SMD LED 19-21/G6C-FM1N2B/3T データシート - サイズ 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 1.75-2.35V - 色 ブリリアント黄緑 - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-21 SMD LEDは、高密度実装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、コンパクトな表面実装デバイスです。このLEDは、AlGaInPチップ技術を採用し、鮮やかな黄緑色の光を出力します。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、より小型のPCB設計とコンパクトな最終製品を実現できることです。軽量構造により、スペースと重量が重要な制約となる小型・携帯機器アプリケーションにも理想的です。

本コンポーネントはRoHS、EU REACH、ハロゲンフリー指令に完全準拠しており、厳しい環境規制のあるグローバル市場への適合性を確保しています。7インチ径リールに巻かれた8mm幅テープにパッケージングされており、高速自動実装装置との完全な互換性があり、製造プロセスを効率化します。

1.1 中核的特徴と利点

• 小型パッケージ：SMDフォーマットにより、リード付き部品と比較して、はるかに小型の基板サイズと高い実装密度を実現します。
• 自動化対応：標準的な自動実装機に対応したテープ&リール包装で供給されます。
• 堅牢なはんだ付け：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。
• 環境適合性：本製品は鉛フリー、RoHS準拠、REACH準拠、ハロゲンフリー（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）です。
• 単色タイプ：単一で一貫性のある鮮やかな黄緑色を発光します。

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：

• 自動車のダッシュボード、スイッチ、制御パネルのバックライト。
• 電話機やファクシミリなどの通信機器における状態表示灯およびキーパッドのバックライト。
• LCDディスプレイ、スイッチパネル、シンボル用のフラットバックライトユニット。
• 民生電子機器、産業用制御装置、計測器における汎用インジケータランプ。

2. 技術仕様と客観的解釈

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。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

5Vの逆電圧定格は比較的低く、このLED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強調しています。25mAの順電流定格は小型SMD LEDでは標準的です。2000V（HBM）のESD定格は、標準的な取り扱い注意が必要であることを示しています。-40°Cから+85°Cまでの広い動作温度範囲は、自動車および産業環境に適しています。2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、順電流（IF）20mA、周囲温度（Ta）25°Cの代表的な動作条件下で測定されます。

パラメータ

光度範囲は広く（18-45 mcd）、これはビニングシステム（後述）によって管理されます。典型的な100度の指向角は、バックライトや拡散表示に適した広い発光パターンを提供します。570-574.5 nmの主波長は、可視スペクトルの黄緑領域に確実に位置する出力を示します。1.75Vから2.35Vの順電圧範囲は比較的低く、AlGaInP技術に典型的であり、消費電力の最小化に役立ちます。注記は、デバイスが逆動作向けに設計されていないことを明示しています。VR定格はIR試験のみを目的としています。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は性能別にビン（等級）に分類されます。これにより、設計者は輝度、色、電気的特性に関する特定の基準を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

ビンコード

包装ラベルのCATコードはこのビンに対応します。より高いビン（例：N2）を選択すると、より高い最低輝度が保証され、均一なパネル輝度や長距離視認性を必要とするアプリケーションで重要です。3.2 主波長ビニング

ビンコード

ラベルのHUEコードは、この色度/波長ビンを指します。複数のLED間での色の一貫性が重要な用途（マルチセグメントディスプレイや色合わせされたインジケータアレイなど）では、より厳密な波長制御（より狭いビン範囲）が不可欠です。3.3 順電圧ビニング

ビンコード

REFコードは電圧ビンを示します。同じ電圧ビンのLEDを使用することで、複数のLEDを並列接続した場合の電流分布をより均一にし、一部のLEDが過駰動されるのを防ぐことができます。4. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイスの動作を示すいくつかの代表的な特性曲線が記載されています。

4.1 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、非線形の関係にあることを示しています。推奨値である20mAを超えてLEDを駆動すると、輝度の向上が逓減する一方で、電力損失と接合温度が大幅に上昇し、寿命が短くなる可能性があります。

4.2 相対光度 vs. 周囲温度

この曲線は、光度の負の温度係数を示しています。周囲温度が上昇すると、光出力は減少します。これは高温環境で動作する設計において重要な考慮事項であり、必要な輝度レベルを維持するためには、デレーティングや熱管理が必要になる場合があります。

4.3 順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電流を定義しています。過熱を防止し信頼性を確保するため、高い周囲温度で動作する場合は順電流を減らす必要があります。長期信頼性のためには、この曲線に従うことが不可欠です。

4.4 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。順電圧は電流とともに増加します。動作領域における曲線の傾きは、必要な駆動電圧を知らせ、電流制限用の直列抵抗値の計算に役立ちます。

