SMD LED 19-22/R6G6C-A01/2T データシート - マルチカラー（赤/黄緑） - パッケージ 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 2.0V - 電力 60mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-22 SMD LED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です。このマルチカラー品種は、ブリリアントレッド（R6）とブリリアントイエローグリーン（G6）という2つの異なるLEDチップを単一パッケージ内に統合しています。その極小フットプリントにより、従来のリードフレーム部品と比較して大幅なスペース節約を実現し、エンド製品の小型化設計、保管要件の低減、および高い実装密度に貢献します。軽量構造は、携帯型および小型電子機器に最適です。

本製品は、現代の自動ピック＆プレース実装ラインおよび標準的な赤外線または気相リフローはんだ付けプロセスとの互換性を考慮して設計されています。厳格な環境および安全基準に準拠しており、完全な鉛フリー、EU RoHS指令、EU REACH規制への準拠、およびハロゲンフリー基準（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を満たしています。

2. 技術パラメータ詳細

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。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、信頼性の高い長期性能のためには避けるべきです。

• 逆電圧 (V_R):5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部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):R6およびG6チップ共に25 mA。これはTa=25°Cでの連続動作における最大DC電流です。
• ピーク順方向電流 (I_FP):60 mA (デューティ 1/10 @1KHz)。パルス動作には適していますが、DCには適しません。
• 電力損失 (P_d):60 mW。パッケージが放散できる最大電力で、V_F* I_F.
• 静電気放電 (ESD) HBM:2000 V。デバイスの感受性を示します。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。正常動作の周囲温度範囲です。
• 保管温度 (T_stg):-40°C から +90°C。
• 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350°C、最大3秒。

信頼性の高い実装のための重要なプロセスです。推奨プロファイルは以下の通りです:

これらは、標準試験条件 (I_F=20mA, Ta=25°C) で測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度 (I_v):
  • R6 (赤): 45.0 - 112.0 mcd (ビニング参照)。
  • G6 (黄緑): 45.0 - 72.0 mcd (ビニング参照)。
  • 許容差: ±11%。
• 指向角 (2θ_1/2):130° (代表値)。この広い角度により、様々な視点からの良好な視認性が確保されます。
• ピーク波長 (λ_p):
  • R6: 632 nm (代表値)。
  • G6: 575 nm (代表値)。
• 主波長 (λ_d):
  • R6: 617.5 - 633.5 nm。
  • G6: 567.5 - 575.5 nm。
  • 許容差: ±1 nm。
• スペクトル放射帯域幅 (Δλ):両色共に20 nm (代表値)。比較的純粋な色の発光を示します。
• 順方向電圧 (V_F):
  • R6 & G6: 1.7V (最小), 2.0V (代表), 2.4V (最大) @ I_F=20mA。
• 逆電流 (I_R):10 µA (最大) @ V_R=5V。

3. ビニングシステムの説明

LEDは、主要な光学パラメータに基づいて選別（ビニング）され、生産ロット内の一貫性を確保します。これにより、設計者は特定の輝度および色要件に合致する部品を選択できます。

3.1 R6（ブリリアントレッド）ビニング

• 光度ビン:
  • P1: 45.0 - 57.0 mcd
  • P2: 57.0 - 72.0 mcd
  • Q1: 72.0 - 90.0 mcd
  • Q2: 90.0 - 112.0 mcd
• 主波長ビン:
  • E4: 617.50 - 621.50 nm
  • E5: 621.50 - 625.50 nm
  • E6: 625.50 - 629.50 nm
  • E7: 629.50 - 633.50 nm

3.2 G6（ブリリアントイエローグリーン）ビニング

• 光度ビン:
  • P1: 45.0 - 57.0 mcd
  • P2: 57.0 - 72.0 mcd
• 主波長ビン:
  • C15: 567.50 - 569.50 nm
  • C16: 569.50 - 571.50 nm
  • C17: 571.50 - 573.50 nm
  • C18: 573.50 - 575.50 nm

