SMD LED 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C データシート - パッケージ 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 2.7-3.4V - 電力 40mW - 純白色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2Cは、信頼性の高い薄型照明を必要とする現代の電子機器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LEDです。この部品は、従来のリードフレームLEDに比べて大幅な進歩を表しており、最終製品設計における大幅な小型化と効率向上を可能にします。

1.1 中核的利点と製品ポジショニング

このLEDの主な利点は、極めて小さな占有面積です。パッケージ寸法により、プリント回路基板（PCB）上でのより高い実装密度が可能となり、基板サイズの縮小、ひいては最終機器の小型化に直接貢献します。軽量な性質は、重量とスペースが重要な制約となる携帯機器や小型アプリケーションに特に適しています。本製品は、RoHS、REACH、ハロゲンフリー要件（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を含む主要な環境・安全規格に準拠した、汎用的な汎用インジケータおよびバックライトソリューションとして位置付けられています。

1.2 ターゲット市場と用途

このLEDは、民生電子機器、自動車、通信機器分野の幅広いアプリケーション向けに設計されています。主な用途分野には、計器盤、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インジケータおよびバックライト機能、LCDパネルの一般的なフラットバックライトが含まれます。自動実装装置および標準的な赤外線/気相リフローはんだ付けプロセスとの互換性により、大量生産に最適です。

2. 詳細技術パラメータ分析

電気的および光学的パラメータを十分に理解することは、信頼性の高い回路設計と長期性能の確保に不可欠です。

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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。通常動作を意図したものではありません。

• 逆電圧 (V_R):5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部の即時破壊を引き起こす可能性があります。
• 順方向電流 (I_F):10 mA (連続)。
• ピーク順方向電流 (I_FP):100 mA (デューティサイクル 1/10 @ 1 kHz)。これにより、より高い電流の短いパルスが可能となり、マルチプレクシングやより高い瞬間輝度の達成に有用です。
• 電力損失 (P_d):40 mW。これは、熱的限界を超えることなくパッケージが熱として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ESDに対する中程度の感受性を示しており、ESD保護環境での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。この広い範囲は、自動車および産業環境に適しています。
• 保管温度 (T_stg):-40°C から +90°C。

2.2 電気光学特性 (T_a= 25°C)

これらのパラメータは、標準試験条件下で測定され、デバイスの性能を定義します。

• 光度 (I_v):45.0 mcd (最小)、112.0 mcd (最大) (I_F= 5 mA 時)。代表値は指定されておらず、性能はビニングシステムを通じて管理されていることを示します。
• 視野角 (2θ_1/2):110 度 (代表値)。この広い視野角は、拡散黄色樹脂パッケージの特徴であり、広く均一な光分布を提供します。
• 順方向電圧 (V_F):2.70 V (最小)、3.40 V (最大) (I_F= 5 mA 時)。ビンごとの±0.05Vの厳しい公差により、製造ロット全体で一貫した電圧降下が保証されます。
• 逆電流 (I_R):50 μA (最大) (V_R= 5 V 時)。このパラメータは試験目的のみであり、デバイスは逆バイアス動作を意図していません。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、エンドユーザーに一貫性を保証するために、主要な性能パラメータに基づいてビンに分類されます。これにより、設計者は、アレイ内で均一な外観を得るために、特性が密にグループ化されたLEDを選択できます。

3.1 光度ビニング

LEDは、5mAで測定された光度に基づいて4つのビン（P1、P2、Q1、Q2）に仕分けられます。ビンの範囲は、最小45.0 mcd（P1）から最大112.0 mcd（Q2）です。各ビン内には±11%の公差が適用されます。均一な輝度を必要とするアプリケーションでは、単一の光度ビンから選択することが重要です。

3.2 順方向電圧ビニング

順方向電圧は7つのカテゴリ（ビンコード34から40）にビニングされ、それぞれ0.1Vの範囲で、2.70-2.80V（コード34）から3.30-3.40V（コード40）までです。ビンごとの±0.05Vの公差により、LEDを共通の電流制限抵抗と並列に駆動する場合の電流消費が予測可能になります。

3.3 色度座標ビニング

純白色は、CIE 1931図上の色度座標によって定義されます。データシートは4つのビン（1-4）を指定しており、それぞれが(x, y)座標ペアの四角形で定義されます。これらの座標の公差は±0.01です。このビニングにより色の一貫性が保証され、色合わせが重要なバックライトやインジケータ用途において極めて重要です。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

