SMD LED 19-21/S2C-AL2M2VY/3T データシート - サイズ 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 1.7-2.2V - 色 ブリリアントオレンジ - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-21/S2C-AL2M2VY/3Tは、AlGaInPチップ技術を利用してブリリアントオレンジ色を発光する表面実装デバイス（SMD）LEDです。この部品は、現代のコンパクトな電子アセンブリ向けに設計されており、基板スペースの利用効率と自動化製造プロセスにおいて大きな利点を提供します。

1.1 中核的利点と製品ポジショニング

このLEDの主な利点は、その極小フットプリントです。従来のリードフレーム型LEDよりも大幅に小型であるため、より小型のプリント基板（PCB）の設計、より高い部品実装密度、保管スペースの削減、そして最終的にはよりコンパクトなエンドユーザー機器の実現を可能にします。軽量構造であることも、サイズと重量が重要な制約となるアプリケーションにおいて理想的な選択肢となります。

このLEDは単色タイプであり、鉛フリー（Pbフリー）で、RoHS、EU REACH、ハロゲンフリー規格（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を含む主要な環境・安全規制に準拠しています。7インチ径リール上の8mmテープで供給され、大量生産電子機器製造で使用される標準的な自動実装機と完全に互換性があります。また、赤外線および気相リフローはんだ付けプロセスの両方に対応しています。

2. 技術仕様と詳細解説

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。

• 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 (連続)。
• ピーク順方向電流 (I_FP):60mA (デューティサイクル1/10、周波数1kHz時)。この定格はパルス動作専用です。
• 電力損失 (P_d):60mW。これは、熱的限界を超えることなくパッケージが放散できる最大電力です。
• 静電気放電 (ESD) 人体モデル (HBM):2000V。これは中程度のESD感受性を示しており、適切なESD取り扱い手順が必要です。
• 動作温度 (T_opr):-40°C から +85°C。このデバイスは産業用温度範囲アプリケーションに対応しています。
• 保管温度 (T_stg):-40°C から +90°C。
• はんだ付け温度:リフローはんだ付けでは、ピーク温度260°Cを最大10秒間と規定されています。手はんだ付けでは、はんだごて先端温度を350°C以下に保ち、端子ごとに最大3秒間の加熱とします。

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、周囲温度(T_a) 25°C、順方向電流(I_F) 5mAの標準試験条件下で測定されます。

• 光度 (I_v):最小14.5 mcdから最大28.5 mcdの範囲です。代表値はこの範囲内にあります。許容差は±11%です。
• 視野角 (2θ_1/2):半値角は代表値で100度であり、広い視野パターンを示しています。
• ピーク波長 (λ_p):代表値 611 nm。
• 主波長 (λ_d):600.5 nm から 612.5 nmの範囲で、許容差は±1 nmです。このパラメータは知覚される色を定義します。
• スペクトル帯域幅 (Δλ):代表値 17 nm (半値全幅で測定)。
• 順方向電圧 (V_F):I_F=5mA時、1.70Vから2.20Vの範囲で、許容差は±0.05Vです。
• 逆電流 (I_R):逆電圧(V_R) 5V印加時、最大10 μA。重要注意:このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。この試験条件はリーク電流特性評価のみを目的としています。

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選別されます。

3.1 光度ビニング

I_F= 5mAでビニング。

• L2:14.5 mcd から 18.0 mcd
• M1:18.0 mcd から 22.5 mcd
• M2:22.5 mcd から 28.5 mcd

3.2 主波長ビニング

I_F= 5mAでビニング。

• D8:600.5 nm から 603.5 nm
• D9:603.5 nm から 606.5 nm
• D10:606.5 nm から 609.5 nm
• D11:609.5 nm から 612.5 nm

3.3 順方向電圧ビニング

I_F= 5mAでビニング。

• 19:1.70V から 1.80V
• 20:1.80V から 1.90V
• 21:1.90V から 2.00V
• 22:2.00V から 2.10V
• 23:2.10V から 2.20V

品番中の19-21は、おそらくこれらのカテゴリからの特定のビン（例：V_Fビン 19-21）を参照しています。

4. 性能曲線分析

データシートには、設計上極めて重要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 分光分布

この曲線は、約611 nmを中心とする単一の支配的なピークを示しており、AlGaInPベースのオレンジLEDの特徴です。狭い帯域幅（代表値17 nm）により、鮮やかで純粋なオレンジ色が得られます。

4.2 相対光度 vs. 順方向電流

この曲線は、低電流域では一般的に線形ですが、電流が増加するにつれて飽和効果を示します。所望の輝度レベルを達成するために必要な駆動電流を決定する上で不可欠です。

4.3 相対光度 vs. 周囲温度

光度は周囲温度が上昇するにつれて減少します。この曲線は、広い温度範囲で動作するアプリケーションにおいて極めて重要であり、設計者が期待される出力をデレートしたり、駆動回路で補償したりすることを可能にします。

