SMD LED 19-213/R6C-AP1Q2B/3T データシート - ブリリアントレッド - 20mA - 2.35V - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-213は、幅広いインジケータおよびバックライト用途向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDです。AlGaInPチップ技術を採用し、ブリリアントレッド色を発光します。そのコンパクトなSMDパッケージは、基板スペースの削減、高い実装密度、自動化された組立プロセスへの適合性など、現代の電子設計において大きな利点をもたらし、小型化および大量生産に最適です。

1.1 中核的利点と製品ポジショニング

この部品の主な利点は、その極小フットプリントであり、最終製品の小型化と保管要件の低減に直接貢献します。標準的な赤外線および気相リフローはんだ付けプロセスに完全に対応しており、近代的で効率的なPCB組立ラインに適合します。本製品は主要な環境規制に準拠しています：鉛フリー、RoHS準拠、REACH準拠、ハロゲンフリー規格（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を満たします。これにより、厳格な環境規制を持つグローバル市場に適しています。軽量構造は、携帯機器や小型アプリケーションでの使用をさらに強化します。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

このLEDは、民生用電子機器、産業用制御機器、自動車内装アプリケーションをターゲットとしています。具体的な使用例は以下の通りです：

• 計器盤ダッシュボード、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およびキーパッドバックライト。
• LCDディスプレイ、シンボル、標識のためのフラットバックライト。
• 様々な電子機器における汎用インジケータアプリケーション。

2. 詳細技術パラメータ分析

電気的および光学的限界を理解することは、信頼性の高い回路設計と長期性能の確保に不可欠です。

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のあるストレスの限界を定義します。動作は常にこれらの限界内で維持する必要があります。

• 逆電圧 (V_R):5 V。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。
• 連続順方向電流 (I_F):25 mA。推奨動作電流は20 mAです；25 mAは絶対最大値です。
• ピーク順方向電流 (I_FP):60 mA。これはパルス条件下（デューティサイクル 1/10 @ 1 kHz）でのみ許容され、DC動作には使用してはいけません。
• 消費電力 (P_d):60 mW。これは周囲温度25°Cにおいて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):2000 V。組立および取り扱い中は適切なESD対策手順が必要です。
• 動作温度 (T_opr):-40 から +85 °C。デバイスは産業用温度範囲に対応しています。
• 保管温度 (T_stg):-40 から +90 °C。
• はんだ付け温度:リフローはんだ付けのピーク温度は260°Cを10秒間超えてはいけません。手はんだ付けの場合、はんだごて先端温度は350°C未満で、端子ごとに3秒未満とします。

2.2 電気光学特性 (T_a=25°C)

これらは、標準試験条件である順方向電流20 mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度 (I_v):45 - 112 mcd (ミリカンデラ)。広い範囲はビニングシステム（セクション3参照）によって管理されます。
• 視野角 (2θ_1/2):120度 (代表値)。この広い視野角は、様々な角度からの視認性が重要なアプリケーションに適しています。
• ピーク波長 (λ_p):632 nm (代表値)。これはスペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長 (λ_d):617.5 - 633.5 nm。これは光の知覚される色を定義し、これもビニングの対象となります。
• スペクトル帯域幅 (Δλ):20 nm (代表値)。これは赤色発光のスペクトル純度を示します。
• 順方向電圧 (V_F):1.75 - 2.35 V (I_F=20mA時)。LEDと直列に電流制限抵抗を使用し、電源電圧とLEDの特定のV_F（ビンによって異なる）に基づいて動作電流を設定する必要があります。
• 逆電流 (I_R):< 10 µA (V_R=5V時)。

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分類されます。19-213は3次元のビニングシステムを使用しています。

3.1 光度ビニング

LEDは、20 mAで測定された光度に基づいて4つのビン（P1、P2、Q1、Q2）に分類されます。これにより、設計者はアプリケーションに適した輝度レベルを選択でき、複数のユニット間での視覚的一貫性を確保できます。

