SMD LED 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T データシート - ブルー 468nm - 2.7-3.2V - 25mA - 95mW - 英語技術文書

製品概要

この文書は、19-118/BHC-ZL1M2QY/3Tとして識別される表面実装デバイス（SMD）LEDの完全な技術仕様を提供します。これは、高密度電子アセンブリ向けに設計された単色の青色LEDです。

1.1 中核的優位性と製品ポジショニング

この部品の主な利点は、コンパクトなSMDパッケージにあり、従来のリードフレーム型LEDと比較して、基板サイズと機器の設置面積を大幅に削減することが可能です。この小型化により、PCB上の実装密度の向上と、保管スペースの削減が実現します。パッケージの軽量性は、特に小型化およびスペースに制約のある用途に適しています。本製品は鉛フリーの製造プロセスに準拠し、RoHS準拠基準を満たすように設計されています。

1.2 ターゲットアプリケーション

このLEDは汎用性が高く、いくつかの主要なアプリケーション分野で使用されています：

• バックライト照明: ダッシュボードのインジケーターやスイッチの照明に最適です。
• 電気通信: 電話やファックスなどの機器の状態表示やバックライトとして機能します。
• 表示技術： LCD、スイッチ、シンボルの平面バックライトに使用されます。
• 汎用： 民生用および産業用電子機器における、幅広いインジケータおよびイルミネーション用途に適しています。

2. 技術パラメータ詳細分析

本セクションでは、標準試験条件（Ta=25°C）下におけるLEDの主要性能パラメータについて、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 デバイス選定と材料構成

LEDチップは、青色光を発光する窒化インジウムガリウム（InGaN）半導体材料を用いて構成されています。封止樹脂はウォータークリアタイプであり、光出力と色純度を最適化しています。

2.2 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生じる可能性がある限界値を定義します。この条件以下またはこの条件での動作は保証されません。

• Reverse Voltage (V_R): 5 V - この電圧を逆バイアスで超えると、LED接合部が損傷する可能性があります。
• 連続順方向電流 (I_F): 25 mA - 信頼性のある動作のための最大直流電流。
• ピーク順方向電流 (I_FP): 100 mA (デューティ比 1/10 @1KHz) - パルス動作に適するが、連続使用には適さない。
• 電力損失 (P_d): 95 mW - パッケージが熱として放散可能な最大電力。
• 静電気放電（ESD）人体モデル（HBM）： 2000 V - 中程度のESD感受性を示す；適切な取り扱い手順が必要です。
• 動作温度（T_opr): -40°Cから+85°C - 通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： 本デバイスは、260°Cで10秒間のリフローはんだ付け、または350°Cで3秒間の手はんだ付けに耐えることができます。

2.3 電気光学特性

これらのパラメータは、標準試験電流5mAにおける光出力と電気的挙動を定義します。

• 光度 (I_v): 最小11.5 mcdから最大28.5 mcdの範囲。代表値は指定されておらず、性能はビニングシステムによって管理されていることを示します。
• 視野角 (2θ_1/2): 120度（標準的）。この広い視野角は、広範囲の照明や複数の角度からの視認性が求められる用途に適しています。
• ピーク波長 (λ_p): 468 nm（代表値）。これは分光パワー分布が最大となる波長です。
• 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、色度点と密接に関連しています。
• スペクトル帯域幅 (Δλ): 35 nm（標準）。これは、ピーク波長周辺での発光スペクトルの広がりを定義します。
• 順方向電圧 (V_F): 5mA時で2.7 Vから3.2 Vの範囲。設計者は電流制限抵抗を選択する際にこの電圧範囲を考慮する必要があります。

公差に関する注意： データシートには製造公差が規定されています：光度（±11%）、主波長（±1nm）、順方向電圧（±0.05V）。これらは個々のユニット間のばらつきを理解する上で重要です。

3. ビニングシステムの説明

アプリケーション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選別（ビニング）されます。本デバイスは3次元ビニングシステムを採用しています。

3.1 光度ビニング

LEDは、I=5mAにおける測定光度に基づき、4つのビン（L1、L2、M1、M2）に分類されます。これにより設計者は、アプリケーションに必要な輝度グレードを選択でき、複数LEDを使用する設計において均一な外観を確保できます。_F=5mA. This allows designers to select the brightness grade required for their application, ensuring uniform appearance in multi-LED designs.