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連続順方向電流を示しています。温度が上昇すると、デバイスの電力損失限界内に収め、熱暴走を防ぐために、最大電流を低減しなければなりません。

4.5 順方向電圧 vs. 順方向電流 (I-V曲線)

この標準的なダイオード曲線は指数関数的な関係を示しています。順方向電圧は負の温度係数を持ち、接合温度が上昇するとわずかに減少することを意味します。

4.6 放射パターン

極座標図は、代表的な100度の視野角を持つ、ランバート型に近い広い放射パターンを確認しており、広い領域に均一な照明を提供します。

5. 機械的・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パッケージです。主要寸法（mm単位、特に指定のない限り許容差±0.1mm）には、本体サイズが長さ約2.0mm、幅約1.25mm、高さ約0.8mmが含まれます。詳細図面には、パッド位置、スタンドオフ高さ、およびカソード識別マークの位置が規定されています。

5.2 極性識別

パッケージおよび寸法図面に明確なカソードマークが示されています。逆バイアスによる損傷を防ぐため、組立時には正しい極性を守らなければなりません。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 電流制限

必須:LEDと直列に、常に外部の電流制限抵抗または定電流ドライバを使用しなければなりません。LEDの順方向電圧は急峻な立ち上がり特性を持ち、供給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の増加を引き起こす可能性があります。

6.2 保管および湿気感受性

LEDは乾燥剤と共に防湿バリアバッグに包装されています。

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以下、相対湿度60%以下の環境で保管してください。
3. バッグ開封後のフロアライフは168時間（7日間）です。
4. 暴露時間を超えた場合、または乾燥剤インジケータが変色した場合は、ポップコーン損傷を防ぐために、リフローはんだ付け前に部品を60°C ±5°Cで24時間ベーキングする必要があります。

6.3 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリー（Pb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。

リフローはんだ付けは2回を超えて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。

6.4 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、端子ごとに加熱時間を≤3秒とし、定格電力<25Wのごてを使用してください。端子間の冷却間隔は>2秒確保してください。リワークは強く推奨されません。絶対に必要な場合は、両端子を同時に加熱して部品を持ち上げるデュアルチップはんだごてを使用し、パッド損傷を避けてください。リワーク後は常にLEDの機能を確認してください。

7. 包装および発注情報

7.1 リールおよびテープ仕様

LEDは、7インチ径リール上のエンボス加工キャリアテープで供給されます。テープ幅は8mmです。各リールには3000個が収容されています。キャリアテープのポケットおよびリールの詳細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

リールラベルにはいくつかの主要なフィールドが含まれます:

• CPN:顧客品番
• P/N:メーカー品番 (例: 19-21/S2C-AL2M2VY/3T)
• QTY:包装数量
• CAT:光度ランク (ビンコード、例: M1)
• HUE:色度座標 & 主波長ランク (ビンコード、例: D10)
• REF:順方向電圧ランク (ビンコード、例: 20)
• LOT No:トレーサビリティのための製造ロット番号。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• 車載インテリア:ダッシュボードインジケータ、スイッチ、制御パネルのバックライト。
• 通信機器:電話機、ファクシミリ、ネットワークハードウェアの状態表示灯およびキーパッドバックライト。
• 民生電子機器:小型LCDディスプレイのフラットバックライト、スイッチ照明、シンボルインジケータ。
• 汎用表示:多種多様な電子機器における電源状態、モード表示、警報信号。

8.2 設計上の考慮事項

1. 駆動回路:常に定電流源または直列抵抗を伴う電圧源を実装してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F を使用して計算します。ここで、V_Fは堅牢な設計のために最大ビン値（2.2V）から選択すべきです。
2. 熱管理:電力は低いですが、高周囲温度または最大電流付近で動作する場合は、LEDパッドの下に十分なPCB銅面積またはサーマルビアを確保し、放熱を助け、光出力の安定性を維持してください。
3. 光学設計:広い100度の視野角は、二次光学系なしで広範囲の照明を必要とするアプリケーションに適しています。集光ビームの場合は、レンズが必要になる場合があります。
4. ESD保護:LEDがユーザーがアクセス可能な場所にある場合、デバイスが2kV HBM定格であるため、敏感な信号線にESD保護ダイオードを組み込んでください。

9. 技術比較と差別化

従来のスルーホールLED技術と比較して、19-21 SMD LEDは以下を提供します:

• 小型化:大幅に小さなフットプリントとプロファイル。
• 製造効率:完全自動化された高速組立を可能にします。
• 性能:AlGaInP技術は、オレンジ/赤スペクトルにおいて高効率と良好な色飽和度を提供します。
• 信頼性:ソリッドなSMD構造は、一般に、リードフレームへのワイヤボンディングを有するデバイスよりも、振動および機械的衝撃に対してより頑丈です。

