SMD LED 15-215/R6C-AQ1R2L/2T データシート - ブリリアントレッド - 2.0x1.25x0.8mm - 2.0V - 0.06W - 日本語技術文書

1. 製品概要

15-215/R6C-AQ1R2L/2Tは、高密度PCBアプリケーション向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDです。AlGaInPチップを採用し、鮮やかな赤色光を出力します。そのコンパクトなフォームファクタにより、回路基板上で大幅なスペース節約を実現し、基板面積が限られる現代の小型化電子機器に最適です。部品は7インチ径リールに巻かれた8mmテープ上で供給され、標準的な自動実装機との互換性を確保しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、極めて小型で軽量な構造、および自動化された大量生産への適合性です。これらの特性は、保管要件の削減、PCB上のより高い実装密度、そして最終的にはより小型の最終製品設計の可能性に直接つながります。本デバイスは、鉛フリー（Pbフリー）はんだ付けプロセス、RoHS、EU REACH、およびハロゲンフリー規格（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）に準拠しており、厳しい環境規制を持つ世界市場に適しています。ターゲットアプリケーションは多岐にわたり、計器盤、スイッチ、LCDのバックライトから、通信機器の状態表示、汎用照明まで含まれます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

このセクションでは、データシートに定義された主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて、信頼性の高い回路設計に不可欠な詳細かつ客観的な解釈を提供します。

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。これらは通常動作条件ではありません。

• 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。
• 順電流（I_F）：25mA DC。これは、信頼性の高い長期動作のために推奨される最大連続電流です。
• ピーク順電流（I_FP）：デューティ比1/10、1kHzで60mA。この定格により、マルチプレクシング方式などで有用な短い電流パルスが可能ですが、平均電流はI_F.
• を超えてはなりません。 消費電力（P_d）：60mW。この制限は、接合部で熱に変換される総電気的電力（V_F* I_F）を考慮したものです。
• 動作・保管温度：-40°C ～ +85°C（動作）、-40°C ～ +90°C（保管）。この広い範囲により、過酷な環境下での機能性が確保されます。
• はんだ付け温度：リフローはんだ付けのピーク温度260°Cで最大10秒間。ハンダごてによる手はんだ付けは端子ごとに350°Cで最大3秒間。
• ESD感度：人体モデル（HBM）定格2000V。これは中程度の感度に分類され、標準的なESD取り扱い予防策が必要です。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、接合部温度（T_j）25°C、試験電流20mAで規定されています。実際の性能は温度と駆動電流によって変化します。

• 光度（I_v）：72.0 ～ 180.0 mcd（ミリカンデラ）。この広い範囲はビニングシステム（第3章参照）によって管理されます。代表値は記載されておらず、選択は特定のビンコードに基づくことを意味します。
• 指向角（2θ_1/2）：140度（代表値）。この広い指向角は、ランバートまたはそれに近い放射パターンを示しており、集光ビームではなく面照明に適しています。
• ピーク波長（λ_p）：632 nm（代表値）。これはスペクトルパワー出力が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：617.5 ～ 633.5 nm。これは人間の目がLEDの色として知覚する単一波長であり、これもビニングによって管理されます。
• スペクトル半値幅（Δλ）：20 nm（代表値）。これはピーク強度の半分の強度を放射する波長の範囲を定義し、比較的純粋な赤色を示しています。
• 順電圧（V_F）：20mA時に1.70 ～ 2.30 V。この範囲もビニングの対象となります。所定の電流に対してV_Fが低いほど、消費電力が低く、発熱も少なくなります。
• 逆電流（I_R）：V_R=5V時に最大10 μA。低いリーク電流が望ましいです。

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は性能グループまたはビンに仕分けられます。15-215では、3つの独立したビニング基準が使用されています。

