SMD LED 12-21/GHC-YR2S2/2C 仕様書 - ブリリアントグリーン - 3.5V - 20mA - 日本語技術文書

1. 製品概要

12-21/GHC-YR2S2/2Cは、現代のコンパクトな電子アプリケーション向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDです。この部品は、従来のリードフレーム型LEDに比べて大幅な進歩を表しており、基板スペースの活用、実装効率、およびシステム全体の小型化において大きな利点を提供します。その中核的な利点は、極めて小さな占有面積にあり、これによりプリント基板（PCB）上の実装密度の向上、保管要件の低減、そして最終的にはより小型で軽量なエンドユーザー機器の実現に直接貢献します。パッケージの軽量性は、重量とスペースが重要な制約となるアプリケーションに特に適しています。

このLEDは単色タイプに分類され、鮮やかなグリーン光を発します。InGaN（窒化インジウムガリウム）チップ材料を使用して製造され、ウォータークリア樹脂で封止されています。この組み合わせが、その特有の光学特性を生み出しています。本製品は、現代の環境および安全基準に完全に準拠しており、鉛フリー（Pbフリー）、EU REACH規則準拠、ハロゲンフリー（臭素（Br）および塩素（Cl）含有量に厳格な制限あり）に分類されます。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格

これらの限界を超えてデバイスを動作させると、永久損傷を引き起こす可能性があります。定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 逆電圧（V_R）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、半導体接合が損傷する可能性があります。
• 連続順電流（I_F）：25 mA。これは連続的に印加できる最大の直流電流です。
• ピーク順電流（I_FP）：100 mA。これは、1kHz、デューティ比1/10のパルス条件下でのみ許容されます。
• 電力損失（P_d）：95 mW。これは、熱的限界を超えずにパッケージが放散できる最大電力です。
• 静電気放電（ESD）人体モデル（HBM）：150 V。これはデバイスの静電気に対する感度を示しており、適切なESD取り扱い手順が必須です。
• 動作温度（T_opr）：-40°C ～ +85°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作することが保証されています。
• 保管温度（T_stg）：-40°C ～ +90°C。
• はんだ付け温度（T_sol）：デバイスは、ピーク温度260°Cで最大10秒間のリフローはんだ付けに耐えることができます。手はんだの場合は、はんだごて先端温度を350°C以下に抑え、端子ごとの接触時間は3秒以内に制限する必要があります。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、通常の動作条件下（典型的にはI_F= 20 mA、Ta = 25°C）での光出力と電気的挙動を定義します。

• 光度（I_v）：最小140 mcdから最大285 mcdの範囲で、典型的な許容差は±11%です。これは光源の知覚される明るさを測定します。
• 指向角（2θ_1/2）：120度（典型値）。この広い指向角により、広範囲の視認性が求められるアプリケーションに適しています。
• ピーク波長（λ_p）：518 nm（典型値）。これは光放射が最も強くなる波長です。
• 主波長（λ_d）：520 nmから535 nmの範囲で、許容差は±1 nmです。この波長は知覚される色（グリーン）に最も密接に関連しています。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：35 nm（典型値）。これはピーク周辺で放射される波長の広がりを示します。
• 順電圧（V_F）：典型的に3.5 V、20 mA時最大4.3 V、許容差±0.1 V。これはLEDが動作時の両端の電圧降下です。
• 逆電流（I_R）：V_R= 5 V時、最大50 μA。これはデバイスが逆バイアスされたときのわずかなリーク電流です。

3. ビニングシステムの説明

輝度と色の一貫性を確保するため、LEDは測定された性能に基づいてビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

LEDは、I_F= 20 mAで測定された光度に基づいて、3つのビン（R2、S1、S2）に分類されます。

• ビン R2：140 mcd（最小）～ 180 mcd（最大）
• ビン S1：180 mcd（最小）～ 225 mcd（最大）
• ビン S2：225 mcd（最小）～ 285 mcd（最大）

3.2 主波長ビニング

LEDは、グリーンの色合いを制御するために主波長によってもビニングされます。

• ビン X：520 nm（最小）～ 525 nm（最大）
• ビン Y：525 nm（最小）～ 530 nm（最大）
• ビン Z：530 nm（最小）～ 535 nm（最大）

