SMD LED 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T データシート - サイズ 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 1.75-2.35V - 色 ブリリアントイエロー - 技術文書

1. 製品概要

19-21/Y2C-CP1Q2B/3Tは、小型サイズと信頼性の高い性能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表面実装デバイス（SMD）LEDです。この部品は、AlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン化物）半導体チップを利用して、鮮やかな黄色の光出力を生成します。LEDはウォータークリア樹脂パッケージに封止されており、光取り出し効率を向上させ、環境保護を提供します。その主な利点は、従来のリードフレームLEDと比較して占有面積が大幅に削減されていることであり、プリント回路基板（PCB）上の実装密度の向上、保管要件の低減、最終的にはエンド機器の小型化に貢献します。軽量構造はさらに、携帯機器や小型アプリケーションに理想的です。

1.1 主な特徴と適合規格

• 自動実装機（ピックアンドプレース）との互換性のため、直径7インチのリールに巻かれた8mm幅テープに包装されています。
• 標準的な赤外線（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での使用を想定して設計されています。
• ブリリアントイエロー光を発する単色タイプです。
• 鉛フリー（無鉛）材料で構成されています。
• 本製品はRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しています。
• EU REACH（化学物質の登録、評価、認可および制限）規則に準拠しています。
• ハロゲンフリー構造で、臭素（Br）および塩素（Cl）の個別上限は<900 ppm、合計上限は<1500 ppmに設定されています。

2. 技術仕様詳細

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発生する可能性がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。すべての値は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 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。
• 連続順電流（IF）：25 mA。連続的に印加できる最大直流電流です。
• ピーク順電流（IFP）：60 mA。これは最大パルス順電流であり、デューティサイクル1/10、周波数1 kHzの条件下でのみ許容されます。短時間の高輝度フラッシュを伴うアプリケーションで重要です。
• 電力損失（Pd）：60 mW。デバイスが熱として放散できる最大電力で、順電圧（VF）×順電流（IF）として計算されます。
• 静電気放電（ESD）人体モデル（HBM）：2000 V。この定格は、LEDの静電気に対する感度を示します。組立および取り扱い時には適切なESD対策手順に従う必要があります。
• 動作温度範囲（Topr）：-40°C から +85°C。デバイスが機能するように設計された周囲温度範囲です。
• 保管温度範囲（Tstg）：-40°C から +90°C。
• はんだ付け温度（Tsol）：リフローはんだ付けの場合、ピーク温度260°C、最大10秒間が規定されています。手はんだ付けの場合、はんだごて先端温度は350°Cを超えず、端子ごとに最大3秒間とします。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、通常動作条件下でのLEDの性能を定義し、特に断りのない限り、Ta=25°C、IF=20mAで測定されます。

• 光度（Iv）：最小45.0 mcdから最大112.0 mcdの範囲です。代表値はビニングコード（セクション3参照）に基づきこの範囲内に収まります。
• 指向角（2θ1/2）：約100度。これは光度が0度（軸上）の強度の半分になる全角です。
• ピーク波長（λp）：代表値は約591 nmです。これはスペクトルパワー分布が最大値に達する波長です。
• 主波長（λd）：585.5 nm から 591.5 nmの範囲です。これは人間の目がLEDの光の色と一致すると知覚する単一波長です。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：代表値15 nm。これは最大強度の半分の強度におけるスペクトルの幅（半値全幅 - FWHM）です。
• 順電圧（VF）：1.75 V から 2.35 Vの範囲です。指定された順電流で動作時のLED両端の電圧降下です。
• 逆電流（IR）：逆電圧5V印加時、最大10 μA。デバイスは逆バイアス動作を意図していません。

重要な注意事項：許容差は、光度が±11%、主波長が±1nm、順電圧が±0.1Vとして規定されています。逆電圧定格はIR試験条件にのみ適用されます。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

ビンは、IF=20mA時の最小および最大光度を定義します。

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

ビンは色の一貫性を定義します。

D3: 585.5 - 588.5 nm

D4: 588.5 - 591.5 nm

3.3 順電圧ビニング

ビンは、電流制御のための回路設計に役立ちます。

0: 1.75 - 1.95 V

1: 1.95 - 2.15 V

2: 2.15 - 2.35 V

4. 性能曲線分析

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 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）

この曲線は、電流と電圧の指数関数的関係を示しています。オン閾値を超えたわずかな電圧の増加は、電流の大幅な増加を引き起こします。これは、熱暴走やデバイス故障を防ぐために、アプリケーション回路に電流制限抵抗または定電流ドライバが絶対に必要であることを強調しています。