3.1 光度ビニング

光度は4つのビン（Q1、Q2、R1、R2）に仕分けられ、Q1が最も暗い（72.0-90.0 mcd）、R2が最も明るい（140.0-180.0 mcd）です。設計者は、アプリケーションに必要な明るさに基づいて適切なビンを選択する必要があり、単一製品内で異なるビンを混在させると、目に見える明るさのばらつきを引き起こす可能性があることに留意すべきです。

3.2 主波長ビニング

色は4つのビン（E4、E5、E6、E7）に仕分けられ、617.5nmから633.5nmの範囲をカバーします。E4はより短くオレンジがかった赤色の波長を、E7はより長く深い赤色の波長を表します。一貫した色の外観を得るには、同じまたは隣接する波長ビンのLEDを使用する必要があります。

3.3 順電圧ビニング

電圧は6つのビン（19から24）に仕分けられ、各ビンは1.70Vから2.30Vまで0.1Vの範囲をカバーします。電流制限抵抗を用いた単純な表示用途ではそれほど重要ではありませんが、直列接続されたストリングや定電圧駆動のシナリオでは、均一な電流分配と明るさを確保するために電圧ビニングが重要になります。

4. 性能曲線分析

提供されたデータシートの抜粋では代表的な電気光学特性曲線に言及していますが、具体的なグラフは本文には含まれていません。通常、このような曲線は、高度な設計に不可欠な以下の関係を示します：

• I-V（電流-電圧）曲線：順電圧と電流の間の指数関数的関係を示します。この曲線は温度によってシフトします。
• 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ます。通常、動作範囲内では高電流で効率が低下する前にほぼ線形関係にあります。
• 光度 vs. 周囲温度：接合部温度が上昇するにつれて光出力が低下する様子（デレーティング）を示します。赤色AlGaInP LEDは、一部の青色/白色LEDと比較して、より顕著な熱消光効果を持つことが一般的です。
• スペクトル分布：ピーク波長（632 nm）を中心とした波長全体での相対的な放射パワーを示すグラフです。

設計者は、熱性能を正確にモデル化し、異なる駆動条件下での動作を予測するために、グラフを含む完全なデータシートを参照すべきです。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは非常にコンパクトな占有面積を持ちます。主要寸法（mm単位、指定がない限り公差±0.1mm）は、本体サイズが長さ約2.0mm、幅約1.25mm、高さ約0.8mmです。データシートには、カソード識別子（通常はパッケージ上の切り欠きまたは緑色のマーキング）の位置、パッドレイアウト、および推奨PCBランドパターンを示す詳細な寸法図が含まれています。適切なはんだ付けと位置合わせのためには、これらの寸法を遵守することが不可欠です。

5.2 極性識別

正しい極性は極めて重要です。パッケージにはカソード（-）端子を識別するための視覚的マーカーが含まれています。設計者は、自動実装機による誤った実装を防ぐために、PCBフットプリントがこの向きを反映していることを確認しなければなりません。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

これらの微小部品の損傷を防ぐためには、適切な取り扱いが必要です。

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

本コンポーネントは、赤外線および気相リフローに対応しています。鉛フリー（Pbフリー）プロファイルが推奨されます：150-200°Cで60-120秒間の予熱、液相線以上（217°C）の時間60-150秒、ピーク温度は260°Cを超えず最大10秒間。最大昇温速度は6°C/秒、最大冷却速度は3°C/秒です。リフローは2回以上行わないでください。

6.2 保管および湿気感度

LEDは乾燥剤とともに防湿バッグに梱包されています。部品を使用する準備ができるまでバッグを開封しないでください。開封後、フロアライフは温度30°C以下、相対湿度60%以下の環境で1年間です。これを超えた場合、リフロー中のポップコーン現象による損傷を防ぐために、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 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のハンダごてを使用し、各端子に≤3秒間熱を加え、低出力のごて（<25W）を使用してください。各端子のはんだ付けの間には最低2秒の間隔を空けることをお勧めします。リワークの場合は、両方の端子を同時に加熱して機械的ストレスを避けるために、両頭ハンダごての使用が推奨されます。LEDを損傷することなくリワークが可能かどうかは、事前に確認すべきです。