完全な製品コードには、輝度（CAT）と波長（HUE）の両方のビンコードが含まれ、精密な選択が可能です。

4. 性能曲線分析

4.1 R6チップ特性

R6（赤）チップに提供される曲線は、主要な関係を示しています:

• 相対光度 vs. 周囲温度:周囲温度が上昇すると光度出力が低下します。これは、内部量子効率の低下と高温での非放射再結合の増加によるLEDの典型的な挙動です。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流 (I-V曲線):指数関数的関係を示します。曲線の膝電圧は約1.7-2.0V付近です。動的抵抗は、膝電圧以上の傾きから推測できます。
• 相対光度 vs. 順方向電流:出力は、通常の動作範囲（〜20-30mAまで）では電流に対してほぼ線形ですが、その後は加熱やその他の影響により効率が低下する可能性があります。
• スペクトル分布:グラフは、約632 nm（赤）付近に主ピークを持ち、代表的な半値全幅（FWHM）が約20 nmであることを示しています。

4.2 G6チップ特性

G6（黄緑）チップについても同様の曲線が提供され、以下を示しています:

• 相対光度 vs. 周囲温度。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流。
• 相対光度 vs. 順方向電流。
• スペクトル分布:約575 nm付近にピークが期待されます。

これらの曲線は、熱管理設計および非標準動作条件下での性能予測に不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

19-22 SMD LEDは非常にコンパクトなフットプリントを持ちます。主要寸法（特に記載のない限り許容差±0.1mm）は以下の通りです:

• パッケージ長: 2.0 mm
• パッケージ幅: 1.25 mm
• パッケージ高さ: 0.8 mm
• 信頼性の高いはんだ付けのために、端子寸法と間隔が定義されています。

詳細な寸法図は、PCBランドパターン設計（フットプリント）に不可欠です。正しく設計されたフットプリントは、適切なはんだ接合部の形成、位置合わせ、および機械的安定性を保証します。

5.2 極性識別

パッケージには、通常ノッチまたはマークされたカソードなどの極性インジケータが含まれています。実装時の正しい向きは、回路の機能にとって極めて重要です。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル（鉛フリー）

A critical process for reliable assembly. The recommended profile includes:

• 予熱:150-200°C、60-120秒。熱衝撃を最小限に抑えるための徐々の加熱。
• 液相線以上時間 (TAL):217°C以上で60-150秒。
• ピーク温度:最大260°C、最大10秒間保持。
• 加熱速度:最大6°C/秒（255°Cまで）。
• 冷却速度:最大3°C/秒。
• リフロー制限:LEDパッケージおよびワイヤーボンドへの過度の熱応力を防ぐため、実装は2回を超えてリフローはんだ付けを行うべきではありません。

6.2 手はんだ付け

手動はんだ付けが必要な場合:

• はんだごて先温度: < 350°C。
• 端子あたり接触時間: ≤ 3秒。
• はんだごて電力: ≤ 25W。
• はんだ付け中またははんだ付け後に部品に機械的応力を加えないでください。

6.3 保管・湿気感受性

LEDは、リフロー中のポップコーン現象（パッケージクラック）を引き起こす可能性のある湿気吸収を防ぐため、乾燥剤を入れた防湿バリアバッグに梱包されています。

• 使用前:実装準備が整うまで防湿袋を開封しないでください。
• 開封後:≤ 30°C、≤ 60% RHで保管した場合、168時間（7日）以内に使用してください。
• 再乾燥:暴露時間を超えた場合、または乾燥剤が飽和した場合は、使用前に60 ±5°Cで24時間乾燥してください。

7. 梱包・発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

部品は、自動実装用の業界標準エンボスキャリアテープで供給されます。

• キャリアテープ幅:8 mm。
• リール直径:7インチ。
• ポケットピッチ:キャリアテープ図面で定義。
• リールあたり数量:2000個。

フィーダー装置との互換性のために、詳細なリールおよびテープ寸法が提供されます。

7.2 ラベル説明

リールラベルには、トレーサビリティと検証に不可欠ないくつかのコードが含まれています:

• P/N:品番（例: 19-22/R6G6C-A01/2T）。
• 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（ビンコード）。
• REF:順方向電圧ランク。
• LOT No:トレーサビリティのための製造ロット番号。

