SMD LED 19-213/S2C-AP1Q2B/3T データシート - ブリリアントオレンジ - 2.0x1.25x0.8mm - 順電圧 1.75-2.35V - 電力 60mW - 技術文書

1. 製品概要

19-213/S2C-AP1Q2B/3Tは、高密度・小型アプリケーション向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDです。AlGaInPチップ技術を採用し、典型的な主波長611 nmの鮮やかなオレンジ光を発します。そのコンパクトなフットプリントと軽量構造は、スペースと重量が重要な制約となる現代の電子設計において理想的な選択肢です。

1.1 主な利点

このLEDの主な利点は、そのSMDパッケージに由来します。従来のリードフレーム部品と比較して、はるかに小型のプリント基板（PCB）設計を可能にします。これにより、部品の実装密度が向上し、部品および最終組み立て製品の保管要件が低減され、最終的にエンドユーザー機器の小型化に貢献します。また、本コンポーネントはRoHS、REACH、ハロゲンフリー要件（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を含む主要な環境・安全規格に準拠しています。

1.2 対象アプリケーション

このLEDは、様々なインジケータおよびバックライト機能に適しています。典型的な応用分野には、自動車または産業用コントローラのダッシュボードや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インジケータまたはバックライトとして機能します。また、LCD、スイッチ、シンボルのフラットバックライトや、汎用インジケータ用途にも適用可能です。

2. 技術仕様の詳細解説

このセクションでは、データシートに定義されたLEDの主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、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。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。主要な定格は以下の通りです：

• 逆電圧 (VR)：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 連続順電流 (IF)：25 mA。
• ピーク順電流 (IFP)：60 mA、パルス条件（デューティサイクル 1/10 @ 1 kHz）でのみ許容されます。
• 電力損失 (Pd)：60 mW。これは熱として許容される最大電力損失です。
• 動作・保管温度：-40°C ～ +85°C（動作）、-40°C ～ +90°C（保管）。
• はんだ付け温度：260°Cで10秒間のリフローはんだ付け、または350°Cで3秒間の手はんだ付けに耐えます。
• 静電気放電 (ESD)：人体モデル（HBM）定格 2000 V。標準的なESD取り扱い予防策が必要です。

2.2 電気光学特性

標準試験条件 Ta=25°C、IF=20 mA で測定された、LEDの性能を定義するパラメータです。

• 光度 (Iv)：最小45.0 mcdから最大112.0 mcdの範囲です。実際の値はビニングプロセスによって決定されます。
• 視野角 (2θ1/2)：広い120度の角度で、インジケータ用途に適した広く均一な照明を提供します。
• ピーク波長 (λp)：典型的に 611 nm。
• 主波長 (λd)：600.5 nm から 612.5 nm の間で規定され、知覚されるオレンジ色を定義します。
• スペクトル帯域幅 (Δλ)：約 17 nm、AlGaInP LEDに典型的な値です。
• 順電圧 (VF)：20 mA時で 1.75 V から 2.35 V の間です。この範囲は駆動回路設計において重要です。
• 逆電流 (IR)：VR=5V時で最大 10 μA。データシートは、デバイスが逆動作用に設計されていないことを明示しています。

3. ビニングシステムの説明

製造における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDはビンに分類されます。19-213は3つの独立したビニングパラメータを使用します。

3.1 光度ビニング

LEDは、IF=20mAで測定された光度に基づいて4つのビン（P1、P2、Q1、Q2）に分類されます。これにより、設計者は標準インジケータ（P1: 45.0-57.0 mcd）からより高い輝度が必要な用途（Q2: 90.0-112.0 mcd）まで、アプリケーションに適した輝度グレードを選択できます。

3.2 主波長ビニング

オレンジ色の色調は、主波長ビンD8からD11を通じて制御されます。各ビンは3 nmの範囲をカバーし、600.5-603.5 nm（D8）から609.5-612.5 nm（D11）までです。これにより、製造ロット全体で厳密に制御された色見えが保証されます。

3.3 順電圧ビニング

順電圧は3つのカテゴリ（0、1、2）にビニングされます。これは効率的な電流制限回路の設計に役立ちます。なぜなら、VFの範囲（例：ビン0: 1.75-1.95V、ビン2: 2.15-2.35V）を知ることで、目標駆動電流を達成するためのより正確な抵抗計算が可能になるからです。