他のいくつかのSMDオレンジLEDと比較して、この部品の特定のビニング構造（光度、主波長、順方向電圧）により、複数のLEDをアレイで使用する場合、システムレベルでのより厳密な色と明るさのマッチングが可能になります。

10. よくある質問 (FAQ)

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長 (λ_p) は、分光パワー分布が最大となる波長です。主波長 (λ_d) は、LEDの知覚される色に一致する単色光の波長です。対称スペクトルを持つLEDでは、これらはしばしば近い値になりますが、色指定に関してはλ_dの方がより関連性が高いです。

Q: このLEDを20mAで連続駆動できますか？

A: はい、絶対最大連続順方向電流は25mAなので、20mAは仕様内です。ただし、周囲温度が25°Cを大幅に超える場合はデレーティング曲線を参照し、適切な放熱を確保する必要があります。

Q: なぜ逆電圧定格は5Vしかないのですか？

A: このLEDは逆バイアス動作用に設計されていません。5V定格はリーク電流(I_R) を測定するための試験条件です。回路設計では、LEDが逆電圧を受けないように、通常は正しい向きに配置するか、アプリケーションで必要であれば保護ダイオードを並列（逆並列）に配置することで確保しなければなりません。

Q: 品番 19-21/S2C-AL2M2VY/3T はどのように解釈すればよいですか？

A: 完全な解読は独自のものかもしれませんが、一般的なパターンは次の通りです：19-21はおそらく順方向電圧ビン範囲を示し、S2Cはパッケージサイズ/スタイル（2.0x1.25mm）を指し、AL2M2VYはチップ材料（AlGaInP）、色（ブリリアントオレンジ）、その他の属性をエンコードしており、3Tはテープ＆リール包装を示している可能性があります。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ:5V電源ラインで動作する民生機器用の3つのオレンジ状態表示灯クラスタを設計します。目標は均一な明るさと色です。

設計ステップ:

1. 電流選択:明るさと寿命の良いバランスのためにI_F= 10mAを選択します。これは25mAの最大値をはるかに下回ります。
2. 電圧計算:保守的な設計のためにデータシートの最大V_F（2.20V）を使用します。直列抵抗 R = (5V - 2.20V) / 0.010A = 280Ω。最も近い標準E24値は270Ωまたは300Ωです。270Ωを選択すると、I_F≈ (5-2.2)/270 = 10.37mAとなります。
3. 抵抗での電力:P = I²R = (0.01037)²* 270 ≈ 0.029W。標準の1/10W（0.1W）抵抗で十分です。
4. 均一性の確保:均一な外観を実現するために、発注時に厳しいビニング要件を指定します：すべてのLEDが同じ主波長ビン（例：D10）および同じ光度ビン（例：M1）から来るように要求します。各LEDに個別の抵抗を使用することで（すべてを並列に接続する1つの抵抗ではなく）、小さなV_Fの変動を補償し、等しい電流を確保します。
5. レイアウト:熱的結合を防ぐためにLEDを適切な間隔で配置します。信頼性の高いはんだ付けのために、寸法図面から推奨されるパッドレイアウトに従ってください。

12. 技術原理の紹介

19-21 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。この化合物半導体は、オレンジ、赤、黄色のスペクトル領域で効率的な発光を生み出すために必要な直接遷移型バンドギャップ制御を可能にします。p-n接合に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、そこで再結合して光子の形でエネルギーを放出します。結晶格子中のアルミニウム、ガリウム、インジウムの特定の比率が、バンドギャップエネルギー、したがって発光の波長（色）を決定します。透明樹脂封止材はチップを保護し、一次レンズとして機能し、発光を広い視野角パターンに形成します。

13. 業界動向と発展

19-21のようなSMD LEDの市場は進化し続けています。主なトレンドは以下の通りです:

• 効率向上:継続的な材料科学およびチップ設計の改善により、より高い発光効率（電気ワット当たりのより多くの光出力）が実現され、より低い駆動電流とシステム電力消費の削減が可能になります。
• 小型化:より小型のデバイスへの要望により、パッケージサイズは19-21よりもさらに小さく（例：1608、1005メートルサイズ）、性能を維持または向上させています。
• 信頼性と寿命の向上:包装材料、ダイボンド、ワイヤボンディング（またはフリップチップ設計）の改善により、動作寿命が延長され、高温高湿条件下での性能が向上しています。
• スマート統合:より広範なトレンドとして、定電流ドライバやアドレス可能コントローラ（WS2812など）のような制御回路をLEDパッケージに直接統合することがあり、複雑な照明効果のためのシステム設計を簡素化します。
• 持続可能性:このデータシートに見られるように、ハロゲンフリー、鉛フリー、REACH準拠材料への焦点は、世界的な環境規制によって推進される標準的な業界要件です。

オレンジ/赤色のための基本的なAlGaInP技術は成熟していますが、これらの包装および統合のトレンドにより、19-21のような部品は関連性を保ち、時間とともに改善され続けます。