SMD LED 12-215/R6C-AR1S1B/3C データシート - サイズ 1.7x1.7x0.7mm - 電圧 1.75-2.35V - ブリリアントレッド - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、12-215シリーズSMD（表面実装デバイス）LEDの技術仕様を詳細に説明します。この部品は、現代の電子機器組立プロセス向けに設計されたブリリアントレッドの単色LEDです。主な利点は、リードフレーム型LEDと比較して占有面積が大幅に削減されており、PCB上の実装密度の向上、保管スペースの削減を実現し、結果としてよりコンパクトな最終製品設計に貢献することです。軽量構造により、小型・携帯機器アプリケーションにも最適です。

1.1 主要機能と適合性

本LEDは、7インチ径リールに巻かれた8mmテープに供給され、大量生産用の標準的な自動実装機と完全に互換性があります。赤外線および気相リフローはんだ付けプロセスに耐える設計です。鉛フリー材料で構成され、EU RoHS指令、EU REACH、ハロゲンフリー要件（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。製品自体はRoHS準拠仕様で維持されています。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

本セクションでは、データシートに定義されたLEDの主要性能パラメータについて、詳細かつ客観的な分析を提供します。特に断りのない限り、すべての値は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、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。これらは動作条件ではありません。本LEDの定格は以下の通りです：最大逆電圧（VR）5V；連続順電流（IF）25mA；パルス条件下でのみ許容されるピーク順電流（IFP）60mA（デューティサイクル1/10 @ 1kHz）；最大許容損失（Pd）60mW。デバイスは、人体モデル（HBM）に基づき2000Vの静電気放電（ESD）に耐えます。動作温度範囲は-40°Cから+85°C、保管温度範囲はわずかに広い-40°Cから+90°Cです。はんだ付け温度プロファイルは重要です：リフローの場合、ピーク260°Cを最大10秒間と規定され、手はんだの場合は、はんだごて先端温度が350°Cを超えず、端子ごとに最大3秒間と規定されています。

2.2 電気光学特性

電気光学特性は、通常動作条件下でのデバイスの性能を定義します。順電流（IF）20mA時、光度（Iv）の代表的なビン範囲は112.0 mcdから225.0 mcdです。視野角（2θ1/2）は広い130度です。光出力はブリリアントレッドスペクトルで、ピーク波長（λp）は代表値632 nm、主波長（λd）はビンに応じて617.5 nmから633.5 nmの範囲です。スペクトル半値幅（Δλ）は代表値20 nmです。20mAを得るために必要な順電圧（VF）は1.75Vから2.35Vの範囲です。逆電流（IR）は非常に低く、5Vの逆バイアス印加時の最大値は10 μAです。

3. ビニングシステムの説明

本LEDは、アプリケーションにおける一貫性を確保するため、主要パラメータごとにビンに分類されます。これにより、設計者は特定の輝度と色の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

光度は、IF=20mAで測定され、3つのビンコードに分類されます：R1（112.0 - 140.0 mcd）、R2（140.0 - 180.0 mcd）、S1（180.0 - 225.0 mcd）。

3.2 主波長ビニング

知覚される色に関連する主波長は、IF=20mAで測定され、4つのビンコードに分類されます：E4（617.5 - 621.5 nm）、E5（621.5 - 625.5 nm）、E6（625.5 - 629.5 nm）、E7（629.5 - 633.5 nm）。

3.3 順電圧ビニング

順電圧は、IF=20mAで測定され、3つのビンコードに分類されます：0（1.75 - 1.95 V）、1（1.95 - 2.15 V）、2（2.15 - 2.35 V）。品番のサフィックス（例：/3C）は、特定のビン組み合わせに対応している可能性があります。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフは提供された本文には詳細に記載されていませんが、このようなLEDの典型的な電気光学特性曲線には、設計に不可欠ないくつかの主要なプロットが含まれます。

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

この曲線は、LEDを流れる電流とその端子間の電圧の関係を示します。非線形であり、特徴的なニー電圧（代表的なVF付近）を超えると、わずかな電圧増加で電流が急激に増加します。これは、熱暴走や破壊を防ぐための電流制限回路（直列抵抗や定電流ドライバなど）の必要性を強調しています。