3.2 主波長ビニング

色（色相）は、2つの波長ビン：X（465-470 nm）とY（470-475 nm）への選別によって制御されます。これにより、アセンブリ内の色のばらつきを最小限に抑えます。

3.3 順方向電圧ビニング

LEDは、I=5mA時の順方向電圧降下に基づき5つのグループ（29～33）にビニングされる。_F=5mA。Vビンを知ることで、_F 特にLEDを並列接続する場合、より一貫性のある定電流駆動回路の設計に役立つ。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイス動作を示す特性曲線が複数記載されています。これらは堅牢な回路設計に不可欠です。

• Relative Luminous Intensity vs. Forward Current: 光出力が電流とともにどのように増加するかを示しています。非線形であり、推奨電流を超えて動作させると効果が逓減し、発熱が増加します。
• 順方向電圧対順方向電流: ダイオードのIV特性を示す。電圧は電流に対して対数的に増加する。
• 順方向電流デレーティング曲線: 周囲温度が25°Cを超えて上昇する際、過熱を防ぐために最大許容連続順方向電流をどのように低減すべきかを示しています。
• 光度対周囲温度： 接合温度の上昇に伴い光出力が一般的に低下することを示しており、熱管理における重要な考慮事項です。
• Spectrum Distribution: 相対強度対波長のグラフで、中心波長468 nm、典型的な帯域幅35 nmを示す。
• 放射パターン： 光強度の空間分布を示す極座標プロットで、120度の視野角を確認できる。

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

データシートには、LEDパッケージの詳細な外形図が記載されています。重要な寸法には、全長、全幅、全高、およびはんだ付け可能な端子の位置とサイズが含まれます。特に指定のない公差は±0.1mmです。

5.2 推奨はんだパッド設計

PCB設計のための推奨はんだパッドレイアウトが提供されています。データシートでは、これはあくまで参考であり、個々の製造プロセスと熱要件に基づいて修正すべきであると明記されています。適切なパッド設計は、信頼性の高いはんだ付けと機械的強度にとって重要です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

これらのガイドラインへの遵守は、デバイスの信頼性と性能を維持するために極めて重要です。

6.1 はんだ付けプロセスの互換性

本LEDは、赤外線リフローはんだ付けおよび気相リフローはんだ付けの両プロセスに対応しています。詳細な鉛フリーリフローはんだ付け温度プロファイルを提供しており、予熱、液相線以上（217°C）の時間、ピーク温度（最大260°C、最大10秒）、冷却速度を規定しています。リフローはんだ付けは2回を超えて実施しないでください。

6.2 手はんだ付けの注意事項

If hand soldering is necessary, the iron tip temperature must be below 350°C, applied for no more than 3 seconds per terminal. A low-power iron (<25W) is recommended, with an interval of more than 2 seconds between soldering each terminal to prevent thermal shock.

6.3 保管および湿気に対する感受性

LEDは防湿バッグに乾燥剤を封入して梱包されています。

• 開封前： 30°C以下、相対湿度90%以下で保存。
• 開封後： 「フロアライフ」は、30°C以下かつ相対湿度60%以下の環境で1年間です。未使用部品は再密封してください。
• ベーキング： 乾燥剤インジケータの変化または保管期間を超過した場合は、リフロー工程で使用する前に、60±5°Cで24時間ベーキングしてください。

6.4 重要なアプリケーション・ノート

• 電流制限： 外部の電流制限抵抗は 必須ですLEDの指数関数的なIV特性は、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（焼損）につながる可能性があることを意味します。
• 応力回避： 加熱（はんだ付け）中やその後のPCBの反りによって、LEDに機械的応力を加えないでください。
• 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、両端子を同時に加熱し、熱ストレスによる損傷を防ぐため、必ず両頭はんだごてを使用してください。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 リールおよびテープ仕様

