SMD LED 23-22C/S2BHC-B30/2A データシート - 2.3x2.2mm - 2.0V/3.3V - 60mW/95mW - ブリリアントオレンジ & ブルー - 技術文書

1. 製品概要

23-22C/S2BHC-B30/2Aは、高密度実装ボード用途向けに設計されたコンパクトな表面実装型LED部品です。AlGaInP材料を使用してブリリアントオレンジ色を発光するS2チップと、InGaN材料を使用してブルー色を発光するBHチップの2種類のチップタイプが用意されています。両バリアントとも、ウォータークリア樹脂パッケージに封止されています。主な利点は、リードフレーム型LEDと比較して占有面積が大幅に削減されており、エンド製品の小型化、保管スペースの削減、自動組立プロセスへの適合性を実現している点です。本デバイスは、RoHS、EU REACH、ハロゲンフリー要件を含む主要な環境および安全基準に準拠しています。

1.1 主要機能とターゲット市場

LEDは、直径7インチのリールに8mm幅のテープにパッケージングされており、高速自動ピックアンドプレース装置との完全な互換性があります。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での使用を想定して設計されています。同一のパッケージフットプリント内でのマルチカラー機能は、設計の柔軟性を提供します。主なターゲットアプリケーションは、民生電子機器における計器パネル、スイッチ、LCDディスプレイのバックライト、および電話やファクシミリなどの通信機器における状態表示器です。汎用性の高さから、スペースが限られている様々な表示および照明用途にも適しています。

2. 技術パラメータ詳細解説

本セクションでは、絶対最大定格表および電気光学特性表で定義されている電気的、光学的、熱的仕様について、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 絶対最大定格

本デバイスの最大逆電圧（VR）定格は、両チップタイプとも5Vです。連続順方向電流（IF）定格は25mAです。ただし、ピーク順方向電流（IFP）の能力は異なります：S2（オレンジ）チップは、デューティサイクル1/10、1kHzで60mAのパルスを扱うことができ、BH（ブルー）チップは同じ条件下で100mAを扱うことができます。これは、InGaNベースのブルーLEDの方が高い過渡電流耐性を持つことを示しています。電力損失（Pd）定格は、S2チップが60mW、BHチップが95mWであり、半導体材料の異なる熱特性を反映しています。動作温度範囲は-40°Cから+85°C、保管温度範囲はわずかに広い-40°Cから+90°Cと規定されています。

2.2 Ta=25°Cにおける電気光学特性

10mAの順方向電流という標準試験条件下では、両チップの標準的な光度（Iv）は22.5mcdで、ビニング構造で定義される最大値は57.0mcdです。視野角（2θ1/2）は広角の130度で、リフレクター型SMDパッケージに典型的な、広く拡散した照明を提供します。S2チップの標準ピーク波長（λp）は611nm、主波長（λd）は605nmで、オレンジ領域に位置します。BHチップの標準ピーク波長は468nm、主波長は470nmで、ブルーLEDの特性です。スペクトル半値幅（Δλ）はS2が17nm、BHが25nmです。順方向電圧（VF）は重要なパラメータです：S2チップの標準VFは2.0V（最小1.7V、最大2.4V）であるのに対し、BHチップの標準VFは3.3V（最小2.7V、最大3.7V）です。この電圧差は、特にマルチカラーまたは並列駆動構成における回路設計において重要です。VR=5Vにおける逆電流（IR）は、S2で最大10μA、BHで最大50μAと規定されています。

3. ビニングシステムの説明

LEDの発光出力は、製造過程で自然にばらつきが生じます。エンドユーザーに一貫性を保証するため、製品は性能別のビンに仕分けられます。

3.1 光度ビニング

データシートは、IF=10mAで測定された、S2およびBH両チップタイプに適用される2つの主要な光度ビンを定義しています。ビンコード1は22.5mcdから36.0mcdの範囲をカバーします。ビンコード2は36.0mcdから57.0mcdのより高い出力範囲をカバーします。注記では、各ビン内で適用される光度の許容差が±11%と指定されています。このビニングにより、設計者は自身の輝度要件に適したLEDを選択でき、アレイ内での均一な外観を維持するのに役立ちます。

