SMD LED 19-213 ブリリアントイエロー データシート - パッケージ 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 1.7-2.3V - 電力 60mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-213/Y2C-CP1Q2L/3Tは、高密度電子実装向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDです。これは、水色透明樹脂に封止されたAlGaInP半導体材料を利用して、鮮やかな黄色光を発する単色タイプです。この部品の主な利点は、従来のリードフレームLEDと比較して、PCB占有面積、保管スペース、および機器全体のサイズを大幅に削減できるコンパクトなサイズです。軽量構造により、小型・携帯機器用途にも理想的です。

1.1 主要特長と適合規格

• 自動実装用に、直径7インチリール上の8mmテープに梱包されています。
• 赤外線および気相リフローはんだ付けプロセスに対応しています。
• 鉛フリー材料で構成されています。
• RoHS、EU REACH、およびハロゲンフリー規格（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）に適合しています。

1.2 主な用途

このLEDは、以下のような様々なインジケータおよびバックライト用途に適しています：

• 自動車および産業用コントローラのダッシュボードおよびスイッチバックライト。
• 電話機やファクシミリなどの通信機器におけるステータスインジケータおよびキーパッドバックライト。
• LCDパネル、スイッチ、シンボルのためのフラットバックライト。
• 汎用インジケータ用途。

2. 技術仕様の詳細

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生じる可能性がある限界を定義します。動作はこれらの範囲内で維持する必要があります。

• 逆電圧 (VR)：5 V - 逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部破壊を引き起こす可能性があります。
• 連続順方向電流 (IF)：25 mA - 信頼性のある動作のための最大DC電流です。
• ピーク順方向電流 (IFP)：60 mA (デューティ 1/10 @1KHz) - パルス動作では、短時間のピーク電流が許容されます。
• 電力損失 (Pd)：60 mW - パッケージが放散できる最大電力で、VF * IFとして計算されます。
• 静電気放電 (ESD) HBM：2000 V - 人体モデル定格で、静電気に対する感受性を示します。
• 動作温度 (Topr)：-40°C ～ +85°C - 通常動作の周囲温度範囲です。
• 保管温度 (Tstg)：-40°C ～ +90°C。
• はんだ付け温度 (Tsol)：リフロー：最大10秒間 260°C；手はんだ：端子ごとに最大3秒間 350°C。

2.2 電気・光学特性

Ta=25°C、IF=20mAで測定した、代表的な性能パラメータです。

• 光度 (Iv)：45.0 - 112.0 mcd (ミリカンデラ)。実際の出力はビニングされます（セクション3参照）。
• 視野角 (2θ1/2)：120° (代表値)。この広い視野角により、軸外れ方向からの良好な視認性が得られます。
• ピーク波長 (λp)：591 nm (代表値)。スペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長 (λd)：585.5 - 591.5 nm。これは知覚される色（鮮やかな黄色）を定義し、同様にビニングされます。
• スペクトル半値幅 (Δλ)：15 nm (代表値)。ピーク強度の半分における放射スペクトルの幅です。
• 順方向電圧 (VF)：1.70 - 2.30 V。20mA時のLED両端の電圧降下で、ビニングされます。
• 逆電流 (IR)：VR=5V時 最大10 μA。このデバイスは逆動作用に設計されていません。このパラメータはリークテスト専用です。

重要な注意点：許容差は、光度で±11%、主波長で±1nm、順方向電圧で±0.05Vと規定されています。逆電圧定格はIRテスト条件にのみ適用されます。

3. ビニングシステムの解説

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。品番19-213/Y2C-CP1Q2L/3Tにはこれらのビンコードが組み込まれています。

3.1 光度ビニング

IF=20mAでビニングされます。品番内のコード（例：Q2）が出力範囲を示します。

• P1：45.0 - 57.0 mcd
• P2：57.0 - 72.0 mcd
• Q1：72.0 - 90.0 mcd
• Q2：90.0 - 112.0 mcd

3.2 主波長ビニング

IF=20mAでビニングされます。色度点を定義します。

• D3：585.5 - 588.5 nm
• D4：588.5 - 591.5 nm

3.3 順方向電圧ビニング

IF=20mAでビニングされます。電流制限抵抗の計算および電源設計に重要です。

• 19：1.7 - 1.8 V
• 20：1.8 - 1.9 V
• 21：1.9 - 2.0 V
• 22：2.0 - 2.1 V
• 23：2.1 - 2.2 V
• 24：2.2 - 2.3 V

4. 特性曲線の分析

データシートには、設計に不可欠ないくつかの特性曲線が提供されています。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V 曲線)

