SMD LED 22-21/BHC-AN1P2/2C ブルー データシート - 2.2x2.1x1.1mm - 3.8V - 20mA - 40mW - 英語技術文書

1. 製品概要

22-21/BHC-AN1P2/2Cは、青色光を発する表面実装型デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）です。信頼性の高いインジケータまたはバックライト機能を必要とする、現代のコンパクトな電子アセンブリ向けに設計されています。このデバイスは、InGaN（窒化インジウムガリウム）チップ材料をウォータークリア樹脂で封止しており、典型的な主波長468nmの光を発します。

この部品の中核的な利点は、その極小な占有面積にあります。サイズはわずか2.2mm x 2.1mm、高さ約1.1mmであり、従来のリード型LEDと比較してプリント回路基板（PCB）のサイズを大幅に縮小し、より高い実装密度を可能にします。この小型化は、最終製品のフォームファクタの縮小や部品の保管スペース削減に直接寄与します。また、デバイスは軽量であるため、携帯機器や小型アプリケーションに最適です。

The product is compliant with key environmental and safety regulations, including being Pb-free (lead-free), adhering to the EU RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive, complying with EU REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) regulations, and meeting halogen-free standards (Bromine <900 ppm, Chlorine <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). It is supplied in industry-standard 8mm tape on 7-inch diameter reels, ensuring compatibility with automated pick-and-place assembly equipment. The component is suitable for both infrared and vapor phase reflow soldering processes.

2. 技術パラメータ詳細解説

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がある限界を定義します。これらの条件下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 - 逆バイアス方向に印加可能な最大電圧。
• 順方向電流 (I_F): 20 mA - 信頼性の高い動作のために推奨される最大連続DC順方向電流。
• ピーク順方向電流 (I_FP): 100 mA - 最大パルス順方向電流、特定条件下でのみ許容される（1 kHz周波数、デューティサイクル1/10）。
• Power Dissipation (P_d): 40 mW - デバイスが消費可能な最大電力、順方向電圧と順方向電流の積として計算され、熱的限界を考慮する。
• Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM): 150 V - 本デバイスの静電気放電に対する感度。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 - デバイスが動作することが規定されている周囲温度範囲。
• 保存温度 (T_stg): -40°Cから+90°C - 電源が入っていない状態でデバイスを保管する際の温度範囲。
• はんだ付け温度 (T_sol): 2つのプロファイルが規定されている：リフローはんだ付け（ピーク温度260°C、最大10秒間）および手はんだ付け（はんだごて先端温度350°C、端子あたり最大3秒間）。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、特に断りのない限り、周囲温度（T_a）25℃、順方向電流（I_F）20 mAの標準試験条件下で測定されます。これらはデバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度（I_v): 最小28.5 mcdから最大72.0 mcdまでの範囲です。表には代表値は明記されていませんが、ビニングシステムにより分類された範囲が提供されています。視野角（2θ_1/2）は通常130度で、広い視野円錐角を示しています。
• ピーク波長（λ_p): 通常は468ナノメートル（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（λ_d): 464.5 nmから476.5 nmの範囲。これは発光色と一致すると人間の目が知覚する単一波長です。許容差は±1 nmとされています。
• スペクトル放射帯域幅（Δλ）： 通常35 nm。これは発光スペクトルの半値全幅（FWHM）であり、色純度を表します。
• 順方向電圧（V_F): 通常3.8 V、最大4.5 V（I_F = 20 mA時）。これはLED動作時の電圧降下です。
• 逆方向電流（I_R): 逆電圧（V_R）5 V印加時の最大値は50 μA。

3. ビニングシステムの説明

製造時の色と輝度の均一性を確保するため、LEDはビンに仕分けられます。本デバイスでは、2つの独立したビニングパラメータを使用しています。

3.1 光度ビニング

光束出力は4つのビン（N1、N2、P1、P2）に分類され、各ビンはI = 20 mAで測定された特定のミリカンデラ（mcd）範囲を定義します。_F これらのビンにより、特定のロット内のLEDが類似した輝度レベルを持つことが保証されます。光度の許容差は±11%と規定されています。

• Bin N1: 28.5 - 36.0 mcd
• Bin N2: 36.0 - 45.0 mcd
• Bin P1: 45.0 - 57.0 mcd
• Bin P2: 57.0 - 72.0 mcd

3.2 主波長ビニング

色（主波長）は4つのビン（A9、A10、A11、A12）に分類され、各ビンは特定のナノメートル範囲をカバーします。これにより色の均一性が確保されます。主波長の許容差は±1 nmです。

• ビンA9： 464.5 - 467.5 nm
• ビンA10： 467.5 - 470.5 nm
• Bin A11: 470.5 - 473.5 nm
• Bin A12: 473.5 - 476.5 nm