本デバイスは、標準的な自動実装機に対応した7インチ径リールに8mmテープで供給されます。各リールには3000個が収納されています。キャリアテープおよびリールの詳細な外形図を提供しています。

7.2 ラベルの説明

リールラベルには複数のコードが記載されています：

• P/N： Product Number.
• CAT： 光度階調（ビンコード）。
• HUE: Chromaticity Coordinates & 主波長 Rank (bin code).
• REF: 順方向電圧ランク（ビンコード）。
• LOT No: トレーサビリティロット番号。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 回路設計

順方向電流を設定するには、常に直列抵抗を使用してください。データシートの最大順方向電圧（3.2V）と目標電源電圧を用いて抵抗値を計算し、最悪条件下でも電流が25mAを超えないようにします。並列アレイを設計する場合は、順方向電圧のビニングを考慮し、電流分配を確保してください。

8.2 熱マネジメント

パッケージは小型ですが、最大95mWの電力損失により発熱が生じます。高温環境ではデレーティング曲線を使用して電流を制限してください。高電流または高温環境で使用する場合は、十分なPCBの銅面積またはサーマルビアを確保し、接合部温度を規定範囲内に保つことで、発光出力と寿命を維持します。

8.3 光学統合

120度の視野角は広い発光を提供します。集光が必要な用途では、外部レンズまたは反射器が必要となります。ウォータークリア樹脂は二次光学系との併用に適しています。

9. 技術比較とポジショニング

スルーホールLEDと比較して、このSMDタイプは小型化、自動実装への適合性、寄生インダクタンスの低減による優れた高周波特性という明確な利点を有します。SMD青色LEDセグメント内において、その主な差別化要因は、468nm波長、広い120度視野角、厳格な用途での高均一性を実現する詳細な3パラメータ・ビニングシステムという特定の組み合わせです。2000VのESD耐圧は標準仕様です。ESDリスクがより高い環境での設計では、追加の外部保護が必要となる場合があります。

10. よくあるご質問（技術パラメータに基づく）

Q: なぜ電流制限抵抗が絶対に必要なのでしょうか？
A: LEDの順方向電圧は負の温度係数と製造公差を持っています。抵抗がない場合、電源電圧のわずかな上昇やV_F 加熱により電流が制御不能に上昇し、急速な熱暴走と破損を引き起こす可能性があります。

Q: このLEDを抵抗なしで3.3V電源で駆動できますか？
A: できません。たとえ3.3VがV_F 範囲（2.7-3.2V）内であっても、電流制限がないため回路は変動に極めて敏感になります。電流が25mAの最大値を容易に超え、LEDを損傷する可能性があります。

Q: 私の設計におけるビンコード（L1、M2、X、Y、30、31）は何を意味しますか？
A> They allow you to specify the brightness, color, and electrical consistency you need. For a multi-LED display, specifying tight bins (e.g., all M1 for intensity, all X for wavelength) ensures uniform appearance. Knowing the V_F ビンを知ることで、消費電力を予測するのに役立ちます。

Q: この部品は何回リフローはんだ付けできますか？
A> The datasheet specifies a maximum of two reflow soldering cycles. Each cycle subjects the component to thermal stress, and exceeding this limit can compromise internal bonds or the encapsulant.