4.2 光度対順電流

このグラフは、順電流の増加に伴う光出力の増加を示します。推奨動作範囲内では一般的に線形ですが、より高い電流では飽和します。絶対最大定格を超えて動作すると、効率が低下し、劣化が加速します。

4.3 光度対周囲温度

LEDの光出力は、接合温度の上昇に伴って減少します。この曲線は、高温環境で動作するアプリケーションにとって重要であり、設計者が期待される輝度を減額したり、性能を維持するための熱管理を実装したりするのに役立ちます。

4.4 スペクトル分布

相対強度対波長のプロットで、約632 nmにピークがあり、約20 nmのスペクトル半値幅を示し、単色のブリリアントレッド出力を確認できます。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性識別

本LEDはコンパクトな長方形のSMDパッケージです。寸法図は、本体サイズが長さ・幅ともに約1.7mm、高さが約0.7mmであることを示しています（特に記載のない限り、公差は±0.1mm）。極性は明確にマークされています：カソードは、パッケージ上面の特徴的なマークと、底面図の片側の対応する面取りまたは切り欠きによって識別されます。正しい極性方向での実装は、正常動作のために必須です。

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、信頼性にとって重要です。

6.1 電流制限の要件

外部の電流制限抵抗または回路は絶対に必要です。LEDの指数関数的なI-V特性は、電圧のわずかな増加が、大きく破壊的な電流増加を引き起こす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ッグに梱包されています。バッグは使用準備が整うまで開封しないでください。開封前は、30°C以下、相対湿度90%以下で保管してください。開封後は、フロアライフは30°C以下、相対湿度60%以下の条件下で1年です。未使用部品は再密封してください。乾燥剤インジケータの色が変化した場合、または保管時間を超過した場合は、リフローはんだ付け前に60±5°Cで24時間のベーキング処理が必要です。

6.3 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーリフロープロファイルが規定されています。主要パラメータは以下の通りです：150-200°C間の予熱段階で60-120秒；液相線（217°C）以上の時間が60-150秒；ピーク温度は260°Cを超えず、最大10秒間保持；最大昇温・降温速度はそれぞれ6°C/秒、3°C/秒。リフローは2回を超えて行わないでください。加熱中のパッケージへの機械的ストレスを避け、はんだ付け後のPCBの反りを防いでください。

6.4 手はんだ付けおよび修理

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、低出力（<25W）のはんだごてを使用してください。端子間の冷却間隔は>2秒とします。初期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するデュアルヘッドはんだごてを使用し、熱ストレスによる内部ワイヤボンドの損傷を避ける必要があります。

7. 梱包および注文情報

7.1 リールおよびテープ仕様

部品は、7インチ径リール上のエンボスキャリアテープで納入されます。各リールには3000個が含まれます。自動フィーダとの互換性を確保するために、キャリアテープ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、いくつかの主要フィールドが含まれます：CPN（顧客品番）、P/N（品番）、QTY（梱包数量）、CAT（光度ランク/ビン）、HUE（色度/主波長ランク/ビン）、REF（順電圧ランク/ビン）、LOT No（トレーサブルロット番号）。

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

本LEDは、様々なインジケータおよびバックライト用途に適しています。一般的なアプリケーションには、自動車のダッシュボードやスイッチのバックライト；電話機やファクシミリなどの通信機器の状態表示灯およびキーパッドバックライト；小型LCD、スイッチ、シンボルのフラットバックライト；民生電子機器における汎用インジケータ用途が含まれます。

8.2 設計上の考慮事項

設計者は以下の要因を考慮する必要があります：1) 電源電圧とLEDの順電圧ビンに基づいて、常に直列抵抗または定電流ドライバを実装してください。2) 特に密閉空間や高周囲温度では、光度に対する熱的影響を考慮してください。3) PCBパッドレイアウトがパッケージ寸法と一致し、適切なはんだフィレット形成を可能にすることを確認してください。4) パッケージのクラックや剥離を防ぐために、厳格な湿気感受性およびリフロープロファイルガイドラインに従ってください。

