SMD LED 19-213/R6C-AM2P1VY/3T データシート - ブリリアントレッド - 5mA - 2.2V - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-213は、汎用インジケータおよびバックライト用途向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDです。AlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）チップを利用し、鮮やかな赤色光を出力します。この部品はコンパクトなサイズが特徴で、プリント基板（PCB）上での高密度実装を容易にし、より小型のエンドユーザー機器の設計を可能にします。デバイスは8mmテープリールで供給され、自動ピックアンドプレース組立プロセスに完全に対応しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、極小フットプリント、軽量構造、および現代の製造および環境基準への適合性です。鉛フリー、RoHS準拠、REACH準拠、ハロゲンフリーに分類されます。これらの特徴から、幅広い民生用電子機器、通信機器（電話機、ファクシミリ等）、自動車のダッシュボードおよびスイッチのバックライト、LCDやシンボルの一般的なバックライトなどに適しています。

2. 技術パラメータ詳細解説

本セクションでは、データシートに規定された主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

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応力限界を定義します。この限界を超えて動作させることは推奨されません。

• 逆電圧（V_R）：5V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 順方向電流（I_F）：25mA DC。連続DC電流はこの値を超えてはなりません。
• ピーク順方向電流（I_FP）：60mA。これは過渡的なサージに対処するため、パルス条件（デューティサイクル1/10、1kHz）でのみ許容されます。
• 消費電力（P_d）：60mW。これは周囲温度（T_a）25°Cにおいてパッケージが放散できる最大電力です。
• 静電気放電（ESD）：2000V（人体モデル）。組立時には適切なESD取り扱い手順が必須です。
• 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：リフロープロファイルピーク260°C（最大10秒間）；手はんだ付けは350°C（端子あたり最大3秒間）。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、標準試験条件 I_F= 5mA、T_a= 25°C で測定されます。デバイスの典型的な性能を定義します。

• 光度（I_v）：22.5 mcd（最小）から57.0 mcd（最大）の範囲で、典型的な許容差は±11%です。実際の値はビンコード（M2、N1、N2、P1）によって決定されます。
• 指向角（2θ_1/2）：広い120度の典型的な角度で、面照明に適した広い発光パターンを提供します。
• ピーク波長（λ_p）：典型的に632 nmで、可視スペクトルの赤色領域に発光します。
• 主波長（λ_d）：617.5 nm から 633.5 nm の間で規定され、許容差は±1 nmです。これは主要な色座標であり、E4からE7にビニングされます。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：典型的に20 nmで、赤色光のスペクトル純度を示します。
• 順方向電圧（V_F）：5mA時で1.70Vから2.20Vの範囲で、許容差は±0.05Vです。コード19から23にビニングされます。わずかな電圧変動による熱暴走を防ぐため、直列に電流制限抵抗を使用することが必須です。
• 逆電流（I_R）：V_R=5V時で最大10 µA。このデバイスは逆バイアスでの動作を想定していません。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、主要な性能パラメータに基づいてビンに仕分けられ、同一製造ロット内での一貫性を確保します。設計者は、厳格なアプリケーション要件を満たすために特定のビンを指定することができます。

3.1 光度ビニング

ビン：M2（22.5-28.5 mcd）、N1（28.5-36.0 mcd）、N2（36.0-45.0 mcd）、P1（45.0-57.0 mcd）。より高いビン（例：P1）を選択することで、より高い最低輝度が保証されます。

3.2 主波長ビニング

ビン：E4（617.5-621.5 nm）、E5（621.5-625.5 nm）、E6（625.5-629.5 nm）、E7（629.5-633.5 nm）。これにより、複数のLEDを並べて使用するアプリケーションでの色の一貫性を確保できます。

3.3 順方向電圧ビニング

ビン：19（1.70-1.80V）、20（1.80-1.90V）、21（1.90-2.00V）、22（2.00-2.10V）、23（2.10-2.20V）。V_Fのビンを一致させることで、並列構成での均一な電流分担を実現するのに役立ちます。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフは提供テキストに詳細はありませんが、このようなLEDの典型的な曲線には以下が含まれます：

• I-V（電流-電圧）曲線：順方向電圧と電流の間の指数関数的関係を示します。膝電圧は約1.7-2.2V付近です。
• 光度 vs. 順方向電流：電流の増加に伴い光度は増加しますが、熱的影響により高電流で飽和する可能性があります。
• 光度 vs. 周囲温度：周囲温度が上昇すると光度は典型的に減少します。これは熱管理における重要な要素です。
• スペクトル分布：相対放射パワーと波長の関係を示すプロットで、632 nmを中心に約20 nmの帯域幅を持ちます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは標準的なSMDパッケージです。寸法図には、長さ、幅、高さ、パッドサイズ、およびそれらの位置が、典型的な許容差±0.1mmで規定されています。信頼性の高いはんだ付けと機械的安定性のためには、正しいパッドレイアウトが重要です。

