SMD LED 22-21/GHC-YR1S2/2C データシート - ブリリアントグリーン - 2.2x2.1mm - 3.3V - 20mA - 日本語技術文書

1. 製品概要

22-21/GHC-YR1S2/2Cは、現代のコンパクトな電子機器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。このブリリアントグリーンLEDは、InGaNチップ技術を用いて製造され、ウォータークリア樹脂で封止されています。その主な利点は、極小の占有面積にあり、プリント基板（PCB）のサイズを大幅に削減し、部品の実装密度を高め、エンドユーザー機器全体の小型化に貢献します。パッケージの軽量性は、携帯機器や設置スペースが限られるアプリケーションに理想的です。

本製品は、現代の環境および製造基準に完全に準拠しています。鉛フリー（Pbフリー）、RoHS指令準拠、EU REACH規則適合、ハロゲンフリー要件（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を満たしています。業界標準の8mmテープに巻かれた7インチ径リールで供給され、自動実装機との完全な互換性があり、赤外線および気相リフローはんだ付けプロセスに適しています。

2. 技術仕様

2.1 絶対最大定格

以下の定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されておらず、信頼性の高い性能のためには避けるべきです。

• 逆電圧 (V_R):5 V
• 連続順電流 (I_F):25 mA
• ピーク順電流 (I_FP):100 mA (デューティサイクル 1/10 @ 1 kHz)
• 電力損失 (P_d):95 mW
• 静電気放電 (ESD) 人体モデル (HBM):150 V
• 動作温度範囲 (T_opr):-40 °C ～ +85 °C
• 保存温度範囲 (T_stg):-40 °C ～ +90 °C
• はんだ付け温度 (T_sol):リフロー：最大10秒間 260 °C；手はんだ：最大3秒間 350 °C。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、特に指定がない限り、周囲温度 (T_a) 25 °C、標準順電流 (I_F) 20 mAで測定されます。これらはLEDの代表的な性能を定義します。

• 光度 (I_v):最小112 mcd、代表値は指定なし、最大285 mcd。許容差：±11%。
• 指向角 (2θ_1/2):130度（代表値）。
• ピーク波長 (λ_p):518 nm（代表値）。
• 主波長 (λ_d):最小520 nm、最大535 nm。許容差：±1 nm。
• スペクトル半値幅 (Δλ):35 nm（代表値）。
• 順電圧 (V_F):I_F=20mA時、最小2.7 V、代表値3.3 V、最大3.7 V。
• 逆電流 (I_R):V_R=5V時、最大50 μA。

3. ビニングシステム

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは光度と主波長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4つの光度ランク（R1、R2、S1、S2）に分類されます。

• R1:112 mcd ～ 140 mcd
• R2:140 mcd ～ 180 mcd
• S1:180 mcd ～ 225 mcd
• S2:225 mcd ～ 285 mcd

3.2 主波長ビニング

LEDは、I_F= 20 mAで測定された3つの波長ランク（X、Y、Z）に分類されます。

• X:520 nm ～ 525 nm
• Y:525 nm ～ 530 nm
• Z:530 nm ～ 535 nm

4. 性能曲線分析

データシートには、回路設計と熱管理に不可欠ないくつかの特性曲線が提供されています。これらのグラフは、様々な条件下での主要パラメータ間の関係を示しています。

• 相対光度 vs. 周囲温度:この曲線は、接合温度が上昇するにつれて光出力が減少する様子を示しています。設計者は、高温環境でのこのデレーティングを考慮に入れる必要があります。
• 相対光度 vs. 順電流:このグラフは、駆動電流と光出力の非線形関係を示しています。推奨電流を超えて動作させると、効率が低下し、劣化が加速します。
• 順電圧 vs. 順電流:IV曲線は、適切な電流制限抵抗を選択するために不可欠です。20mA時の代表的なV_F3.3Vは重要な設計パラメータです。
• 順電流 vs. 周囲温度:このデレーティング曲線は、電力損失の制限内に収めるために、周囲温度の関数として許容される最大順電流を示しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