4.2 相対光度 vs. 周囲温度

LEDの光出力は、接合部温度が上昇すると減少します。曲線は通常、低温から約25°Cまでは光度が徐々に低下し、それ以上の高い周囲温度ではより顕著な減少を示します。これは、LEDが高温環境で動作する設計において、十分な輝度を確保するために考慮に入れる必要があります。

4.3 相対光度 vs. 順電流

この曲線は、光出力が順電流とともに増加するが、線形ではないことを示しています。効率（ルーメン毎ワット）は、絶対最大定格よりも低い電流でピークに達することがよくあります。この最適点を超えて動作すると、効率が低下し、より多くの熱が発生します。

4.4 スペクトル分布

このグラフは波長に対する相対強度をプロットし、黄色領域（〜591 nm）に代表的な帯域幅15 nmの単一ピークを示し、その単色性を確認しています。

4.5 放射パターン

極座標図は光の空間分布を示します。19-21パッケージは通常、ランバートまたはニアランバートパターンを示し、インジケータやバックライト用途に適した広く均一な視野角を提供します。

4.6 順電流デレーティング曲線

この曲線は、周囲温度の関数として許容される最大連続順電流を規定します。周囲温度が上昇すると、接合部温度を限界内に保ち、加速劣化を防ぐために、最大安全電流を低減しなければなりません。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

19-21 SMD LEDはコンパクトな長方形のフットプリントを持ちます。主要寸法（mm単位、特に断りのない限り公差±0.1mm）は、本体長約2.0 mm、幅1.25 mm、高さ0.8 mmを含みます。パッケージは、はんだ付け用に底面に2つのアノード端子とカソード端子を備えています。カソード識別マークはパッケージ上に明確に示されており、PCBの正しい向きにとって重要です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 電流保護

外部の電流制限機構（抵抗またはドライバIC）は必須です。LEDの指数関数的なI-V特性は、わずかな電源電圧の変動が大きな電流サージを引き起こし、瞬時故障につながる可能性があることを意味します。

6.2 保管および湿気感受性

LEDは乾燥剤入りの防湿バリアバッグに包装されています。

- 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は温度≤30°C、相対湿度≤60%で保管してください。

- バッグ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、または乾燥剤が湿気の侵入を示した場合は、リフローはんだ付け前に60±5°Cで24時間のベーキング（乾燥）が必要です。これによりポップコーン損傷を防止します。

6.3 リフローはんだ付けプロファイル

無鉛（Pbフリー）リフロープロファイルが規定されています：

- プリヒート：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秒以内。

- 加熱速度：最大6°C/秒（255°Cまで）。

- 冷却速度：最大3°C/秒。

- リフローは2回までとします。

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、先端温度≤350°Cのはんだごてを使用し、各端子に≤3秒間熱を加え、定格電力≤25Wのごてを使用してください。端子間には少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。リワークは強く推奨されません。やむを得ない場合は、パッケージへの機械的ストレスを避けるため、取り外し時に両端子を同時に加熱するツインチップはんだごてを使用してください。リワーク後は常にデバイスの機能を確認してください。

7. 包装および発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

部品は幅8 mmのエンボスキャリアテープに収められ、標準的な直径7インチ（178 mm）のリールに巻かれています。各リールには3000個が含まれています。自動供給装置との互換性を確保するため、キャリアテープのポケットおよびリールの詳細寸法が提供されています。

7.2 ラベル説明

リールラベルには、トレーサビリティと正しい適用のための重要な情報が含まれています：

- CPN：顧客部品番号（割り当てられている場合）。

- P/N：メーカー部品番号（例：19-21/Y2C-CP1Q2B/3T）。

- QTY：リール上の個数。

- CAT：光度ビンコード（例：P1, Q2）。

- HUE：色度/主波長ビンコード（例：D3, D4）。

- REF：順電圧ビンコード（例：0, 1, 2）。

- LOT No：品質追跡のための製造ロット番号。

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

• バックライト：計器盤、制御パネル、民生電子機器上のシンボル、スイッチ、小面積のバックライトに最適です。
• 状態表示：通信機器（電話、ファクス）、ネットワークハードウェア、産業用制御装置の電源、接続、機能状態表示に最適です。
• 汎用表示：コンパクトで明るい黄色の視覚信号を必要とするあらゆるアプリケーションに適しています。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動：常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。抵抗値は R = (電源電圧 - VF) / IF で計算します。VFは、最悪条件下でも電流が限界を超えないように、ビンまたはデータシートの最大値から選択する必要があります。
• 熱管理：パッケージは小さいですが、特に最大定格付近または高温環境で動作する場合、十分なPCB銅面積またはヒートパッド下（該当する場合）の熱ビアを確保して放熱してください。
• 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。取り扱いおよび組立時には、接地された作業台とリストストラップを使用してください。
• 光学設計：広い視野角は、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。集光が必要な場合は、外部レンズまたは光導波路が必要になる場合があります。