7. 梱包および発注情報

製品は防湿梱包（MSP）形式で供給されます。部品はポケット付きキャリアテープに配置され、7インチ径リールに巻かれています。各リールには2000個が含まれます。リールとキャリアテープには、自動供給装置との互換性のためにデータシートに提供される特定の寸法があります。リールとバッグのラベルには、顧客部品番号（CPN）、製品番号（P/N）、数量（QTY）、および光度（CAT）、主波長（HUE）、順電圧（REF）の特定のビンコード、さらにロット番号などの重要な情報が記載されています。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 電流制限は必須

LEDは電流駆動デバイスです。外部の電流制限抵抗または定電流駆動回路が絶対に必要です。順電圧は負の温度係数を持ち、電圧源から直接駆動した場合、わずかな変動でも電流が大きく変化し、熱暴走や故障を引き起こす可能性があります。

8.2 熱管理

小型ではありますが、LEDは接合部で熱を発生します。最大順電流（25mA）付近またはその値で連続動作する場合は、デバイスから熱を逃がし、より低い接合部温度を維持して光出力と寿命を保持するために、十分なPCB銅面積（サーマルリリーフパッド）を使用すべきです。

8.3 アプリケーション制限

データシートでは、事前の協議と承認なしに、この製品が軍事/航空宇宙、自動車の安全/セキュリティシステム、医療用生命維持装置などの高信頼性アプリケーション向けに設計または認定されていないことが明記されています。そのようなアプリケーションには、異なる仕様と認定レベルの製品が必要です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: より高い明るさを得るために、このLEDを30mAで駆動できますか？

A: できません。連続順電流（I_F）の絶対最大定格は25mAです。この定格を超えると信頼性が損なわれ、過度の接合部温度による早期故障を引き起こす可能性があります。

Q: 5V電源を使用する場合、どの抵抗値を使用すべきですか？

A: オームの法則を使用します：R = (V_電源- V_F) / I_F。電流が20mAを超えないことを確実にするための保守的な設計として、使用するビンの最大V_F（例：2.3V）を使用してください。R = (5 - 2.3) / 0.02 = 135 Ω。標準の150 Ω抵抗を使用すると約18mAとなり、安全で仕様内です。

Q: なぜ光度の範囲がこれほど広いのですか（72-180 mcd）？

A: 製造上のばらつきにより、性能に自然な分布が生じます。ビニングシステム（Q1、Q2、R1、R2）により、メーカーはこれらの部品を仕分け、顧客はコストと性能目標に必要な明るさグレードを選択することができます。

10. 設計および使用事例研究

シナリオ：複数の均一な赤色LEDを使用した状態表示パネルの設計

設計者が、20個の同一の明るい赤色表示LEDを必要とする制御パネルを作成しています。視覚的一貫性を確保するために：

1. ビン選択：高輝度のためにビンR2（140-180 mcd）を、一貫した深い赤色のためにビンE6/E7（625.5-633.5 nm）を指定します。LEDが共有の定電圧構成で駆動される場合は、狭い電圧ビン（例：21または22）も指定する場合があります。
2. 回路設計：5Vラインが利用可能です。目標電流20mA、代表的なV_F2.0Vを使用し、各LEDと直列に150 Ωの電流制限抵抗を配置します。抵抗の電力定格は(5-2)^2 / 150 = 0.06Wなので、標準の1/8W（0.125W）抵抗で十分です。
3. PCBレイアウト：PCBフットプリントは、データシートの推奨ランドパターンに従います。特にLEDが密接に配置されるため、放熱を助けるために、カソードおよびアノードパッドに追加の銅箔が接続されています。
4. 実装：LEDはテープ&リールで発注されます。実装業者は、提供されたリールを自動実装機で使用し、データシートで指定された鉛フリーリフロープロファイルに従います。

データシートのパラメータに導かれたこの体系的なアプローチにより、信頼性が高く、一貫性があり、製造可能な最終製品が確保されます。