SMD LED 19-213 ダークレッド ウォータークリア データシート - 2.0x1.25x0.8mm - 2.0V - 0.06W - 技術文書

1. 製品概要

19-213は、高密度実装を必要と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、コンパクトな表面実装型LEDです。AlGaInP半導体技術を採用し、ダークレッドの発光を実現しています。この部品の主な利点は、その極小フットプリントにあり、より小型のPCB設計、保管スペースの削減を可能にし、最終的にはエンド機器の小型化に貢献します。軽量構造であることも、携帯機器やスペースに制約のあるアプリケーションに理想的です。

LEDは、直径7インチのリールに巻かれた8mm幅のテープにパッケージングされており、自動ピック＆プレース組立装置との完全な互換性があります。信頼性と環境適合性を考慮して設計されており、鉛フリー、RoHS準拠、EU REACH規則準拠、ハロゲンフリー基準（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を満たしています。

1.1 中核的利点

• 小型化：従来のリードフレーム型LEDよりも大幅に小型で、高い実装密度を実現します。
• 自動化対応：テープ＆リール包装で供給され、高速自動組立に対応します。
• プロセス互換性：赤外線（IR）および気相リフローはんだ付けプロセスの両方に適しています。
• 環境規制適合：主要な世界的な環境・安全基準（鉛フリー、RoHS、REACH、ハロゲンフリー）に準拠しています。
• 信頼性の高い性能：規定の動作条件下で安定した電気光学特性を発揮します。

1.2 対象アプリケーション

このLEDは汎用性が高く、以下のような様々な照明および表示用途に使用されます：

• バックライト：計器パネル、スイッチ、シンボルの照明用。
• 通信機器：電話機やファクシミリの状態表示灯およびキーパッドバックライト用。
• LCDディスプレイ：フラットバックライトユニット用。
• 汎用表示：コンパクトで明るいダークレッドの表示灯を必要とするあらゆるアプリケーション。

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。これらの定格を超える、または定格での動作は推奨されません。

解釈：低い逆電圧定格（5V）は、このデバイスが逆バイアス動作向けに設計されておらず、逆電圧が発生する可能性のある回路では保護が必要であることを示しています。順電流定格25mAは連続DCの限界値です。60mAのピーク定格は、マルチプレックス表示アプリケーションなどで有用な短いパルスを可能にします。ESD定格2000V HBMはLEDの標準的な値であり、組立時の標準的なESD取り扱い注意が必要であることを示しています。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、特に断りのない限り、接合部温度（Tj）25°C、順電流（IF）20mAの条件下で測定されます。これらはデバイスの代表的な性能を定義します。

解釈：光度には広いビニング範囲（45-112 mcd）があり、これはビニングシステムで管理されます。120度の視野角は非常に広く、バックライトや汎用表示に適した広く拡散した光パターンを提供します。主波長範囲625.5-637.5 nmは、発光がスペクトルのダークレッド部分に確実に位置することを示しています。典型的な20nmのスペクトル半値幅は、比較的純粋な色の発光を示しています。順電圧はAlGaInP LEDに典型的な比較的低い値であり、消費電力の最小化に役立ちます。

2.3 熱的考慮事項

別個の熱抵抗パラメータとして明示的に詳細が記載されていませんが、熱管理は重要です。絶対最大電力損失は60mWです。これを超えると、特に高温環境下では、発光出力と寿命が低下します。PDFに示されているデレーティング曲線は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、最大許容順電流がどのように減少するかを示しています。高電流で動作する、または高温環境でのアプリケーションでは、適切な熱放散を備えたPCBレイアウトが推奨されます。

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは主要な性能パラメータに基づいて選別（ビニング）されます。19-213では、光度（Iv）、主波長（λd）、順電圧（VF）の3次元ビニングシステムが採用されています。

3.1 光度ビニング

製品コードR7C-AP1Q2L/3Tは、特定のビン組み合わせを示唆しています。これを分析すると、Q2はおそらく光度ビン（90-112 mcd）に対応しています。

3.2 主波長ビニング

製品コードにおいて、R7Cは波長ビンを表している可能性があります。Rは赤色を示すことが多く、7CはE6-E8範囲内の特定の色度座標または波長サブビンを指定している可能性があります。

3.3 順電圧ビニング

製品コードのAP1は順電圧ビンに関連している可能性があります。このビニングは、複数のLEDを直列駆動する際に一貫した輝度を確保するために設計者にとって重要です。なぜなら、より高いVfビンのLEDはより多くの電圧降下を引き起こし、電流制限回路で考慮されない場合、電流と輝度を低下させる可能性があるからです。

