SMD LED 19-21/R6C-FP1Q2L/3T データシート - サイズ 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 1.7-2.3V - ブリリアントレッド - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-21/R6C-FP1Q2L/3Tは、現代のコンパクトな電子機器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。この部品は、AIGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン化物）半導体チップを利用して、鮮やかな赤色光を出力します。その主な利点は、従来のリードフレーム型LEDと比較して、プリント基板（PCB）のサイズを大幅に縮小し、部品の実装密度を高めることを可能にする極小フットプリントにあります。これにより、機器全体の小型化と保管スペースの削減に貢献します。本デバイスは軽量であり、スペースと重量が重要な制約となるアプリケーションに特に適しています。

LEDは、業界標準の8mmテープに巻かれた7インチ径リールで供給され、高速自動実装機との互換性を確保しています。標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けおよび気相リフローはんだ付けプロセスでの使用を想定して設計されており、効率的な大量生産を容易にします。本製品は鉛フリー（無鉛）部品として製造され、欧州連合のRoHS（有害物質使用制限指令）およびREACH（化学物質の登録、評価、認可及び制限に関する規則）規制に準拠しています。また、ハロゲンフリーに分類され、臭素（Br）および塩素（Cl）の含有量はそれぞれ900 ppm未満、その合計は1500 ppm未満です。

2. 技術仕様の詳細

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発生する可能性がある限界値を定義します。これらの定格は、周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。最大逆電圧（VR）は5Vです。連続順電流（IF）は25 mAを超えてはなりません。パルス動作では、デューティ比1/10、1 kHzの条件下で、ピーク順電流（IFP）60 mAが許容されます。最大許容損失（Pd）は60 mWです。本デバイスは、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（Topr）は-40°Cから+85°C、保管温度範囲（Tstg）はやや広く-40°Cから+90°Cです。はんだ付けに関しては、ピーク温度260°Cで最大10秒間のリフローはんだ付け、または端子ごとに350°Cで最大3秒間の手はんだ付けに耐えることができます。

2.2 電気光学特性

電気光学特性は、特に断りのない限り、周囲温度（Ta）=25°C、順電流（IF）=20 mAで測定された主要な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：最小45ミリカンデラ（mcd）から最大112 mcdの範囲です。代表値はこの範囲内にあり、さらに特定のビン（P1、P2、Q1、Q2）に細分化されています。
• 指向角（2θ1/2）：半値角は代表値で100度であり、広い視野角を示しています。
• ピーク波長（λp）：発光強度が最大となる波長は、代表値で632ナノメートル（nm）です。
• 主波長（λd）：これは人間の目が知覚する単一波長であり、621 nmから631 nmの範囲で、ビンFF1およびFF2に分類されます。
• スペクトル半値幅（Δλ）：発光スペクトルの半値全幅は、代表値で20 nmです。
• 順電圧（VF）：LEDが20 mAで導通しているときの両端電圧は1.7Vから2.3Vの範囲で、より狭い範囲を定義する特定のビン（L19からL24）があります。
• 逆電流（IR）：逆電圧5Vを印加したときのリーク電流は、最大10 µAです。

重要な注意事項として、許容差が規定されています：光度（±11%）、主波長（±1 nm）、順電圧（±0.05V）。5Vの逆電圧定格はIR試験専用であり、LEDは逆バイアス下での動作を想定していないことを理解することが極めて重要です。

3. ビニングシステムの説明

アプリケーション設計の一貫性を確保するため、LEDは3つの主要パラメータ（光度、主波長、順電圧）に従って選別（ビニング）されています。製品コード（例：R6C-FP1Q2L/3T）は特定のビンを反映しています。

