SMD LED 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T データシート - 1.6x0.8mm - 3.2V - 110mW - ブルー - 英語技術文書

1. 製品概要

16-213/BHC-ZL1M2QY/3Tは、青色InGaN半導体チップを採用した表面実装型（SMD）発光ダイオード（LED）です。この部品は、スペースと重量が重要な制約となる現代の高密度電子アセンブリ向けに設計されています。その主な価値提案は、信頼性の高い光学性能を維持しながら、最終製品の小型化を可能にすることにあります。

The LED is packaged on 8mm tape wound onto a 7-inch diameter reel, making it fully compatible with automated pick-and-place assembly equipment. This compatibility streamlines high-volume manufacturing processes. The device is constructed with lead-free (Pb-free) materials and complies with the European Union's Restriction of Hazardous Substances (RoHS) directive, Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (REACH) regulation, and halogen-free standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). It is qualified for use with both infrared and vapor phase reflow soldering processes.

2. 技術パラメータ詳細分析

2.1 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のあるストレスの限界を定義します。これらの限界値以下または限界値での動作は保証されておらず、回路設計では避けるべきです。

• 逆方向電圧 (V_R): 5 V。逆バイアス方向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。
• 連続順方向電流 (I_F): 25 mA。これは、信頼性の高い長期動作のために推奨される最大直流電流です。
• ピーク順方向電流 (I_FP): 100 mA。このパルス電流定格（デューティサイクル1/10、1 kHz時）は、短時間の過渡状態用であり、連続動作用ではありません。
• 電力損失（P_d): 110 mW。これは周囲温度25°Cにおけるデバイス内の最大許容電力損失（V_F * I_F）です。より高温では減額が必要です。
• Electrostatic Discharge (ESD) Withstand: 150 V（人体モデル）。組立および取り扱い時には適切なESD対策手順が必須です。
• 動作温度（T_opr): -40°Cから+85°C。本デバイスは、この広範な産業用温度範囲で機能します。
• 保存温度 (T_stg): -40°Cから+90°C。
• はんだ付け温度 (T_sol): 本パッケージは、ピーク温度260°Cで最大10秒間のリフローはんだ付け、または端子ごとに350°Cで最大3秒間の手はんだ付けに耐えることができます。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、特に指定がない限り、通常は周囲温度（T_a）25°C、順方向電流（I_F）5 mAで測定される。これらは、中核となる光出力と電気的性能を定義する。

• 光度（I_v): 最小11.5 mcdから最大28.5 mcdの範囲です。代表値はこの範囲内にあります。±11%の許容差が適用されます。
• 視野角 (2θ_1/2): 約120度です。これは、0度（オンアクシス）で測定したピーク光度の半分の光度となる全角です。
• ピーク波長（λ_p): 通常468 nm。これは分光パワー分布が最大値に達する波長です。
• 主波長（λ_d): 465 nmから475 nmの範囲。これは人間の目が知覚する単一波長であり、色を定義します。許容差は±1 nmです。
• スペクトル帯域幅（Δλ）： 通常25 nm。これは発光スペクトルの半値全幅（FWHM）であり、色純度を示します。
• 順方向電圧（V_F): I = 5mA時、2.7 Vから3.2 Vの範囲。許容差は±0.05Vです。_F これは電流が流れているときのLED両端の電圧降下です。
• 逆電流 (I_R): 逆バイアス5V印加時、最大50μA。

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいて性能別のビンに仕分けされます。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 光度ビン

I_F = 5 mAでビン分け。コードL1、L2、M1、M2は、増加する光出力レベルを表します。

• L1: 11.5 – 14.5 mcd
• L2: 14.5 – 18.0 mcd
• M1: 18.0 – 22.5 mcd
• M2: 22.5 – 28.5 mcd

3.2 ドミナント波長ビン

I_F = 5 mA。青色の正確な色調を定義します。

• X: 465 – 470 nm
• Y: 470 – 475 nm

3.3 順方向電圧ビン

I_F = 5 mA。定電流回路の設計と消費電力管理に重要。

• 29: 2.7 – 2.8 V
• 30: 2.8 – 2.9 V
• 31: 2.9 – 3.0 V
• 32: 3.0 – 3.1 V
• 33: 3.1 – 3.2 V

4. Performance Curve Analysis

データシートは、T=25°Cで測定されたいくつかの特性曲線を提供し、様々な条件下での性能を理解する手がかりとなります。_a4.1 順方向電流対順方向電圧（I-V曲線）

