SMD LED 19-117 ブルー データシート - サイズ 1.6x0.8x0.6mm - 電圧 2.6-3.0V - 電力 40mW - 技術文書

1. 製品概要

19-117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型ブルーLEDです。この部品はInGaNチップ技術を採用し、典型的なピーク波長468nmの青色発光を実現します。主な利点は、リード付きLEDと比較してフットプリントが大幅に小さく、PCB上の実装密度の向上、機器サイズの縮小、携帯機器や小型機器の軽量化を可能にすることです。本製品は完全な鉛フリーであり、ESD保護を内蔵し、RoHS指令に準拠しているため、幅広い民生用および産業用電子機器に適しています。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

本デバイスは、長期信頼性を確保するために、厳格な電気的および熱的限界内での動作が規定されています。絶対最大定格は、それを超えると永久的な損傷が発生する可能性のある境界を定義します。逆電圧 (VR) は5Vに制限されており、誤った逆バイアスを避けるための適切な回路設計の必要性を強調しています。連続順電流 (IF) は10mAで定格されており、パルス条件下（1kHz、1/10デューティサイクル）ではピーク順電流 (IFP) 100mAが許容されます。これは、マルチプレクシングや短時間の高輝度信号表示に有用です。最大許容損失 (Pd) は40mWであり、特に高密度実装基板における熱管理の重要なパラメータです。本デバイスは、人体モデル (HBM) に基づく2000Vの静電気放電 (ESD) に耐えることができ、取り扱い時の堅牢性を提供します。動作温度範囲 (Topr) は-40°Cから+85°C、保管温度 (Tstg) は-40°Cから+90°Cであり、過酷な環境への適合性を示しています。はんだ付け温度プロファイルも規定されており、リフローはんだ付けでは最大260°Cを10秒間以下で行います。

2.2 電気光学特性

主要な性能指標は、周囲温度25°C、順電流2mAの標準試験条件で定義されています。光度 (Iv) の典型的な範囲は5.80 mcdから11.5 mcdで、特定のビン (J2, K1, K2) に分類されます。視野角 (2θ1/2) は広い120度であり、バックライトや状態表示に最適な広く拡散した光パターンを提供します。スペクトル特性には、ピーク波長 (λp) 468nm、主波長 (λd) 範囲470nmから475nmが含まれます。スペクトル半値幅 (Δλ) は約25nmです。順電圧 (VF) は2mA時に2.60Vから3.00Vの範囲にあり、生産時の厳密な管理のために特定の電圧ビン (28, 29, 30, 31) が定義されています。許容差は、光度が±11%、主波長が±1nm、順電圧が±0.05Vと記載されています。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、量産における一貫した性能を確保するために、包括的なビニングシステムを採用しています。このシステムは、以下の3つの主要パラメータに基づいてLEDを分類します：

• 光度 (CAT)：ビン J2 (5.80-7.20 mcd)、K1 (7.20-9.00 mcd)、K2 (9.00-11.5 mcd)。これにより、設計者はアプリケーションに適した輝度レベルを選択できます。
• 主波長 (HUE)：470.0nmから475.0nmをカバーする単一のビン 'Y' で、一貫した青色出力を保証します。
• 順電圧 (REF)：ビン 28 (2.60-2.70V)、29 (2.70-2.80V)、30 (2.80-2.90V)、31 (2.90-3.00V)。これは、安定した定電流駆動回路の設計と消費電力の正確な予測に極めて重要です。

このビニング情報は製品ラベルに反映されており、自動実装および品質管理のための正確なトレーサビリティと選択を可能にします。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフは提供されたテキストには詳細に記載されていませんが、このようなLEDの典型的な電気光学特性曲線には以下が含まれます：

• 順電流 vs. 順電圧 (I-V 曲線)：指数関数的な関係を示し、動作点と直列抵抗値の決定に重要です。
• 光度 vs. 順電流：最大定格限界まで、光出力が電流とともにどのように増加するかを示します。
• 光度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示し、熱設計における重要な考慮事項です。
• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、~468nmでのピークと25nmの帯域幅を示します。