3.1 光度ビニング

LEDは4つの光度ビンに分類されます：

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

型番のQ2は、本デバイスが最高光度ビンに属することを示しています。

3.2 主波長ビニング

色の一貫性は波長ビンによって管理されます：

• FF1：621 – 626 nm
• FF2：626 – 631 nm

コードFP1は、おそらくこれらの波長仕様のいずれかに対応しています。

3.3 順電圧ビニング

回路設計、特に電流制限抵抗の計算を支援するため、LEDは20 mA時の順電圧（VF）によってビニングされます：

• L19：1.7 – 1.8 V
• L20：1.8 – 1.9 V
• L21：1.9 – 2.0 V
• L22：2.0 – 2.1 V
• L23：2.1 – 2.2 V
• L24：2.2 – 2.3 V

型番のLは電圧グループを示し、続く数字が正確なビンを表します。

4. 性能曲線分析

提供された本文では具体的なグラフ曲線は詳細に記述されていませんが、このようなLEDの典型的な電気光学特性曲線には以下が含まれます：

• 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）：この非線形曲線は、電流と電圧の指数関数的な関係を示します。20mAで規定されたVF範囲は、この曲線上の1点です。設計者はこれを使用して必要な駆動電圧を決定し、適切な直列抵抗を計算します。
• 光度 vs. 順電流（I-L曲線）：この曲線は、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。推奨動作範囲内では通常線形ですが、より高い電流では飽和します。20mAの試験条件以下で動作させることで、予測可能な性能が確保されます。
• 光度 vs. 周囲温度：LEDの光出力は、一般に接合温度が上昇すると減少します。このデレーティングを理解することは、高温環境下で動作する、または自己発熱が大きいアプリケーションにとって重要です。
• スペクトル分布：波長に対する相対強度を示すグラフで、約632 nmでピークを持ち、代表的な半値幅は20 nmであり、鮮やかな赤色の発光点を確認できます。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

19-21 SMD LEDは非常にコンパクトなフォームファクタを有しています。主要寸法（ミリメートル単位）は、本体長2.0 mm、幅1.25 mm、高さ0.8 mmです。詳細な寸法図には、パッドレイアウト、部品外形、およびカソード識別マークの位置が規定されています。規定のない公差はすべて±0.1 mmです。データシートの寸法図に従ったPCB上の正しいパッド設計は、信頼性の高いはんだ付けと機械的安定性に不可欠です。

5.2 極性識別

本デバイスは、通常、パッケージ上の切り欠き、緑色の点、または角の切り落としであるカソードマークを備えています。逆電圧を印加するとLEDを損傷する可能性があるため、実装時の正しい向きは極めて重要です。

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

SMD部品の重要な要件は、推奨リフロープロファイルの遵守です。この鉛フリーLEDの場合：

• プリヒート：周囲温度から150–200°Cまで60-120秒かけて上昇させます。
• ソーク/リフロー：217°C（鉛フリーはんだの液相温度）以上の時間は60-150秒であるべきです。ピーク温度は260°Cを超えてはならず、255°C以上の時間は最大30秒に制限する必要があります。
• 冷却：最大冷却速度は毎秒6°Cです。

熱ストレスによる損傷を防ぐため、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。

6.2 手はんだ付け

手動修理が必要な場合は、細心の注意を払う必要があります。はんだごて先端温度は350°C以下とし、いずれかの端子との接触時間は3秒を超えてはなりません。低電力のこて（<25W）の使用が推奨されます。取り外しには、両端子を均等に加熱してパッケージへのストレスを最小限に抑えるため、両頭はんだごての使用が提案されます。

6.3 保管および湿気感受性

LEDは、乾燥剤とともに防湿バリアバッグに梱包されています。重要な注意事項：

• 使用準備が整うまでバッグを開封しないでください。
• 開封後、未使用のLEDは温度≤30°C、相対湿度≤60%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。
• 暴露時間を超えた場合、または乾燥剤が飽和を示した場合は、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。これによりポップコーン効果による損傷を防止します。

7. 梱包および発注情報

7.1 リールおよびテープ仕様

標準梱包は1リールあたり3000個です。キャリアテープ幅は8 mmで、7インチ（178 mm）径のリールに巻かれています。リール、キャリアテープポケット、カバーテープの詳細寸法が提供されており、自動供給装置との互換性を確保します。

7.2 ラベル説明

リールラベルには、トレーサビリティと検証のための重要な情報が含まれています：

• P/N：品番（例：19-21/R6C-FP1Q2L/3T）。
• CAT：光度ランク（例：Q2）。
• HUE：色度座標および主波長ランク（例：FP1）。
• REF：順電圧ランク（例：L21）。
• LOT No：トレーサビリティのための製造ロット番号。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的な用途

19-21 SMD LEDは汎用性が高く、様々な低電力インジケータおよびバックライト用途に適しています：

• バックライト：計器盤、メンブレンスイッチ、制御パネルの照明。
• 通信機器：電話機やファクシミリの状態表示灯およびキーパッドバックライト。
• 表示技術：小型液晶ディスプレイ（LCD）およびイルミネーテッドシンボルのためのフラットバックライト。
• 汎用表示：民生用および産業用電子機器における電源状態、モード表示灯、信号灯。

8.2 重要な設計上の考慮事項

• 電流制限：外部の電流制限抵抗は絶対に必須です。順電圧には範囲があり、負の温度係数を持ちます。供給電圧のわずかな上昇、または発熱によるVFの低下は、順電流の大きく、破壊的な可能性のある増加を引き起こす可能性があります。抵抗値は、電源電圧とビンからの最大順電圧（VF max）に基づいて計算する必要があり、最悪条件下でも電流が25 mAを超えないことを保証します。
• 熱管理：電力損失は低いですが、LEDパッド下に十分なPCB銅面積またはサーマルビアを確保することで放熱を助け、特に高温環境下での光出力の安定性と寿命を維持できます。
• ESD保護：2000V HBMに定格されていますが、実装および取り扱い時には標準的なESD取り扱い注意事項を遵守する必要があります。