22-21 SMD LEDはコンパクトな長方形パッケージです。公称寸法は長さ2.2 mm、幅2.1 mm、高さは通常1.0-1.2 mm程度です（正確な高さは寸法図で確認してください）。パッケージ底部には2つのアノード/カソード端子があります。指定のない公差はすべて±0.1 mmです。PCB設計用に推奨パッドレイアウトが提供されていますが、エンジニアは特定の実装プロセスと熱要件に基づいて修正することをお勧めします。

5.2 極性識別

カソードは通常、緑色の点、パッケージの切り欠き、または面取りされた角などでマークされています。逆バイアスによる損傷を防ぐため、組立時には正しい極性を確認する必要があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリー（Pbフリー）リフロープロファイルを推奨します：

• 予熱:150–200°C、60–120秒間。
• 液相線以上時間（217°C）:60–150秒間。
• ピーク温度:最大260°C、最大10秒間保持。
• 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。

6.2 手はんだ

手はんだが必要な場合は、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、各端子との接触時間は3秒を超えないようにしてください。低出力のこて（≤25W）を使用し、各端子のはんだ付けの間には少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。加熱中にLED本体に機械的ストレスを加えないでください。

6.3 保管および取り扱い

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1年間。未使用部品は防湿バッグに再密封してください。
• ベーキング:乾燥剤インジケータが変色した場合、または保管時間を超えた場合は、使用前に60 ±5 °Cで24時間ベーキングしてください。

7. 梱包および注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

本製品は、幅8 mmのエンボスキャリアテープに巻かれ、標準7インチ（178 mm）径リールで供給されます。各リールには2000個が含まれます。自動フィーダーとの互換性のために、リールおよびキャリアテープの詳細寸法が提供されています。

7.2 ラベル情報

リールラベルには、トレーサビリティと正しい適用に不可欠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：22-21/GHC-YR1S2/2C）
• QTY:梱包数量
• CAT:光度ランク（例：S2）
• HUE:色度/主波長ランク（例：Y）
• REF:順電圧ランク
• LOT No:製造ロット番号

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

8.1 代表的な用途

このLEDは、幅広い低電力インジケータおよびバックライト機能に適しています：

• 通信機器:電話機やファクシミリの状態表示およびキーパッドバックライト。
• 民生電子機器:小型LCDパネルのフラットバックライト、制御パネルのスイッチおよびシンボルのバックライト。
• 汎用表示:各種電子機器における電源状態、モード表示、その他の視覚的フィードバック。

8.2 重要な設計上の考慮事項

電流制限は必須:LEDと直列に外部の電流制限抵抗を常に使用する必要があります。順電圧は負の温度係数を持ち、狭い許容範囲があります。適切に制限されない場合、供給電圧のわずかな増加が、破壊的な可能性のある大きな順電流の増加を引き起こす可能性があります。抵抗値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。保守的な設計のためには、データシートの最大V_Fを使用してください。

熱管理:電力損失は低いですが、LEDパッド周囲に十分なPCB銅面積を確保することで放熱を助け、特に高い周囲温度条件下で光出力と寿命を維持します。

ESD保護:150V HBM定格がありますが、組立および取り扱い時には標準的なESD取り扱い予防策に従ってください。

8.3 適用制限

この部品は、商業用および一般産業用アプリケーション向けに設計されています。軍事/航空宇宙機器、自動車安全システム（エアバッグ、ブレーキなど）、生命維持医療機器など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については、特に認定されておらず、保証もされていません。そのようなアプリケーションでは、適切な認定と信頼性データを持つ部品を調達する必要があります。

9. 技術比較およびポジショニング

22-21パッケージは、小型化と取り扱いの容易さのバランスを表しています。より大きなリード型LED（例：3mmまたは5mm）と比較して、占有面積が劇的に小さく、自動実装に適しています。より小さなチップスケールパッケージ（CSP）と比較して、標準SMTプロセスに対してより優れた取り扱い特性を提供し、成形レンズにより明確な指向角を持つことが多いです。InGaN技術で実現されたブリリアントグリーン色は、GaPなどの古い技術と比較して、より高い発光効率と優れた色飽和度を提供し、鮮やかなインジケータ用途に理想的です。