4. 性能曲線分析

PDFでは、4ページおよび5ページにS2チップとBHチップの両方の典型的な電気光学特性曲線が存在することが示されていますが、具体的なグラフィカルデータはテキスト内容には提供されていません。通常、このような曲線は、順方向電流と光度の関係（I-I曲線）、順方向電圧対順方向電流（V-I曲線）、および周囲温度が光度に及ぼす影響を示します。これらの曲線は、10mA以外の電流での駆動や高温環境での動作など、非標準的な動作条件下でのLEDの挙動を理解するために不可欠です。設計者は、特定のアプリケーションでの性能を正確にモデル化するために、完全なグラフィカルデータシートを参照する必要があります。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

本デバイスは23-22Cパッケージ外形に準拠しています。寸法は特に断りのない限り、標準公差±0.1mmでミリメートル単位で提供されます。パッケージは、光出力と指向性を向上させるリフレクターカップを備えた表面実装デバイスです。極性は、通常ノッチまたはマークされたカソードなど、パッケージの物理構造によって示されます。正確なフットプリントおよび推奨はんだパッドレイアウトは、信頼性の高いはんだ付けと熱管理にとって重要であり、寸法図に示されている通りに遵守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

適切な取り扱いとはんだ付けは、信頼性にとって極めて重要です。

6.1 保管および湿気感受性

LEDは、乾燥剤を入れた防湿バリアバッグにパッケージングされています。部品を使用する準備ができるまでバッグは開封しないでください。開封前の保管条件は、30°C以下、相対湿度（RH）90%以下であるべきです。開封後、部品は30°C/60%RH以下の条件で保管した場合、1年間のフロアライフがあります。未使用部品は防湿パッケージに再密封する必要があります。乾燥剤インジケーターが飽和を示すか、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時間のベーキング処理が必要であり、ポップコーン現象による損傷を防ぎます。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

本デバイスは、鉛フリーリフローはんだ付けに対応しています。推奨温度プロファイルは、150-200°Cの間で60-120秒の予熱段階、液相線以上（217°C）の時間60-150秒、および260°Cを超えないピーク温度を最大10秒間含みます。ピークまでの最大上昇速度は6°C/秒、最大下降速度は3°C/秒です。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。加熱中にLEDに応力を加えないこと、はんだ付け後にPCBが反らないように注意してください。

6.3 手はんだ付けおよびリワーク

手はんだ付けが必要な場合は、はんだごて先端温度を350°C以下に抑え、端子ごとの接触時間を3秒以下に制限する必要があります。はんだごての電力は25W以下であるべきです。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。LEDがはんだ付けされた後のリワークは推奨されません。やむを得ない場合は、両端子を同時に加熱して機械的応力を避けるために、専用のダブルヘッドはんだごてを使用する必要があります。リワーク中の損傷の可能性は事前に評価する必要があります。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

部品は、幅8mmのエンボスキャリアテープに収められ、標準の7インチ（178mm）直径リールに巻き取られて供給されます。各リールには2000個が含まれます。リールのハブ直径は13mm、フランジ直径は180mmです。キャリアテープのポケット寸法およびピッチは、輸送および自動ハンドリング中に23-22Cパッケージを固定するように設計されています。

7.2 ラベル説明

梱包には、主要情報を含むラベルが付属します：CPN（顧客品番）、P/N（品番）、QTY（梱包数量）、CAT（光度ランク/ビンコード）、HUE（色度座標および主波長ランク）、REF（順方向電圧ランク）、およびLOT No（トレーサビリティのためのロット番号）。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 設計上の考慮点

電流制限：外部の電流制限抵抗は必須です。順方向電圧には範囲があり、供給電圧のわずかな変化が電流の大きな変化を引き起こし、瞬時故障につながる可能性があります。抵抗値は、最悪ケースのVF（最小値）に基づいて計算し、電流が最大定格を超えないようにする必要があります。
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、長寿命と安定した光出力にとって極めて重要です。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：ESD耐性は、S2チップが2000V（HBM）、BHチップが150V（HBM）です。ブルーのBHチップは著しくESDに敏感です。組立中は標準的なESD取り扱い予防策を遵守する必要があり、敏感な環境でのBHバリアントには回路レベルのESD保護が必要になる場合があります。

8.2 アプリケーション制限

本製品は、一般的な商業および産業用途を意図しています。故障が人身傷害または重大な財産損害につながる可能性のある高信頼性アプリケーション向けに特別に設計または認定されたものではありません。そのようなアプリケーションには、軍事/航空宇宙システム、自動車安全クリティカルシステム（例：ブレーキ、エアバッグ）、生命維持医療機器などが含まれますが、これらに限定されません。これらのアプリケーションには、異なる仕様、認定、および信頼性データを持つ製品が必要です。

