SMD LED 18-225/B6R6C-C01/3T データシート - サイズ 1.6x0.8x0.7mm - 電圧 2.0-3.3V - 電力 60-150mW - ブルー & レッド - 日本語技術文書

1. 製品概要

18-225シリーズは、小型化と高信頼性を求め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LEDソリューションです。本シリーズは、InGaNチップ技術に基づくブルーLEDと、AlGaInPチップ技術に基づくブリリアントレッドLEDの2つの異なるカラーバリエーションを提供します。主な設計思想は、より小さなプリント基板（PCB）占有面積、より高い部品実装密度を実現し、最終的によりコンパクトで軽量なエンドユーザー機器の開発に貢献することにあります。

1.1 主な特長と利点

本デバイスは、自動製造環境での使用性と性能を向上させるいくつかの主要な機能を備えています。7インチ径リールに巻かれた8mmテープに供給され、標準的な自動実装機と完全に互換性があります。部品は、大量生産で一般的な赤外線（IR）リフローはんだ付けおよび気相リフローはんだ付けプロセスの両方で使用可能です。単色タイプで構成され、鉛フリー（Pbフリー）であり、EU RoHS指令、REACH規則、ハロゲンフリー要件（臭素<900 ppm、塩素<900 ppm、合計<1500 ppm）を含む主要な環境規制に準拠しています。このSMDパッケージの固有の小型・軽量特性は、スペースと重量が重要な制約となるアプリケーションに理想的な選択肢となります。

1.2 対象アプリケーション

18-225 LEDシリーズの汎用性により、幅広いアプリケーションでの展開が可能です。一般的な用途には、計器盤ダッシュボードやメンブレンスイッチのバックライトが含まれます。通信機器では、電話機やファクシミリなどのデバイスにおける状態表示灯やキーパッドバックライトとして効果的に機能します。また、液晶ディスプレイ（LCD）、スイッチのレジェンドやシンボルに対する平坦で均一なバックライトの提供にも適しています。最後に、その汎用性の高さから、民生用、産業用、車載用電子機器における様々なその他の表示・照明タスクにおいて信頼性の高い選択肢となります。

2. 技術仕様の詳細

2.1 絶対最大定格

これらの限界を超えて動作させると、永久損傷を引き起こす可能性があります。最大逆電圧（V_R）は両カラーバリエーションとも5Vです。連続順電流（I_F）定格は、B6（ブルー）およびR6（レッド）LEDともに25 mAです。パルス動作では、デューティサイクル1/10、周波数1 kHzにおけるピーク順電流（I_FP）は、B6で100 mA、R6で60 mAです。最大許容損失（P_d）は、B6で150 mW、R6で60 mWです。人体モデル（HBM）による静電気耐圧（ESD）は、B6で150V、R6では大幅に高い2000Vです。動作温度範囲（T_opr）は-40°Cから+85°C、保管温度範囲（T_stg）はやや広い-40°Cから+90°Cです。デバイスは、リフロー時の260°Cで10秒間、または手はんだ時の350°Cで3秒間のはんだ付け温度に耐えることができます。

2.2 電気光学特性

特に断りのない限り、すべてのパラメータは周囲温度（T_a）25°C、順電流（I_F）5 mAで規定されています。B6およびR6の代表的な光度（I_v）は28.5 mcd、最小値は18.0 mcdです。指向角（2θ_1/2）は代表値で120度です。B6（ブルー）LEDの場合、ピーク波長（λ_p）は468 nm、主波長（λ_d）は470 nm、スペクトル半値幅（Δλ）は35 nmです。R6（レッド）LEDの場合、ピーク波長は632 nm、主波長は624 nm、スペクトル半値幅は20 nmです。順電圧（V_F）は、B6で2.7Vから3.7V（代表値3.3V）、R6で1.7Vから2.4V（代表値2.0V）の範囲です。V_R=5Vにおける最大逆電流（I_R）は、B6で50 μA、R6で10 μAです。重要な注意事項として、光度許容差±11%、主波長許容差±1 nm、順電圧許容差±0.10Vがあります。逆電圧試験は特性評価のみを目的としており、デバイスを逆バイアスで動作させてはいけません。

