SMD LED 12-23Cシリーズ データシート - マルチカラー（赤/緑/青） - 3.2x1.6x1.4mm - 2.0-3.9V - 20-25mA - 技術文書

1. 製品概要

12-23Cシリーズは、小型化と高信頼性を要求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ソリューションです。このマルチカラーLEDファミリーは、従来のリードフレーム部品よりも大幅に小型であり、PCB占有面積の大幅な削減、実装密度の向上を実現し、最終的にはより小型のエンドユーザー機器の開発に貢献します。軽量構造のため、特にスペースに制約のあるポータブルアプリケーションに適しています。

本シリーズの中核的な利点は、その汎用性と現代の製造および環境基準への準拠にあります。デバイスは8mm幅のテープに巻き取られ、7インチ径のリールに収められており、高速自動実装機との互換性を確保しています。大量生産で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の両方に適合しています。

環境および規制への準拠は重要な特徴です。製品はPbフリー材料で構成され、RoHS指令に準拠し、EU REACH規則を遵守し、ハロゲンフリー基準（臭素<900 ppm、塩素<900 ppm、その合計<1500 ppm）を満たしています。これにより、厳しい環境要件を持つ幅広いグローバル市場に適しています。

2. デバイス選定と絶対最大定格

2.1 デバイス選定ガイド

本シリーズは、異なる半導体チップ材料に基づく3つの色オプションを提供します：

• コード R6 (ブリリアントレッド)：AlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン化物）チップ技術を採用。樹脂色はウォータークリア。
• コード GH (ブリリアントグリーン)：InGaN（インジウムガリウム窒化物）チップ技術を採用。樹脂色はウォータークリア。
• コード BH (ブルー)：InGaN（インジウムガリウム窒化物）チップ技術を採用。樹脂色はウォータークリア。

クリア樹脂パッケージにより、最適な光取り出しと真の色再現が可能です。

2.2 絶対最大定格 (Ta=25°C)

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。これらの限界値以上での動作は推奨されません。

• 逆電圧 (V_R):5 V (全コード)
• 順電流 (I_F):R6: 25 mA, GH: 25 mA, BH: 20 mA
• ピーク順電流 (I_FP, デューティ 1/10 @1kHz):R6: 60 mA, GH: 100 mA, BH: 100 mA
• 電力損失 (P_d):R6: 60 mW, GH: 95 mW, BH: 75 mW
• 静電気放電 (ESD) 人体モデル (HBM):R6: 2000 V, GH: 150 V, BH: 150 V。赤色(R6)LEDは緑色および青色バリアントに比べてESD耐性が大幅に高く、緑色と青色はより慎重な取り扱いが必要であることに注意してください。
• 動作温度 (T_opr):-40°C ～ +85°C
• 保管温度 (T_stg):-40°C ～ +90°C
• はんだ付け温度 (T_sol):リフローはんだ付け：ピーク260°C、最大10秒。手はんだ付け：端子ごとに最大350°C、最大3秒。

3. 電気光学特性 (Ta=25°C)

以下のパラメータは、指定された試験条件下で保証されます。代表値は生産分布の中心を示します。

3.1 光度と角度特性

• 光度 (I_V) @ I_F=20mA:
  • R6 (赤): 代表値 90 mcd (最小 63 mcd)
  • GH (緑): 代表値 180 mcd (最小 125 mcd)
  • BH (青): 代表値 50 mcd (最小 32 mcd)
  許容差: ±11%。
• 視野角 (2θ_1/2):全カラーコードで代表値 100度。この広い視野角は、オフ軸角度からの視認性が重要なインジケータやバックライト用途に適しています。

3.2 分光特性

• ピーク波長 (λ_p):R6: 632 nm, GH: 518 nm, BH: 468 nm。
• 主波長 (λ_d):R6: 624 nm, GH: 525 nm, BH: 470 nm。主波長は、人間の目がLEDの色として知覚する単一波長です。
• 分光放射帯域幅 (Δλ):R6: 20 nm, GH: 35 nm, BH: 25 nm。これは、発光のスペクトル純度または幅を定義します。

3.3 電気的特性

• 順電圧 (V_F) @ I_F=20mA:
  • R6: 代表値 2.0 V, 最大 2.4 V
  • GH: 代表値 3.3 V, 最大 3.9 V
  • BH: 代表値 3.3 V, 最大 3.9 V
  許容差: ±0.1V。赤色LEDの低いV_Fは、InGaNと比較したAlGaInP技術の特徴です。
• 逆電流 (I_R) @ V_R=5V:R6: 最大 10 μA, GH/BH: 最大 50 μA。