11. 設計と使用事例

シナリオ: 20個の均一な青色LEDを使用した状態表示パネルの設計。

1. 仕様： 一貫性のためビンを選択。輝度ビンM1（18.0-22.5 mcd）および波長ビンX（465-470 nm）から全てのLEDを選定し、明るさと色の一致を保証する。
2. 回路設計： 5V電源と20mAの目標電流（余裕を持たせて25mA最大値以下）を使用。最大V_F 3.2Vを使用し、R = (5V - 3.2V) / 0.020A = 90Ωを計算。次の標準値（91Ω）を使用。最小V_Fで実際の電流を再計算：I = (5V - 2.7V) / 91 = ~25.3mA（依然として限界値、ビニングで許容可能）。より安全な方法は100Ωを使用。
3. PCBレイアウト： 推奨されるソルダーパッドを配置してください。総消費電力が最大約1.3W（20個のLED）に達する可能性があるため、放熱を助けるためにグランドプレーンに接続する小さなサーマルリリーフを含めてください。
4. 実装： 提供されたリフロープロファイルに従ってください。シールされたリールは、ピックアンドプレースマシンでの使用準備が整うまで、ドライキャビネットで保管してください。

12. 動作原理

これは半導体フォトニックデバイスです。InGaN p-n接合にバンドギャップエネルギーを超える順方向電圧を印加すると、電子と正孔が再結合します。この材料系では、再結合時に放出されるエネルギーは、InGaN合金のバンドギャップエネルギーに対応する波長の光子（光）として放出されます。この合金は、468 nmを中心とする青色光を発生するように設計されています。透明なエポキシ樹脂封止材はチップを保護し、レンズとして光出力を整形し、半導体からの光取り出し効率を向上させます。

13. 技術動向

青色InGaN LEDは成熟した基盤技術です。このような部品に影響を与える、より広範なLED産業の動向には以下が含まれます：

• 効率向上： 継続的な開発は、内部量子効率（電子あたりのより多くの光生成）と光取り出し効率（チップから逃れるより多くの光）の向上を目指しています。
• 小型化： 小型デバイス（このSMD LEDなど）への追求は続き、よりコンパクトな電子製品の実現を可能にしています。
• 色の一貫性の向上： 先進的なエピタキシャル成長とビニングプロセスにより、波長と強度の分布がより狭まり、一部の用途では選別ビニングの必要性が低減されます。
• 信頼性の向上： パッケージ材料とダイアタッチ技術の改善は、動作寿命の延長と熱的・環境的ストレスへの耐性向上を目的としています。

このコンポーネントはこれらのトレンドに沿っており、特定の波長とパッケージサイズが重要な要件となる青色インジケータおよびバックライト用途に対して、信頼性の高い標準化されたソリューションを提供します。

LED仕様用語

LED技術用語の完全解説

光電性能

用語	単位/表現	簡単な説明	なぜ重要なのか
発光効率	lm/W (ルーメン毎ワット)	電力1ワットあたりの光束出力、数値が高いほど省エネルギー性能が優れていることを示す。	エネルギー効率等級と電気料金を直接決定する。
光束束	lm (ルーメン)	光源から放射される全光量。一般的に「明るさ」と呼ばれる。	光が十分に明るいかどうかを判断する。
Viewing Angle	°（度）、例：120°	光強度が半減する角度、ビーム幅を決定する。	照射範囲と均一性に影響する。
CCT（色温度）	K（ケルビン）、例：2700K/6500K	光の温かみ/冷たさ、低い値は黄色みがかった/温かく、高い値は白みがかった/冷たい。	照明の雰囲気と適切なシナリオを決定します。
CRI / Ra	無次元、0〜100	物体の色を正確に再現する能力で、Ra≥80は良好です。	色の忠実度に影響し、ショッピングモールや博物館などの高要求な場所で使用されます。
SDCM	MacAdam楕円ステップ、例：「5ステップ」	カラー一貫性メトリクス。ステップ数が小さいほど、色の一貫性が高いことを意味します。	同一バッチのLED間で均一な色を保証します。
主波長	nm (ナノメートル)、例：620nm (赤)	カラーLEDの色に対応する波長。	赤、黄、緑の単色LEDの色調を決定する。
Spectral Distribution	波長対強度曲線	波長にわたる強度分布を示す。	演色性と品質に影響する。