4. 性能曲線分析

データシートには、非標準条件下でのデバイス動作を理解するために不可欠な、いくつかの代表的な特性曲線が提供されています。

4.1 相対光度 vs. 順電流

この曲線は、低電流域では光度が順電流に対して超線形的に増加し、高電流域（通常は推奨値20mA以上）では飽和する傾向があることを示しています。定格電流を超えてLEDを駆動すると、光出力の向上効果が減少する一方で、発熱が著しく増加し、劣化が加速します。

4.2 相対光度 vs. 周囲温度

これは熱設計にとって重要な曲線です。周囲温度（ひいては接合部温度）が上昇するにつれて発光出力が減少することを示しています。AlGaInP LEDの場合、動作温度範囲-40°Cから+85°Cで出力が約20-30%低下する可能性があります。高温環境向けの設計では、十分な輝度を維持するためにこのデレーティングを考慮する必要があります。

4.3 順電圧 vs. 順電流

IV曲線は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。順電圧は負の温度係数を持ちます（温度が上昇すると減少します）。これは定電圧駆動方式にとって重要です。なぜなら、温まったLEDはより多くの電流を引き込み、適切に電流制限されない場合、熱暴走を引き起こす可能性があるからです。

4.4 スペクトル分布と放射パターン

スペクトルプロットはピーク波長と約20nmのFWHMを確認します。放射パターンプロット（極座標図）は120度の視野角を視覚的に確認し、均一な照明に理想的な滑らかで広い放射プロファイルを示しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは非常にコンパクトなSMDパッケージを採用しています。主要寸法（mm）はおよそ：長さ（L）= 2.0、幅（W）= 1.25、高さ（H）= 0.8です。カソードは通常、パッケージ上のマーキングまたは面取りされたコーナーで識別されます。正確な寸法とパッドレイアウトは、PCBフットプリント設計のためにPDFの詳細寸法図から取得する必要があります。公差は通常±0.1mmです。

5.2 極性識別

正しい極性は必須です。データシートのパッケージ図にはアノードとカソードのパッドが示されています。誤接続はLEDの発光を妨げ、最大逆電圧5Vを印加するとデバイスを損傷する可能性があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

LEDは鉛フリーリフロープロセスに対応しています。信頼性のために推奨温度プロファイルは重要です：

• 予熱：150-200°C、60-120秒間。
• 液相線以上時間（TAL）：217°C以上、60-150秒間。
• ピーク温度：最大260°C、最大10秒間保持。
• 昇温速度：最大6°C/秒。
• 降温速度：最大3°C/秒。

重要規則：エポキシ樹脂および内部接合部への熱ストレス損傷を避けるため、同一デバイスでのリフローはんだ付けは2回までとします。

6.2 手はんだ付け

手作業による修理が必要な場合は、細心の注意が必要です：

• はんだごて先温度：< 350°C。
• 端子ごとの接触時間：< 3秒。
• はんだごて電力：< 25W。
• 各端子のはんだ付けの間には、少なくとも2秒の間隔を空けて放熱を図ります。

データシートは、損傷が手はんだ付け時に発生することが多いことを明示的に警告しています。

6.3 保管および湿気感受性

LEDは、リフロー時のポップコーン現象（パッケージクラック）を引き起こす可能性のある湿気吸収を防ぐため、乾燥剤を封入した防湿バリアバッグにパッケージングされています。

1. 使用準備が整うまでバッグを開封しないでください。
2. 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。
3. バッグ開封後のフロアライフは168時間（7日間）です。
4. 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が飽和を示した場合は、ベーキング処理が必要です：使用前に60±5°Cで24時間処理します。

7. 包装および注文情報

7.1 リールおよびテープ仕様

標準包装は1リールあたり3000個です。キャリアテープ幅は8mmで、標準的な直径7インチ（178mm）のリールに巻かれています。リール、キャリアテープポケット、カバーテープの詳細寸法は、自動装置フィーダーとの互換性のためにPDFに提供されています。

7.2 ラベル説明

リールラベルには、トレーサビリティと検証のための主要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：19-213/R7C-AP1Q2L/3T）。
• QTY：リール上の個数。
• CAT：光度ランク（例：Q2）。
• HUE：色度/主波長ランク（例：R7Cに関連）。
• REF：順電圧ランク（例：AP1に関連）。
• LOT No：品質追跡のための製造ロット番号。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 電流制限は必須

データシートの最初の使用上の注意は強調しています：外部の電流制限抵抗（または定電流ドライバ）を必ず使用してください。LEDは、順電圧（Vf）をわずかに超える電圧の小さな増加に対して電流が急激に上昇する特性があります。電流制御なしで電圧源から直接駆動すると、過剰電流、即時の過熱、および致命的な故障が発生します。

8.2 回路基板レイアウト

はんだ付け中およびはんだ付け後にLEDに機械的ストレスをかけないでください。組立後、LED付近でPCBを曲げたり反らせたりしないでください。これははんだ接合部やLEDパッケージ自体のクラックを引き起こす可能性があります。信頼性の高いはんだフィレットを実現するために、PCBフットプリントが推奨ランドパターンと一致していることを確認してください。