9. 技術比較および差別化

本製品の主要な差別化要因は、同一の機械的パッケージ（23-22C）内で2つの異なる半導体技術（AlGaInPとInGaN）が利用可能である点です。これにより、設計者は同一のフットプリントとはんだ付けプロファイルを持つオレンジとブルーの表示器を単一の部品ラインから調達でき、調達とPCBレイアウトを簡素化できます。広角130度の視野角はリフレクターパッケージの特徴であり、サイドビューやトップビューレンズパッケージよりも拡散光が多く、均一な光の広がりが求められるバックライトやパネル照明に有利です。現代の環境基準（鉛フリー、ハロゲンフリー、REACH）への準拠は基本的な期待事項ですが、市場アクセスのための重要な特徴です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: S2（オレンジ）とBH（ブルー）のLEDを同じ電圧源から並列に駆動できますか？
A: 注意深い設計なしでは直接駆動できません。それらの標準順方向電圧は大きく異なります（2.0V対3.3V）。3.3V電源に並列接続すると、オレンジLEDは過駆動され損傷する可能性が高いです。各LEDのVF範囲に基づいて計算された個別の電流制限抵抗が不可欠です。

Q: 品番のサフィックスB30/2Aの意味は何ですか？
A: この抜粋では明示的に解読されていませんが、このようなサフィックスは通常、光度（B30はおそらく輝度ビンに関連）および色度/電圧（2Aはおそらく色/波長および順方向電圧ビンに関連）の特定のビニング組み合わせを示します。正確な対応関係は、メーカーの完全なビンコード文書で確認する必要があります。

Q: 光度許容差：±11%の注記はどのように解釈すればよいですか？
A: この許容差は、各ビン（コード1またはコード2）内で規定された値に適用されます。これは、ビン1（22.5-36.0mcd）とラベル付けされたLEDが、ビン範囲と±11%の許容差の両方を考慮すると、約20.0mcdから40.0mcdの間のどこでも測定される可能性があることを意味します。これは、厳密な輝度マッチングを必要とするアプリケーションにおいて重要です。

11. 実践的設計および使用事例

事例：マルチステータス表示パネルの設計：設計者が、緑のステータスLED（このデータシートには含まれない）、オレンジの警告LED、およびブルーの動作LEDを必要とする制御パネルを作成しているとします。このデータシートは緑をカバーしていませんが、オレンジ（S2）とブルー（BH）を提供しています。設計者は、両方の色のLEDに23-22Cフットプリントを使用でき、PCBレイアウトを単一のランドパターンに簡素化できます。3つの独立した駆動回路を設計します。オレンジLEDの場合、5V電源を想定し、10mAを目標として、安全性のために最小VF（1.7V）を使用して直列抵抗を計算します：R = (5V - 1.7V) / 0.01A = 330オーム。ブルーLEDの場合：R = (5V - 2.7V) / 0.01A = 230オーム。最大かつ一致した輝度を確保するために、両方にビンコード2を指定します。パネルの切り欠きは、最適な視認性のために130度の視野角に対応するように設計されます。

12. 動作原理の紹介

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ます。S2（AlGaInP）チップでは、電子がアルミニウムガリウムインジウムリン結晶格子内で正孔と再結合し、スペクトルのオレンジ/赤色部分の波長を持つ光子としてエネルギーを放出します。BH（InGaN）チップでは、インジウムガリウム窒素構造内で再結合が起こり、青色スペクトルの光子を生成します。特定の色（波長）は、結晶成長プロセス中に設計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定されます。ウォータークリア樹脂パッケージはレンズおよび保護層として機能し、内蔵されたリフレクターカップは発光を上方に導き、広い視野角を生み出します。

13. 技術トレンド

LED業界は、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、改善された演色性、およびより大きな小型化に向けて進化し続けています。23-22Cパッケージは、成熟した広く採用されているフォームファクターを表しています。SMD表示LEDの現在のトレンドには、さらに小型のパッケージ（例：1.0x0.5mm）の開発、超薄型設計のためのチップスケールパッケージ（CSP）の採用増加、フルカラー調光可能な照明のための単一パッケージへの複数色チップ（RGB）の統合が含まれます。自動車および産業用途によって推進される、高温条件下での信頼性と性能の向上にも強い焦点が当てられています。小さなパッケージから輝度を増加させるためのより高い駆動電流への移行は、チップおよびパッケージレベルでの熱管理の継続的な改善を必要としています。