SMDブルーLED 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T データシート - 2.0x1.25x0.8mm - 2.5-2.9V - 40mW - 英語技術文書

1. 製品概要

19-217/B7C-ZL2N1B3X/3Tは、高い信頼性と効率的な実装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、コンパクトな表面実装型青色LEDです。この部品は、従来のリードフレーム型LEDを大幅に進歩させたものであり、最終製品における大幅な小型化と性能向上を可能にします。

1.1 中核的優位性と製品ポジショニング

このLEDの主な利点は、その極小フットプリントです。SMDパッケージにより、プリント基板（PCB）の設計を大幅に小型化でき、部品実装密度の向上につながります。これは、機器サイズの縮小、および部品と完成品の両方における保管要件の低減に直接寄与します。さらに、SMDパッケージの軽量性は、重量が重要な要素となる携帯機器や小型アプリケーションに理想的です。本製品は、主要な環境・安全規制に準拠した、信頼性の高い業界標準の青色インジケータおよびバックライト光源として位置づけられています。

1.2 主な特長

• パッケージング: 7インチ径リールに8mmテープで供給され、高速自動実装装置に完全対応。
• はんだ付け互換性: 標準的な赤外線（IR）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た設計。
• 環境適合性: 本デバイスはPbフリー（無鉛）であり、EU RoHS指令に準拠、EU REACH規則を遵守。ハロゲンフリーに分類され、臭素（Br）および塩素（Cl）含有量は各々900 ppm未満、その合計は1500 ppm未満。
• タイプ: ウォータークリア樹脂レンズを備えた単色（ブルー）LED。

2. 技術仕様詳細解説

本セクションでは、堅牢な回路設計に不可欠な、LEDの電気的、光学的、および熱的パラメータに関する詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 Absolute Maximum Ratings

これらの定格は、これを超えると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。これらの限界値以下または等しい状態での動作は保証されません。

• 逆電圧 (V_R): 5V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部の即時破壊を引き起こす可能性があります。
• 連続順方向電流 (I_F): 10 mA。連続的に印加可能な直流電流。
• ピーク順方向電流 (I_FP): 40 mA。これは過渡的なサージを処理するためのパルス条件（1 kHz、デューティサイクル1/10）でのみ許容される。
• 電力損失 (P_d): 40 mW。周囲温度25°Cにおいてパッケージが放散可能な最大電力。V_F * I_F.
• 静電気放電 (ESD): 150V (人体モデル)。組立時には適切なESD取り扱い手順が必須である。
• Operating & Storage Temperature: -40°C ～ +85°C（動作時）、-40°C ～ +90°C（保管時）。
• はんだ付け温度： リフロー：ピーク260°C、最大10秒。手はんだ：端子あたり最大3秒、350°C。

2.2 電気光学特性

特に断りのない限り、周囲温度25°C、順方向電流2mAで測定した代表的な性能パラメータです。

• 光度 (I_v): 範囲は14.5 mcd（最小）から36.0 mcd（最大）で、代表的な許容差は±11%です。これはLEDの知覚される明るさを定義します。
• 指向角 (2θ_1/2): 120度（標準）。これは、光度がピーク強度の半分となる全角度であり、広い視野角を示しています。
• ピーク波長（λ_p): 468 nm（標準）。スペクトルパワー分布が最大となる波長。
• 主波長（λ_d): 465.0 nm から 475.0 nm。これは光の知覚色を定義し、±1 nmの厳しい公差を持ちます。
• スペクトル帯域幅（Δλ）： 25 nm（標準）。最大パワーの半分における発光スペクトルの幅。
• 順方向電圧（V_F): I_F=2mA、許容差は±0.05V。これは電流制限抵抗の計算に極めて重要です。
• 逆方向電流 (I_R): V_R=5Vにおける最大50μA。このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。

3. ビニングシステムの説明

LEDは製造後、主要パラメータに基づいて選別（ビニング）され、一貫性を確保します。型番19-217/B7C-ZL2N1B3X/3Tはこのビン情報をコード化しています。

3.1 光度ビニング (コード: L2, M1, M2, N1)

LEDはI=2mAにおいて4つの強度ビンに分類されます：_F=2mA：

• L2： 14.5 - 18.0 mcd
• M1： 18.0 - 22.5 mcd
• M2： 22.5 - 28.5 mcd
• N1： 28.5 - 36.0 mcd

品番の「N1」は、この特定のユニットが最高輝度ビンに分類されることを示しています。

3.2 主波長ビニング (コード: X, Y)

LEDは、I_F=2mA：

• X: 465.0 - 470.0 nm
• Y: 470.0 - 475.0 nm

品番の「X」は波長範囲の下限を指定し、やや深みのある青色調をもたらします。

3.3 順方向電圧ビニング (コード: 27, 28, 29, 30)

LEDは、電流Iにおいて4つの順方向電圧ビンにグループ分けされます。_F=2mA：

• 27: 2.50 - 2.60 V
• 28: 2.60 - 2.70 V
• 29: 2.70 - 2.80 V
• 30: 2.80 - 2.90 V

型番のビン文字列における「3」は、V_F ビンに対応し、回路設計における電圧降下を予測可能にします。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な動作条件下でのLEDの挙動を理解するために不可欠な特性曲線が複数記載されています。

