SMD LED 24-21/BHC-AP1Q2/2A データシート - 青色 - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 20mA - 英語技術文書

1. 製品概要

24-21 SMD LEDは、小型化と高信頼性を求め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デバイスです。この青色LEDは、InGaNチップ技術に基づいており、性能とサイズのバランスに優れ、自動組立プロセスに適しています。

1.1 中核的優位性とポジショニング

この部品の主な利点は、従来のリードフレーム型LEDと比較して占有面積が大幅に削減されていることです。これにより、より小型のプリント基板（PCB）設計、より高い部品実装密度が可能となり、結果としてよりコンパクトなエンドユーザー機器の開発に貢献します。軽量構造であることも、小型・携帯型アプリケーションへの適合性をさらに高めています。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

このLEDは、一般照明および表示市場をターゲットとしています。主なアプリケーション分野は、計器パネル、スイッチ、シンボルのバックライト；電話やファクシミリなどの通信機器における状態表示灯およびバックライト；コンパクトな青色光源が必要とされる一般照明などが含まれます。

2. 主な機能とコンプライアンス

• 自動ピックアンドプレース装置との互換性のため、7インチ径リールに8mmテープで包装されています。
• 標準的な赤外線および気相リフローはんだ付けプロセスでの使用を想定して設計されています。
• 単色（ブルー）タイプ。
• 鉛フリー材料で構成されています。
• 本製品はRoHS指令に準拠しています。
• EU REACH規則への適合を維持しています。
• Halogen-free construction: Bromine (Br) <900 ppm, Chlorine (Cl) <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm.

3. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

3.1 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のある応力限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、信頼性の高い性能を確保するためには避けるべきです。

• Reverse Voltage (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。
• 順方向電流 (I_F): 20mA。推奨連続動作電流。
• ピーク順方向電流 (I_FP): 40mA。パルス条件下でのみ許容（デューティサイクル1/10 @ 1kHz）。
• 電力損失 (P_d): 75mW。周囲温度25°Cにおいてパッケージが放散可能な最大電力。
• 静電気放電 (ESD): 150V (人体モデル)。適切なESD取り扱い対策が不可欠です。
• 動作温度 (T_opr): -40°C から +85°C。正常動作時の周囲温度範囲。
• 保存温度（T_stg): -40°C から +90°C。
• はんだ付け温度（T_sol): リフロー：ピーク温度260°C、最大10秒。手はんだ付け：端子あたり最大3秒、350°C。

3.2 電気光学特性

Tで測定_a = 25°C、I_F = 20mA、特に指定がない限り。これらは標準試験条件下での主要な性能パラメータです。

• 光度 (I_v): 45.0 から 112.0 mcd (ミリカンデラ)。具体的な出力はビンコード (P1, P2, Q1, Q2) によって決定されます。許容差は±11%が適用されます。
• 視野角 (2θ_1/2): 通常130度。これは、強度がピーク値の少なくとも半分である角度範囲を定義します。
• ピーク波長 (λ_p): 通常は468 nm。スペクトル放射が最も強い波長。
• 主波長 (λ_d): 464.5 nmから476.5 nm。これは光の知覚色を定義し、ビニング(A9-A12)される。許容差は±1nm。
• スペクトル帯域幅 (Δλ): 通常25 nm。最大強度の半分における発光スペクトルの幅。
• 順方向電圧 (V_F): 2.7Vから3.7V、20mA時における代表値は3.3V。
• 逆方向電流 (I_R): V_R = 5V。本デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。

4. ビニングシステムの説明

生産における色と輝度の一貫性を確保するため、LEDはビンに仕分けされます。

4.1 光度強度ビニング

ビンは、I=20mAにおける最小および最大光度出力を定義します。_F=20mA.

3.2 主波長ビニング

ビンはドミナント波長の範囲を定義し、これは青色の色調に対応します。

5. 性能曲線分析

データシートには、T=25°Cで測定されたいくつかの特性曲線が記載されています。_aこれらは、非標準条件下でのデバイス動作を理解するために不可欠です。

5.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V カーブ)

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。典型的な順方向電圧は、20mAで3.3Vです。電圧のわずかな上昇が、大きく、破壊的な可能性のある電流の増加を引き起こすため、設計者は熱暴走を防ぐために電流制限抵抗を使用する必要があります。

5.2 相対光度 vs. 順方向電流

光度は順方向電流とともに増加しますが、線形ではありません。推奨値である20mAを超えて動作させると、より高い出力が得られる可能性がありますが、接合温度の上昇により効率とデバイスの寿命が低下します。

5.3 相対光束対周囲温度

LEDの光束は周囲温度の上昇に伴って減少します。この曲線は、高温環境で動作する用途において極めて重要です。設計者はこれに基づいて期待される出力を減額評価したり、熱管理を実施したりすることができます。

5.4 順方向電流減額曲線

このグラフは、周囲温度の関数としての最大許容連続順方向電流を定義しています。信頼性を確保するため、周囲温度が25°Cを超える場合は動作電流を低減する必要があります。

5.5 スペクトル分布

発光スペクトルは468 nm（青色）を中心とし、典型的な帯域幅は25 nmです。この情報は光学システム設計および色感度が重要なアプリケーションにおいて極めて重要です。

5.6 Radiation Pattern

極座標図は光強度の空間分布を示しており、130度の視野角を確認しています。このタイプのパッケージでは、放射パターンは典型的にランバートまたはニアランバート特性を示します。

