SMD LED 19-223/R6BHC-A05/2T データシート - マルチカラー - 赤 & 青 - 2.0V/3.3V - 60mW/75mW - 技術文書

1. 製品概要

19-223は、高密度電子アセンブリ向けに設計されたコンパクトな表面実装型LEDです。マルチカラータイプで、鮮やかな赤色（R6 AlGaInPチップ使用）と青色（BH InGaNチップ使用）の発光色が用意されており、両方ともウォータークリア樹脂パッケージに封止されています。その小型フォームファクタにより、基板サイズの大幅な削減、実装密度の向上、より小型で軽量な最終機器の設計が可能となり、ミニチュアアプリケーションに最適です。

1.1 主要特長と適合規格

主な特長として、自動実装装置との互換性を確保するため、7インチ径リール上の8mmテープに梱包されています。本コンポーネントは、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適しています。鉛フリー製品であり、RoHS、EU REACH、ハロゲンフリー規格（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）などの主要な環境規制に適合しています。

1.2 主な用途

このLEDは汎用性が高く、様々な照明および表示用途に使用されます。主な用途には、ダッシュボード、スイッチ、シンボルのバックライト、電話やファクシミリなどの通信機器のインジケータおよびバックライト、LCD用フラットバックライト、汎用照明アプリケーションなどが含まれます。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

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がある限界を定義します。周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 逆電圧（VR）：両チップタイプとも5V。これ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。
• 順電流（IF）：R6（赤）：25 mA（連続）、BH（青）：20 mA（連続）。
• ピーク順電流（IFP）：デューティサイクル1/10、1kHz時。R6：50 mA、BH：40 mA。この定格はパルス動作用であり、連続DC用ではありません。
• 電力損失（Pd）：R6：60 mW、BH：75 mW。これはパッケージが放散できる最大許容電力で、IF * VFとして計算されます。
• 静電気放電（ESD）人体モデル（HBM）：R6：2000V、BH：150V。青色（BH）チップはESDに対して著しく敏感であり、より厳格な取り扱い注意が必要です。
• 温度範囲：動作（Topr）：-40°C ～ +85°C。保管（Tstg）：-40°C ～ +90°C。
• はんだ付け温度：リフロー：ピーク260°C、最大10秒。手はんだ：350°C、最大3秒。

2.2 電気光学特性

これらは、特に断りのない限り、Ta=25°C、IF=20mAで測定した代表的な性能パラメータです。光出力と電気的動作を定義します。

• 光度（Iv）：R6：72.0 - 180.0 mcd。BH：36.0 - 72.0 mcd。これは知覚される明るさの尺度です。広い範囲はビニングの必要性を示しています。
• 指向角（2θ1/2）：130度（代表値）。これは、強度がピーク値の少なくとも半分である角度範囲を定義します。
• ピーク波長（λp）：R6：632 nm（代表値）、BH：468 nm（代表値）。スペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長（λd）：R6：617.5 - 633.5 nm、BH：464.5 - 476.5 nm。これは光の知覚される色に関連します。
• スペクトル放射帯域幅（Δλ）：R6：20 nm（代表値）、BH：15 nm（代表値）。最大強度の半分のスペクトル幅です。
• 順電圧（VF）：R6：1.7V（最小）、2.0V（代表）、2.4V（最大）。BH：2.7V（最小）、3.3V（代表）、3.7V（最大）。指定電流で動作時のLED両端の電圧降下です。
• 逆電流（IR）：VR=5Vで測定。R6：10 μA（最大）、BH：50 μA（最大）。

許容差：光度：±11%、主波長：±1nm、順電圧：±0.1V。

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は測定されたパラメータに基づいてビンに仕分けられます。

3.1 R6（赤チップ）ビニング

光度ビン（IF=20mA）：

• ビン Q：72.0 - 112.0 mcd
• ビン R：112.0 - 180.0 mcd

主波長ビン（IF=20mA）：

• ビン E4：617.5 - 621.5 nm
• ビン E5：621.5 - 625.5 nm
• ビン E6：625.5 - 629.5 nm
• ビン E7：629.5 - 633.5 nm