電気的特性パラメータ

用語	シンボル	簡単な説明	設計上の考慮事項
順方向電圧	Vf	LEDを点灯させる最小電圧、「始動閾値」のようなもの。	ドライバー電圧はVf以上でなければならず、直列LEDでは電圧が加算される。
順方向電流	If	通常のLED動作時の電流値。	Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
Max Pulse Current	Ifp	短時間許容ピーク電流、調光や点滅に使用。	Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
逆電圧	Vr	LEDが耐えられる最大逆電圧を超えると、破壊を引き起こす可能性があります。	回路は逆接続や電圧スパイクを防止しなければなりません。
Thermal Resistance	Rth (°C/W)	チップからはんだへの熱伝達抵抗。値が低いほど優れている。	高い熱抵抗は、より強力な放熱を必要とします。
ESD Immunity	V (HBM), e.g., 1000V	静電気放電に対する耐性、値が高いほど脆弱性が低い。	生産時には静電気対策が必要、特に感度の高いLEDに対して。

Thermal Management & Reliability

用語	主要指標	簡単な説明	影響
接合部温度	Tj (°C)	LEDチップ内部の実動作温度。	10°C低下ごとに寿命が倍増する可能性あり；高すぎると光束減衰、色ずれを引き起こす。
Lumen Depreciation	L70 / L80 (時間)	初期輝度から70%または80%に低下するまでの時間。	LEDの「寿命」を直接定義します。
光束維持率	%（例：70%）	時間経過後の輝度保持率。	長期使用における輝度保持を示す。
カラーシフト	Δu′v′ または マクアダム楕円	使用時の色変化の程度。	照明シーンにおける色の一貫性に影響を与える。
Thermal Aging	材料劣化	長期高温による劣化。	輝度低下、色変化、または開放故障を引き起こす可能性があります。

Packaging & Materials

用語	一般的なタイプ	簡単な説明	Features & Applications
パッケージタイプ	EMC, PPA, セラミック	チップを保護し、光学的・熱的インターフェースを提供するハウジング材料。	EMC：耐熱性に優れ、低コスト。セラミック：放熱性がより良く、寿命が長い。
チップ構造	フロント、フリップチップ	チップ電極配置。	フリップチップ：放熱性が優れ、効率が高く、高出力用途向け。
Phosphor Coating	YAG、シリケート、窒化物	青色チップをカバーし、一部を黄/赤色に変換、混合して白色を生成。	異なる蛍光体は効率、色温度、演色性に影響を与える。
レンズ/光学系	フラット、マイクロレンズ、TIR	表面の光学構造による光配光制御。	視野角と光配光曲線を決定する。

Quality Control & Binning

用語	ビニングコンテンツ	簡単な説明	目的
光束ビン	コード例：2G、2H	明るさごとにグループ化され、各グループには最小/最大ルーメン値があります。	同一ロット内での輝度均一性を確保します。
Voltage Bin	コード例：6W、6X	順方向電圧範囲でグループ化。	ドライバーのマッチングを容易にし、システム効率を向上させます。
カラービン	5-step MacAdam ellipse	色座標でグループ分けし、狭い範囲を確保。	色の一貫性を保証し、器具内での色むらを防止。
CCT Bin	2700K、3000Kなど	CCTごとにグループ化され、それぞれに対応する座標範囲があります。	様々なシーンにおけるCCT要件に対応。

Testing & Certification

用語	Standard/Test	簡単な説明	有意性
LM-80	光束維持試験	恒温下での長期点灯、輝度減衰を記録。	LED寿命の推定に使用（TM-21準拠）。
TM-21	寿命推定基準	LM-80データに基づき、実際の使用条件下での寿命を推定します。	科学的な寿命予測を提供します。
IESNA	照明学会	光学、電気、熱の試験方法を網羅。	業界で認められた試験基準。
RoHS / REACH	環境認証	有害物質（鉛、水銀）を含まないことを保証します。	国際的な市場参入要件。
ENERGY STAR / DLC	エネルギー効率認証	照明器具のエネルギー効率および性能認証。	政府調達や補助金プログラムで使用され、競争力を高めます。