特定のビンコード（例：品番のYR2S2）は、特定のユニットの波長ビンと光度ビンの組み合わせを示しており、設計者は複数LEDアレイで均一な外観を得るために、厳密に一致した特性を持つLEDを選択することができます。

4. 性能曲線分析

データシートには典型的な電気光学特性曲線が参照されています。具体的なグラフは本文では再現されていませんが、通常は設計に不可欠な以下の関係を含みます：

• 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）：この非線形曲線は、電流に伴って電圧がどのように増加するかを示します。推奨の20mAで動作させることで、指定されたV_F range.
• 光度 vs. 順電流：光出力が電流に伴って最大定格までどのように増加するかを示します。これは、輝度を制御するには電圧制御ではなく電流制御が重要であることを強調しています。
• 光度 vs. 周囲温度：通常、温度が上昇すると光出力が減少することを示します。これ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。
• スペクトル分布：相対強度と波長の関係をプロットしたもので、35 nmの帯域幅を持つ518 nmのピークを中心としており、純粋なグリーン色の発光を確認できます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

12-21 SMD LEDはコンパクトな長方形パッケージです。主要寸法（mm単位、特に記載のない限り一般的な許容差は±0.1mm）には全長、幅、高さが含まれます。パッケージは表面実装用に底面に2つのアノード/カソード端子を備えています。設計には明確な極性マーキング（通常はカソード側の切り欠きまたは緑色の点）が含まれており、実装時の正しい向きを確保します。正確な寸法図は、適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するためのPCBパッドレイアウト設計に重要な情報を提供します。

5.2 出荷・保管用パッケージング

LEDは、周囲湿度からの損傷を防ぐために防湿包装で供給されます。これはMSL（湿気感受性レベル）準拠にとって重要です。LEDは8mm幅のキャリアテープにロードされ、7インチ径のリールに巻かれます。各リールには2000個が含まれます。包装には乾燥剤が含まれ、アルミ防湿バッグ内に密封されています。バッグのラベルには、トレーサビリティと識別のための必須情報（製品番号（P/N）、数量（QTY）、および光度（CAT）、主波長/色相（HUE）、順電圧（REF）の特定のビンコード）が記載されています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 重要な注意事項

• 電流制限：外部の電流制限抵抗は絶対に必須です。LEDの順電圧は負の温度係数を持ち、わずかな変動でも電圧源から直接駆動した場合、電流が大きく危険なレベルまで増加する可能性があります。
• 保管と取り扱い：使用準備が整うまでバッグを開封しないでください。開封前は、温度≤30°C、相対湿度≤90%で保管してください。開封後は、フロアライフは温度≤30°C、相対湿度≤60%で168時間です。未使用部品は乾燥剤とともに再密封する必要があります。保管条件を超えた場合は、60±5°Cで24時間ベーキングが必要です。
• リフローはんだ付け：鉛フリー温度プロファイルが規定されています。主要パラメータには、150-200°Cでの60-120秒間の予熱、液相線以上（217°C）の時間60-150秒、およびピーク温度260°Cを最大10秒間超えないことが含まれます。リフローは2回を超えて行わないでください。
• 手はんだ：必要な場合は、先端温度≤350°C、容量≤25Wのはんだごてを使用し、端子ごとの接触時間を3秒以内に制限してください。端子間には少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。加熱中のパッケージへのストレスを避けてください。
• 修理：はんだ付け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、機械的ストレスを防止する必要があります。LED特性への影響は事前に確認する必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• バックライト：小型で明るい出力のため、自動車のダッシュボード、制御パネル、スイッチ、押しボタンのインジケータバックライトに最適です。
• 通信機器：電話機、ファクシミリ、ネットワークハードウェアの状態インジケータおよびキーパッドバックライトとして使用されます。
• LCDパネルバックライト：小型LCDディスプレイ、シンボル、または凡例の背後にあるフラットなバックライト要件に適しています。
• 一般的なインジケータ用途：多様な民生用および産業用電子機器における電源オンインジケータ、状態表示灯、装飾照明用の汎用部品です。