4.1 順方向電流対順方向電圧（I-V曲線）

この曲線は電流と電圧の指数関数的関係を示しています。特定の電流（例：5mA、20mA）における動作点はこのグラフから決定でき、適切な電流制限抵抗や駆動回路の選択に極めて重要です。

4.2 Luminous Intensity vs. Forward Current

光束は順方向電流と共に増加しますが、特に高電流時では完全な線形関係ではありません。このグラフは、設計者が異なる電流レベルでLEDを駆動する際の効率のトレードオフを理解するのに役立ちます。

3.3 光度対周囲温度

LEDの光出力は、接合温度の上昇に伴って減少します。このデレーティング曲線は、高温環境で動作するアプリケーションにとって極めて重要です。温度が-40°Cから+100°Cに上昇するにつれて、相対光度が低下する様子を示しています。

4.4 順方向電流ディレーティング曲線

この曲線は、消費電力制限に直接関連し、周囲温度の関数として最大許容連続順方向電流を規定します。過熱を防止し長寿命を確保するため、25°Cを超える環境で動作する場合は、駆動電流を低減する必要があります。

4.5 スペクトル分布

このプロットは、特性帯域幅を持つピーク波長~468 nmを中心とした波長スペクトル全体で放射される相対光出力を示しています。青色発光を確認できます。

4.6 放射パターン

光強度の空間分布を示す極座標図。このパターンにより120度の視野角が視覚的に確認され、光が広いランバート分布に近い形で放射される様子を示しています。

5. Mechanical and Package Information

5.1 Package Dimensions

このLEDは標準的な1608 (1.6mm x 0.8mm) チップLEDのフットプリントに準拠しています。主要寸法には全長、全幅、全高、および電極パッドの間隔とサイズが含まれます。特に断りのない限り、全ての公差は一般的に±0.1mmです。PCB設計の参考として推奨ランドパターン（フットプリント）を提供していますが、設計者は自身の特定の実装プロセスと信頼性要件に基づいて調整することを推奨します。

5.2 極性識別

カソードは通常、パッケージ本体に緑色の着色やその他の視覚的インジケータでマーキングされています。正確なマーキング方式についてはデータシートを参照してください。回路の動作には正しい極性が不可欠です。

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）リフロー温度プロファイルを以下に規定する：

• 予熱： 150–200°Cで60–120秒間。
• 液相線以上時間 (TAL): 217°C以上での60–150秒間。
• ピーク温度: 最大260°C、最大10秒間保持。
• 加熱速度： 最大6°C/秒で255°Cまで。
• 冷却速度： 最大3°C/秒。
• リフロー制限： アセンブリはリフローはんだ付けを2回以上行うべきではありません。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合、はんだごて先端の温度は350°C以下に保ち、端子ごとの接触時間は3秒を超えてはなりません。低電力（≤25W）のこての使用を推奨します。熱衝撃を防ぐため、各端子のはんだ付け後、少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。

6.3 保管および湿気感受性

LEDは乾燥剤と共に防湿バッグに梱包されています。

• 開封前： 保存条件：30°C以下、相対湿度90%以下。
• 開封後： 「フロアライフ」は、温度30°C以下、相対湿度60%以下の条件下で1年間です。未使用のデバイスは防湿パッケージに再密封してください。
• ベーキング： 乾燥剤インジケータの色が変化した場合、または保管期間を超過した場合は、リフロー前に60±5°Cで24時間のベーキング処理を行い、「ポップコーニング」（蒸気圧によるパッケージクラック）を防止してください。

6.4 重要な注意事項

• 電流制限： 外部の電流制限抵抗または定電流ドライバの使用が必須です。LEDの指数関数的なI-V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、即座に故障に至る可能性があります。
• 機械的ストレス： はんだ付け時または最終組立時にLED本体にストレスを加えないでください。はんだ付け後のPCBを反らせないでください。
• 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、専用のツインヘッドはんだごてを使用し、両端子を同時に加熱してはんだ接合部への機械的ストレスを防止してください。LED特性への影響は事前に評価する必要があります。