8.3 アレイにおける熱管理

バックライト用にこれらのLEDのアレイを設計する際は、総電力損失を考慮してください。LEDを適切に間隔を空け、熱ビア（多層基板の場合）を設けることで、放熱を助け、輝度と寿命を低下させる局所的なホットスポットを防ぐことができます。

9. 技術比較と差別化

19-213 LEDの同クラスにおける主な差別化要因は、非常にコンパクトなパッケージサイズ、ウォータークリア樹脂による広い120度視野角（高い軸上強度を提供）、そして現代の環境基準への完全準拠を組み合わせている点です。従来の拡散樹脂LEDと比較して、ウォータークリアレンズは同じチップサイズでより高い光度を提供します（120度の角度によって効果的に広がる、より指向性のあるビーム特性を持ちます）。そのAlGaInP技術は、GaAsPなどの旧来技術と比較して、赤色/オレンジスペクトルにおいてより高い効率と優れた色飽和度を提供します。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 電源が正確に2.0Vの場合、抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

No.これは危険です。順電圧（Vf）には許容差と負の温度係数があります。2.0Vの電源は25°CではVfを下回るかもしれませんが、LEDが温まるとVfが低下します。これにより電流が制御不能に上昇する可能性があります。常に20mA以下に設定された直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。

10.2 保管およびベーキング手順がなぜそれほど重要ですか？

SMDプラスチック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蒸気に変わり、内部圧力を発生させ、パッケージの剥離やエポキシのクラックを引き起こし、即時または潜在的な故障につながります。ベーキングプロセスは、この吸収された湿気を安全に除去します。

10.3 製品コード 19-213/R7C-AP1Q2L/3T をどのように解釈すればよいですか？

これは正確な性能ビンを指定する完全な部品番号です：

• 19-213：基本製品ファミリーおよびパッケージ。
• R7C：おそらくダークレッドの色度/波長ビンを指定。
• AP1：おそらく順電圧ビンを指定。
• Q2：光度ビン（90-112 mcd）を指定。
• L/3T：包装タイプや特殊マーキングなどの他の属性を示している可能性があります。

正確な定義については、メーカーの完全なビンコード文書を参照してください。

11. 設計および使用例

11.1 ダッシュボードスイッチバックライト

シナリオ：シンボルの背後に均一な赤色の発光を必要とする自動車ダッシュボードスイッチのバックライト設計。実装：19-213 LEDを2-3個使用し、導光板または拡散板の背後に配置します。その広い120度視野角は、ホットスポットのない均一な照明の作成に役立ちます。車両の12V電源から（必要に応じて適切な電圧レギュレータを使用して）単一の電流制限抵抗で直列駆動します。抵抗値は R = (電源電圧 - (N * LEDのVf)) / 希望電流 で計算します。典型的なVfが各2.0VのLED3個を直列に、安定化5Vラインから15mAで駆動する場合：R = (5V - 6V) / 0.015A = -66.7オーム。この計算は問題を示しています：合計Vf（6V）が電源（5V）を超えています。したがって、直列のLED数を減らす（例：LED2個：R = (5V - 4V)/0.015A ≈ 67オーム）、またはより高い電圧源から並列に（それぞれに独自の抵抗を付けて）接続します。この例は、回路設計において順電圧を考慮することの重要性を強調しています。

12. 動作原理

19-213 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。P-N接合に順電圧が印加されると、N型材料からの電子とP型材料からの正孔が活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、光子（光）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、それが今度は発光の波長（色）を決定します—この場合はダークレッド（ピーク約639 nm）。ウォータークリアエポキシ樹脂封止材は半導体チップを保護し、機械的安定性を提供し、光出力を指定された120度視野角に形成するレンズとして機能します。

13. 技術トレンド

19-213のようなLEDの開発は、いくつかの主要な業界トレンドに従っています：小型化：より高密度な電子機器を可能にするためのパッケージサイズの継続的な縮小。高効率化：内部量子効率とパッケージからの光取り出し効率の継続的な改善により、単位電気入力（mA）あたりの光出力（mcd）を向上。環境規制適合：RoHSやREACHなどの世界的な規制によって推進される、鉛フリーはんだ付けおよびハロゲンフリー材料への移行は、現在では基本要件となっています。自動化と標準化：テープ＆リールへの包装および標準的なSMDフットプリント（この2.0x1.25mmの近似サイズなど）への準拠は、コスト効率の高い大量生産に不可欠です。将来のバージョンでは、同じフットプリント内でのさらなる高輝度化、熱性能の向上、またはディスプレイアプリケーション向けの拡張された色域や演色性指数に焦点が当てられる可能性があります。