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:小型サイズと良好な輝度のため、ダッシュボードインジケータ、スイッチバックライト、LCDシンボルのフラットバックライトに最適です。
• ステータスインジケータ:通信機器（電話、ファクシミリ）、民生電子機器、産業用制御パネルにおけるマルチカラーステータスまたは機能インジケータとして最適です。
• 汎用表示:コンパクトで信頼性が高く明るい視覚的インジケータを必要とするあらゆるアプリケーション。

8.2 設計上の考慮事項

• 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I-V特性は、電圧のわずかな増加が大きな電流増加を引き起こし、瞬時の故障につながることを意味します。抵抗値は R = (V_supply- V_F) / I_F.
• 熱管理:電力損失は低いですが、接合部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の鍵です。高温環境または高電流で動作する場合は、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:LEDがユーザーインターフェースにさらされる場合は入力ラインにESD保護を実装し、実装中は常にESD安全な取り扱い手順に従ってください。
• PCBレイアウト:寸法図からの推奨ランドパターンに従ってください。はんだブリッジを防ぐために、パッド間にソルダーマスクダムを確保してください。

9. 技術比較・差別化

19-22シリーズは、特定の状況において明確な利点を提供します:

• より大きなSMD LED（例: 3528、5050）との比較:主な利点は、大幅に小さいフットプリント（2.0x1.25mm）であり、基板スペースが限られている超小型設計を可能にします。トレードオフは、一般的にパッケージあたりの総光出力が低いことです。
• 単色19-22 LEDとの比較:この特定のA01/2Tバリアントは、赤と黄緑という2つの異なる色のチップを1つのパッケージに統合しています。これにより、2つの別々の単色LEDを使用する場合と比較してスペースと実装コストを節約し、2色表示を必要とする設計を簡素化します。
• スルーホールLEDとの比較:自動実装への適合性、リード曲げ/切断不要、低プロファイル、高振動環境での優れた性能など、標準的なSMDの利点をすべて提供します。
• 適合性:完全な適合性（鉛フリー、RoHS、REACH、ハロゲンフリー）により、最も要求の厳しいグローバル市場および環境に配慮した設計に適しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: 抵抗なしで3.3Vまたは5Vのロジック電源からこのLEDを直接駆動できますか？

A:いいえ、絶対にできません。直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。それがないと、順方向電圧は約2.0Vしかないため、3.3Vまたは5V電源からの過剰な電圧が過大電流を引き起こし、LEDを瞬時に破壊します。

Q2: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長 (λ_p) は、放射スペクトルの強度が最大となる波長です。主波長 (λ_d) は、LEDの知覚される色に一致する単色光の単一波長です。λ_dは色の仕様により関連性があります。データシートは両方を提供しています。

Q3: アプリケーションに適切なビンコードをどのように選択しますか？

A: 設計が複数のユニット間で一貫した輝度を必要とする場合は、より狭い光度ビン（例: P2のみ）を指定してください。色の一貫性が重要な場合（例: カラーマッチング）、狭い主波長ビン（例: 赤の場合はE5）を指定してください。セクション3.1および3.2のビニング表を参照してください。

Q4: 動作温度は85°Cまでです。屋外アプリケーションで使用できますか？

A: 85°Cの定格は、デバイス周囲の周囲空気温度を指します。直射日光にさらされる屋外筐体では、内部温度がこれを容易に超える可能性があります。太陽熱、他の部品からの内部発熱、換気不足を考慮して、LEDの局所周囲温度が-40°Cから+85°Cの範囲内に収まるようにシステムを設計する必要があります。

Q5: 防湿バリアバッグを開封後、厳格な7日のフロアライフがあるのはなぜですか？

A: プラスチックLEDパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に蒸気に変わり、パッケージの剥離やエポキシのクラックを引き起こす圧力が発生します。これはポップコーン現象として知られる故障です。7日の制限は、適切な保管条件（30°C/60%RH）を前提としています。