これらの曲線は、エンジニアが異なる動作条件下でのLEDの挙動をモデル化し、効率と寿命のために駆動回路設計を最適化するために不可欠です。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

19-117はコンパクトな表面実装パッケージを特徴とします。パッケージ寸法は、特に指定がない限り、通常±0.1mmの公差で図面に定義されます。主要な機械的特徴には、全長、幅、高さ、およびはんだパッドのランドパターン設計が含まれます。極性は、部品本体上のマーキング（カソードインジケータ、多くの場合緑色の点、切り欠き、または類似のマーキング）によって示されます。パッケージは、直径7インチのリール上の標準的な8mm幅のキャリアテープと互換性を持つように設計されており、自動ピックアンドプレース実装プロセスを容易にします。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 保管および取り扱い

LEDは湿気に敏感です。開封前は、≤30°Cかつ≤90% RHで保管する必要があります。開封後は、≤30°Cかつ≤60% RHの条件下でフロアライフは1年です。未使用部品は、乾燥剤とともに防湿包装に再密封する必要があります。指定された保管条件または時間を超えた場合は、60±5°Cで24時間のベーキング処理を行い、吸収した湿気を除去し、リフローはんだ付け時のポップコーン現象を防止する必要があります。

本デバイスは、赤外線および気相リフロープロセスと互換性があります。特定の鉛フリーリフロープロファイルが推奨されます：150-200°Cで60-120秒間の予熱、液相線以上（217°C）の時間60-150秒、最大260°Cのピーク温度を10秒以下で保持、制御された昇温/降温速度（それぞれ最大6°C/秒および3°C/秒）。リフローは2回以上行わないでください。手はんだ付け時は、はんだごて先端温度を350°C以下に保ち、端子ごとに3秒以下で行い、低電力のはんだごて（25W）を使用してください。加熱中のLED本体へのストレスは避け、はんだ付け後の基板の反りは禁止されています。

The device is compatible with infrared and vapor phase reflow processes. A specific Pb-free reflow profile is recommended: pre-heating at 150-200°C for 60-120 seconds, a time above liquidus (217°C) of 60-150 seconds, a peak temperature of 260°C maximum held for no more than 10 seconds, and controlled ramp-up/cool-down rates (max 6°C/sec and 3°C/sec respectively). Reflow should not be performed more than twice. During hand soldering, the iron tip temperature must be below 350°C, applied for no more than 3 seconds per terminal, using a low-power iron (<25W）。加熱中のLED本体へのストレスは避け、はんだ付け後の基板の反りは禁止されています。

6.3 回路保護

LEDと直列に電流制限抵抗を必ず挿入してください。順電圧は負の温度係数を持ちます。つまり、電圧のわずかな増加（または温度上昇によるVfの減少）は、外部抵抗によって適切に制限されない場合、大きく、破壊的な可能性のある電流の増加を引き起こす可能性があります。

7. 梱包および発注情報

標準梱包は、リールあたり3000個です。キャリアテープの寸法は、自動機器との互換性を確保するために規定されています。製品は、乾燥剤と湿度指示カードを含む防湿アルミ袋で出荷されます。リールラベルには、製品番号 (P/N)、数量 (QTY)、および光度 (CAT)、主波長 (HUE)、順電圧 (REF) の特定のビンコードなど、識別とトレーサビリティのための重要な情報が含まれています。

8. アプリケーション推奨事項

19-117 LEDは、さまざまな低電力インジケータおよびバックライトアプリケーションに適しています。その小さなサイズと広い視野角により、以下に最適です：

• バックライト：民生電子機器におけるダッシュボード計器、メンブレンスイッチ、キーパッド、LCDディスプレイの照明。
• 状態表示：通信機器（電話、ファクシミリ）、コンピュータ周辺機器、家電製品における電源、接続状態、または機能状態の表示灯。
• 汎用信号表示：コンパクトで信頼性の高い青色の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。