この非線形曲線は、電流と電圧の関係を示しています。閾値を超えるわずかな電圧の増加は、電流の大幅な増加につながり、電流制限抵抗または定電流ドライバの必要性を強調しています。

4.2 相対光度 vs. 順方向電流

光出力は電流とともに増加しますが、特に高電流では完全に線形ではない場合があります。最大定格付近で動作すると、効果が逓減し、熱ストレスが増加する可能性があります。

4.3 相対光度 vs. 周囲温度

LEDの効率は接合温度の上昇とともに低下します。この曲線は通常、周囲温度が-40°Cから+85°Cに上昇するにつれて出力が低下することを示しています。一貫した輝度を維持するためには、PCB上の適切な熱管理が重要です。

4.4 順方向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順方向電流を規定しています。温度が上昇すると、電力損失限界を超えたり熱暴走を引き起こしたりするのを防ぐために、最大安全電流は減少します。

4.5 放射パターン

光強度の角度分布を示す極座標図で、典型的なランバートまたはサイドエミッタパターンを持つ120°の視野角を確認できます。

4.6 スペクトル分布

相対強度対波長（約550-700 nm）のプロットで、AlGaInP材料に特徴的な、約591 nm（黄色）付近にピークを持ち、典型的な半値幅15 nmのスペクトルを示しています。

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パッケージです。主要寸法（特に指定がない限り公差±0.1mm）は以下の通りです：

• 長さ：2.0 mm
• 幅：1.25 mm
• 高さ：0.8 mm
• PCBランドパターン設計のためのパッド寸法および間隔が提供されています。

5.2 極性識別

カソードは通常、ノッチ、緑色の点、またはパッケージ下面の異なるパッドサイズなどでマーキングされています。回路動作には正しい向きが重要です。

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 (Pbフリー)

信頼性の高い実装のための重要なプロセスです。

• 予熱：150-200°Cで60-120秒間。
• 液相線以上時間 (217°C)：60-150秒間。
• 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以上時間：最大30秒間。
• 冷却速度：最大3°C/秒。

重要：リフローはんだ付けは2回以上行わないでください。加熱中のLEDへの機械的ストレスを避け、はんだ付け後のPCBを反らせないでください。

6.2 手はんだ付け

手動修理が必要な場合：

• 先端温度 < 350°Cのこてを使用してください。
• 各端子に < 3秒間熱を加えてください。
• 定格電力 < 25Wのこてを使用してください。
• 各端子のはんだ付けの間隔を > 2秒空けて、過熱を防いでください。
• 手はんだ付け中に損傷が発生する可能性が最も高いため、細心の注意を払ってください。

6.3 保管および湿気感受性

部品は防湿バッグに梱包されています。

• 使用準備が整うまで防湿バッグを開封しないでください。
• 開封後、未使用のLEDは温度≤30°C、相対湿度≤60%で保管する必要があります。
• 開封後のフロアライフは168時間（7日間）です。
• フロアライフを超過した場合、または乾燥剤インジケータの色が変化した場合は、ベーキングが必要です：リフロー前に60 ±5°Cで24時間。

7. 梱包および発注情報

7.1 リールおよびテープ仕様

• キャリアテープ幅：8 mm。
• リール直径：7インチ。
• 1リールあたりの数量：3000個。
• 詳細なリール、キャリアテープ、およびポケット寸法が公差±0.1mmで提供されています。

7.2 ラベル説明

梱包ラベルには以下が含まれます：

• CPN：顧客品番
• P/N：品番（例：19-213/Y2C-CP1Q2L/3T）
• QTY：梱包数量
• CAT：光度ランク（例：Q2）
• HUE：色度/主波長ランク（例：C、D3/D4に関連）
• REF：順方向電圧ランク（例：1Q2L、電圧ビンに関連）
• LOT No：トレーサビリティロット番号

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮点

8.1 電流制限は必須

LEDは電流駆動デバイスです。外部の電流制限抵抗または定電流ドライバを直列に使用する必要があります。急峻なI-V曲線は、わずかな電圧変化が大きな電流変化を引き起こし、LEDを瞬時に破壊（"焼損"）する可能性があることを意味します。抵抗値はオームの法則を使用して計算されます：R = (電源電圧 - VF) / IF。ここでVFは適切なビンからの順方向電圧です。

8.2 熱管理

電力は低い（最大60mW）ですが、LEDの性能と寿命は温度に依存します。複数のLEDを使用する場合や周囲温度が高い場合は特に、PCBが十分な放熱対策を提供していることを確認してください。デレーティング曲線を参照してください。

8.3 ESD対策

ESD HBM定格2000Vのため、このデバイスは中程度の感受性を持ちます。組立および修理時には、ESD安全手順（リストストラップ、接地作業台、導電性フォーム）で取り扱ってください。