• P1:45 - 57 mcd
• P2:57 - 72 mcd
• Q1:72 - 90 mcd
• Q2:90 - 112 mcd

3.2 主波長ビニング

色（色相）は、LEDを4つの波長ビン（E4、E5、E6、E7）に分類することで制御されます。これは、複数のLED間での色合わせが重要なアプリケーションにおいて極めて重要です。

• 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 順方向電圧ビニング

順方向電圧は3つのビン（0、1、2）に分類されます。V_Fのビンを知ることは、特に効率が重要なバッテリー駆動アプリケーションにおいて、正確な電流制限抵抗の計算に不可欠です。

• 0:1.75 - 1.95 V
• 1:1.95 - 2.15 V
• 2:2.15 - 2.35 V

完全な型番19-213/R6C-AP1Q2B/3Tには、これらのビン選択を指定するコードが含まれており、精密な部品仕様を可能にします。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 パッケージ寸法と極性

LEDは標準的なSMDパッケージに収められています。カソードはデバイス本体に印字されています。詳細な寸法図はデータシートに記載されており、主要な公差は±0.1mmです。設計者は、適切なはんだ付けと位置合わせを確保するために、推奨されるPCBランドパターンに従う必要があります。

4.2 梱包仕様

部品は、8mm幅のキャリアテープに巻かれて7インチ径のリールで供給されます。各リールには3000個が含まれます。梱包には防湿対策が施されています：リールは乾燥剤とインジケータラベルと共にアルミ防湿バッグ内に収められます。これは、はんだ付け前に湿気吸収に敏感な部品にとって不可欠です。

5. はんだ付けおよび実装ガイドライン

適切な取り扱いとはんだ付けは、損傷を防止し信頼性を確保するために極めて重要です。

5.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリー（Pbフリー）の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での予熱を60-120秒間。
• 液相線（217°C）以上の時間：60-150秒。
• ピーク温度：最大260°C、10秒以内。
• 最大加熱速度：6°C/秒；最大冷却速度：3°C/秒。

同じLEDに対してリフローはんだ付けは2回までとします。

5.2 手はんだ付けの注意点

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払う必要があります：

• 先端温度が350°C未満のはんだごてを使用してください。
• 端子ごとのはんだ付け時間を3秒以内に制限してください。
• 定格電力25W以下のはんだごてを使用してください。
• 各端子のはんだ付けの間には、少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。

5.3 湿気感受性と保管

この部品は湿気に敏感です。以下の保管条件を遵守してください：

• 開封前：温度30°C以下、相対湿度（RH）90%以下で保管。
• 開封後："フロアライフ"は、温度30°C以下、相対湿度60%以下の条件下で1年です。未使用のLEDは、新しい乾燥剤と共に防湿バッグに再密封する必要があります。
• ベーキング：乾燥剤インジケータが飽和を示した場合、または保管時間を超えた場合は、使用前に60 ± 5°Cで24時間ベーキングしてください。

6. アプリケーション設計上の考慮事項

6.1 回路設計

電流制限は必須です：順方向電流を設定するために、外部の直列抵抗が絶対に必要です。LEDのV-I特性は指数関数的です；電圧のわずかな増加が、大きく破壊的な電流の増加を引き起こす可能性があります。抵抗値（R）は、R = (V_supply- V_F) / I_Fとして計算されます。最悪条件下でもI_Fが20 mAを超えないことを保証する保守的な設計のためには、常にデータシートまたはビンからの最大V_Fを使用してください。

6.2 熱管理

消費電力は低い（最大60 mW）ですが、適切なPCBレイアウトは寿命を延ばすことができます。特に高温環境または最大電流付近で動作する場合、LED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。