LEDは標準的なSMDパッケージに準拠しており、寸法は長さ約2.0mm、幅約1.25mm、高さ約0.8mm（特に記載がない限り公差±0.1mm）です。パッケージ図面には、正しいPCB向きに不可欠なカソードマークが明確に示されています。適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するために、推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。

4.2 極性識別

正しい極性は非常に重要です。パッケージには明確なカソードマークが付いています。データシートにはこの識別方法を示す詳細な図が含まれています。LEDを逆極性で取り付けると点灯せず、絶対最大逆電圧5Vを印加するとデバイスが損傷する可能性があります。

5. はんだ付けおよび実装ガイドライン

組立工程中の熱的または機械的損傷を防ぐため、これらのガイドラインを遵守することが必須です。

5.1 リフローはんだ付けプロファイル

本コンポーネントは、鉛フリー（Pbフリー）リフローはんだ付けプロセスに対応しています。指定された温度プロファイルは重要です：

• 予熱:150-200°C、60-120秒間。
• 液相線温度以上時間 (217°C):60-150秒間。
• ピーク温度:最大260°C、10秒以内。
• 加熱速度:最大6°C/秒。
• 255°C以上時間:最大30秒間。
• 冷却速度:最大3°C/秒。

同一コンポーネントに対してリフローはんだ付けは2回を超えて行わないでください。

5.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払う必要があります。はんだごて先端温度は350°C以下とし、端子ごとの接触時間は3秒を超えないようにしてください。低容量のごて（≤25W）を推奨します。各端子のはんだ付けの間には、冷却のために最低2秒の間隔を設けてください。

5.3 保管および湿気感受性

LEDは、乾燥剤入りの防湿バリアバッグに梱包されています。

• 開封前:温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で保管。
• 開封後 (フロアライフ):温度≤30°C、相対湿度（RH）≤60%で168時間（7日間）。
• ベーキング:フロアライフを超過した場合、または乾燥剤が湿気の侵入を示した場合は、使用前に60±5°Cで24時間ベーキングしてください。

部品を実装する準備ができるまで防湿バッグを開封しないでください。

6. 梱包および発注情報

6.1 標準梱包

LEDは、直径7インチのリールに巻かれた8mmキャリアテープで供給されます。各リールには2000個が含まれています。キャリアテープとリールの寸法は、自動ハンドリングおよびピックアンドプレースマシンのセットアップを容易にするためにデータシートに規定されています。

6.2 ラベル説明

リールラベルには、トレーサビリティと検証のための重要な情報が含まれています：

• CPN:顧客品番。
• P/N:メーカー品番（例：12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C）。
• QTY:梱包数量。
• CAT:光度ランク（ビンコード：P1、P2、Q1、Q2）。
• HUE:色度座標および主波長ランク（ビンコード：1、2、3、4）。
• REF:順方向電圧ランク（ビンコード：34 から 40）。
• LOT No:トレーサビリティのための製造ロット番号。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

7.1 電流制限は必須

LEDは電流駆動デバイスです。外部の電流制限抵抗が絶対に必要です。順方向電圧は負の温度係数と製造ばらつき（ビニングに見られる通り）を持っています。直列抵抗を使用しない場合、供給電圧のわずかな増加、または温度によるV_Fの減少は、順方向電流を大きく、破壊的なレベルまで増加させる可能性があります。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_supply- V_F) / I_F、ここでI_Fは所望の動作電流（例：5mA）です。

7.2 熱管理

電力損失は低い（最大40mW）ですが、特に高周囲温度アプリケーションでは、寿命のためにPCB上の適切な熱設計が依然として重要です。LEDの熱経路（多くの場合カソード）に接続されたPCB銅パッドが、ヒートシンクとして機能するのに十分なサイズであり、可能であればより大きな銅面に接続されていることを確認してください。

7.3 ESD保護

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ESD定格が150V（HBM）であるため、これらのデバイスは敏感です。取り扱い、保管、組立の全過程でESD対策を実施してください。これには、接地された作業台、リストストラップ、導電性コンテナの使用が含まれます。

