SMD LED 15-21/BHC-AN1P2/2T 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

15-21/BHC-AN1P2/2Tは、高密度実装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青色LEDです。その主な利点は、従来のリードフレームLEDと比較して占有面積が大幅に縮小されていることであり、より小型のプリント基板（PCB）設計とコンパクトな最終製品を実現します。本デバイスはInGaN（窒化インジウムガリウム）チップ技術を用いて製造され、青色スペクトルの光を放射するウォータークリア樹脂で封止されています。RoHS、REACH、ハロゲンフリー指令に完全準拠しており、環境配慮型の製造プロセスに適しています。

1.1 中核的利点

このLEDの主な利点には、ミニチュアサイズ（2.0mm x 1.25mm x 0.8mm）が含まれ、これにより保管スペースの削減とPCB上の実装密度の向上に直接寄与します。軽量な特性は、携帯機器や小型アプリケーションに理想的です。部品は7インチ径リールに巻かれた8mmテープに供給され、高速自動実装機との互換性を確保しています。さらに、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に耐える設計となっており、効率的な大量生産を可能にします。

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、様々な照明および表示用途に使用されます。一般的なアプリケーションには、計器盤ダッシュボード、スイッチ、キーパッドのバックライトが含まれます。通信機器では、電話機やファクシミリなどの機器の状態表示灯やバックライトとして機能します。また、液晶ディスプレイ（LCD）のフラットバックライトや、信頼性の高いコンパクトな青色光源が必要な汎用インジケータ機能にも適しています。

2. 技術パラメータ詳細分析

本セクションでは、Absolute Maximum RatingsおよびElectro-Optical Characteristics表に定義されている、デバイスの主要な電気的、光学的、熱的特性仕様について、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 Absolute Maximum Ratings

絶対最大定格は、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。これらは動作条件ではありません。最大逆電圧（V_R）は5Vです。これを超えると接合部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）は25mAで定格されています。パルス動作では、1kHz、デューティサイクル1/10の条件下で、ピーク順方向電流（I_FP）100mAが許容されます。最大電力損失（P_d）は95mWで、順方向電圧と電流の積として計算されます。本デバイスは、人体モデル（HBM）に基づく150Vの静電気放電（ESD）に耐えることができます。動作温度範囲（T_opr）は-40°Cから+85°C、保管温度（T_stg）はわずかに広い-40°Cから+90°Cです。はんだ付け温度プロファイルは重要です：リフローでは、ピーク260°Cを最大10秒間と規定されています；手はんだ付けでは、端子ごとに、はんだごて先端温度が350°Cを3秒間超えてはなりません。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、周囲温度25°C、順方向電流20mAの標準試験条件で測定されます。光度（I_v）は、ビニングシステムで定義された広い範囲内で典型的な値を示し、最小28.5 mcd、最大72.0 mcdです。視野角（2θ1/2）は典型的に130度であり、広く拡散した発光パターンを示します。ピーク波長（λ_p）は典型的に468 nm、主波長（λ_d）は464.5 nmから476.5 nmの範囲で、知覚される青色を定義します。スペクトル帯域幅（Δλ）は典型的に25 nmです。順方向電圧（V_F）は2.7V（最小）から3.7V（最大）の範囲で、20mAにおける典型的な値は3.3Vです。逆方向電流（I_R）は非常に低く、完全な5V逆バイアスで最大50 µAです。

3. ビニングシステムの説明

生産における一貫性を確保するため、LEDは性能ビンに分類されます。これにより、設計者は特定の輝度および色要件を満たす部品を選択することができます。

3.1 光度ビニング

光束出力は、N1（28.5-36.0 mcd）、N2（36.0-45.0 mcd）、P1（45.0-57.0 mcd）、P2（57.0-72.0 mcd）の4つの異なるビンに分類されます。各ビン内には±11%の公差が適用されます。設計者は、アプリケーションで最低輝度レベルを設計する際に、この変動を考慮する必要があります。