3.2 BH（青チップ）ビニング

光度ビン（IF=20mA）：

• ビン N2：36.0 - 45.0 mcd
• ビン P1：45.0 - 57.0 mcd
• ビン P2：57.0 - 72.0 mcd

主波長ビン（IF=20mA）：

• ビン A9：464.5 - 467.5 nm
• ビン A10：467.5 - 470.5 nm
• ビン A11：470.5 - 473.5 nm
• ビン A12：473.5 - 476.5 nm

4. 特性曲線分析

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代表的な特性曲線が提供されています。

4.1 R6（赤）特性

曲線は通常以下を示します：

• 相対光度 vs. 順電流：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、通常は高電流で飽和する非線形関係です。
• 相対光度 vs. 周囲温度：接合温度が上昇すると光出力が減少する熱消光効果を示します。
• 順電圧 vs. 順電流：ダイオードのI-V特性曲線を示します。
• 順電圧 vs. 周囲温度：順電圧の負の温度係数を示します。
• ピーク波長 vs. 周囲温度：発光色（波長）が温度とともにどのようにシフトするかを示します。

4.2 BH（青）特性

曲線は通常以下を含みます：

• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、約468 nm付近に放射ピークを示します。
• 順電圧 vs. 順電流：青チップのI-V曲線です。
• 順電流デレーティング曲線：電力損失限界内に収まるように、周囲温度の関数としての最大許容連続順電流を規定します。
• 放射パターン：光強度の空間分布（指向角パターン）を示す極座標プロットです。
• 相対光度 vs. 周囲温度：熱性能曲線です。
• 相対光度 vs. 順電流：効率曲線です。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

このLEDは表面実装デバイスです。データシートには、主要な寸法を含む詳細な寸法図（上面、側面、底面図）が提供されています。主要寸法には通常、全長、全幅、全高、はんだパッドの位置と寸法が含まれます。特に指定のない限り、すべての公差は±0.1mmです。測定単位はミリメートル（mm）です。

5.2 極性識別

カソードは通常、デバイス上に刻印、緑色のドット、またはパッケージ底面の異なる色のパッドなどでマークされています。損傷を防ぐため、実装時には正しい極性を守る必要があります。

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

鉛フリーリフロー温度プロファイルを推奨します：

• 予熱：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。
• ピーク温度保持時間：最大10秒。
• 加熱速度：最大6°C/秒。
• 255°C以上時間：最大30秒。
• 冷却速度：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。

6.2 保管および取り扱い上の注意

湿気感受性：部品は乾燥剤入りの防湿バッグに梱包されています。

1. 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。
2. 開封後、未使用のLEDは≤30°C、≤60% RH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. フロアライフを超過した場合、または乾燥剤が湿気を示した場合は、使用前に60 ±5°Cで24時間のベーキングが必要です。

ESD対策：特に低い150V HBM定格を持つBH（青）チップについては、適切なESD対策（接地された作業台、リストストラップ）が必須です。

7. 梱包および発注情報

7.1 リールおよびテープ仕様

LEDはエンボス加工されたキャリアテープ上で供給されます：

• 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：2000個。

リール寸法、キャリアテープポケット寸法、カバーテープ配置の詳細図面が提供されており、特に記載のない限り公差は±0.1mmです。

7.2 ラベル説明

梱包ラベルにはいくつかのコードが含まれます：

• CPN：顧客品番。
• P/N：品番（例：19-223/R6BHC-A05/2T）。
• QTY：梱包数量。
• CAT：光度ランク（ビンコード）。
• HUE：色度座標および主波長ランク（ビンコード）。
• REF：順電圧ランク。
• 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と設計上の考慮点

8.1 電流制限

重要：外部の電流制限抵抗または定電流ドライバを必ずLEDと直列に使用する必要があります。順電圧は負の温度係数を持ち、わずかな変化でも順電流が大きく、破壊的なほど増加する可能性があります。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (供給電圧 - VF) / IF。

8.2 熱管理

電力損失は低いですが、適切なPCBレイアウトは熱管理に役立ちます。特に最大定格付近または高い周囲温度で動作する場合は、はんだパッド周囲に十分な銅面積を確保してヒートシンクとして機能させてください。BHチップのデレーティング曲線を参照してください。