4.5 スペクトル分布と放射パターン

スペクトルプロットは、約575nmにピークを持つ単色性と、典型的な20nmの半値幅を確認しています。放射パターン図は、100度の指向角を持つランバート型の発光プロファイルを示し、中心軸からの角度に応じて強度がどのように変化するかを示しています。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

19-21パッケージの公称寸法は、2.0mm（長さ）x 1.25mm（幅）x 0.8mm（高さ）です。図面には、特に断りのない限り±0.1mmの公差が規定されています。パッケージには明確なカソードマークが示されており、組立時の正しい向きを確認するために重要です。PCB上の推奨ランドパターン（フットプリント）は、適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するために、これらの寸法に従って設計する必要があります。

5.2 極性識別

正しい極性はLEDの動作に不可欠です。パッケージには、カソード端子を識別するための明確なマーキング（通常は切り欠き、ドット、または面取りされた角）が施されています。設計者は、PCBのシルクスクリーンと組立文書がこの向きを明確に反映していることを確認し、逆取り付けを防ぐ必要があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いとはんだ付けは、LEDの性能と信頼性を維持するために重要です。

6.1 保管と湿気感受性

使用前：

• 組立の準備ができるまで防湿バリア袋を開封しないでください。開封後：
• 168時間（7日）以内に使用してください。未使用部品は、温度30°C以下、相対湿度60%以下で保管してください。再乾燥：
• 保管時間を超過した場合、または乾燥剤が湿気の侵入を示した場合は、使用前に60±5°Cで24時間乾燥（ベーキング）してください。6.2 リフローはんだ付けプロファイル（鉛フリー）

推奨プロファイルは、LEDを損傷することなく信頼性の高いはんだ接合を形成するために重要です。

予備加熱：

• 150-200°C、60-120秒。液相線以上時間（217°C）：
• 60-150秒。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。制限：
• リフローはんだ付けは2回までとします。6.3 手はんだの注意事項

手はんだが避けられない場合は、細心の注意が必要です：

先端温度<350°Cのはんだごてを使用してください。

• 端子ごとの接触時間は3秒以内に制限してください。
• 電力25W以下のごてを使用してください。
• 各端子のはんだ付けの間隔は、最低2秒空けてください。
• 6.4 電流保護と修理

電流制限：

外部直列抵抗は必須です。LEDの指数関数的なIV特性は、わずかな電圧上昇で大きな電流サージを引き起こし、即座に故障する可能性があることを意味します。抵抗値は、電源電圧と所望の動作電流におけるLEDの順電圧に基づいて計算する必要があります。修理：
はんだ付け後の修理は推奨されません。やむを得ない場合は、両端子を同時に加熱できる両頭はんだごてを使用し、機械的ストレスを避けてください。修理後の機能は常に確認してください。7. 包装および注文情報

7.1 包装仕様

LEDは防湿包装で供給されます：

キャリアテープ：

• 幅8mm。リール：
• 直径7インチ（178mm）。1リールあたりの数量：
• 3000個。包装：
• 部品は乾燥剤と湿度指示カードを入れたアルミ防湿袋に密封されています。7.2 ラベル説明

リールラベルには、含まれるLEDの特定のビンを定義するコードが記載されています：

P/N：

• 品番（例：19-21/G6C-FM1N2B/3T）。CAT：
• 光度ランク（例：M1、N2）。HUE：
• 色度座標および主波長ランク（例：CC3）。REF：
• 順電圧ランク（例：1）。LOT No：
• トレーサブルな製造ロット番号。8. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

最も一般的な駆動方法は、定電流源または直列電流制限抵抗を伴う電圧源です。電源電圧V_supplyの場合、抵抗値Rは次のように計算されます：R = (V_supply - V_F) / I_F。ここで、V_Fは所望の動作電流I_F（通常20mA）におけるLEDの順電圧です。最悪条件下でも電流が制限値を超えないようにするため、データシートまたはビンの最大V_Fを使用してください。

8.2 熱管理

パッケージは小型ですが、最大60mWの電力損失により温度上昇が発生する可能性があります。高温環境または高電流で動作するアプリケーションでは、LEDのはんだパッド周囲に十分なPCB銅面積（サーモパッド）を確保し、ヒートシンクとして機能させ、接合部から熱を逃がすようにしてください。

8.3 光学設計

100度の指向角は、広く拡散した光を提供します。集光または指向性のある光が必要な場合は、外部レンズや光導波路が必要になる場合があります。LEDパッケージの透明樹脂は、ライトパイプとの使用に適しています。

9. 技術比較と差別化

AlGaInP技術に基づく19-21 LEDは、黄緑色発光において明確な利点を提供します：

従来のリード付きLEDとの比較：

• 主な利点はSMDフォーマットであり、自動組立、小型化、軽量化を可能にします。他のSMD色との比較：
• AlGaInP LEDは、従来技術と比較して黄/琥珀/緑スペクトルで通常より高い発光効率を持ち、同じ電流でより明るい出力が得られます。白色LEDとの比較：
• 純色表示（例：状態表示灯）の場合、このような単色LEDは、蛍光体変換白色LEDよりも効率的で色飽和度が高くなります。10. よくある質問（FAQ）

