はんだ付け中またははんだ付け後にLED本体に機械的ストレスを加えないでください。

6.3 保管および湿気感受性

LEDは湿気吸収を防ぐため、乾燥剤入りの防湿バリアバッグに梱包されています。湿気吸収はリフロー中の "ポップコーン現象" 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）≤90%で保管してください。

- 開封後："フロアライフ" は、温度≤30°C、相対湿度≤60%で1年間です。未使用の部品は防湿バッグに再密封してください。

- ベーキング：乾燥剤インジケータが湿気吸収を示した場合、または保管期間を超過した場合は、使用前にLEDを60 ±5°Cで24時間ベーキングしてください。

7. 梱包および発注情報

LEDは自動実装用のエンボス加工キャリアテープに供給されます。

- テープ幅：8 mm。

- リールサイズ：直径7インチ。

- 1リールあたりの数量：2000個。

リールラベルには、顧客部品番号（CPN）、メーカー部品番号（P/N）、数量（QTY）、および光度（CAT）、主波長（HUE）、順方向電圧（REF）のビンコードなどの重要な情報が含まれています。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• バックライト：民生電子機器、自動車ダッシュボード、産業用制御パネルにおけるインジケータ、スイッチ、シンボル、小型LCDディスプレイのバックライトに理想的です。
• ステータスインジケータ：通信機器（電話、ファックス）、コンピュータ周辺機器、ネットワーク機器における電源、接続、機能ステータスのインジケータに最適です。
• 一般照明：コンパクトで信頼性が高く、低電力の青色光源を必要とするあらゆるアプリケーションに適しています。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：外部の電流制限抵抗器は絶対に必須です。LEDの順方向電圧は負の温度係数を持ち、温度が上昇すると減少することを意味します。抵抗器がない場合、わずかな電圧の増加が大きく、破壊的な可能性のある電流の増加（熱暴走）につながる可能性があります。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます： R = (電源電圧 - VF) / IF。
• 熱管理：電力は低いですが、特に複数のLEDを近接して使用する場合や周囲温度が高い場合、PCBレイアウトがLED周囲に熱を閉じ込めないようにしてください。
• ESD保護：デバイスが2000V HBMに定格されているため、取り扱いおよび実装プロセスでESD保護対策を実施してください。
• 修理：はんだ付け済みのLEDの修理は避けてください。やむを得ない場合は、専用の両頭はんだごてを使用して両端子を同時に加熱し、内部接合を損傷する可能性のあるねじりを加えずに部品を持ち上げてください。

9. 技術比較と差別化

12-11 LEDの主な差別化要因はそのパッケージサイズにあります。より大きなSMD LED（例：3528、5050）やスルーホールLEDと比較して、フットプリントと高さを大幅に削減し、超小型化を可能にします。他の1206サイズのLEDと比較して、その特定の光度（M2）、波長（Y）、電圧のビニングは、一貫性を求める設計者に予測可能な性能を提供します。現代の環境基準（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）への準拠も、世界市場を対象とした製品にとって重要な利点です。

10. よくある質問 (FAQ)

Q: なぜ電流制限抵抗器が必要なのですか？

A: LEDは電圧駆動ではなく、電流駆動デバイスです。そのI-V特性は指数関数的です。直列の抵抗器は固定の動作電流を設定し、熱暴走を防止し、指定された限界内での安定した長期動作を保証します。

Q: このLEDを3.3Vや5Vのロジック電源から直接駆動できますか？

A: いいえ。常に直列抵抗器を使用する必要があります。3.3V電源で目標電流5mA、VFが3.0Vの場合、抵抗値は R = (3.3V - 3.0V) / 0.005A = 60 オームとなります。最悪ケースの抵抗値を計算するには、常にビンからの最大VFを使用してください。

Q: 部品名の "12-11" は何を意味しますか？

A: 通常、パッケージ寸法を1/10ミリメートル単位で示しています：長さ1.2 mm × 幅1.0 mm。高さは別のパラメータです。

Q: リールラベルのビンコードはどのように解釈すればよいですか？

A: CAT、HUE、REFコードは、セクション3.1、3.2、3.3で説明した光度、主波長、順方向電圧のビンに対応します。これらにより、発注した特定の性能特性を持つLEDを受け取ることが保証されます。

11. 実践的設計事例

シナリオ：USBデバイス用のコンパクトなステータスインジケータを設計します。デバイスは5V USB電源で動作し、明確に視認できる青色インジケータが必要です。

設計手順：

1. 部品選定：小型サイズと明るい青色出力（M2ビン）のために、12-11/BHC-ZL1M2QY/2C LEDを選択します。

2. 電流設定：動作電流を決定します。ステータスインジケータの場合、5mA（試験条件）は過剰な電力消費なしに良好な視認性を提供します。

3. 抵抗計算：堅牢な設計のために、電圧ビンからの最大VF（例：ビン33の場合は3.2V）を使用します。 R = (5.0V - 3.2V) / 0.005A = 360 オーム。最も近い標準値は360Ωまたは390Ωです。390Ωを使用すると、わずかに低く安全な電流が得られます： I = (5.0V - 3.2V) / 390Ω ≈ 4.6 mA。

4. PCBレイアウト：1206フットプリントの抵抗器をLEDのアノードパッドの隣に配置します。カソードパッドがPCBのカソードマーキングに正しく向くようにしてください。

5. 実装：セクション6.1のリフローはんだ付けプロファイルに従ってください。小型サイズにより、他の部品に非常に近接して配置でき、基板スペースを節約できます。

12. 動作原理

このLEDは半導体フォトニックデバイスです。InGaN（窒化インジウムガリウム）ヘテロ構造に基づいています。ダイオードのターンオン電圧（約2.7V）を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔がそれぞれn型およびp型半導体層から活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合し、光子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、それが直接発光の波長（色）を定義します—この場合、ピーク約468 nmの青色光です。透明樹脂封止材は半導体チップを保護し、レンズとして機能して120度の指向角を形成します。

13. 技術トレンド

12-11パッケージのようなSMD LEDの開発は、電子機器における小型化、効率向上、信頼性向上というより広範なトレンドに沿っています。青色LEDへのInGaN技術の使用は、白色LED（蛍光体変換による）やフルカラーディスプレイを可能にする固体照明の基礎的な成果でした。業界の現在のトレンドには、さらなる高光束効率（ワットあたりの光出力向上）、より厳密なビニングによる色の一貫性の向上、ミニLEDやマイクロLEDディスプレイのような特殊用途のための新しいパッケージフォーマットの開発が含まれます。このデータシートで強調されている環境準拠（鉛フリー、ハロゲンフリー）は、より持続可能な製造プロセスへの業界全体の移行を反映しています。

14. アプリケーション制限免責事項

本製品は一般的な商業および産業用途向けに設計されています。故障が人身傷害、生命の喪失、または重大な財産損害につながる可能性のある高信頼性用途向けに特別に設計または認定されたものではありません。そのような用途には以下が含まれますが、これらに限定されません：

- 軍事および航空宇宙システム（例：飛行制御）。

- 自動車の安全性・保安システム（例：エアバッグ制御、ブレーキシステム）。

- 生命維持または生命に関わる医療機器。

これらの用途または公開された仕様外のいかなる用途に使用する場合でも、部品メーカーとの協議が不可欠であり、異なる特別認定製品が必要かどうかを判断する必要があります。