SMD LED 19-213/R6C-AQ1R2B/3T データシート - サイズ 2.0x1.25x0.8mm - 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

19-213は、高密度電子アセンブリ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、鮮やかな赤色光を発光します。そのコンパクトなフォームファクタは、プリント基板（PCB）サイズおよび機器全体の寸法を大幅に削減することを可能にし、スペースに制約のあるアプリケーションに最適です。本コンポーネントは、鉛フリー、RoHS準拠、EU REACHおよびハロゲンフリー規格に適合しており、環境安全性と規制適合性を確保しています。

1.1 中核的利点

このLEDの主な利点は、その小型SMDパッケージに起因します。自動ピックアンドプレース組立ラインとの優れた互換性を提供し、大量生産を効率化します。パッケージは、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適合しています。軽量構造によりPCBへの機械的ストレスを最小限に抑え、携帯型および小型電子機器に最適です。

1.2 ターゲット市場と用途

このLEDは、民生用電子機器、産業用制御装置、通信機器分野をターゲットとしています。典型的な用途には、計器パネル、スイッチ、キーパッドのバックライトが含まれます。電話機、ファクシミリ、各種電子機器の状態表示灯として一般的に使用されます。さらに、液晶ディスプレイ（LCD）用のフラットバックライト光源および汎用インジケータ照明として機能します。

2. 技術パラメータ分析

本セクションでは、データシートに規定されている主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて、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 (VR):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。
• 連続順方向電流 (IF):25mA。信頼性の高い長期動作のための最大DC電流です。
• ピーク順方向電流 (IFP):デューティ比1/10、1kHzで60mA。この定格はパルス動作用であり、連続使用はできません。
• 電力損失 (Pd):60mW。周囲温度（Ta）25°Cにおいてパッケージが放散できる最大電力です。高温時にはデレーティングが必要です。
• 静電気放電 (ESD):2000V（人体モデル）。組立時には適切なESD取り扱い手順が必須です。
• 動作・保管温度:-40°C ～ +85°C（動作）、-40°C ～ +90°C（保管）。
• はんだ付け温度:ピーク温度260°Cで最大10秒間のリフローはんだ付け、または端子あたり350°Cで3秒間の手はんだ付けに耐えます。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、順方向電流（IF）20mA、周囲温度25°Cの条件下で測定され、典型的な動作条件を表します。

• 光度 (Iv):最小72.0 mcdから最大180.0 mcdの範囲です。代表値は規定されておらず、性能はビニングシステムによって管理されていることを示します。
• 指向角 (2θ1/2):約120度。この広い指向角により、様々な視点から良好な視認性が確保されます。
• ピーク波長 (λp):代表値632 nmで、スペクトルの鮮やかな赤色領域に発光します。
• 主波長 (λd):617.5 nmから633.5 nmの間に規定され、注記により±1nmの厳しい公差が設定されています。これは知覚される色を定義します。
• スペクトル帯域幅 (Δλ):代表値20 nmで、発光する赤色光のスペクトル純度を示します。
• 順方向電圧 (VF):20mA時に1.75Vから2.35Vの範囲で、公差は±0.1Vです。このパラメータは電流制限抵抗の計算に極めて重要です。
• 逆電流 (IR):VR=5V時に最大10 µA。データシートは、本デバイスが逆動作用に設計されていないことを明示しています。

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は主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

LEDは、20mAで測定された光度に基づいて4つのビン（Q1, Q2, R1, R2）に分類されます。これにより、設計者は標準的な明るさ（Q1: 72-90 mcd）から高輝度（R2: 140-180 mcd）まで、アプリケーションに適した輝度グレードを選択できます。

3.2 主波長ビニング

赤色の正確な色合いを定義する主波長は、4つのコード（E4, E5, E6, E7）にビニングされます。このビニングは617.5 nmから633.5 nmの範囲で、アレイやディスプレイ内の複数のLED間で精密な色合わせを可能にします。

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、1.75Vから2.35Vの範囲をカバーします。VFビンを知ることで、効率と熱管理のための電流制限回路の設計を最適化するのに役立ちます。

4. 性能曲線分析

PDFでは代表的な電気光学特性曲線について言及されていますが、抽出されたテキストにはIV（電流-電圧）特性、光度の温度依存性、スペクトル分布の具体的なグラフは提供されていません。完全な分析では、これらの曲線は不可欠です。IV曲線は電圧と電流の指数関数的関係を示します。温度特性曲線は通常、接合温度の上昇に伴い光度が低下することを示します。スペクトル分布図は、632nmピーク周辺の20nm帯域幅を視覚化し、色純度を確認します。

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フットプリントを有します。パッケージ寸法は、長さ2.0mm、幅1.25mm、高さ0.8mmです（典型的なSMD 0805サイズ相当）。カソードは通常、パッケージ上のマーキングまたは面取りされたコーナーで識別されます。寸法図は、ランドパターン設計のための正確な寸法を提供し、特に記載がない限り標準公差は±0.1mmです。

5.2 極性識別とソルダーパッド設計

正しい極性は動作に不可欠です。データシートのパッケージ図は、アノード端子とカソード端子を示しています。推奨されるソルダーパッドレイアウトは、リフロー時の適切なはんだ接合部の形成を確保し、十分な機械的強度を提供します。設計者は、チップ部品の立ち上がり（トゥームストーニング）や不良電気接続を防ぐために、これらのガイドラインに従わなければなりません。

6. はんだ付けと実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

本コンポーネントは、鉛フリーリフローはんだ付けに対応しています。推奨温度プロファイルは以下の通りです：150-200°C間の予熱段階を60-120秒；液相線温度（217°C）以上の時間を60-150秒；ピーク温度は260°Cを超えず、最大10秒間保持；制御された昇温・降温速度（それぞれ最大6°C/秒および3°C/秒）。リフローは2回を超えて実施してはいけません。