3.2 主波長ビニング

色（主波長）も色調のばらつきを制御するためにビニングされる。ビンはA9 (464.5-467.5 nm)、A10 (467.5-470.5 nm)、A11 (470.5-473.5 nm)、A12 (473.5-476.5 nm)である。許容差は±1nmと規定されている。このビニングは、バックライトアレイなど、複数のLED間での色の一貫性が重要なアプリケーションにおいて極めて重要である。

4. 性能曲線分析

PDFには代表的な電気光学特性曲線のセクションが示されているが、抽出されたテキストには具体的なグラフデータ（例：I-V曲線、強度対電流、波長対温度）は含まれていない。完全なデータシートでは、これらの曲線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ある。設計者は通常、異なる動作電流や周囲温度における性能を予測するためにこのような曲線に依存しており、それは発光出力、順方向電圧、長期信頼性に直接影響する。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは15-21 SMDパッケージ規格に準拠しています。主要寸法は、長さ約2.0mm、幅約1.25mm、高さ約0.8mmです。パッケージ図面には、はんだパッド（通常0.6mm x 0.9mm）の位置とサイズ、それらの間隔、および全体的な公差（特に記載がない限り一般的に±0.1mm）が規定されています。この正確な寸法データは、適切なはんだ付けと位置合わせを確保するために、正確なPCBランドパターン（フットプリント）を作成する上で極めて重要です。

5.2 極性識別

カソード（負極端子）は通常、デバイス上に小さな切り欠き、緑色の点、またはパッケージの面取りコーナーなどで表示されています。提供された外形図には、この表示が明確に示されているはずです。デバイスが機能するためには、組立時の正しい極性方向が必須です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いと半田付けは、デバイスの完全性と性能を維持するために極めて重要です。

6.1 リフロー半田付けパラメータ

鉛フリーリフロープロファイルが規定されています。プリヒートゾーンは、60〜120秒かけて150°Cから200°Cまで上昇させる必要があります。半田液相線温度（217°C）以上の時間は60〜150秒であるべきです。ピーク温度は260°Cを超えてはならず、このピーク温度での保持時間は最大10秒です。最大上昇レートは6°C/秒、最大下降レートは3°C/秒です。同一デバイスでのリフロー半田付けは2回を超えて実施してはいけません。

6.2 保管および湿気感受性

LEDは防湿バリアバッグに乾燥剤と共に梱包されています。部品を使用する準備が整うまでバッグは開封しないでください。開封前の保管条件は、温度≤30°C、相対湿度≤90%です。開封後の「フロアライフ」は、温度≤30°C、相対湿度≤60%の条件下で1年間です。乾燥剤インジケータが飽和を示した場合、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が必要です。これははんだ付け時の「ポップコーニング」損傷を防止するためです。

6.3 手はんだ付けおよび修理時の注意事項

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払うことが推奨されます。先端温度が350°C以下、定格電力が25W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3秒を超えてはなりません。各端子のはんだ付けの間には、最低2秒の間隔を空ける必要があります。一度はんだ付けした後の修理は強く推奨されません。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、パッケージへの機械的ストレスを避けてください。

7. パッケージおよび注文情報

7.1 梱包仕様

本製品は、15-21パッケージに合わせて寸法調整されたエンボス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2000個が含まれています。リール、テープ、およびカバーテープの寸法は、自動供給装置との互換性を確保するため、データシートの図面に記載されています。

7.2 ラベル説明

リールラベルにはいくつかの主要コードが含まれています：P/N（品番：15-21/BHC-AN1P2/2T）、QTY（梱包数量：2000）、CAT（光度ランク、例：N1、P2）、HUE（色度/主波長ランク、例：A10、A12）、REF（順方向電圧ランク）、およびLOT No（トレーサブルなロット番号）。CPNフィールドは顧客の内部部品番号用です。

8. アプリケーション設計上の提案

8.1 電流制限要件

LEDは電流駆動デバイスです。熱暴走や破壊を防ぐため、回路設計において直列の電流制限抵抗は絶対に必要です。データシートによれば、順方向電圧のわずかな増加が電流の大幅な増加を引き起こす可能性があります。抵抗値は、電源電圧（V_supply）、LEDの代表的な順方向電圧（V_F、例：3.3V）、および希望の動作電流（I_F、連続で≤25mAでなければならない）に基づいて計算する必要があります。計算式は R = (V_supply - V_F) / I_F です。