7.2 設計上の考慮点

• 駆動回路：常に定電流ドライバまたは直列抵抗を伴う電圧源を使用してください。抵抗値は R = (V_supply- V_F) / I_F を使用して計算します。ここで、V_Fは堅牢な設計のために最大値（4.3V）を採用すべきです。
• 熱管理：低電力ですが、特に複数のLEDが密集している場合や高周囲温度で動作する場合は、熱が光出力と寿命を低下させるため、PCBレイアウトが十分な放熱を提供することを確認してください。
• 光学設計：120度の指向角は広い視認性を提供します。集光ビームが必要な場合は、外部レンズまたは光導波路が必要になる場合があります。
• ESD保護：LEDがユーザーがアクセス可能な場所にある場合、150V HBM定格は中程度の感度を示しているため、入力ラインにESD保護を実装してください。

8. 技術比較と差別化

従来のスルーホールLEDパッケージ（例：3mmまたは5mm LED）と比較して、12-21 SMDフォーマットは決定的な利点を提供します：

• サイズと密度：大幅に小型化されており、スルーホール部品では不可能な現代の小型化設計を可能にします。
• 実装コストと速度：高速自動ピックアンドプレースおよびリフローはんだ付け装置と完全に互換性があり、手動挿入とはんだ付けに比べて実装時間とコストを削減します。
• 性能の一貫性：SMD製造およびビニングプロセスは、通常、ロット間でより一貫した光学および電気的パラメータをもたらします。
• 信頼性：堅牢な構造と表面実装による取り付けは、振動および機械的衝撃に対する耐性を向上させることができます。

SMD LEDカテゴリ内では、鮮やかなグリーン色（InGaNによる）、広い指向角、および輝度と波長の両方に関する詳細なビニングシステムの特定の組み合わせにより、この部品は複数ユニット間で色の一貫性と均一な輝度が求められるアプリケーションに適しています。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 順電圧が規定されているのに、なぜ直列抵抗が必要なのですか？

A: 順電圧はダイオードの特性であり、安定した動作点ではありません。ユニットごとにわずかに変動（許容差）し、温度の上昇とともに減少します。わずかにV_Fを上回る電圧源に直接接続すると、電流が制御不能に上昇し（熱暴走）、即座に故障を引き起こす可能性があります。抵抗は線形で安定した電流制限を提供します。

Q: ビンコード（YR2S2）は何を意味し、なぜ重要ですか？

A: コードはLEDの正確な性能サブグループを指定します。'Y'は主波長ビン（525-530nm）を示し、'R2'と'S2'は光度ビンです。複数のLEDを使用するアプリケーション（例：アレイやバックライト）では、同じビンコード内の部品を注文することで、視覚的に均一な色と輝度が確保され、これは製品品質にとって重要です。

Q: このLEDを5V電源で駆動できますか？

A: はい、ただし電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、最悪ケースのV_F=20mA、V_F=4.3Vを目標とする場合：R = (5V - 4.3V) / 0.020A = 35オーム。最も近い標準値（33または39オーム）が選択され、抵抗の電力定格（P = I²R）を計算する必要があります。

Q: 保管とベーキングの指示はどれほど重要ですか？

A: 非常に重要です。SMDパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。リフローはんだ付け中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部剥離やポップコーン現象を引き起こし、パッケージを割ってLEDを破壊する可能性があります。保管およびベーキング手順に従うことで、この故障モードを防止します。

10. アプリケーション制限免責事項

本製品は、商業および産業用電子機器における汎用インジケータおよびバックライトアプリケーション向けに設計されています。事前の協議および認定なしでの高信頼性または安全クリティカルなシステムでの使用は、明示的に認定されておらず、推奨されません。そのようなシステムには以下が含まれますが、これらに限定されません：

• 軍事、航空宇宙、または航空機機器。
• 自動車安全システム（例：ブレーキランプ、エアバッグインジケータ）。
• 医療用生命維持または診断機器。

これらのアプリケーションには、拡張温度範囲、より高い信頼性スクリーニング、および異なる認定基準を備えた別の製品が必要です。性能は、本文書で指定された条件下での個々の部品としてのみ保証されます。これらの仕様外で製品を使用すると、性能または信頼性の保証は無効になります。