4.1 相対光度 vs. 順方向電流

この曲線は、発光強度が順方向電流とともに増加するが、非線形の関係にあることを示しています。電圧のわずかな変動が電流と輝度の大きな変動を引き起こす可能性があるため、電圧ではなく、安定した指定電流（例えば、定格出力のための2mA）でLEDを駆動することの重要性を強調しています。

4.2 相対光度 vs. 周囲温度

LEDの出力は、接合温度の上昇とともに減少します。この曲線は通常、低温から最大動作温度（+85°C）までの強度の漸減を示しています。設計者は、周囲温度が高い場合や放熱性が悪いことが予想されるアプリケーションでは、この熱的デレーティングを考慮する必要があります。

4.3 順方向電流デレーティング曲線

これは重要な設計ツールです。これは、周囲温度の関数として、許容される最大連続順方向電流を規定します。温度が上昇すると、40mWの電力損失制限を超えて熱暴走を引き起こすのを防ぐために、最大安全電流は減少します。

4.4 スペクトル分布

スペクトルプロットは、468 nm（青色）を中心とする狭い発光帯を確認しており、典型的な帯域幅は25 nmです。この純粋なスペクトルはInGaN半導体材料の特徴です。

4.5 指向性パターン

極座標図は120°の視野角を示しており、光強度が空間的にどのように分布するかを表しています。このパターンは典型的にはランバートまたは準ランバート型であり、広い領域に均一な照明を提供します。

5. 機械的仕様及びパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは非常にコンパクトなフットプリントを有しています。主要寸法（単位mm、特記ない限り公差±0.1mm）には、全長、幅、高さ、はんだパッドのレイアウト、および推奨PCBランドパターンが含まれます。正確な寸法は、適切なはんだ付けと位置合わせを確保するために、PCBレイアウトおよびはんだペーストステンシル設計において極めて重要です。

5.2 極性識別

カソードは通常、パッケージの対応する側面の緑色の着色や成形部の切り欠きなどでマーキングされています。正しい極性を実装時に守ることが、適切な動作を保証するために必須です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

長期信頼性のためには、これらのガイドラインを遵守することが極めて重要です。

6.1 リフローはんだ付けプロファイル (Pb-free)

詳細な温度プロファイルを以下に示します：

• プリヒート： 150-200°Cで60-120秒間、温度を徐々に上昇させフラックスを活性化させる。
• 液相線以上時間 (TAL)： 217°C以上で60-150秒間。
• ピーク温度： 最高260°C、10秒以内の保持。
• 昇温/冷却速度： 熱衝撃を最小限に抑えるため、昇温は最高6°C/秒、冷却は最高3°C/秒。

同一LEDへのリフローは2回までとする。

6.2 保管および湿気感受性

LEDは乾燥剤と共に防湿バリアバッグに梱包されています。

• 使用準備が整うまでバッグを開封しないでください。
• 開封後、保管条件が30°C以下かつ相対湿度60%以下の場合、168時間（7日）以内に使用してください。
• 暴露時間を超過した場合、または乾燥剤が飽和した場合は、リフロー前に60±5°Cで24時間のベーキングを行い、「ポップコーニング」（湿気の気化によるパッケージ割れ）を防止してください。

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：

• はんだごて先端温度は350°C以下で使用してください。
• 端子ごとの接触時間は3秒以下に制限してください。
• 低出力（25W以下）のこてを使用してください。
• 端子間の冷却間隔は2秒以上確保してください。
• 初期はんだ付け後の再作業は避けてください。やむを得ない場合は、両端子を同時に加熱して部品を持ち上げ、はんだ接合部にストレスをかけないようにするため、両先端はんだごてを使用してください。

7. パッケージングおよび注文情報

7.1 リールおよびテープ仕様

LEDは、7インチリールにエンボス加工されたキャリアテープで供給されます。テープ幅は8mmです。各リールには3000個が収納されています。自動供給装置との互換性を確保するため、キャリアテープのポケットおよびリールハブ/フランジ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、以下の主要な識別情報が記載されています：

• P/N: 製品番号（フル）。
• QTY: リール上の数量。
• CAT/HUE/REF: それぞれ光度、主波長、順方向電圧のビンに対応するコード。
• LOT No: トレーサビリティ・ロット番号。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• バックライト: 小型で均一な光分布により、ダッシュボードインジケーター、メンブレンスイッチ、シンボル照明に最適です。
• 通信機器： 電話機、ファクシミリ、ネットワークハードウェアにおけるステータスインジケーターおよびキーパッドのバックライト。
• LCDフラットバックライト： エッジライト方式またはダイレクトライト方式の小型LCDパネル用に、アレイ状に配置して使用可能です。
• 汎用表示： 民生用および産業用電子機器における電源ステータス、モードインジケーター、装飾照明。