4. 性能曲線分析

データシートには、各LEDコード（R6、GH、BH）の代表的な電気光学特性曲線が提供されています。本文中に具体的なグラフデータポイントは記載されていませんが、これらの曲線は通常、順電流と光度、順電圧の関係、および周囲温度が光出力に及ぼす影響を示しています。これらの曲線を分析することは、非標準条件（例：異なる駆動電流や温度）下でのデバイス動作を理解し、効率と寿命のために回路設計を最適化するために重要です。設計者はこれらの曲線を使用して適切な動作点を選択し、性能に対する熱的影響をモデル化する必要があります。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

12-23C LEDはコンパクトな表面実装パッケージです。主要寸法（mm単位、指定がない限り許容差±0.1mm）は、本体サイズが約3.2mm（長さ）x 1.6mm（幅）x 1.4mm（高さ）です。パッケージには、はんだ付け用の2つのアノード/カソード端子があります。外形図は、PCBランドパターン（フットプリント）設計に重要な情報を提供し、適切なはんだ接合部の形成と機械的安定性を確保します。推奨フットプリントへの準拠は、信頼性の高い実装と熱管理に不可欠です。

5.2 極性識別

カソードは通常、パッケージ上の切り欠き、ドット、またはテープリール上の緑色のマーキングなどの視覚的マーカーで識別されます。正しい極性方向での実装は、正常な機能を保証するために必須です。

6. はんだ付け、実装、および保管ガイドライン

6.1 重要な注意事項

• 電流制限：LEDと直列に外部の電流制限抵抗を必ず挿入してください。LEDの指数関数的なI-V特性は、電圧がわずかに上昇すると電流が大幅に増加し、保護がない場合は即座に焼損することを意味します。
• 保管条件：デバイスは湿気に敏感（MSL）です。
  • 開封前：≤30°C、≤90% RHで保管してください。
  • 開封後：フロアライフは、≤30°C、≤60% RHで1年です。未使用部品は乾燥剤とともに防湿バッグに再密封する必要があります。
  • 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、リフローはんだ付け前に60±5°Cで24時間のベーキングが必要です。

6.2 はんだ付けプロセス

• リフロープロファイル（Pbフリー）：詳細な温度プロファイルが提供されています。主要パラメータは以下の通りです：150-200°Cでの60-120秒の予熱、液相線以上（217°C）の時間60-150秒、最大260°Cのピーク温度（最大10秒）、制御された昇温/降温速度（それぞれ最大3°C/sおよび6°C/s）。
• リフローサイクル：リフローはんだ付けサイクルは2回を超えないでください。
• 手はんだ付け：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。各端子のはんだ付けの間には最低2秒の間隔を空けてください。加熱中のパッケージへの機械的ストレスを避けてください。
• 修理：はんだ付け後の修理は推奨されません。やむを得ない場合は、両方の端子を同時に加熱して熱機械的ストレスを防ぐために、両頭はんだごてを使用する必要があります。修理プロセスがLED特性を劣化させないことを確認するために事前テストを行ってください。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

LEDは防湿梱包で供給されます。標準梱包は以下の通りです：

• キャリアテープ：幅8mm、リールに巻き取られています。
• リール：直径7インチ。収容数はリールあたり2000個です。
• 外袋：乾燥剤を含むアルミ防湿バッグ内に密封されています。

自動供給装置との互換性を確保するために、キャリアテープのポケットおよびリールの詳細寸法が提供されています。

7.2 ラベル説明

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

• CPN (顧客品番)
• P/N (品番)：例 12-23C/R6GHBHC-A01/2C
• QTY (梱包数量)
• CAT (光度ランク)
• HUE (色度座標 & 主波長ランク)
• REF (順電圧ランク)
• LOT No (ロット番号、トレーサビリティ用)

このビニング情報により、設計者はアプリケーションで一貫した性能を得るために、厳密に制御されたパラメータを持つLEDを選択することができます。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮点

8.1 代表的な用途

• 計器盤、スイッチ、シンボルのバックライト。
• 通信機器（電話、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。
• 小型LCDディスプレイ用フラットバックライトユニット。
• 民生および産業用電子機器の汎用インジケータランプ。

8.2 設計上の考慮点

• 回路設計：常に直列抵抗を含めてください。その値は R = (V_電源- V_F) / I_F を使用して計算します。ここで、V_Fと I_Fはデータシートからの目標動作点です。抵抗の定格電力も考慮してください。
• 熱管理：電力損失は低いですが、接合温度を限界内に維持することは、長期信頼性と安定した光出力の鍵です。高温環境または最大電流付近で動作する場合は、十分なPCB銅面積または熱ビアを確保してください。
• ESD保護：特に感度の高いGHおよびBH（InGaN）LEDについては、PCB上および取り扱い手順にESD保護対策を実施してください。