製品番号には、特定のリールまたは注文に含まれる強度と波長のビンを指定するコード（例：「AN1P2」）が組み込まれている可能性があります。

4. 性能曲線分析

提供されたテキストには具体的なグラフ曲線の詳細は記載されていませんが、このようなLEDの典型的な電気光学特性曲線には以下が含まれます：

• Forward Current vs. Forward Voltage (I-V Curve): この非線形曲線は、LEDを流れる電流と両端電圧の関係を示す。ターンオン閾値を超えるわずかな電圧上昇で電流が急増するため、電流制限回路の必要性が強調される。
• 光度対順方向電流: この曲線は一般に、光出力が電流と共に増加するが、高電流域では熱的影響や効率効果により準線形から外れる傾向を示す。
• 光度と周囲温度の関係: LEDの光束は、一般に接合部温度の上昇に伴って減少します。この減衰特性を理解することは、高温環境下で動作するアプリケーションにおいて極めて重要です。
• 分光分布: 相対強度対波長のプロット。約468 nmにピークがあり、半値全幅は約35 nmであることを示している。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

このデバイスは長方形のフットプリントを有する。主要寸法（ミリメートル単位、特に記載がない限り標準公差は±0.1mm）は、本体長2.2 mm、本体幅2.1 mm、高さ約1.1 mmを含む。データシートには、適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するための、パッドレイアウト、端子サイズ、および推奨PCBランドパターンを示した詳細な寸法図が記載されている。

5.2 極性識別

カソードは通常、パッケージ本体またはキャリアテープ上の切り欠き、ドット、緑色のマーキングなどで表示される。デバイスが機能するよう、実装時には正しい極性を遵守しなければならない。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 電流制限

クリティカル： 外部の電流制限抵抗または定電流駆動回路 必須 LEDと直列に使用されます。順方向電圧は負の温度係数を持ち、変動はわずかです。電流制限がない場合、電源電圧のわずかな上昇が、順方向電流の大きく、場合によっては破壊的な増加を引き起こす可能性があります。

6.2 保管および湿気感受性

部品は湿気吸収を防ぐため、乾燥剤を入れた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はんだ付け中に「ポップコーン現象」（パッケージのひび割れ）を引き起こす可能性があります。

• 使用準備が整うまで袋を開封しないでください。
• 開封後、未使用のLEDは30°C以下、相対湿度60%以下で保管してください。
• 袋開封後の「フロアライフ」は168時間（7日間）です。
• フロアライフを超過した場合、または乾燥剤インジケータが飽和を示した場合は、はんだ付け前に60±5°Cで24時間のベイクアウトが必要です。

6.3 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します：

• プリヒート： 周囲温度から150-200°Cまで60-120秒で上昇させます。
• ソーク/プリフロー: 217°C以上を60～150秒間維持。
• リフロー: ピーク温度は260°Cを超えてはならず、255°Cを超える時間は30秒以内とする。実際のピーク（260°C）での時間は最大10秒とする。
• 冷却： 最大冷却速度は6°C/秒。

重要な制限事項： 同一デバイスに対してリフローはんだ付けは2回までとする。加熱中のLEDへの機械的ストレスを避け、はんだ付け後のPCBの反りを防止すること。

6.4 手はんだ付けおよびリワーク

If hand soldering is unavoidable, use a soldering iron with a tip temperature <350°C, apply heat to each terminal for ≤3 seconds, and use an iron with a power rating ≤25W. Allow a cooling interval of >2 seconds between terminals. Rework is strongly discouraged. If absolutely necessary, use a dual-head soldering iron to simultaneously heat both terminals for removal, and verify device functionality afterwards, as damage is likely.

7. 梱包および注文情報

7.1 梱包仕様

本デバイスは、幅8mmのエンボスキャリアテープに収められ、標準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2000個が収容されています。リール、テープ、カバーテープの寸法はデータシートに記載されており、公差は通常±0.1mmです。

7.2 ラベルの説明

梱包ラベルにはいくつかのコードが含まれています：

• CPN： 顧客製品番号（任意）。
• P/N： メーカー品番（例：22-21/BHC-AN1P2/2C）。
• 数量: 梱包数量（例：2000）。
• CAT: 光度階調（輝度のビンコード）。
• HUE: Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank (Bin code for color).
• 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。