5.2 極性識別

カソードは通常、デバイス本体にマークされているか、フットプリント図で示されています。回路動作のためには、正しい向きが不可欠です。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーリフロープロファイルを推奨します：150-200°Cで60-120秒間予熱、217°C（液相線）以上を60-150秒間、ピーク温度は最大260°Cで最大10秒間。最大昇温速度は6°C/s、降温速度は3°C/sとします。リフローは2回を超えて行わないでください。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、先端温度350°C以下のはんだごてを使用し、各端子に3秒を超えて熱を加えないでください。低出力（<25W）のこてを使用し、端子間で少なくとも2秒の冷却間隔を設けて熱ダメージを防止してください。

6.3 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、未使用のLEDは30°C以下、相対湿度60%以下で保管し、168時間（7日）以内に使用する必要があります。これを超えた場合は、リフロー前に60 ± 5°Cで24時間のベーキング処理が必要です。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

LEDはキャリアテープに巻かれた7インチ径のリールで供給されます。各リールには3000個が含まれます。リール、テープ、カバーテープの寸法はデータシートに記載されています。

7.2 ラベル説明

梱包ラベルには、製品番号（P/N）、数量（QTY）、および光度（CAT）、主波長（HUE）、順方向電圧（REF）の特定のビンコード、ならびにロット番号などの重要な情報が含まれます。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 状態インジケータ：民生用電子機器や通信機器における電源、接続状態、モードなどのインジケータ。
• バックライト：メンブレンスイッチ、キーパッド、自動車ダッシュボードのアイコン、および低～中程度の輝度要件のLCDパネル用。
• 一般的な装飾照明：小型サイズと特定の赤色が必要とされる場所。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：必ず直列抵抗を使用してください。その値は、電源電圧（V_電源）、LEDの順方向電圧（V_F、ビンから）、および所望の順方向電流（I_F、25mAを超えない値）に基づいて計算します。R = (V_電源- V_F) / I_F.
• 熱管理：低電力ではありますが、高周囲温度または最大電流付近で動作させる場合は、光出力と寿命を維持するために、十分なPCBの銅面積またはサーマルリリーフを確保してください。
• ESD保護：LEDがユーザーがアクセス可能な場所にある場合は、入力ラインにESD保護を実装してください。

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 LEDは大幅なスペース節約、自動組立へのより高い適合性、およびPCBへの直接実装による潜在的に優れた熱性能を提供します。SMD赤色LEDカテゴリ内では、その主要な差別化要因は、特定のAlGaInPチップ技術（高効率と鮮やかな赤色を提供）、広い120度の指向角、および包括的な環境適合性（RoHS、ハロゲンフリー）です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 なぜ直列抵抗が必須なのですか？

LEDは電流駆動デバイスです。そのV-I特性は指数関数的です。膝電圧をわずかに超える電圧の増加は、大きく、破壊的となる可能性のある電流の増加を引き起こします。直列抵抗は、電流を抵抗値と電源電圧に大きく依存させることで、シンプルかつ効果的な定電流近似を提供します。

10.2 3.3Vまたは5V電源でこのLEDを駆動できますか？

はい、どちらも一般的です。3.3V電源で目標I_Fを5mA、典型的なV_Fを2.0Vとすると、直列抵抗は R = (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260 オームとなります。5V電源の場合、R = (5V - 2.0V) / 0.005A = 600 オームです。保守的な設計のためには、ビンからの最大V_Fを使用してください。

10.3 設計においてビニング情報は何を意味しますか？

ビニングは一貫性を保証します。設計が複数のLED間で均一な輝度を必要とする場合（例：バックライトアレイ）、狭い光度ビン（例：P1のみ）を指定すべきです。同様に、一貫した色を必要とする場合は、狭い主波長ビン（例：E6のみ）を指定します。これはコストと入手可能性に影響する可能性があります。

11. 実践的設計および使用事例

事例：複数LEDの状態インジケータパネルの設計設計者は、5Vラインで駆動されるパネル上に10個の赤色インジケータを必要としています。均一な輝度と色を確保するため、光度にP1、波長にE6のビンを指定します。保守的な設計のためにビン23からの最大V_F（2.20V）を使用し、良好な視認性のためにI_F= 10mAを選択すると、直列抵抗値は次のように計算されます：R = (5V - 2.20V) / 0.01A = 280 オーム。最も近い標準値である270オームを選択し、電流は約10.4mAにわずかに増加しますが、これは依然として25mAの制限内です。LEDは推奨フットプリントでPCB上に配置され、組立は指定されたリフロープロファイルに従って行われます。

12. 動作原理の紹介

このLEDは、AlGaInP材料で作られた半導体p-n接合に基づいています。接合の内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が接合部を横切って注入されます。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。このプロセスはエレクトロルミネセンスと呼ばれます。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、この場合は鮮やかな赤色（約632 nm）の放出光の波長（色）に対応します。透明樹脂レンズは光の取り出しと分布を助けます。

13. 技術トレンド

インジケータタイプのSMD LEDにおける一般的なトレンドは、超コンパクトデバイス向けのさらに小さなパッケージサイズ（例：0402、0201メートル法）、低電流でのより高い光度をもたらす高効率化、および拡大された色域に向かっています。また、過酷な条件（高温、高湿度）下での信頼性向上と、世界的な環境規制へのより厳格な適合を目指した継続的な取り組みもあります。AlGaInPやInGaN（青色/緑色用）などの基礎となる半導体材料は、より優れた性能とコスト効率のために絶えず改良されています。