9. 技術比較および差別化

この19-21 SMD LEDの、従来のスルーホールLEDやより大きなSMDパッケージに対する主な利点は、その小型化と自動実装への適合性です。AIGaInPチップ技術は、赤色光に対して高効率と良好な色飽和度を提供します。他のいくつかの赤色LED技術と比較して、AIGaInPは通常、より高い光度と優れた温度安定性を提供します。包括的なビニングシステムにより、設計者は光学特性および電気特性が厳密に管理された部品を選択することができ、均一な外観または正確な電流駆動を必要とするアプリケーションにとって重要です。

10. よくある質問（FAQ）

Q: なぜ直列抵抗が必要なのですか？

A: LEDは電流駆動デバイスです。そのV-I特性は指数関数的です。電流を制限する抵抗がないと、供給電圧やLED順電圧のわずかな変動が熱暴走と即時の故障につながる可能性があります。抵抗はオームの法則に基づいて固定電流を設定します。

Q: このLEDを2.3Vより高い電圧で駆動できますか？

A: はい、ただし、過剰な電圧を降下させ、電流を20mA（またはそれ以下）に制限する適切な直列抵抗を使用する場合に限ります。駆動電圧自体が重要なパラメータではなく、結果として生じる電流が重要です。

Q: water clear樹脂色とはどういう意味ですか？

A: LEDの封止材（プラスチックレンズ）は無色透明です。これにより、チップの発する光の真の色（ブリリアントレッド）が着色や拡散なしに透過し、飽和した鮮やかな色が得られます。

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: 型番19-21/R6C-FP1Q2L/3Tは、パッケージスタイル（19-21）、製品コード（R6C）、および波長（FP1）、光度（Q2）、順電圧（L、続く数字）の特定のビンをエンコードしています。発注部品の正確な仕様を確認するには、常に完全なデータシートとビニングテーブルを参照してください。

11. 実践的な設計および使用例

シナリオ: 5V USB給電デバイスの状態表示灯の設計

1. パラメータ選択：必要な明るさ（高視認性のためビンQ2）と色の一貫性（ビンFF1またはFF2）を選択します。

2. 回路設計：5V電源（Vcc）を想定し、最悪ケースのVF min（例：ビンL19からの1.7V）を使用して、VFが低くても電流が25 mAを超えないようにします。目標電流（I_F）= 20 mA。

必要な抵抗 R = (Vcc - VF) / I_F = (5V - 1.7V) / 0.020A = 165 オーム。

最も近い標準値は160オームまたは180オームです。180オームを使用すると、I_F = (5-1.7)/180 ≈ 18.3 mAとなり、安全で仕様内です。

抵抗での消費電力 P_R = I_F^2 * R = (0.0183)^2 * 180 ≈ 0.06W。標準の1/8Wまたは1/4W抵抗で十分です。

3. PCBレイアウト：LEDとその電流制限抵抗を互いに近くに配置します。データシートの寸法図からの推奨パッド形状に従います。

4. 実装：湿気取り扱いおよびリフローはんだ付けプロファイルガイドラインを正確に遵守します。

12. 動作原理

このLEDは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。活性領域はAIGaInPで構成されています。接合のポテンシャル障壁（約1.8V）を超える順方向バイアス電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AIGaInP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、これが直接、発光の波長（色）に対応します—この場合、約632 nmのブリリアントレッドです。透明なエポキシ樹脂封止材はチップを保護し、光出力を形成するレンズとして機能し（100度の指向角を実現）、機械的安定性を提供します。

13. 技術トレンド

19-21のようなSMD LEDの開発は、電子機器におけるより広範なトレンドに従っています：小型化, 高効率化、および信頼性の向上。鉛フリーおよびハロゲンフリー材料への移行は、世界的な環境規制（RoHS、REACH）によって推進されています。半導体エピタキシーの進歩は、AIGaInPおよび他の材料システムの発光効率（電気ワットあたりの光出力）と色の一貫性を継続的に改善しています。さらに、パッケージング技術は、熱性能をより適切に管理してより小さなパッケージでより高い駆動電流を可能にし、より精密な光制御を提供するために進化しています。パッケージング（19-21フットプリントなど）およびテープ・アンド・リール形式の標準化は、電子機器業界全体で費用対効果の高い大量自動製造を可能にするために重要です。