3. 特性曲線分析

本データシートは、回路設計と熱設計に不可欠な、両LEDタイプの包括的な特性曲線セットを提供します。

3.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

I-V曲線は、LEDを流れる電流とその両端の電圧降下の関係を示します。これらの曲線は非線形であり、ダイオードの典型的な動作です。B6ブルーLEDの場合、約2.7Vを超えると電圧が急激に上昇します。R6レッドLEDの場合、このターンオンは約1.7V付近で発生します。設計者はこれらの曲線を使用して、所望の駆動電流で安定動作を確保するための適切な電流制限抵抗を選択します。

3.2 光度対順電流

これらのグラフは、光出力が駆動電流とともにどのように増加するかを示しています。この関係は、推奨動作範囲内では一般的に線形ですが、非常に高い電流では飽和します。このデータは、特定の輝度レベルを達成するために必要な駆動電流を決定する上で重要です。

3.3 光度対周囲温度

これらの曲線は、光出力の温度依存性を示しています。光度は、LEDの接合温度が上昇するにつれて一般的に減少します。このデレーティングを理解することは、広い温度範囲で動作する、または高温環境で動作するアプリケーションにおいて、一貫した輝度性能を確保するために不可欠です。

3.4 順電流デレーティング曲線

このグラフは、周囲温度の関数としての最大許容連続順電流を規定しています。過熱を防止し長期信頼性を確保するためには、高温で動作する際に駆動電流を低減する必要があります。この曲線は、この熱デレーティングに必要なガイドラインを提供します。

3.5 スペクトル分布

スペクトルプロットは、波長の関数としての相対放射パワーを示します。B6ブルーLEDは約468 nm付近に主ピークを示します。R6レッドLEDは約632 nm付近に主ピークを示します。スペクトル半値幅パラメータで示されるこれらのピークの幅は、発光の色純度に影響を与えます。

3.6 放射パターン図

極座標放射パターンは、光強度の空間分布を描いています。代表的な120度の指向角は、光度がピーク値（軸上）の半分に低下する角度幅を示すこれらの図によって確認されます。この情報は、光がどのように知覚または集光されるかを決定する光学設計の鍵となります。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

18-225 LEDはコンパクトな表面実装パッケージを特徴とします。主要寸法は、本体長1.6 mm、幅0.8 mm、高さ0.7 mm（許容差±0.1 mm）です。部品はロープロファイルで、代表的な厚さは0.5 mmです。データシートには、すべての重要な寸法が明確にラベル付けされた詳細な上面図、側面図、底面図が提供されています。極性はパッケージ上のカソードマークで示されています。

4.2 推奨はんだパッドレイアウト

PCB設計のための推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。パッド寸法は参考として示されています：通常、アノードおよびカソードパッドは0.8 mm x 0.8 mm、間隔は0.4 mmです。文書では、これは推奨レイアウトであり、個々の製造プロセス、PCB材料、熱要件に基づいて修正すべきであると明記されています。これらのガイドラインに従うことで、リフロー時の信頼性の高いはんだ接合部の形成と適切な放熱が促進されます。

5. はんだ付けおよび実装ガイドライン

5.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーはんだ付けには、特定の温度プロファイルが推奨されます。予熱ゾーンは、周囲温度から150-200°Cまで60-120秒かけて上昇させるべきです。はんだ液相線温度（217°C）以上の時間は60-150秒間維持されるべきです。ピーク温度は260°Cを超えてはならず、このピークの5°C以内の時間は最大10秒に制限されるべきです。ピークまでの最大上昇レートは毎秒6°C、ピークからの最大冷却レートは毎秒3°Cです。内部ダイとワイヤーボンドへの熱ダメージを避けるため、同一デバイスでのリフローはんだ付けは2回を超えて実施してはいけません。

5.2 保管および湿気感受性

LEDは、周囲湿度の吸収を防ぐために乾燥剤を入れた防湿バリアバッグに梱包されています。未開封のバッグは、30°C以下、相対湿度（RH）90%以下で保管する必要があります。バッグを開封した後、部品は30°C/60%RH以下の環境で保管した場合、"フロアライフ"は1年です。未使用のデバイス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が飽和を示した場合、または保管時間を超過した場合は、"ポップコーン"現象や層間剥離を防ぐために、部品をリフローはんだ付けする前に60±5°Cで24時間のベーキング処理が必要です。

5.3 重要な使用上の注意

過電流保護：LEDは電流駆動デバイスです。LEDと直列に外部の電流制限抵抗が必須です。適切に制限されていない場合、順電圧のわずかな増加でも、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。回路設計は、電源の電圧許容差とLEDの順電圧変動を考慮に入れる必要があります。

