SMD LED 23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A データシート - パッケージ寸法 - 順電圧 2.6-3.0V - 光度 57-112mcd - 純白色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

23-21C/T1D-CP2Q2TY/2Aは、小型、高効率、高信頼性の照明ソリューション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、基板サイズや機器の占有面積を大幅に削減することが可能です。軽量構造と小型フォームファクタにより、特にスペースと重量が重要な制約となるアプリケーションに適しています。

このLEDの中核的な利点は、小型化にあり、これはプリント基板（PCB）上の高密度実装に直接貢献します。これにより、設計者はよりコンパクトな電子機器を作成することができます。さらに、部品および最終組み立て製品の保管スペース要件が低減されることで、物流的・経済的メリットが得られます。本デバイスは単色タイプで純白色光を発し、鉛フリー、RoHS準拠、ハロゲンフリーの材料を使用して製造されており、EU REACHを含む現代の環境・規制基準に適合しています。

2. 技術パラメータ詳細解説

LEDの性能と信頼性は、電気的、光学的、熱的パラメータの包括的なセットによって定義されます。これらの仕様を理解することは、適切な回路設計と長期安定動作を確保するために極めて重要です。

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。この限界以下または限界での動作は保証されません。

• 逆電圧 (V_R):5 V。逆方向にこの電圧を超えると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 順電流 (I_F):10 mA (連続)。
• ピーク順電流 (I_FP):100 mA、パルス条件（デューティサイクル 1/10 @ 1 kHz）でのみ許容されます。
• 消費電力 (P_d):40 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）定格 150 V。適切なESD取り扱い手順が必須です。
• 動作温度 (T_opr):-40°C から +85°C。本デバイスは産業用温度範囲に対応しています。
• 保管温度 (T_stg):-40°C から +90°C。
• はんだ付け温度 (T_sol):本デバイスは、ピーク温度260°Cで最大10秒間のリフローはんだ付け、または端子あたり350°Cで最大3秒間の手はんだ付けに耐えることができます。

2.2 電気光学特性

標準接合部温度25°Cで測定されたこれらのパラメータは、通常動作条件下での光出力と電気的挙動を定義します。

• 光度 (I_v):57.0 mcd（最小）から112 mcd（最大）の範囲で、順電流 (I_F) 5 mA における代表値です。許容差は±11%です。
• 指向角 (2θ_1/2):代表値140度で、インジケータやバックライト用途に適した広い指向角を示します。
• 順電圧 (V_F):I_F= 5 mA において、2.60 V から 3.00 V の範囲で、許容差は±0.05Vです。このパラメータは電流制限抵抗の計算に重要です。
• 逆電流 (I_R):逆電圧 (V_R) 5 V 印加時、最大 50 µA。

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは主要な性能パラメータに基づいてビンに分類されます。このシステムにより、設計者はアプリケーションに必要な特定の輝度および電圧要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

5 mA駆動時の光出力は、3つの異なるビン（P2, Q1, Q2）に分類されます。

• ビン P2:57.0 mcd（最小）から 72.0 mcd（最大）
• ビン Q1:72.0 mcd（最小）から 90.0 mcd（最大）
• ビン Q2:90.0 mcd（最小）から 112 mcd（最大）

より高いビンコード（例：Q2）を選択することで、より明るいLEDが保証され、高い視認性や低い駆動電流を必要とするアプリケーションでは必要となる場合があります。

3.2 順電圧ビニング

順方向電圧降下は、I_F= 5 mA において、4つのビン（28, 29, 30, 31）に分類されます。

• ビン 28:2.60 V から 2.70 V
• ビン 29:2.70 V から 2.80 V
• ビン 30:2.80 V から 2.90 V
• ビン 31:2.90 V から 3.00 V

厳密な電圧ビンは、複数のLED間で一貫した消費電力や精密な電流制御が重要なアプリケーションにおいて不可欠です。

3.3 色度座標ビニング

純白色光の色品質は、CIE 1931色度座標（x, y）に基づくビニングによって管理されます。データシートでは4つのビン（1, 2, 3, 4）が定義されており、各ビンはCIEチャート上の四角形領域（許容差±0.01）を指定します。これにより、同じビンからのLED間の色変動を最小限に抑え、色の均一性が重要なバックライトなどのアプリケーションにおいて極めて重要です。

4. 性能曲線分析

データシートには代表的な電気光学特性曲線が参照されていますが、その一般的な解釈は設計において重要です。これらの曲線は通常、順電流と光度の関係（I_v対 I_F）、順電圧（V_F対 I_F）、および周囲温度が光出力に及ぼす影響を示しています。設計者はこれらの曲線を使用して、所望の輝度を得るための駆動電流を最適化し、より高い動作温度での性能劣化を理解し、熱管理の決定に役立てます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはコンパクトなSMDパッケージです。寸法図には、本体の長さ、幅、高さ、はんだパッドの配置とサイズなどの重要な寸法が記載されています。指定されたパッドレイアウト（ランドパターン）を遵守することは、リフロー工程における信頼性の高いはんだ付けと適切な位置合わせに不可欠です。極性はパッケージのマーキングまたは形状で示されており、PCB上で正しく向きを合わせる必要があります。

5.2 湿気感受性と梱包

本デバイスは、周囲湿度による損傷（リフローはんだ付け時のポップコーン現象）を防ぐため、防湿包装されています。梱包は直径7インチのリール上のキャリアテープを含み、リールあたりの標準収容数は2000個です。リールとテープの寸法は、自動実装機との互換性を確保するために規定されています。梱包のラベルには、品番、数量、および光度（CAT）、色度（HUE）、順電圧（REF）の特定のビンコードなどの重要な情報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