10.1 なぜ直列抵抗が絶対に必要なのですか？

LEDは電流駆動デバイスです。その順電圧は負の温度係数と製造公差を持ちます。電流制限のない電圧源では、LEDが加熱されるにつれて暴走電流が流れ、急速に故障します。直列抵抗は、シンプルで線形な電流制限を提供します。

10.2 調光のためにPWM信号でこのLEDを駆動できますか？

はい、パルス幅変調（PWM）はLEDを調光する効果的な方法です。LEDを高速でオン/オフすることによって機能します。知覚される明るさはデューティサイクルに比例します。この方法は、アナログ（電流低減）調光で発生する可能性のある色ずれを回避します。可視フリッカーを避けるため、PWM周波数が十分に高い（通常>100Hz）ことを確認してください。

10.3 ビンコードは何を意味し、どのように選択すればよいですか？

ビンコードは、性能によってLEDを分類します。例えば、設計でパネル全体の均一な輝度が必要な場合は、狭い光度ビン（例：N1のみ）を指定する必要があります。色の一貫性が最も重要な場合は、狭い波長ビン（例：CC3のみ）を指定します。特定のビン組み合わせの入手可能性を確保するために、サプライヤーに相談してください。

10.4 このLEDを何回リフローはんだ付けできますか？

データシートでは、最大2回のリフローはんだ付けサイクルと規定されています。各熱サイクルは、内部ダイボンドやワイヤーボンドにストレスを誘導します。2サイクルを超えると、潜在的な故障や性能劣化のリスクが大幅に増加します。

11. 実践的な設計と使用例

11.1 ダッシュボードスイッチバックライト

自動車のダッシュボードでは、複数の19-21 LEDを半透明のスイッチキャップの背後に配置できます。その小さなサイズにより、狭いスペースにも収まります。同じ光度および波長ビンのLEDを使用することで、すべてのスイッチの色と輝度が均一になります。広い指向角により、スイッチ表面全体に均一な照明を提供します。動作温度範囲は、自動車室内環境を十分にカバーします。

11.2 PCB状態表示灯アレイ

ネットワークルーターや産業用コントローラーでは、これらのLEDを一列に並べて、電源、ネットワークアクティビティ、システム障害を示すことができます。低い順電圧により、システムの論理レール（例：3.3V）からの消費電力を最小限に抑えます。グリッド状に配置し、一貫した電圧ビンを指定することで、設計者は複数の並列接続されたLEDに対して単一の電流制限抵抗値を使用でき、部品表を簡素化できます。

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。この材料システムは、スペクトルの黄、橙、赤、緑領域での発光に特に効率的です。p-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。AlGaInP層の特定の組成が、発光の波長（色）を決定します。このデバイスでは、組成が調整され、主波長570nmから574.5nmの光子を生成し、人間の目には鮮やかな黄緑色として知覚されます。透明エポキシ樹脂封止材は、半導体チップを保護し、一次レンズとして機能して出力ビームを形成します。

13. 業界動向と発展

インジケータおよびバックライトLEDのトレンドは、より高い効率、より小型のパッケージ、そしてより高い統合度に向かって進み続けています。19-21は成熟した信頼性の高いパッケージサイズを表していますが、1.6x0.8mmやそれよりもさらに小さい新しいパッケージが、スペース制約の厳しいアプリケーションで一般的になりつつあります。また、高度なエピタキシャル成長技術と選別技術を通じて、製造レベルでの色の一貫性の向上とビン幅の縮小にも重点が置かれています。さらに、自動車および産業アプリケーションにおける高い信頼性への要求は、高温高湿条件下での性能向上を推進しています。基礎となるAlGaInP技術は、飽和色において主力技術であり続けていますが、特定の性能目標のために、他の材料システム（InGaNなど）を使用した蛍光体変換および直接発光緑色LEDの進歩も続いています。

The trend in indicator and backlight LEDs continues toward higher efficiency, smaller packages, and greater integration. While the 19-21 represents a mature and reliable package size, newer packages like 1.6x0.8mm or even smaller are becoming common for space-constrained applications. There is also a growing emphasis on improving color consistency and reducing bin spread at the manufacturing level through advanced epitaxial growth and sorting technologies. Furthermore, the drive for higher reliability in automotive and industrial applications pushes for improved performance under high-temperature and high-humidity conditions. The underlying AlGaInP technology remains a workhorse for saturated colors, though advancements in phosphor-converted and direct-emission green LEDs using other material systems (like InGaN) continue to evolve for specific performance targets.