8. 適用に関する提案

8.1 代表的な適用シナリオ

• バックライト： 計器盤ダッシュボード、メンブレンスイッチ、および制御パネルの照明。
• Telecommunication Equipment： 電話機、ファクシミリ、ネットワーク機器における状態表示灯およびキーパッドのバックライト。
• LCDバックライト： 小型モノクロまたはカラーLCDディスプレイ用のエッジライト方式またはダイレクトバックライト方式。
• 一般的な適応症: 民生用電子機器における電源インジケーター、ステータスライト、装飾照明。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱マネジメント： 消費電力は低いが、LEDパッド下に十分なPCB銅面積またはサーマルビアを確保することで、接合部温度を低く保ち、発光出力と寿命を維持できる。
• 電流駆動： 常に定電流駆動を設計するか、最大順方向電圧（V_F）に基づいて計算された直列抵抗を使用し、最悪条件（例：低V_F デバイス、高電源電圧）下でも電流が絶対最大定格を超えないことを保証してください。
• ESD Protection: LEDがユーザーが接触可能な場合は入力ラインにESD保護を実装し、組立時にはESD安全な取り扱いを遵守すること。

9. 技術比較と差別化

22-21パッケージの主な差別化は、より大型のSMD LED（例：3528、5050）や従来のスルーホールLEDと比較した超小型サイズにあり、狭い空間での設計を可能にします。他の青色LEDと比較して、典型的な波長（約468 nm）、広視野角（130°）、明確なビニング構造という特定の組み合わせにより、製品外観の一貫性を保つための予測可能な色と輝度を提供します。ハロゲンフリーおよびRoHS基準への準拠により、世界市場で求められる環境配慮設計に適しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: なぜ電流制限抵抗が必須なのですか？
A: LEDのI-V特性は指数関数的です。順方向電圧のわずかな変化が電流に大きな変化をもたらします。抵抗がない場合、電源電圧やLED自身のV_F 電流が20mAの最大値を超えて流れ、急速な過熱と故障を引き起こす可能性があります。

Q: このLEDを3.3V電源で駆動できますか？
A: 可能性はありますが、注意が必要です。典型的なV_F は3.8Vであり、3.3Vより高くなっています。3.3Vでは、LEDは点灯しないか、非常に暗くなる可能性があります。最大Vより高い供給電圧が必要です。_F (4.5V)に加えて、電流制限抵抗での電圧降下分です。通常、ブーストコンバータやより高い電圧の電源（例：5V）が使用されます。

Q: 130度の視野角とはどういう意味ですか？
A> It means the angle at which the luminous intensity is half of the intensity measured directly on-axis (0 degrees). A 130-degree angle is considered \"wide viewing,\" meaning the light is spread out and visible from a broad side angle, suitable for indicator lights that need to be seen from different positions.

Q: 注文内のビンコード（例：AN1P2）はどのように解釈すればよいですか？
A> The bin codes specify the guaranteed ranges for luminous intensity and dominant wavelength for all LEDs in that batch. \"AN1\" likely refers to a specific dominant wavelength bin (e.g., A11), and \"P2\" refers to the luminous intensity bin (57.0-72.0 mcd). This ensures visual consistency across all units in your production run.

11. 実用的な設計と使用事例

シナリオ: バックライト付き押しボタンスイッチの設計 スイッチには小さな半透明アイコンがある。設計者は、コンパクトなサイズのため、この22-21青色LEDを選択する。PCB上には5V電源ラインが利用可能である。電流を15mA（20mA最大値以下の安全な値で、より長寿命を実現）に制限するために、直列抵抗が計算される：R = (V_supply - V_F) / 私_F. 最大Vを使用して_F 4.5Vの電圧により、「高V」の場合でも十分な電流が確保されます。_FLED: R = (5V - 4.5V) / 0.015A ≈ 33.3 Ω。標準的な33Ωの抵抗を選択する。PCBのランドパターンは、データシートで推奨されているフットプリントに正確に従って設計されている。組み立て時には、湿気に敏感なデバイスはバッグ開封後7日以内のフロアライフ内で使用され、基板は指定された温度プロファイルを用いた単一のリフロー工程を経る。

12. 作動原理の紹介

このLEDは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスの原理に基づいて動作します。活性領域はInGaNで構成されています。ダイオードのオン閾値を超える順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が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する際、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、それが放出光の波長（色）を決定します。この場合は青色です。透明なエポキシ樹脂封止材は、半導体チップを保護し、光出力を整形するレンズとして機能し（130°の視野角を形成）、機械的安定性を提供します。

13. 技術動向

InGaNをベースとした高効率青色LEDの開発は、固体照明における基礎的な成果であり、白色LED（蛍光体変換による）およびフルカラーディスプレイの実現を可能にしました。22-21のような部品のトレンドは、さらなる小型化、効率向上（mAあたりのより高い光度）、優れた色と輝度の均一性のための厳格なビニング公差に向かって続いています。オンボード制御回路（LEDパッケージ内の統合ドライバICなど）との統合も成長傾向にありますが、単純なインジケータLEDについては、この部品が代表する個別のコスト効率の高いアプローチが、非常に多様なアプリケーションで高い関連性を保っています。