取り扱い：取り扱いおよび組立中は、特にESD定格が低いB6バリアントについては、標準的なESD（静電気放電）対策を遵守する必要があります。

6. 梱包および発注情報

6.1 リールおよびテープ仕様

部品は、幅8 mmのエンボスキャリアテープに収められ、標準的な7インチ（178 mm）径リールに巻かれています。各リールには3000個が収容されています。自動供給装置との互換性を確保するために、キャリアテープポケット、カバーテープ、リールハブの詳細寸法が提供されています。

6.2 ラベル説明

リールラベルには、顧客品番（CPN）、メーカー品番（P/N）、梱包数量（QTY）、ロット番号（LOT No.）などの主要な識別子が含まれています。また、重要なパラメータのビニング情報：光度ランク（CAT）、色度座標・主波長ランク（HUE）、順電圧ランク（REF）も含まれています。このビニングにより、色や輝度の一貫性を必要とするアプリケーション向けに、特性が密にグループ化されたLEDを選択することが可能になります。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

7.1 回路設計

基本的な設計作業は、直列抵抗（R_s）の値を計算することです。式は R_s = (V_supply - V_F) / I_F です。ここで、V_Fは所望の電流I_FにおけるLEDの順電圧です。抵抗の定格電力は十分である必要があります：P_resistor = (I_F)^2 * R_s。設計者は、最悪条件下でも電流が最大定格を超えないようにするために、データシートの最大V_Fを使用する必要があります。例：5V電源でR6レッドLEDを20 mAで駆動する場合：最大V_F=2.4Vを使用すると、R_s = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω。最も近い標準値（例：130Ωまたは120Ω）を選択し、その定格電力を確認します。

7.2 熱設計

パッケージは小さいですが、長寿命と安定した出力のためには効果的な熱設計が依然として重要です。LEDで消費される電力は P_LED = V_F * I_F です。この熱は、はんだパッドを通じてPCBの銅へと導かれなければなりません。推奨またはより大きなパッドサイズを使用し、それらを銅箔領域（サーマルリリーフ）に接続することで、特に高電流または高温環境で動作する場合に、放熱を大幅に改善できます。

7.3 光学統合

広い120度の指向角により、このLEDは広く拡散した照明を必要とするアプリケーションに適しています。より指向性の高い光が必要な場合は、レンズやライトパイプなどの二次光学部品が使用されることがあります。パッケージ寸法と放射パターンデータは、これらの光学要素を設計する上で不可欠です。

8. 技術比較および選択ガイダンス

18-225シリーズは、1つのパッケージフットプリントで2つの異なる技術を提供します。B6（InGaN）ブルーLEDは、より短い波長、より高い順電圧、より高い許容損失能力を提供しますが、ESD耐性は低くなります。R6（AlGaInP）ブリリアントレッドLEDは、より長い波長、より低い順電圧、優れたESD耐性を提供しますが、最大許容損失は低くなります。両者の選択は、主に必要な色によって決まります。同じ基板上で両方の色を使用する可能性のあるアプリケーションでは、異なる順電圧のために、各色チャネルに対して均一な電流、したがって制御された輝度を達成するために、別々の電流制限抵抗計算が必要です。

9. よくある質問（FAQ）

Q: このLEDをマイクロコントローラのGPIOピンから直接駆動できますか？

A: 一般的にはできません。ほとんどのマイクロコントローラピンは、これらのLEDの典型的な動作電流である20-25 mAを供給または吸収できません。外部の電流制限抵抗、そして多くの場合トランジスタドライバが必要です。

Q: ブルーとレッドのバージョンでESD定格が異なるのはなぜですか？

A: この違いは、InGaN（ブルー）とAlGaInP（レッド）半導体チップの固有の材料特性に起因します。AlGaInP構造は、一般的に静電気放電に対してより頑丈です。

Q: "water clear"（ウォータークリア）樹脂色とはどういう意味ですか？

A: LEDの封止レンズが透明であり、拡散や着色がされていないことを示します。これにより、チップ本来の色（ブルーまたはレッド）が発光され、拡散パッケージと比較して、知覚される輝度が高く、より飽和した色になることが多いです。

Q: ラベルのビニングコード（CAT, HUE, REF）はどのように解釈すればよいですか？

A: これらのコードは、それぞれ光度、主波長/色度、順電圧の特定の範囲に対応しています。これらにより、メーカーは類似した性能を持つLEDをグループ化することができます。重要なアプリケーションでは、ニーズに合った適切なコードを選択するために、メーカーの詳細なビニング文書を参照してください。