8.2 重要な設計上の考慮事項

1. 電流制限： 外部の電流制限抵抗は 絶対に必須です。LEDの指数関数的なI-V特性により、電圧のわずかな上昇が電流の大幅な増加を引き起こし、急速な故障につながります。抵抗値は R = (V_電源 - V_F) / I の式を用いて計算されます。_F.
2. 熱管理： 消費電力は低いが、最大電流付近または高温環境で使用する場合は、デレーティング曲線に従い、十分なPCB銅面積またはサーマルビアを確保すること。
3. ESD保護: LEDがユーザーが触れる可能性がある場合は入力ラインにESD保護を実装し、取り扱い時は適切なESDプロトコルに従うこと。
4. 光学設計: 120°の視野角は広い照射範囲を提供する。集光が必要な場合は、外部レンズまたは導光板が必要となる可能性がある。

9. 技術的比較と差別化

旧式のスルーホール型青色LEDや大型SMDパッケージと比較して、19-217は以下の明らかな利点を有する:

• サイズ: その小型2.0mm x 1.25mmのフットプリントにより、前例のない設計密度を実現します。
• 性能の一貫性: 強度、波長、電圧に関する厳密なビニングにより、複数LEDアプリケーションにおける外観と動作の均一性が保証されます。
• 製造適性: 自動SMT組立ラインとの完全な互換性により、手挿入と比較して生産コストを大幅に削減し、信頼性を向上させます。
• 適合性: RoHS、REACH、ハロゲンフリー基準への適合により、厳しい環境規制を持つ世界市場向けの設計が将来にわたって有効となります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: 順電圧が規定されているのに、なぜ電流制限抵抗が必要なのですか？
A1: 順電圧は特定の電流（2mA）における特性値です。電源電圧は様々であり、LEDのV_F 自体にも許容差があり、温度によって変化します。抵抗は、電流を設定するための線形的で安定した方法を提供し、LEDを過電流状態から保護します。

Q2: このLEDを10mAで連続駆動できますか？
A2: はい、10mAは25°Cにおける絶対最大連続定格です。ただし、順電流減衰曲線を参照する必要があります。周囲温度が高い場合、許容される最大電流は低くなります。信頼性の高い長期動作のためには、5mAのようなより低い電流での駆動が推奨されることがよくあります。

Q3: 型番の「B3X」は、私の設計にとって何を意味しますか？
A3: これは特定の性能ビンを示します。「B3X」は、光束強度と主波長に関する特定のビンを指します。複数のユニットや生産ロットにわたって色と輝度の一貫性を必要とする設計では、ビンコードを含む完全な型番を指定し、遵守することが不可欠です。

Q4: 120°の視野角はどのように解釈すればよいですか？
A4: これはLEDが広い円錐形で光を放射することを意味します。正面（0°）から見た場合、輝度は最大になります。中心から±60°（合計120°）では、輝度は最大値の半分に低下します。これは、LEDを様々な角度から確認する必要がある用途に適しています。

11. 実践的な設計と使用事例

シナリオ: 4つの青色ステータスインジケータを備えたコンパクトな制御パネルの設計。
実装:

1. 回路設計: 5Vシステム電源を使用。目標I_F 良好な輝度と長寿命のために = 5mA。典型的なV_F が2.7Vの場合、R = (5V - 2.7V) / 0.005A = 460Ωと計算する。最も近い標準値である470Ωを使用する。
2. PCBレイアウト： 4つのLEDを一直線に配置する。データシートの推奨ランドパターンを正確に遵守する。わずかな放熱効果を得るため、カソードパッドに接続した小さな銅面を設ける。
3. 実装： 生産ラインの準備が整うまでリールは密封したまま保管する。正確なリフロープロファイルに従う。はんだ付け後に外観検査を実施する。
4. 結果： 均一な青色と輝度を持つ4つのインジケータ、信頼性の高い動作、そしてプロフェッショナルで小型化された外観。

12. 動作原理の紹介

このLEDは、窒化インジウムガリウム（InGaN）半導体チップを基盤としています。接合部の内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、再結合を起こします。この再結合プロセスにより、エネルギーが光子（光）として放出されます。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、それが直接発光波長（この場合は約468 nmの青色）に対応します。透明エポキシ樹脂封止材はチップを保護し、レンズとして光出力を整形する役割を果たし、高い光学透明度と長期安定性を実現するように配合されています。

13. 技術トレンドと背景

19-217 LEDは、光エレクトロニクスの主要なトレンドを体現しています：絶え間ない小型化、SMT互換性による製造性の向上、環境基準への厳格な順守です。青色発光のためのInGaN技術の使用は現在成熟しており、非常に信頼性が高くなっています。このような部品の将来の進化は、さらなる高効率化（mAあたりの光出力向上）、高付加価値用途のためのより厳密なパラメータ制御、オンボードドライバーや制御回路との統合に焦点が当てられる可能性があります。このようなコンパクトで信頼性が高く、規格に準拠したインジケータやバックライトに対する需要は、自動車、産業、民生、IoTデバイス市場全体で成長を続けています。