7. 梱包および注文情報

7.1 テープ・リール仕様

部品は幅8mmのエンボス加工キャリアテープに供給されます。テープは標準的な7インチ（178mm）直径のリールに巻かれています。各リールには3000個（POS）が収容されています。キャリアテープの詳細寸法（ポケット間隔やリールハブサイズを含む）を提供します。

7.2 ラベル説明

リールラベルにはいくつかの主要なコードが含まれています：

• CPN: 顧客部品番号（任意）。
• P/N: メーカー正式部品番号（例：16-213/BHC-ZL1M2QY/3T）。
• 数量: リール上の梱包数量。
• CAT: 光度階調（例：L1、M2）。
• 色相： 色度/主波長階調（例：X、Y）。
• REF： 順方向電圧ランク（例：30、32）。
• ロットNo: 製造ロット番号（トレーサビリティあり）。

8. アプリケーションの提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• バックライト： 自動車のダッシュボード、家電製品、産業用制御パネルにおけるインジケーター、スイッチ、シンボル、小型LCDパネルのバックライト照明に最適です。
• ステータスインジケーター： 通信機器（電話、ファクス）、ネットワークハードウェア、コンピュータ周辺機器における電源、接続状態、または機能状態を示すインジケーターに最適です。
• 汎用照明: コンパクトで信頼性が高く、低消費電力の青色インジケータライトを必要とするあらゆる用途に適しています。

8.2 設計上の考慮事項

• 回路設計: 常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。抵抗値は R = (V_supply - V_F) / I_F, where V_F should be chosen from the maximum bin value (e.g., 3.2V) for a conservative design.
• Thermal Management: 高温環境下での連続動作、または最大電流付近での使用を考慮する場合は、放熱を助けるPCBレイアウトを検討してください。安全な動作電流を選択するには、デレーティング曲線を使用してください。
• 光学設計： 120度の視野角により広い視認性を提供します。集光が必要な場合は、外部レンズが必要になる場合があります。ウォータークリア樹脂パッケージは、チップの色が許容される用途に適しています。

9. 技術比較と差別化

この1608パッケージLEDの、より大型のリード型LEDに対する主な利点は、極端な小型化にあり、PCB上でのより高い実装密度を可能とし、最終的にはより小型のエンド製品を実現します。他のSMDパッケージと比較して、1608はサイズと組立時の取り扱いやすさの間で良好なバランスを提供します。現代の環境規制（RoHS、ハロゲンフリー）への適合性は、材料制限の厳しいグローバル市場への適合を可能にします。規定されたビニング構造は設計者に予測可能な性能を提供し、複数ユニットにわたって一貫した色と輝度を必要とするアプリケーションにおいて極めて重要です。

10. よくあるご質問（技術パラメータに基づく）

10.1 5V電源を使用する場合、どの抵抗値を使用すべきですか？

最大V_F 3.2Vと目標I_F 5mAを使用する場合：R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360 Ω。最も近い標準的な高い値（例：390 Ω）を使用すると、約4.6mAのわずかに安全な電流が得られます。

10.2 このLEDを20mAで連続駆動できますか？

はい、連続順方向電流の絶対最大定格は25 mAです。ただし、周囲温度が25°Cを超える場合は、デレーティング曲線を参照する必要があります。85°Cでは、最大許容電流は大幅に低下します。また、20mAでの駆動はより高い光束を出力しますが、効率が低下し、接合温度が上昇します。

10.3 「water clear」樹脂カラーは何を意味しますか？

これは、半導体チップを封止するエポキシが透明であり、拡散や着色が施されていないことを意味します。これにより、青色InGaNチップの本来の色が直接視認でき、より飽和した色度が得られる一方、微小なチップ自体が目視可能になる可能性があります。

10.4 なぜ保管およびベーキング情報がそれほど重要なのですか？

SMDプラスチックパッケージは空気中の湿気を吸収することがあります。高温リフローはんだ付け工程中に、この閉じ込められた湿気が急速に蒸気に変わり、内部のはく離やクラック（「ポップコーン」現象）を引き起こし、デバイスを破損させます。規定のベーキングはこの湿気を取り除きます。

11. 実践的な設計と使用事例

シナリオ：携帯型医療機器用マルチインジケーターパネルの設計 この機器には、複数の青色ステータスLED（「電源オン」\