9. 技術比較と差別化

従来のスルーホールLEDと比較して、このSMDタイプはサイズと重量を大幅に削減し、現代の小型化設計を可能にします。広い130度の視野角は、オフアクシス視認性に優れ、パネルインジケータに有利です。AlGaInP半導体材料の使用は、高効率の赤色および琥珀色LEDに典型的で、良好な輝度を提供します。現代の環境基準（鉛フリー、ハロゲンフリー）への準拠は、厳格な規制を持つ世界市場を対象とする製品の重要な差別化要因です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: なぜ電流制限抵抗が必須なのですか？

A: LEDの順電圧は負の温度係数を持ち、急峻なI-V曲線を示します。抵抗がない場合、電源電圧のわずかな増加や加熱によるVFの減少が、指数関数的な電流増加を引き起こし、即座に故障に至ります。

Q: ビンコード（R1、E5、0）は私の設計にとって何を意味しますか？

A: それらは、輝度（CAT）、色（HUE）、電圧（REF）の保証範囲を指定します。複数LEDアレイで一貫した外観を得るには、HUEとCATの狭いビンを指定してください。電源設計では、電圧ビンが抵抗値の計算を決定します。

Q: このLEDを屋外で使用できますか？

A: 動作温度範囲は-40°Cから+85°Cまで拡張されており、多くの屋外条件をカバーします。ただし、長時間の紫外線や湿気への曝露は、時間の経過とともにエポキシ樹脂を劣化させる可能性があります。過酷な環境では、コンフォーマルコーティングを施したLEDや、屋外用に特別に定格されたLEDを検討してください。

Q: このLEDを何回リフローできますか？

A: データシートは、リフローはんだ付けは2回を超えて行わないことを明示しています。各リフローサイクルはパッケージに熱ストレスを与え、内部ボンドの弱体化や剥離を引き起こす可能性があります。

11. 実用的な使用例

シナリオ: 10個の均一な赤色LEDを使用した状態表示パネルの設計。

1. パラメータ選択:一貫性のためにビンを選択します。バランスの取れた色と輝度のために、HUEビンE6（625.5-629.5 nm）とCATビンR2（140.0-180.0 mcd）を選択します。VFビン1（1.95-2.15V）と仮定します。

2. 回路設計:5V電源を使用。最悪ケースのVF_min（1.95V）の場合、必要な直列抵抗R = (Vsupply - VF) / IF = (5V - 1.95V) / 0.020A = 152.5Ω。VF_max（2.15V）の場合、R = (5V - 2.15V) / 0.020A = 142.5Ω。標準の150Ω抵抗を選択すると、電流は19mAから20.3mAの間に保たれ、25mAの制限内に収まり、すべてのユニットで一貫した輝度が確保されます。

3. レイアウト:各LEDと直列に150Ω抵抗を配置します。1.7x1.7mmのランドパターンについてはパッケージ図面に従い、正しいカソード方向を確認してください。

4. 組立:湿気保管および鉛フリーリフロープロファイルガイドラインに厳密に従ってください。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネセンスによって光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子が、活性領域（この場合はAlGaInPで構成）でp型材料からの正孔と再結合します。この再結合プロセスは、光子（光）の形でエネルギーを放出します。放出される光の特定の波長（色）は、使用される半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。エポキシ樹脂パッケージは、半導体チップを保護し、光出力ビームを形成し（結果として130°の視野角を生み出し）、はんだ付けのための機械的構造を提供します。

13. 技術トレンド

SMD LEDの一般的なトレンドは、より高い効率（ワット当たりのルーメン）、より小さなパッケージでの電力密度の増加、および演色性と一貫性の向上に向かって続いています。環境に優しい材料と製造プロセスのより広範な採用への強い推進力もあります。制御電子機器（定電流ドライバなど）をLEDパッケージに直接統合することは、エンドユーザーの回路設計を簡素化するもう一つの進化分野です。インジケータタイプのLEDでは、大量自動組立のための信頼性、小型化、およびコスト効率に焦点が当てられています。