SMD LED 23-23B データシート - マルチカラー（赤/緑/青） - 3.2x2.8x1.9mm - 3.3V - 20mA - 技術文書

1. 製品概要

23-23Bは、高密度PCB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デバイス（SMD）LEDです。従来のリードフレーム型LEDよりも大幅に小型であり、基板サイズの縮小、より高い実装密度、ひいては最終製品の小型化を実現します。軽量構造のため、小型化やスペース制約のあるアプリケーションに最適です。

本シリーズは、異なるチップ材料により複数の色で提供されています：ブリリアントレッド（R6コード、AlGaInPチップ）、ブリリアントグリーン（GHコード、InGaNチップ）、ブルー（BHコード、InGaNチップ）。すべてのバリエーションはウォータークリア樹脂パッケージを採用しています。本製品は、RoHS、EU REACHを含む主要な業界規格に準拠し、ハロゲンフリー（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）です。7インチ径リール上の8mmテープに供給され、標準的な自動実装装置に対応しています。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

2.1 絶対最大定格

すべての定格は、周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。これらの限界を超えると永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 逆電圧（VR）：5 V（全コード）。
• 順方向電流（IF）：R6（赤）：25 mA、GH（緑）およびBH（青）：20 mA。
• ピーク順方向電流（IFP）：デューティサイクル 1/10 @ 1kHz。R6：60 mA、GHおよびBH：75 mA。
• 電力損失（Pd）：R6：60 mW、GHおよびBH：95 mW。
• 静電気放電（ESD）人体モデル（HBM）：R6：2000 V、GHおよびBH：150 V。これは赤色LEDが本質的に高いESD耐性を持つことを示しています。
• 動作温度（Topr）：-40°C ～ +85°C。
• 保管温度（Tstg）：-40°C ～ +90°C。
• はんだ付け温度（Tsol）：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、3秒。

2.2 電気光学特性

代表値は、特に断りのない限り、Ta=25°C、IF=20mAで測定した値です。最小/最大値は仕様限界を定義します。

• 光度（Iv）：
  • R6（赤）：代表値 100 mcd、最小値 72 mcd。
  • GH（緑）：代表値 200 mcd、最小値 140 mcd。
  • BH（青）：代表値 65 mcd、最小値 45 mcd。
  • 許容差：±11%。
• 指向角（2θ1/2）：代表値 130度（全コード）。
• ピーク波長（λp）：
  • R6：632 nm。
  • GH：518 nm。
  • BH：468 nm。
• 主波長（λd）：
  • R6：624 nm。
  • GH：525 nm。
  • BH：470 nm。
• スペクトル放射帯域幅（Δλ）：
  • R6：20 nm。
  • GH：35 nm。
  • BH：25 nm。
• 順方向電圧（VF） @ IF=20mA：
  • R6：代表値 2.0V（最小 1.7V、最大 2.4V）
  • GH/BH：代表値 3.3V（最小 2.7V、最大 3.7V）
• 逆電流（IR） @ VR=5V：
  • R6：最大 10 μA。
  • GH/BH：最大 50 μA。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、リールラベルに示されるように、トレーサビリティと性能選別のための包括的なラベリングシステムを使用しています。

• CAT：光度ランクを示します。
• HUE：色度座標および主波長ランクを示します。
• REF：順方向電圧ランクを指定します。
• LOT No：製造トレーサビリティのための固有のロット番号。

このビニングにより、設計者は電気的・光学的パラメータが厳密にグループ化されたLEDを選択し、アプリケーションでの一貫した性能を確保できます。

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含まれています。具体的なグラフは本文では詳細に記述されていませんが、そのような曲線は通常、以下の関係を示します：

• 順方向電流（IF）対順方向電圧（VF）：ドライバ設計に重要なダイオードのIV特性を示します。
• 順方向電流（IF）対光度（Iv）：光出力が電流にどのように比例するかを示し、直線性と飽和点を示します。
• 周囲温度（Ta）対相対光度：温度上昇に伴う光出力の低下を示します。
• スペクトル分布：波長全体での相対出力を描き、ピーク波長と主波長を確認します。

これらの曲線は、非標準条件（異なる電流、温度）下でのデバイス動作を理解し、回路設計を最適化するために不可欠です。

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フットプリントを持ちます。主要寸法（mm単位、特に指定のない限り公差±0.1mm）は以下の通りです：