6. 機械的・パッケージ情報

6.1 パッケージ外形寸法

24-21 SMDパッケージの公称寸法は、長さ2.0mm、幅1.25mm、高さ0.8mmです。詳細な機械図面には、パッドサイズ（0.6mm x 0.55mm）、間隔（パッド中心間1.0mm）、部品公差（特に記載がない限り通常±0.1mm）など、すべての重要な寸法が規定されています。

6.2 極性の識別

カソードは通常、ノッチ、緑色のドット、またはキャリアテープ上の異なるパッド形状などでマーキングされています。具体的なマーキング方法については、データシートのパッケージ図面を参照してください。

7. はんだ付けおよび実装ガイドライン

7.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーリフロー条件を推奨します：

7.2 手はんだ

手はんだが必要な場合：

7.3 保管および湿気感受性

部品は乾燥剤入りの防湿バリアバッグに梱包されています。

8. パッケージおよび注文情報

8.1 リールおよびテープ仕様

LEDは幅8mmのエンボスキャリアテープに収められ、標準的な7インチ径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、キャリアテープ、およびカバーテープの詳細な寸法はデータシートに記載されています。

8.2 ラベル説明

リールラベルには以下のコードが記載されています：

9. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

9.1 電流制限

外部の電流制限抵抗は必須です。その値はオームの法則を用いて計算できます：R = (V_供給 - V_F) / I_F. 最大Vを使用する_F データシートの値（3.7V）を最悪ケース設計に用い、部品公差があっても電流が20mAを超えないようにする。

9.2 熱管理

パッケージは小型ですが、長寿命のためには熱対策が重要です。特に高温環境や最大電流付近で動作させる場合は、LEDパッドの下および周囲のPCBに十分な銅面積を確保し、ヒートシンクとして機能させてください。

9.3 光学設計

130度の視野角は広い照射を提供します。集光には二次光学素子（レンズ）が必要です。このスペクトルはカラーフィルターのバックライトや純粋な青色インジケーターとしての使用に適しています。

10. 技術比較と差別化

24-21パッケージは、従来の3mmまたは5mmスルーホールLEDよりも占有面積が小さく、高密度設計を可能にします。0402や0603などの他のSMD LEDと比較すると、24-21（メートル法で約0805）は、その大きなサイズにより通常、より高い光束と優れた熱性能を提供しつつ、高電力LEDパッケージよりも大幅に小型です。標準リフロー工程との互換性は、特別な取り扱いを必要とするデバイスとの差別化要因となります。

11. よくあるご質問（技術パラメータに基づく）

11.1 5V電源で使用する抵抗器は何オームが適切ですか？

代表的なV_F 3.3VとI_F 20mAを使用した場合：R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85オーム。堅牢な設計のため最大V_F 3.7Vの場合：R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65Ω。標準的な68Ωまたは75Ωの抵抗が適切です。必ず定格電力を計算してください：P = I²R.

11.2 定電流源を使用して、抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

はい、20mAに設定された定電流ドライバは、Vの変動による影響を排除する優れた方法です。_F 許容差と電源電圧変動に強く、より一貫した輝度と優れた長寿命を実現します。

11.3 なぜ光度は範囲で表示されるのですか？

半導体製造に内在するばらつきのため、LEDは出力によって選別（ビニング）されます。リールラベル上の特定のビン（P1, P2, Q1, Q2）は、そのロットの保証される最小および最大強度を示しています。

11.4 波長ビンをどのように解釈すればよいですか？

主波長ビン（A9-A12）は色の一貫性を保証します。例えば、ビンA10（467.5-470.5 nm）はビンA12（473.5-476.5 nm）とはわずかに異なる青色調を生み出します。アレイ内で均一な外観を得るには、同じ波長および強度ビンに属するLEDを指定し、使用してください。

12. 実用的な使用例

シナリオ: 携帯型コンシューマー機器向けの低消費電力ステータスインジケーターの設計。 設計上の選択: 24-21 LEDは、小型でリフローはんだ付けに適しているため選択されました。電源投入インジケータとして青色が選ばれています。本デバイスは3.3Vの安定化電源ラインで動作します。 計算: 代表的なV_F 20mAで3.3Vを供給するには電圧降下がほぼゼロである必要があり、電流制御が不可能となります。そのため、LEDは電力節約と適切な視認性を両立させるため、例えば10mAといったより低い電流で駆動されます。代表的なV_F 曲線によると、10mAにおけるV_F は約3.1Vです。抵抗R = (3.3V - 3.1V) / 0.01A = 20オームとなります。22オームの抵抗が選択されます。LEDでの消費電力はP = V_F * I_F ≈ 3.1V * 0.01A = 31mWであり、定格75mWの範囲内に十分収まります。

13. 動作原理の紹介

これは半導体発光ダイオードです。接合部の内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔がp-n接合を横切って注入されます。活性領域において、これらの電荷担体が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。使用される特定の材料（窒化インジウムガリウム - InGaN）がバンドギャップエネルギー、したがって放出される光の波長（色）を決定し、この場合は青色スペクトル内にあります。エポキシ樹脂パッケージは、半導体チップを保護し、機械的安定性を提供し、光出力を形成する一次レンズとして機能します。

14. 技術動向

24-21のようなSMD LEDの開発は、小型化、効率向上（ルーメン毎ワット）、信頼性向上といった業界全体のトレンドに沿っている。InGaN材料品質の進歩により、より明るく均一な青色LEDが実現された。パッケージング技術は、小型フォームファクターにおける熱管理を改善し続け、コンパクトなデバイスでの高駆動電流とより大きな光束出力を可能にしている。フットプリントとソルダープロファイルの標準化は、自動化された大量生産プロセスへの統合を容易にしている。