8.3 適用制限

本製品は、商業および一般産業用途向けに設計されています。事前協議なしでは、高信頼性用途には特に認定されておらず、推奨もされません。これ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、または航空システム。
• 自動車の安全・保安システム（例：エアバッグ、ブレーキ）。
• 生命維持または重要な医療機器。

このような用途には、異なる仕様、認定、および信頼性保証を備えた製品が必要です。

9. 技術比較と差別化

12-23Cシリーズは、非常にコンパクトなフォームファクタ、単一のパッケージ外形からのマルチカラー対応、および現代の環境規制（RoHS、ハロゲンフリー）への完全準拠の組み合わせによって差別化されています。大型のスルーホールLEDと比較して、大幅な小型化を可能にします。全色共通のクリア樹脂パッケージは設計の柔軟性を提供します。提供されているESD定格（特に赤色バリアントで高い）および詳細な湿気感受性取り扱い指示は、堅牢な製造プロセス向けの設計を反映しています。ラベル上の特定のビニングパラメータ（CAT、HUE、REF）の記載は、複数のLEDを使用するアプリケーションにとって重要な、一貫した色と輝度を提供できる生産プロセスを示しています。

10. よくある質問 (FAQ)

Q1: R6、GH、BHコードの主な違いは何ですか？
A1: 主な違いは、半導体材料とそれに伴う色です。R6は赤色光（主波長624nm）にAlGaInPを使用し、より低い順電圧（約2.0V）を持ちます。GH（緑）とBH（青）はInGaNを使用し、より高い順電圧（約3.3V）を持ち、それぞれ緑色（525nm）と青色（470nm）の光を発します。GHおよびBHコードはESDに対してもより敏感です。

Q2: なぜ電流制限抵抗が必須なのですか？
A2: LEDは非線形で指数関数的な電流-電圧関係を持つダイオードです。公称V_Fをわずかに超える電圧の増加は、非常に大きく、破壊的な可能性のある電流の増加を引き起こします。直列抵抗は線形関係を提供し、所定の電源電圧に対して電流を予測可能かつ安全にします。

Q3: 試作組立に手はんだ付けを使用できますか？
A3: はい、ただし細心の注意を払ってください。ガイドラインを厳守してください：はんだごて先端<350°C、電力≤25W、端子ごとの接触時間≤3秒、端子間の冷却を確保。リフローはんだ付けが推奨される、より信頼性の高い方法です。

Q4: ハロゲンフリーとは何を意味し、なぜ重要ですか？
A4: ハロゲンフリーとは、材料中の臭素（Br）と塩素（Cl）の含有量が非常に低いことを意味します。これらのハロゲンは、燃焼時に有毒で腐食性の煙を発生させる可能性があります。ハロゲンフリー電子機器はより安全で環境に優しく、特定の規制や顧客仕様で要求されることがよくあります。

Q5: ラベルのビニング情報（CAT、HUE、REF）はどのように解釈すればよいですか？
A5: この情報は、類似した性能を持つLEDをグループ化しています。アレイで一貫した外観を得るには、同じまたは隣接するHUE（色）およびCAT（輝度）ビンからLEDを調達する必要があります。REF（電圧）ビンは、定電流制御アプリケーションにおける電源設計で重要になる場合があります。

11. 動作原理と技術動向

11.1 基本的な動作原理

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネセンスによって光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子が活性領域でp型材料からの正孔と再結合します。この再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。発光の特定の波長（色）は、活性領域で使用される半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決まります。AlGaInPは赤/オレンジ/黄色光に適したバンドギャップを持ち、InGaNは緑、青、および白色（蛍光体併用）のスペクトルをカバーします。

11.2 業界動向

12-23CシリーズのようなSMD LEDの市場は、小型化、高効率化（ルーメン毎ワット）、色の一貫性の向上、およびより厳格な環境準拠への要求によって引き続き牽引されています。超小型デバイス向けにさらに小さなパッケージサイズ（例：0201、01005）への傾向があります。さらに、設計の簡素化のために、LEDパッケージ内に制御回路（例：定電流ドライバ）を統合することがより一般的になっています。様々な環境ストレス下でのより高い信頼性と長寿命への追求は、部品メーカーとエンドユーザーの双方にとって変わらぬ焦点です。