9. 技術比較および差別化

19-21/Y2C-CP1Q2B/3Tは、そのカテゴリでいくつかの利点を提供します：

サイズの利点：2.0x1.25mmのフットプリントは、従来の3mmまたは5mmスルーホールLEDよりも大幅に小さく、より高密度なPCBレイアウトを可能にします。

材料技術：AlGaInP半導体材料の使用は、従来技術と比較して黄色/オレンジ/赤スペクトルで高い効率と優れた色純度を提供します。

信頼性：SMD構造と堅牢なパッケージングは、良好な機械的安定性と振動耐性に貢献します。

規格適合：RoHS、REACH、ハロゲンフリー規格への完全準拠により、厳しい環境規制を持つ世界市場に適しています。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: ビニングコードの目的は何ですか？

A1: ビニングは、生産ロット内での色と明るさの一貫性を確保します。均一な外観を必要とするアプリケーション（例：複数LEDアレイ）では、厳しいビンの指定または同一ロットからの発注が推奨されます。

Q2: このLEDを3.3Vまたは5Vのロジック電源から直接駆動できますか？

A2: いいえ。常に電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、3.3V電源、代表VF 2.0V（20mA時）の場合、抵抗値は (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65オームとなります。標準の68オーム抵抗が適しています。

Q3: 防湿バリアバッグ開封後、厳格な7日間のフロアライフがあるのはなぜですか？

A3: 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。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、内部剥離やクラック（ポップコーン効果）を引き起こし、デバイスを破壊する可能性があります。

Q4: カソードをどのように識別しますか？

A4: パッケージには明確なカソードマークがあります。19-21パッケージでは、これは通常、カソード端子側の緑色のストライプ、切り欠き、または面取りされた角です。具体的なマーキングについては、常にパッケージ寸法図を参照してください。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：携帯型医療機器用に10個の黄色LEDを備えたコンパクトな状態表示パネルを設計する。

設計手順：

1. 回路設計：共通の3.3Vラインを使用。最悪ケースの直列抵抗を計算：R = (3.3V - 2.35V_最大VF) / 0.020A = 47.5オーム。標準の47オーム、1/10W抵抗を選択。これにより、LEDが最小VFを持っていても電流が20.2 mAを超えないことが保証されます。

2. PCBレイアウト：個々の視認性のために、LEDを中心間隔少なくとも5mmで配置。放熱を助けるために、カソードパッドに接続された小さな銅面を追加。組立の明確さのために、シルクスクリーンの外形線と極性マーク（アノード用に+、カソード用に-またはカソード記号）を追加。

3. 組立：均一な輝度と色を確保するため、すべてのLEDを同じ光度ビン（例：Q1ビン）および主波長ビン（例：D4ビン）から発注。防湿バリアバッグ開封後すぐにLEDを使用するようにPCB組立をスケジュール。

4. テスト：設計された動作条件下で、パネルからのサンプルの順電圧と光出力を確認。

12. 動作原理

このLEDの発光は、AlGaInPで作られた半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスに基づいています。接合部の内蔵電位を超える順電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入されます。そこでそれらは再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。AlGaInP合金の特定のバンドギャップエネルギーが、この場合は黄色スペクトル（〜591 nm）にある発光の波長を決定します。ウォータークリアエポキシ樹脂封止材はチップを保護し、機械的支持を提供し、光出力パターンを形成します。

13. 技術トレンド

19-21シリーズのようなSMD LEDのトレンドは、以下の方向に進み続けています：

効率向上：エピタキシャル成長とチップ設計の継続的な改善により、ルーメン毎ワット（lm/W）が向上し、同じ光出力での消費電力が削減されます。

小型化：超コンパクトデバイス向けに、さらに小さなパッケージサイズ（例：1.0x0.5mm）が開発されています。

信頼性向上：パッケージ材料とプロセスの改善により、動作寿命が長くなり、高温高湿下での性能が向上します。

スマート統合：広範な市場では、統合ドライバまたは制御回路を備えたLEDの成長が見られますが、19-21のような標準的なディスクリート部品は、コスト効率の高い大量生産のインジケータおよびバックライトアプリケーションにおいて不可欠です。