• 全体サイズ：約 3.2mm（長さ） x 2.8mm（幅） x 1.9mm（高さ）。
• 端子パッドサイズと間隔は、確実なはんだ付けのために定義されています。
• カソード識別は通常、パッケージ上にマークされています。

5.2 極性識別

部品は、カソード端子を識別するための極性マーク（切り欠き、面取り、またはドット）を備えています。正しい向きでの実装は、正常な機能を確保し、逆バイアス損傷を避けるために必須です。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

無鉛（Pbフリー）リフロープロファイルが規定されています：

• 予熱：150–200°C、60–120秒。
• 液相線以上（217°C）の時間：60–150秒。
• ピーク温度：最大260°C。
• ピーク温度保持時間：最大10秒。
• 加熱速度：最大6°C/秒（255°Cまで）。
• 255°C以上の時間：最大30秒。
• 冷却速度：最大3°C/秒。
• 制限：リフローはんだ付けは2回までとします。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合：

• 先端温度 < 350°Cのはんだごてを使用してください。
• 各端子への加熱は ≤ 3秒とします。
• 電力 ≤ 25Wのごてを使用してください。
• 各端子のはんだ付けの間隔は ≥ 2秒空けてください。
• 損傷は手はんだ付け中に発生することが多いため、注意を払ってください。

6.3 保管および湿気感受性

部品は、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：30°C以下、相対湿度90%以下で保管してください。
• 開封後：フロアライフは、30°C以下、相対湿度60%以下で1年です。未使用部品は防湿包装に再密封する必要があります。
• ベーキング：乾燥剤インジケータの色が変わった場合、または保管期間を超えた場合は、使用前に60 ±5°Cで24時間ベーキングしてください。

6.4 注意事項

• 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、わずかな電圧変化が大きな電流サージを引き起こし、焼損につながる可能性があります。
• 応力回避：加熱中（はんだ付け中）またはその後のPCBの反りによって、LEDに機械的応力を加えないでください。
• 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、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、片側に応力をかけずに部品を持ち上げてください。修理後の特性を確認してください。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

• キャリアテープ：幅8mm。
• リール：直径7インチ（178mm）。
• 1リールあたりの数量：2000個。
• 防湿バッグ：乾燥剤と湿度指示カードを含むアルミラミネートバッグ。

7.2 型番規則

部品番号23-23B/R6GHBHC-A01/2Aは以下のように解釈できます：

• 23-23B：基本パッケージタイプとサイズ。
• /R6GHBHC：特定のチップ/色構成を示します（おそらくR6、GH、BHの組み合わせまたは選択）。
• -A01/2A：ビニング、バージョン、その他の属性の内部コード。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• バックライト：自動車および民生電子機器の計器盤、スイッチ、シンボル用。
• 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。
• LCDフラットバックライト：小型ディスプレイ用。
• 汎用インジケータ：各種電子機器の状態ランプ、電源インジケータなど。

8.2 設計上の考慮点

• 駆動回路：常に定電流源または直列抵抗付きの電圧源を使用してください。抵抗値は R = (供給電圧 - LEDのVF) / IF で計算し、最大VFを考慮して電流が絶対最大定格を決して超えないようにしてください。
• 熱管理：電力損失は低いですが、高温環境または高デューティサイクルで動作する場合は、性能と寿命を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。
• ESD保護：LED端子に接続されたPCBライン上にESD保護対策を実施してください。特に感度の高い緑色および青色（GH/BH）バリエーションでは重要です。

9. 技術比較と差別化

23-23Bシリーズは、以下のような明確な利点を提供します：

• 大型リード付きLEDとの比較：フットプリントと重量が大幅に削減され、小型化と自動実装が可能になります。
• 他のSMD LEDとの比較：130度の指向角、クリアパッケージ、単一のパッケージ外形から提供されるマルチカラーオプション（赤、緑、青）という特定の組み合わせは、色識別やRGB混合を必要とするアプリケーションに適しています。
• コンプライアンス：RoHS、REACH、ハロゲンフリーへの準拠は、厳しい環境規制を持つ世界市場を対象とする製品にとって重要な利点です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 緑色（GH）LEDを5V電源で使用する場合、抵抗値はいくつにすべきですか？

代表的なVF=3.3V、IF=20mAを使用すると：R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85オーム。最悪条件（最小VF = 2.7V）での安全な動作を確保するために、最大電流を制限するように再計算します：R_min = (5V - 2.7V) / 0.02A = 115オーム。標準の120オーム抵抗を使用するのが安全な選択であり、代表的な電流は約14mA ((5-3.3)/120) になります。