8.2 熱管理に関する考慮事項

LEDは小型ながらも熱を放散します（最大95mW）。特に高温環境下や最大電流付近で長期にわたり信頼性を確保するためには、はんだ接合部およびLEDダイ自体から熱を逃がすために、十分なPCB銅面積（サーマルリリーフパッド）を使用すべきです。定格最大電流よりも低い電流で動作させることは、寿命と信頼性を大幅に向上させます。

9. 技術比較と差別化

15-21パッケージLEDの主な差別化点は、より大型のSMD LED（例：3528、5050）やスルーホールLEDと比較した際の超小型サイズであり、これにより設計の小型化が可能となります。他の小型化LEDと比較した主な利点には、均一な照明を実現する130度の広視野角、厳格な環境規制（RoHS、ハロゲンフリー）への準拠、自動リフロー実装に対応した堅牢な仕様が含まれます。詳細なビニングシステムにより、設計者は色と輝度について予測可能な性能パラメータを得ることができます。

10. よくあるご質問（技術パラメータに基づく）

Q: 5V電源から抵抗なしでこのLEDを直接駆動できますか？
A: いいえ。それはほぼ確実にLEDを破損させます。セクション8.1で説明されている直列電流制限抵抗を使用する必要があります。
Q: Peak WavelengthとDominant Wavelengthの違いは何ですか？
A: ピーク波長（λ_p）は、発光スペクトルが最大強度を持つ波長です。主波長（λ_d）は、LEDの知覚色に一致する単色光の単一波長です。色の仕様にはλ_dがより関連します。
Q: 発注時にビンコード（例：P2 A11）をどのように解釈すればよいですか？
A> The bin code specifies the guaranteed performance range. "P2" means the luminous intensity is between 57.0 and 72.0 mcd. "A11" means the dominant wavelength is between 470.5 and 473.5 nm. You should select bins that meet your application's minimum brightness and color consistency requirements.
Q: このLEDは自動車のダッシュボード照明に適していますか？
A: ダッシュボードのバックライト用途としてリストされていますが、「適用制限」セクションでは、自動車安全システムのような高信頼性が求められる用途では別の製品が必要であると明記されています。このような重要な用途では、メーカーへの相談およびAEC-Q102認定部品の使用を検討する必要があります。

11. 設計と使用事例

シナリオ: 携帯型医療機器用のコンパクトな状態表示パネルを設計する。
この設計では、限られたスペースに4つの青色状態表示LEDが必要です。小型サイズのため、15-21パッケージが選択されました。デザイナーは、十分な視認性を確保するためにP1輝度ビン（45-57 mcd）を選択し、色の一貫性のためにA10波長ビン（467.5-470.5 nm）を選択しました。回路は3.3V電源ラインで駆動されます。20mA時の典型的なV_Fが3.3Vであることを利用し、非常に小さな直列抵抗（例：0-1オーム）またはマージンを見て18mAに設定された定電流ドライバが使用されます。PCBレイアウトには、放熱のためのグランドプレーンに接続されたサーマルパッドが含まれています。組み立ては指定されたリフロープロファイルに従い、湿気敏感デバイスはバッグ開封後の規定フロアライフ内で使用されます。

12. 動作原理

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。発光領域はInGaNで構成されています。接合の内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が発光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、それが今の場合、青色の放出光の波長（色）を決定します。ウォータークリア樹脂封止は半導体ダイを保護し、出力ビームを整形するレンズとして機能します。

13. 技術動向

15-21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と高機能化への継続的なトレンドによって推進されています。この分野の主な動向には、光出力を維持または向上させながらパッケージサイズを継続的に縮小すること（高効率化）、高度なビニング技術とチップ技術による演色性と一貫性の向上、過酷な環境（高温、高湿度）での動作のための信頼性の向上が含まれます。さらに、インテリジェントドライバとの統合、およびディスプレイアプリケーション向けマイクロLEDアレイの開発は、固体照明技術における重要な将来の方向性を表しています。