8.3 光学設計

130度の指向角は広いビームを提供します。集光が必要なアプリケーションでは、二次光学素子（レンズ）が必要になる場合があります。ウォータークリア樹脂は、LEDの色自体がインジケータとなる用途に適しています。拡散またはカラーフィルターをかけた出力が必要な場合は、外部の拡散板またはレンズを検討すべきです。

9. 技術比較と差別化

このコンポーネントの主な利点は、小型のSMDフットプリントと、1つのパッケージスタイルで2つの異なる高性能半導体技術（赤用のAlGaInPと青用のInGaN）の可用性を組み合わせている点にあります。これにより、複数の色を必要とする設計の調達と実装が簡素化されます。大型のスルーホールLEDと比較して、大幅なスペース節約と、完全自動化された高速SMT実装ラインとの互換性を提供し、製造コストを削減します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 このLEDを抵抗なしで駆動できますか？

No.これは"使用上の注意"で明示的に警告されています。LEDの指数関数的なI-V特性は、順電圧以上の電圧源に直接接続すると短絡のように動作し、即座に過電流と故障を引き起こすことを意味します。

10.2 青LEDのESD定格が赤よりも大幅に低いのはなぜですか？

InGaNベースの青色LEDの材料と構造は、AlGaInPベースの赤色LEDに比べて本質的に静電気放電に対して敏感です。これは半導体技術の基本的な特性です。これにより、青色バリアントに対してより厳格なESD取り扱い手順が必要となります。

10.3 ビンコード（例：R, E5, P2, A10）は設計にどのような意味を持ちますか？

アプリケーションで厳密な色または明るさの一貫性が必要な場合（例：マルチLEDアレイやディスプレイ）、発注時に必要なビンコードを指定する必要があります。ビンを混在させると、製品全体で色相と強度に目に見えるばらつきが生じる可能性があります。重要度の低いインジケータ用途では、より広いビンの範囲が許容される場合があります。

10.4 "ピーク"波長と"主"波長はどのように解釈すればよいですか？

ピーク波長（λp）は、スペクトルパワー出力が最も高い物理的な波長です。主波長（λd）は、人間の目に同じ色に見える単色光の波長です。λdは、視覚アプリケーションにおける色指定により関連性があります。

11. 実践的な設計と使用例

シナリオ：マルチステータスインジケータパネルの設計制御パネルでは、"待機"、"動作中"、"故障"状態に対して個別の赤と青のインジケータが必要です。19-223シリーズを使用することで、設計者は両方の色に同じフットプリントを使用でき、PCBレイアウトが簡素化されます。設計者は、"故障"用にR6チップ（一貫した赤色調のためE5にビニング）、"動作中"用にBHチップ（一貫した青色のためA10にビニング）を選択します。5V電源用の共通の電流制限抵抗値が計算されます：赤（IF=20mA、VF=2.0V）で約150Ω、青（IF=20mA、VF=3.3V）で約85Ω。広い130°の指向角により、様々な角度から視認性が確保されます。SMDパッケージにより、パネルを非常に薄くすることが可能です。

12. 原理紹介

LEDにおける発光は、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。順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（光）の形でエネルギーを放出します。発光の色（波長）は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決まります。R6チップはAlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン化物）構造を使用しており、赤から琥珀色の光を効率的に生成します。BHチップはInGaN（インジウムガリウム窒化物）構造を使用しており、青色、緑色、白色（蛍光体使用）の光を生成するために使用されます。異なる材料システムが、それらの異なる電気的特性（順電圧、ESD感度）と光学性能の原因となっています。

13. 開発動向

19-223のようなコンポーネントを含むLED技術の一般的な動向は、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、より小型のパッケージでの電力密度の向上、および演色性と一貫性の改善に向かっています。また、様々な環境ストレス下での信頼性と寿命の向上にも重点が置かれています。民生電子機器における小型化の要請は、光出力を維持または向上させながら、ますます小型のSMD LEDフットプリントを推進し続けています。さらに、スマートコントロールとの統合、および園芸やセンシングなどの特殊な波長用LEDの開発が活発な進歩分野です。環境規格（RoHS、ハロゲンフリー）への適合は、現在、世界市場へのアクセスのための基本的な要件となっています。