9. 技術比較と差別化

AlGaInP技術に基づく19-213 LEDは、黄色発光において明確な利点を提供します：

• 従来の黄色LED（例：GaAsP）との比較：AlGaInPはより高い発光効率と優れた色飽和度（より鮮やかで純粋な黄色）を提供し、同じ電流でより明るい出力が得られます。
• 蛍光体変換白色/黄色LEDとの比較：直接半導体発光体として、時間経過による蛍光体の劣化がなく、長期的な色安定性が向上する可能性があります。また、スペクトルが狭く、特定のカラーフィルタを適用した用途に望ましい特性です。
• 大型リード付きLEDとの比較：SMDパッケージにより、自動実装、より高い基板密度、および寄生インダクタンスの低減が可能となり、高速スイッチング用途に有益です。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 適切な電流制限抵抗はどのように選定しますか？

保守的な設計のためには、発注コードで指定された電圧ビン（例：ビン24：最大2.3V）からの最大順方向電圧（VF）を使用してください。5V電源、目標20mAの場合：R = (5V - 2.3V) / 0.020A = 135オーム。次の標準値（例：150オーム）を使用し、結果の電流を計算します：I = (5V - 2.1V_typ) / 150 = ~19.3mAで安全です。

10.2 定電圧電源で抵抗なしにこのLEDを駆動できますか？

No.これはほぼ確実にLEDを破壊します。順方向電圧には許容差があり、温度によって変化します。代表的なVF（例：2.0V）に設定された定電圧源は、LEDの実際のVFが低い場合、過剰な電流を供給する可能性があります。

10.3 保管とベーキング処理がなぜ重要ですか？

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。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気化し、内部剥離や"ポップコーン"現象を引き起こしてパッケージを破損する可能性があります。防湿バッグとベーキング手順は、この故障モードを防ぎます。

10.4 品番のY2Cは何を意味しますか？

これはメーカー固有のコードで、光度（CAT）、主波長（HUE）、および順方向電圧（REF）のビニング情報をカプセル化しており、性能特性を正確に選択できるようにしています。

11. 設計および使用事例

11.1 低消費電力ステータスインジケータパネル

シナリオ：20個の黄色ステータスインジケータを持つコンパクトな制御パネルを設計。

設計選択：

1. 駆動回路：単一の5V電源ラインが利用可能。簡素さとコストのために、各LEDに直列抵抗を使用することを選択。ビンQ2（90-112 mcd）および電圧ビン21（1.9-2.0V）の場合、LEDごとに150オーム抵抗を選択し、約20mAの電流と明るく一貫した表示を実現。
2. PCBレイアウト：2.0x1.25mmのフットプリントにより、狭い間隔が可能。グランドプレーンへの小さな放熱用接続により、LEDあたりのわずか40mW（2V * 20mA）の放熱を支援。
3. プロセス：部品は自動ピックアンドプレース用に8mmテープで発注。開封後、湿気感受性の問題を避けるため、1シフト内でリール全体を使用。
4. 結果：19-213 LEDの小さなサイズと一貫したビニングにより、均一な色と明るさを持つ信頼性の高い高密度インジケータアレイを実現。

12. 動作原理

19-213 LEDは半導体フォトニックデバイスです。基板上に成長させたアルミニウムガリウムインジウムリン（AlGaInP）エピタキシャル層を使用して製造されています。材料のバンドギャップエネルギー（約1.7-2.3V）を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合プロセスにより、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。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、それが直接放出光の波長に対応します—この場合は鮮やかな黄色（~591 nm）です。水色透明樹脂封止は半導体ダイを保護し、レンズとして機能して120度の放射パターンを形成します。

13. 技術トレンド

19-213のような表面実装LEDは、自動製造との互換性により、現代の電子実装の標準となっています。この分野のトレンドには以下が含まれます：

• 効率向上：進行中の材料科学の改善により、AlGaInPや他の化合物半導体からより高い発光効率（電気ワットあたりのより多くの光出力）を生み出すことを目指しています。
• 小型化：PCB上でのさらなる高密度化を可能にするため、パッケージサイズの継続的な縮小（例：2.0mmから1.6mm以下へ）。
• 信頼性向上：より高いはんだ付け温度と過酷な環境条件に耐えるための、パッケージ材料およびダイ接合技術の改善。
• ビニングの厳密化：高度な選別およびテストにより、より狭い性能ビンが可能となり、設計者は製品の色と明るさの均一性をより正確に制御できます。
• 統合化：同じパッケージ内に電流制限抵抗またはICドライバを内蔵したLEDへのトレンドで、回路設計を簡素化します。