10.2 このLEDをPWM信号で駆動して調光することは可能ですか？

はい、PWM調光は効果的な方法です。パルス中のピーク電流がピーク順方向電流（IFP）定格（GH/BH：75mA、R6：60mA）を超えないようにしてください。周波数は可視フリッカーを避けるために十分に高く（通常 >100Hz）してください。

10.3 赤色LEDのESD定格が緑/青色と異なるのはなぜですか？

赤色LEDはAlGaInP半導体材料を使用しており、これは一般に、緑色および青色LEDに使用されるInGaN材料と比較して、静電気放電に対する結晶構造がより頑丈です。これは業界で一般的な特性であり、緑色および青色バリエーションではより厳格なESD取り扱い注意が必要です。

10.4 光出力におけるウォータークリア樹脂とはどういう意味ですか？

ウォータークリアとは、エポキシ封止材が非拡散で透明であることを意味します。これにより、より焦点の合った強力なビームと明確な指向角（この場合は130°）が得られます。これは、光を散乱させてより広く柔らかい外観にするミルキーまたは拡散樹脂とは対照的です。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：マルチステータスインジケータパネルの設計

設計者は、小型民生機器のコントロールパネルに赤色（電源/故障）、緑色（準備完了/オン）、青色（動作中/接続）のインジケータを必要としています。23-23BシリーズをR6、GH、BHコードで使用することで、以下が確保されます：

• 統一されたフットプリント：3色すべてが同じPCBランドパターンを共有し、レイアウトと実装を簡素化します。
• 一貫した指向角：すべてのLEDが同じ130°の指向角を持ち、異なる角度から均一な視覚的外観を提供します。
• 簡素化されたBOM：異なる順方向電圧（赤色 ~2.0V、緑/青色 ~3.3V）に基づいて電流制限抵抗値をわずかに調整するだけで、同様の駆動回路を使用できます。
• コンプライアンス：単一のコンポーネントシリーズで、対象市場の必要なすべての環境規制を満たします。

12. 原理紹介

発光ダイオード（LED）は、電流が流れると光を発する半導体デバイスです。この現象はエレクトロルミネセンスと呼ばれ、デバイス内で電子が正孔と再結合する際に、光子の形でエネルギーを放出することで起こります。発光色は、使用される半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決まります：

• AlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）：R6（赤）LEDに使用され、この材料系は赤から黄橙色のスペクトルで光を生成します。特定の組成は、主波長624nm（赤）に調整されています。
• InGaN（インジウムガリウム窒化物）：GH（緑）およびBH（青）LEDに使用されます。インジウム/ガリウム比を変えることで、バンドギャップを調整して緑色（~525nm）または青色（~470nm）の光を発します。InGaN技術は、青色LEDチップと蛍光体コーティングを組み合わせた白色LEDの基礎でもあります。

SMDパッケージは、脆弱な半導体チップを保護し、電気的接点（アノードとカソード）を提供し、光出力パターンを制御するレンズ（クリア樹脂で形成）を含みます。

13. 開発動向

23-23BのようなSMD LEDの進化は、エレクトロニクスにおけるいくつかの主要なトレンドによって推進されています：

• 効率向上（ルーメン毎ワット）：継続的な材料科学とチップ設計の改善により、同じ入力電流でより高い光度が得られ、消費電力と熱負荷が低減されます。
• 小型化：より小さなデバイスへの要望は続いており、光学的性能を維持または向上させながら、さらに小さなパッケージサイズ（例：2016、1608、1005メトリックコード）へと進化しています。
• 色の一貫性とビニングの改善：製造プロセスはより精密になり、光度、波長、順方向電圧についてより厳密なビンが得られるようになっています。これにより、色が重要なアプリケーションでの回路校正の必要性が減少します。
• 信頼性と寿命の向上：パッケージ材料（エポキシ、シリコーン）とダイアタッチ技術の進歩により、熱サイクル、湿気、その他の環境ストレスに対する耐性が向上し、動作寿命が延びています。
• 統合：複数のLEDチップ（例：RGB）を内蔵制御ICと共に単一パッケージに統合するトレンドがあり、システム設計を簡素化するスマートLEDモジュールが生まれています。

23-23Bは、この進行中の技術的進歩の中で、幅広いインジケータおよびバックライトアプリケーションに対して、性能、サイズ、コストのバランスを取った成熟した信頼性の高いコンポーネントを代表しています。