4. 性能曲線分析

データシートは、異なる動作条件下でのLEDの挙動を理解するために不可欠ないくつかの特性曲線を提供します。

4.1 スペクトル分布

スペクトル曲線は、611 nm付近を中心とする単一の支配的なピークを示しており、これはAlGaInP材料の特徴です。比較的狭い帯域幅は、オレンジ色の出力の純度を確認します。

4.2 放射パターン

極座標放射図は120度の視野角を示しています。強度は広い中心領域でほぼ均一で、端に向かって滑らかに減衰しており、広角インジケータに理想的です。

4.3 相対光度 vs. 順電流

この曲線は、準線形の関係を示しています。出力は電流とともに増加しますが、効率は発熱増加により高電流では通常低下します。推奨される20 mA以下で動作させることで、最適な性能と長寿命が確保されます。

4.4 相対光度 vs. 周囲温度

光度出力は接合温度と逆相関関係にあります。曲線は、周囲温度が25°Cを超えて上昇すると出力が減少することを示しています。この熱デレーティングは、高温環境でのアプリケーションにおける重要な考慮事項です。

4.5 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定義します。過熱を防止し信頼性を確保するため、周囲温度が高い環境で動作する場合は順電流を低減する必要があります。

4.6 順電圧 vs. 順電流 (IV曲線)

IV曲線は、ダイオードの指数関数的特性を示しています。順電圧は電流とともに増加します。VFのビニング範囲は、20 mAの試験ポイントに沿ってこの曲線上で定義されています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはコンパクトなSMDフットプリントを有しています。主要寸法には、本体サイズが長さ約2.0 mm、幅約1.25 mm、高さ約0.8 mm（このパッケージタイプに典型的、正確な値は寸法図から取得してください）が含まれます。データシートには、特に指定がない限り標準公差±0.1 mmの詳細な寸法図が含まれています。

5.2 極性識別

カソードは通常、デバイス上に刻印、緑色のドット、またはレンズのカソード側の異なる形状などでマーキングされています。損傷を防ぐため、組み立て時に正しい極性を確認する必要があります。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

適切な取り扱いは信頼性にとって極めて重要です。データシートは具体的な指示を提供します。

6.1 電流制限

外部の電流制限抵抗は必須です。LEDの指数関数的なIV特性は、電圧のわずかな増加が大きく、破壊的な可能性のある電流増加を引き起こすことを意味します。

6.2 保管および湿気感受性

部品は乾燥剤入りの防湿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、30°C以下かつ60%RH以下の環境で保管した場合、168時間（7日）以内に使用してください。
• 未使用の場合は、防湿パッケージに再密封してください。
• 暴露限界を超えた場合は、リフローはんだ付け前に60±5°Cで24時間のベーキングが必要です。

6.3 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーリフロープロファイルが規定されています：

• 予熱：150-200°C、60-120秒間。
• 液相線以上（217°C）の時間：60-150秒間。
• ピーク温度：最大260°C、10秒以下保持。
• 最大加熱速度：6°C/秒、最大冷却速度：3°C/秒。
• リフローは2回を超えて実施しないでください。

6.4 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以下に制限し、各端子への加熱を3秒以下とし、低電力（25W未満）のこてを使用してください。リワークの場合は、両端子を同時に加熱して機械的ストレスを避けるため、ツインチップはんだごての使用が推奨されます。リワークがLED特性に与える影響は事前に確認する必要があります。

7. 梱包および発注情報

7.1 標準梱包

LEDは、8mm幅のエンボス加工キャリアテープに供給され、7インチ径のリールに巻かれています。各リールには3000個が含まれます。

7.2 ラベル情報

リールラベルには、トレーサビリティと識別のための重要な情報が含まれています：

• CPN：顧客部品番号。
• P/N：メーカー部品番号（19-213/S2C-AP1Q2B/3T）。
• QTY：梱包数量。
• CAT：光度ビンコード（例：Q2）。
• HUE：色度/主波長ビンコード（例：D10）。
• REF：順電圧ビンコード（例：1）。
• LOT No.：製造ロット番号。

8. アプリケーション設計上の考慮点

8.1 駆動回路設計

順電流を設定するため、常に直列抵抗を使用してください。抵抗値は次の式で計算します：R = (Vcc - VF) / IF。ここでVFは、最悪条件下でも電流が設計目標を超えないようにするため、選択した電圧ビンの最大値から選択する必要があります。高温動作のためのデレーティング曲線を考慮してください。