適切な取り扱いとはんだ付けは、デバイスの完全性と性能を維持するために重要です。

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーリフロー温度プロファイルが規定されています：

• 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。
• 昇温/降温速度:昇温最大6°C/秒、降温最大3°C/秒。

6.2 保管および取り扱い上の注意

• 保管:未開封の袋は、温度30°C以下、相対湿度90%以下で保管してください。開封後は、温度30°C以下、相対湿度60%以下の条件下でフロアライフは1年です。これを超えた場合、または乾燥剤が湿気を示した場合は、使用前にベーキング処理（60±5°C、24時間）が必要です。
• 電流保護:外部の電流制限抵抗は必須です。LEDは電流駆動デバイスであり、電圧のわずかな増加が破壊的な電流の大幅な増加を引き起こす可能性があります。
• 手はんだ付け:必要な場合は、先端温度<350°C以下、容量25W以下のはんだごてを使用し、端子あたりの接触時間を3秒以内に制限してください。修理作業では熱ストレスを避けるため、両頭はんだごての使用を推奨します。
• ESD保護:150V HBM定格は中程度の感受性を示します。取り扱いおよび組立中は標準的なESD予防措置を使用してください。

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:ダッシュボードインジケータ、スイッチ照明、LCDパネルやシンボルのフラットバックライトに最適です。
• 通信機器:電話機やファクシミリの状態表示灯およびキーパッドバックライト。
• 汎用インジケータ:民生電子機器の状態表示灯、電源インジケータ、装飾照明。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動回路:順電流を設定するためには常に直列抵抗を使用してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F の式を使用して計算し、ビニング範囲から最悪ケースのV_Fを考慮してください。
• 熱管理:消費電力は低いですが、高温環境または最大電流で動作させる場合は、接合部温度を限界内に維持するために、十分なPCB銅面積または熱ビアを確保してください。
• 光学設計:140度の指向角は広い発光を提供します。集光が必要な場合は、外部レンズや導光板が必要になる場合があります。

8. 技術比較と差別化

従来のスルーホールLEDと比較して、このSMDタイプは大幅な利点を提供します：占有面積の大幅な削減、高速自動実装への適合性、PCBへの直接実装による優れた熱性能。SMD LEDカテゴリ内では、広い指向角、精密な色度ビンによって定義された純白色点、標準リフロー工程に対応した堅牢な構造という特定の組み合わせにより、一貫した色と輝度が要求され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において汎用性の高い選択肢となっています。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 適切な電流制限抵抗はどのように選定しますか？

計算には、使用する電圧ビン（例：ビン31の場合は3.00V）の最大順電圧 (V_F(max)) を使用してください。これにより、部品の許容差があっても電流が最大定格を超えないことが保証されます。5V電源で目標I_Fが5mAの場合：R = (5V - 3.00V) / 0.005A = 400 Ω。安全マージンのため、次に高い標準値（例：430 Ω）を使用してください。

9.2 このLEDは自動車内装照明に使用できますか？

動作温度範囲（-40°C から +85°C）は典型的な自動車内装環境をカバーしていますが、データシートにはアプリケーション制限通知が含まれています。自動車の安全/セキュリティシステムなどの高信頼性アプリケーションでは、別の製品が必要となる場合があると記載されています。非クリティカルな内装照明（例：ダッシュボードバックライト）には適している可能性がありますが、クリティカルなアプリケーションではメーカーへの相談を推奨します。

9.3 ラベル上のビンコードは私の設計にとって何を意味しますか？

ビンコード（光度用CAT、色度用HUE、電圧用REF）により、リール上のLEDの正確な性能特性を追跡できます。均一な外観を必要とする設計では、同じHUEおよびCATビンのLEDを指定して使用してください。電源負荷に敏感な設計では、同じREF（電圧）ビンのLEDを使用して、一貫した電流消費を確保してください。

10. 実践的な設計・使用事例

シナリオ: 複数LEDの状態表示パネルを設計する。パネル上の10個すべてのLEDで均一な輝度と色を確保するため、設計者はビンQ1（光度）およびビン2（色度）の部品を指定します。ビン29（2.80V）のV_F(max)を使用して電流制限抵抗を計算することで、どのLEDも過駆動されないことを保証します。広い140度の指向角により、個別のレンズを必要とせず、様々な角度からインジケータが見えます。SMDパッケージにより非常にコンパクトなPCBレイアウトが可能であり、テープ＆リール包装によりバッチ全体の効率的な自動実装が可能です。

11. 動作原理の紹介

このLEDは、半導体チップに基づく固体光源です。チップ材料は窒化インジウムガリウム（InGaN）で、青/紫外スペクトルの光を発するように設計されています。この光は、樹脂封止体内の黄色拡散蛍光体層を通過します。蛍光体は一次青色光の一部を吸収し、黄色光として再放出します。残りの青色光と変換された黄色光の組み合わせにより、人間の目には純白色の光として知覚されます。この技術は、蛍光体変換白色LEDとして知られています。

12. 技術トレンド

この部品は、LED技術における継続的なトレンドを反映しています：パッケージのさらなる小型化、効率（ルーメン/ワット）の向上、高度なビニングによる色の一貫性の厳格な管理です。鉛フリー、ハロゲンフリー、RoHS/REACH準拠への重点は、環境に持続可能な製造への業界全体の移行を強調しています。さらに、詳細な湿気感受性とはんだ付けガイドラインは、LEDが標準的な大量生産PCB組立工程にますます統合され、個別部品から主流の表面実装デバイスへと移行していることを示しています。