6.2 手はんだ付けの注意点

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意が必要です。はんだごて先端温度は350°C以下とし、端子あたりの接触時間は3秒を超えてはいけません。低電力のごて（25W以下）の使用が推奨されます。熱衝撃を防ぐため、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るべきです。

6.3 保管と湿気感受性

LEDは、乾燥剤入りの防湿バリアバッグに梱包されています。バッグは、部品を使用する準備ができるまで開封してはいけません。開封後、未使用のLEDは、温度≤30°C、相対湿度≤60%の条件下で保管する必要があります。バッグ開封後のフロアライフは168時間（7日間）です。この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時間のベーキング処理が必要です。

7. 梱包と発注情報

7.1 梱包仕様

LEDは、8mm幅のエンボス加工キャリアテープに供給され、直径7インチのリールに巻き取られています。各リールには3000個が含まれます。リールおよびテープの寸法は、自動供給装置のセットアップ用に提供されています。

7.2 ラベル説明と型番

リールラベルには、トレーサビリティと正しい適用のための重要な情報が含まれています：顧客製品番号（CPN）、製品番号（P/N）、梱包数量（QTY）、および光度ランク（CAT）、主波長ランク（HUE）、順方向電圧ランク（REF）の特定のビンコード。完全な部品番号19-213/R6C-AQ1R2B/3Tは、基本製品とその特定のビン選択をエンコードしています。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 電流制限と保護

基本的な設計ルールとして、直列電流制限抵抗の使用が必須です。順方向電圧には範囲（1.75-2.35V）があり、V-I特性は指数関数的です。供給電圧のわずかな増加が、順方向電流の大きく、破壊的となる可能性のある増加を引き起こすことがあります。抵抗値は、最大供給電圧とビンからの最小順方向電圧に基づいて計算され、すべての条件下で電流が25mAの絶対最大定格を決して超えないようにする必要があります。

8.2 熱管理

小型デバイスではありますが、電力損失（最大60mW）は考慮する必要があり、特に高周囲温度や密閉空間では重要です。PCBレイアウトは、ソルダーパッド周囲に十分な銅面積を提供してヒートシンクとして機能させ、LED接合部からの熱を放散し、性能と寿命を維持するのに役立てるべきです。

8.3 用途制限

データシートには、用途制限に関する重要な注記が含まれています。本製品は、仕様通り、ゼロ故障許容度を要求する高信頼性アプリケーション、例えば軍事/航空宇宙システム、自動車安全クリティカルシステム（エアバッグ、ブレーキなど）、生命維持医療機器などには適さない場合があります。そのような用途には、異なる認定と試験を経た製品が必要です。

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、現代の小型化された電子機器を可能にします。SMD赤色LEDカテゴリ内では、その主な差別化要因は、特定の鮮やかな赤色（AlGaInPチップ）、広い120度の指向角、および輝度と色の一貫性のための明確に定義されたビニング構造です。包括的な取り扱いおよびはんだ付けガイドラインも、設計者に明確な実装手順を提供し、組立プロセスにおけるリスクを低減します。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 直列抵抗はどのように計算しますか？

オームの法則を使用します：R = (供給電圧 - LEDのVF) / 希望電流。データシートまたは特定のビン（例：ビン0の1.75V）からの最小VFと、希望する動作電流（例：20mA）を使用します。5V供給の場合：R = (5V - 1.75V) / 0.020A = 162.5Ω。次に高い標準値（例：180Ω）を選択し、実際の電流が25mAを下回ることを確認するために計算します。

10.2 自動車内装照明に使用できますか？

ダッシュボードバックライトやスイッチ照明などの非クリティカルな内装照明には適している場合があります。ただし、外部照明や安全クリティカルな信号については、用途制限の注記は、自動車用途に認定された製品についてメーカーに相談することを勧めています。

10.3 袋開封後の保管条件が重要な理由は？

SMDパッケージは大気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に膨張し、内部の層間剥離やポップコーン現象を引き起こし、パッケージを破損してデバイスを破壊する可能性があります。7日間のフロアライフとベーキング指示は、この故障モードを防ぐために重要です。

11. 実践的設計と使用例

事例：状態表示パネルの設計設計者が複数の赤色状態表示灯を備えた制御パネルを作成しています。均一な外観を確保するために、同じ主波長ビン（例：すべてE6: 625.5-629.5nm）のLEDを指定します。高い環境光下で十分な明るさを保証するために、R1光度ビン（112-140 mcd）を選択します。5V電源ラインを持つPCBを設計し、最小輝度を満たすためにビンの最大VFを使用して電流制限抵抗を計算し、放熱のための十分な銅面を提供します。製造にはリフロープロファイルを正確に遵守し、防湿バッグが組立の7日以上前に開封された場合は部品をベーキングするよう指示します。

12. 動作原理

このLEDは、リン化アルミニウムガリウムインジウム（AlGaInP）半導体チップに基づいています。接合部の閾値を超える順方向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。AlGaInP層の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、これは直接、発光波長（この場合、約632 nmの鮮やかな赤色）に対応します。エポキシ樹脂レンズは水色透明で、光取り出し効率を最大化し、120度の指向角を形成します。

13. 技術トレンド

インジケータLEDのトレンドは、より高い効率（単位電力あたりのより多くの光出力）、高密度化のためのより小さなパッケージサイズ、より厳しいビニングによる改善された色の一貫性に向かって続いています。また、より高い温度耐性や熱サイクル耐性を含む、過酷な環境での信頼性と認定への重点も高まっています。さらに、単純なインジケータを超えた高度なアプリケーションでは、調光と色制御のためのインテリジェントドライバとの統合がより一般的になりつつあります。