設計上の考慮事項：常に直列の電流制限抵抗を使用してください。温度が光度と順電圧に及ぼす影響を考慮してください。特に最大定格近くで動作する場合は、PCBレイアウトが十分な放熱を提供することを確認してください。損傷を防ぐために、推奨されるはんだ付けプロファイルと保管条件に厳密に従ってください。

9. 技術比較と差別化

従来のスルーホールLEDと比較して、19-117はサイズ、重量、自動実装への適合性において大きな利点を提供します。SMDブルーLEDカテゴリ内では、その主な差別化要因は、120度の視野角、一貫した色と輝度のための定義されたビニング構造、統合されたESD保護、および明確な取り扱いガイドラインを伴う堅牢な湿気感受性レベル (MSL) という特定の組み合わせです。規定された2000VのESD定格は、多くの基本的なLEDよりも優れた取り扱い時の堅牢性を提供します。

10. よくあるご質問 (FAQ)

Q: このLEDにはどの抵抗値を使用すべきですか？

A: 値は、供給電圧 (Vs) と希望する順電流 (If、最大10mA連続) によって異なります。オームの法則を使用します：R = (Vs - Vf) / If。電流が限界を超えないことを保証する保守的な設計のためには、データシートの最大Vf (3.00V) を使用してください。

Q: このLEDを屋外で使用できますか？

A: 動作温度範囲 (-40°C から +85°C) により、多くの屋外環境での使用が可能です。ただし、パッケージは防水や紫外線耐性に対して特に定格されていません。天候に直接さらされる場合は、追加のコーティングや筐体が必要です。

Q: なぜ保管条件がそれほど重要ですか？

A: SMD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。リフローはんだ付けの高温中に、この湿気が急速に蒸発し、内部の剥離やクラック（ポップコーン現象）を引き起こし、LEDを破壊する可能性があります。保管およびベーキング手順はこれを防止します。

Q: ラベルのビンコードは何を意味しますか？

A: それは、そのリールのLEDの特定の性能グループを示しています。例えば、コード K2-Y-30 は、光度ビン K2 (9.00-11.5 mcd)、主波長ビン Y (470-475nm)、順電圧ビン 30 (2.80-2.90V) を示します。これにより、生産ロット内での一貫性が確保されます。

11. 実用的なアプリケーション例

シナリオ: USBデバイス用の低電力状態表示灯の設計。

デバイスは5V USBバスから動作します。目標は、青色LEDで電源オンを表示することです。十分な輝度と低消費電力のために、順電流5mAが選択されます。

計算：安全のために最大Vf 3.00Vを使用：R = (5V - 3.00V) / 0.005A = 400 オーム。最も近い標準値は390オームです。実際の電流は：I = (5V - ~2.8V_typical) / 390Ω ≈ 5.64mA となり、安全で仕様内です。LEDは、5Vラインとグランドの間にこの390Ω抵抗と直列に配置されます（正しい極性を確認）。PCBフットプリントは、パッケージ図面の推奨ランドパターンに一致させます。

12. 技術原理の紹介

このLEDは、活性層として窒化インジウムガリウム (InGaN) を使用した半導体ヘテロ構造に基づいています。p-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入されます。それらの再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。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、これは放出される光の波長（この場合は青色、~468nm）に直接関連します。エポキシ樹脂レンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力ビームを形成し（120度角）、異なる色（白色など）を生成する場合はしばしば蛍光体を含みます。

13. 業界動向と背景

19-117は、SMD LED市場における成熟した製品を代表しています。現在の業界動向は、基本的なインジケータを超えたいくつかの分野に焦点を当てています：発光効率の向上（ワットあたりの光量増加）、より小さなパッケージでのより明るい出力のためのより高い最大駆動電流、改善された演色性と一貫性、およびLEDパッケージ自体への制御電子機器（定電流ドライバなど）の統合。また、自動車および特殊産業用途に向けたさらに高い信頼性への強い推進力もあります。この部品は汎用用途に最適化されていますが、新世代の製品は、電力密度、熱性能、スマート機能の面で限界を押し広げています。このデータシートで概説されている適切な回路設計、熱管理、注意深い取り扱いの原則は、すべてのLED技術に普遍的に適用可能です。