8. 技術比較と差別化

より大型のスルーホールLEDと比較して、12-21Cはサイズと重量を劇的に削減し、現代の小型化設計を可能にします。拡散黄色樹脂によって提供される広い110度の視野角は、狭いビームを持つクリア樹脂パッケージと比較して、より均一な光放射を提供し、エリア照明やバックライト用途に優れています。輝度、電圧、色の包括的なビニングシステムは、視覚的一様性が最も重要であるプロフェッショナルアプリケーションに不可欠なレベルの一貫性を提供し、非ビニングまたは緩いビニングの汎用LEDとは一線を画します。

9. よくある質問 (FAQ)

9.1 このLEDを電流制限抵抗なしで駆動できますか？

No.これは使用上の注意セクションで明確に警告されています。LEDは電圧変化に非常に敏感です。電圧源（安定化されたものであっても）から直接駆動すると、過電流により即座に故障する可能性が非常に高くなります。

9.2 P1、Q2などのビンの違いは何ですか？

これらは光度ビンです。P1は最低輝度グループ（45.0-57.0 mcd）を表し、Q2は最高輝度グループ（90.0-112.0 mcd）を表します（5mA試験時）。アレイ内で一貫した外観を得るためには、すべてのLEDを同じ光度ビンから選択する必要があります。

9.3 この部品は何回リフローはんだ付けできますか？

データシートでは、リフローはんだ付けは2回を超えて行わないように指定されています。各リフローサイクルはコンポーネントに熱ストレスを与え、2サイクルを超えると内部ワイヤーボンドやエポキシ樹脂が損傷する可能性があります。

9.4 袋を開封して1週間経ちました。LEDはまだ使用できますか？

可能性はありますが、まずベーキングが必要です。開封後のフロアライフは、指定条件下で168時間（7日間）です。この時間を超過した場合は、吸収された湿気を除去し、その後のはんだ付け中のポップコーン現象や剥離を防ぐために、ベーキング手順（60±5°C、24時間）を実行する必要があります。

10. 実践的設計と使用事例

シナリオ：バックライト付きメンブレンスイッチパネルの設計設計者は、アイコンの均一なバックライトに20個の白色LEDを必要としています。彼らは以下の手順を踏みます：

1. ビン選択:均一な輝度と色を確保するために、すべてのLEDを同じ光度ビン（例：Q1）および色度ビン（例：2）から選択します。
2. 抵抗計算:5V電源と公称V_F3.0V（ビン36から）、目標I_F= 5mAを使用します。R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400Ω。標準の390Ωまたは430Ω抵抗が適しています。
3. PCBレイアウト:データシートの推奨ランドパターンを使用します。カソードパッドをわずかに大きな銅面に接続して、軽微な放熱を行います。
4. 組立:部品は準備ができるまで密封バッグ内に保管します。指定された鉛フリーリフロープロファイルを使用します。可能であれば手はんだ付けは避けます。
5. 試験:バッチからサンプルを抽出し、順方向電圧と光出力を確認して、選択したビンに合致していることを確認します。

このプロセスにより、信頼性の高いプロフェッショナルグレードの結果が得られます。

11. 動作原理

12-21C LEDは、InGaN（窒化インジウムガリウム）半導体チップに基づいています。ダイオードの接合電位（V_F）を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域に注入されます。それらの再結合により、光子の形でエネルギーが放出されます。このプロセスはエレクトロルミネセンスと呼ばれます。InGaN層の特定の組成が、放出される光の波長を決定し、指定された純白色スペクトルを生成します。黄色の拡散樹脂封止材は、チップを保護し、光出力を広い視野角に形成する役割を果たし、フォスフォーを含む場合があります（この純白色タイプでは明示されていませんが、白色LEDでは青色チップと黄色フォスフォーを使用することが一般的です）。

12. 業界動向と背景

12-21Cは、LED技術における主要なトレンドを体現しています：絶え間ない小型化、効率向上（小さなパッケージからのより高い光度）、SMDパッケージングおよびテープアンドリール供給による製造性の向上です。環境適合性（RoHS、ハロゲンフリー）への焦点は、より広範な業界および規制上の要求を反映しています。詳細なビニングシステムは、量産電子機器における予測可能で一貫した性能に対する市場のニーズを強調しています。この製品カテゴリの将来の進化は、おそらく、発光効率のさらなる向上（mAあたりのより多くの光）、白色LEDの演色評価数（CRI）の改善、そしてよりスマートで機能的な照明ソリューションのために、同様のサイズのパッケージに駆動回路や複数のダイを統合することに焦点を当てるでしょう。