8.2 熱管理

小型ですが、LEDは熱を発生します。特に高電流駆動時や高周囲温度環境では、LED接合部から熱を逃がし性能と寿命を維持するために、十分なPCB銅面積または熱ビアを使用することを確認してください。

8.3 光学統合

広い120度の視野角は、広い視認性を必要とするアプリケーションに適しています。光ガイドやレンズの場合、効率的な結合と所望の照明パターンを確保するために放射パターンを考慮する必要があります。

9. 技術比較と差別化

従来のスルーホールLEDパッケージと比較して、このSMDタイプはサイズと重量を大幅に削減し、現代の小型化設計を可能にします。SMDオレンジLEDセグメント内では、その主な差別化要因は、AlGaInP技術（効率的なオレンジ/赤色発光のため）の特定の組み合わせ、色/輝度の一貫性のための定義されたビニング構造、およびハロゲンフリーやその他の環境規格への準拠です。詳細なデレーティングおよび取り扱いガイドラインも、設計者に信頼性の高い実装のための明確なパラメータを提供します。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 5V電源で使用する場合の抵抗値は？

最悪ケースのVF（選択したビンの最大値、例：ビン2の2.35V）と目標IF 20 mAを使用します：R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ω。標準の130 Ωまたは150 Ωの抵抗が適切ですが、特定の条件下での実際の電流は常に確認してください。

10.2 電流制限抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

いいえ。ダイオードのIV特性は指数関数的です。公称VFに近い電圧源であっても、電圧源に直接接続すると、過剰電流、急速な過熱、即時の故障を引き起こす可能性が高いです。

10.3 防湿バッグ開封後に7日間の制限があるのはなぜですか？

SMDパッケージは大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中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部剥離やポップコーン現象を引き起こし、パッケージを割ってデバイスを破壊します。168時間のフロアライフは、このコンポーネントの湿気感受性レベルに対する安全な暴露時間です。

10.4 品番 19-213/S2C-AP1Q2B/3T はどのように解釈しますか？

正確な企業コーディングは異なる場合がありますが、通常は基本製品（19-213）、パッケージタイプ（SMD）を参照し、その発注で選択された特定の光度（Q2）、主波長、順電圧ビンのコードを含む可能性が高いです。

11. 設計導入ケーススタディ

シナリオ：周囲温度最大60°Cで動作する産業用コントローラの状態表示パネルを設計。複数のインジケータ間での均一なオレンジ色と一貫した輝度が重要。

実装：

1. 部品選定：視覚的一貫性を確保するため、単一製造ロットかつ厳密なビン（例：輝度用Q1、波長用D10）からのLEDを指定。
2. 回路設計：3.3V電源ラインを使用し、直列抵抗を計算。VFビン1（最大2.15V）を仮定し、目標IFを18 mA（温度のためわずかにデレート）とします：R = (3.3V - 2.15V) / 0.018A ≈ 64 Ω。62 Ωまたは68 Ωの1%公差抵抗を使用。
3. 熱設計：LEDをPCB上の他の熱源から離して配置。60°Cの周囲温度と順電流デレーティング曲線を考慮し、カソードパッド（通常は熱パッド）に接続された小さな銅面を使用して放熱。
4. 実装：LEDリールが開封され7日間のウィンドウ内で使用されるようにPCB実装をスケジュール。指定されたリフロープロファイルを正確に遵守。

12. 技術原理

このLEDは、AlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）半導体材料に基づいています。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、そこで再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。AlGaInP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、それが直接放出光の波長（色）に対応します—この場合はオレンジ色（約611 nm）です。SMDパッケージは、微小な半導体チップを封止し、機械的保護を提供し、光出力を成形するレンズを組み込み、電気接続のためのはんだ付け可能な端子を提供します。

13. 業界動向

インジケータおよびバックライトLEDのトレンドは、より高い効率（単位電気入力あたりのより多くの光出力）、信頼性の向上、さらなる小型化に向かって続いています。また、環境規制へのより広範な準拠（RoHSを超えてPFASなどの物質を含む）と、より高温のはんだ付けプロセスに耐えるさらに堅牢なパッケージの開発に向けた業界全体での強い推進力もあります。このデータシートに見られるようなビニングコードの標準化と詳細な技術文書は、メーカーにとってより容易な設計導入とサプライチェーン管理を促進します。