11. 実践的設計・使用事例

シナリオ: 携帯型医療機器用デュアルカラーステータスインジケータの設計

要件:デバイスは、スタンバイ（緑）と故障（赤）を示す単一の極小インジケータを必要とします。基板スペースは非常に限られています。デバイスは、グローバル医療市場の適合性のためにRoHSおよびハロゲンフリーでなければなりません。

部品選択:19-22/R6G6C-A01/2Tは理想的な候補です。その2.0x1.25mmフットプリントは重要なスペースを節約します。統合された赤（R6）と黄緑（G6）チップにより、2つの別々のLEDとそれに関連する実装サイクルが不要になります。その完全な環境適合性は規制要件を満たします。

回路設計:2つの独立した駆動回路が設計され、それぞれがマイクロコントローラからのGPIOピン、電流制限抵抗、およびLEDパッケージの対応するアノードで構成されます。共通カソードはグランドに接続されます。抵抗値は、長寿命のために15mA（最大25mAを大幅に下回る）の目標電流に対して計算されます: R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 87Ω（82Ωまたは100Ωの標準値を使用）。

PCBレイアウト:データシートからの推奨ランドパターンが使用されます。パッドには小さなサーマルリリーフ接続が使用され、はんだ付けを容易にしつつ、放熱のための小さなグランドポアへの良好な熱接続を維持します。

実装・結果:部品は自動実装用に8mmテープで供給されます。設計されたリフロープロファイルが正確に守られます。最終製品は、すべてのサイズ、信頼性、および適合性要件を満たす、清潔でプロフェッショナルな外観のデュアルカラーインジケータを備えています。

12. 技術紹介

19-22 LEDは、R6（赤）およびG6（黄緑）チップの両方にAlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）半導体材料を利用しています。AlGaInPは、琥珀色から赤色スペクトル（約560-650 nm）で高効率の発光を生み出すのに適した直接遷移型III-V族化合物半導体です。結晶格子中のアルミニウム、ガリウム、インジウムの比率を注意深く調整することにより、バンドギャップエネルギー、したがって放出される光子の波長を精密に調整できます。

基本的な動作原理はエレクトロルミネセンスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入されます。そこで、それらは放射再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。これらの光子の波長（色）は、活性領域の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。チップは透明なエポキシ樹脂で封止されており、半導体ダイを保護し、光出力を形成するレンズとして機能し（130°の指向角を実現）、機械的安定性を提供します。

13. 技術トレンド

19-22のような極小SMD LEDの市場は、いくつかの主要なトレンドによって進化し続けています:

• 小型化の進展:ますます小型化する民生電子機器、ウェアラブル、医療機器の需要により、19-22よりも小さいフットプリントと低いプロファイルを持つLED、例えばチップスケールパッケージ（CSP）LEDやさらに小さいパッケージタイプが求められています。
• 高効率・高輝度化:エピタキシャル成長、チップ設計、およびパッケージ光取出効率の継続的な改善により、同じまたはより小さいチップサイズからより高い光度が得られ、設計者は同じ輝度に対してより少ない電流を使用できるようになり、バッテリー寿命と熱性能が向上します。
• 高度な色オプションとマルチチップ統合:この製品に例示される複数色の統合というトレンドは、極小パッケージ内にRGB（赤緑青）またはRGBW（赤緑青白）を含むように拡大しており、単一点光源でのフルカラープログラマビリティを可能にしています。
• 信頼性の向上と過酷環境への適合性:封止材料（例: エポキシの代わりにシリコーンを使用した耐熱性・耐紫外線性の向上）およびパッケージ構造の進歩により、自動車、産業、屋外アプリケーションにおけるLEDの寿命と性能が向上しています。
• インテリジェント統合:より広範なトレンドとして、制御回路（定電流ドライバや単純なロジックなど）をLEDダイと直接、またはパッケージ内に統合することがあり、システム設計を簡素化するスマートLEDコンポーネントに向かっています。

19-22シリーズは、この状況において成熟した信頼性の高いソリューションを表しており、特に堅牢な性能と幅広い適合性を必要とする、コスト効率が高くスペースに制約のあるインジケータアプリケーションに適しています。