6.3 光学設計

120度の視野角は広い発光を提供します。指向性のある光が必要なアプリケーションでは、二次光学部品（レンズ、ライトパイプ）を使用することがあります。特定の色合いの赤が必要な場合、水色透明の樹脂レンズは外部カラーフィルターとの併用に適しています。

7. 技術比較と差別化

19-213は、標準的で広く互換性のあるSMDフットプリント、色と輝度の一貫性のための明確に定義されたビニング構造、および現代の環境規制への準拠を組み合わせることで差別化を図っています。大きなスルーホールLEDと比較して、大幅なスペース節約と自動組立への適合性を提供します。SMD赤色LEDセグメント内では、その特定のAlGaInP技術が効率的な赤色発光を実現し、明確なビニングとアプリケーションノートを含む詳細なデータシートが堅牢な設計導入をサポートします。

8. よくある質問 (FAQ)

Q: このLEDを3.3Vまたは5Vのロジック電源から直接駆動できますか？

A: いいえ。常に直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、5V電源で典型的なV_Fが2.0V（20mA時）の場合、抵抗値は（5V - 2V）/ 0.02A = 150オームとなります。150オームの抵抗が良い出発点となります。

Q: "ウォータークリア"樹脂色とはどういう意味ですか？

A: LEDの封止レンズが透明であり、拡散や着色がされていないことを意味します。赤色は完全に半導体チップ自体が発する光に由来します。これはしばしばより鮮やかな色の外観をもたらします。

Q: 発注のための型番はどのように解釈すればよいですか？

A: 接尾辞（例：/R6C-AP1Q2B/3T）には性能ビンのコードが含まれています。"Q2"はおそらく光度ビン（Q2: 90-112 mcd）を指し、他の文字は波長および電圧ビンを指定します。一貫性が重要な場合は、正確な解釈のためにメーカーの詳細なビンコードガイドを参照してください。

Q: このLEDは自動車外部照明に適していますか？

A: データシートには、自動車の安全/セキュリティシステムなどの高信頼性アプリケーションには別の製品が必要な場合があることを示すアプリケーション制限注記が含まれています。そのようなアプリケーションでは、この特定の部品が必要な自動車規格（例：AEC-Q102）に適合しているかどうかを部品サプライヤーに確認することが不可欠です。

9. 実践的設計と使用例

例1: ダッシュボードスイッチのバックライト。5個の19-213 LEDのクラスターがロッカースイッチのバックライトに使用されています。これらは並列に接続され、それぞれが12Vの自動車用電源レール（車両の電圧変動に対してデレーティング済み）に180オームの抵抗を介して接続されています。広い視野角により、スイッチのグラフィック全体に均一な照明が確保されます。日中でも良好な視認性を得るために、Q2輝度ビンが選択されています。

例2: PCB状態表示インジケータ。1kΩの抵抗を介して単一のLEDが3.3VマイクロコントローラのGPIOピンに接続されています。マイクロコントローラはピンをハイに駆動してLEDを点灯させます。低い電流消費（約1.3mA）により、バッテリー駆動デバイスでの消費電力を最小限に抑えます。E6波長ビンは、一貫した標準的な赤色インジケータ色を提供します。

10. 動作原理と技術

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接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。AlGaInP合金の特定の組成は、可視スペクトルの赤色部分（約632 nm）で光子を生成するように設計されています。生成された光は透明なエポキシレンズを通して放出され、このレンズは半導体ダイの機械的および環境的保護も提供します。

11. 業界動向と背景

19-213のようなSMD LEDは、その製造性とコスト効率の良さから、インジケータおよび低電力照明の主流となっています。業界のトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、より厳密なビニングによる色の一貫性の向上、および統合度の向上（例：内蔵電流レギュレータまたはドライバを備えたLED）に向かって続いています。環境規制への準拠（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）は標準要件となっています。赤色インジケータについては、その効率と色品質の高さからAlGaInPが依然として支配的な技術ですが、他の色（例：青色および緑色のInGaN）には異なる材料が使用されています。