10. よくある質問（FAQ）

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λ_p）は、スペクトルパワー分布が最大となる波長です。主波長（λ_d）は、LEDの知覚される色に一致する単色光の単一波長です。λ_dは色の仕様により関連性があります。

Q: 電源が正確に3.3Vの場合、抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

A: いいえ、これは極めて危険です。順電圧は個体ごとに異なり（2.7V～3.7V）、温度とともに低下します。3.3Vの電源は、低いV_Fを持つLEDを容易に過駆動し、急速な故障を引き起こす可能性があります。常に直列抵抗を使用してください。

Q: 注文時にビンコード（例：S2/Y）をどのように解釈すればよいですか？

A: ビンコードは性能グレードを指定します。\"S2/Y\"は、LEDが最高光度ビン（225-285 mcd）および中間主波長ビン（525-530 nm）からのものであることを意味します。ビンを指定することで、製品の外観の一貫性を高めることができます。

Q: はんだ付け後の洗浄は必要ですか？

A: ウォータークリア樹脂は一般的な洗浄溶剤に耐性がありますが、適合性を確認する必要があります。内部ワイヤーボンドを損傷する可能性があるため、超音波洗浄は避けてください。

11. 設計および使用事例

シナリオ：携帯機器用状態表示器の設計

設計者はコンパクトなBluetoothスピーカーを作成しています。明るく信頼性の高い電源オン表示器が必要です。22-21ブリリアントグリーンLEDは、その小さなサイズと高い視認性から選択されました。

設計手順:

1. デバイスは5V USB電源レールを使用します。

2. 明るさと消費電力のバランスを考慮し、目標順電流（I_F）を15 mAに設定します。

3. 保守的な設計のために最大V_F3.7Vを使用：R = (5V - 3.7V) / 0.015A = 86.7 Ω。最も近い標準値91 Ωを選択します。

4. 抵抗での電力：P = I²R = (0.015)²* 91 = 0.0205 W。標準の1/10Wまたは1/8W抵抗で十分です。

5. PCBレイアウトには、放熱のための小さなグランドプレーンに接続された適度なサーマルリリーフパッドを含めます。

6. BOMでは、すべての生産ユニットで一貫した明るい緑色を確保するために、ビンコード\"S1/Y\"のLEDを指定します。

このアプローチにより、製品の美的および機能的要求を満たす、堅牢で長寿命の表示器が確保されます。

12. 動作原理

このLEDは、半導体フォトニックデバイスです。インジウムガリウムナイトライド（InGaN）チップに基づいています。ダイオードの接合電位を超える順電圧が印加されると、電子と正孔がそれぞれn型およびp型半導体層から活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合し、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、これが直接放出光の波長（色）を定義します—この場合、約518-535 nmのブリリアントグリーンです。ウォータークリアエポキシ樹脂封止材はチップを保護し、光出力を130度の指向角に形成するレンズとして機能し、蛍光体や拡散材を含む場合があります（ただし、この単色タイプでは透明である可能性が高いです）。

13. 技術トレンド

22-21パッケージは、オプトエレクトロニクスにおける小型化、効率向上、製造性向上への長期的な業界トレンドの一部です。グリーンLEDへのInGaN材料の使用は、古い技術と比較して大きな進歩であり、より高い効率と優れた色安定性を提供します。このクラスのデバイスの将来の開発は、発光効率（ルーメン/ワット）のさらなる向上、より広いスペクトル用途のための演色性の改善、およびより高い温度・湿度条件下での信頼性の向上に焦点を当てる可能性があります。ハロゲンフリーおよび環境に優しい材料への要請は、引き続き強力な規制および市場の影響力となるでしょう。調光および色制御のためのインテリジェントドライバとの統合も成長分野ですが、通常は個別のLEDパッケージ自体ではなく、システムレベルで実装されます。