SMD LED 19-22/R6GHC-C02/2T データシート - 2.0x1.6x0.8mm - 赤/緑 - 5mA - 英語技術文書

製品概要

19-22/R6GHC-C02/2Tは、高密度電子アセンブリ向けに設計されたコンパクトな表面実装デバイス（SMD）LEDです。このコンポーネントは、単一パッケージ内に2つの異なるLEDチップ技術を統合しています：鮮やかな赤色発光用のAlGaInPチップ（R6指定）と、鮮やかな緑色発光用のInGaNチップ（GH指定）です。このマルチカラー構成により、最小限の占有面積で設計の柔軟性を提供します。

このLEDの主な利点は、従来のリードフレーム部品と比較して大幅に小型化されていることです。この小型化により、より小さなプリント回路基板（PCB）設計、より高い部品実装密度、保管要件の低減が可能となり、最終的にはよりコンパクトなエンドユーザー機器の開発に貢献します。その軽量構造はさらに、スペースと重量が重要な制約条件となる小型・携帯アプリケーションにとって理想的な選択肢となります。

The device is supplied in industry-standard 8mm tape on 7-inch diameter reels, ensuring compatibility with high-speed automated pick-and-place assembly equipment. It is formulated to be Pb-free and compliant with key environmental regulations including RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

詳細技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

これらの限界を超えてデバイスを動作させると、永久損傷を引き起こす可能性があります。すべての定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• Reverse Voltage (VR): 5 V（最大）。本デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。この定格は主に逆方向リーク電流（IR）の試験用です。
• 連続順方向電流（IF）： R6（赤）チップとGH（緑）チップの両方で25 mA。
• ピーク順方向電流（IFP）： 1kHz、デューティサイクル1/10で適用。R6チップは60mAまで、GHチップは100mAまで対応可能。このパラメータはパルス動作アプリケーションにおいて極めて重要です。
• 電力損失（Pd）： 最大許容電力損失は、R6チップで60mW、GHチップで95mWです。これは熱管理における重要なパラメータです。
• 静電気放電（ESD）人体モデル（HBM）： R6チップは2000Vまでの堅牢なESD保護を提供しますが、GHチップは定格150Vとより敏感です。特にグリーンチップについては、適切なESD取り扱い手順が不可欠です。
• Operating & Storage Temperature: 本装置の動作温度範囲は-40°Cから+85°C、保管温度範囲は-40°Cから+90°Cです。
• はんだ付け温度： リフローはんだ付けでは、ピーク温度260°Cを最大10秒間と規定。手はんだ付けでは、端子ごとにこて先温度350°Cを最大3秒間以内とする。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、通常動作条件下（特に断りのない限り、周囲温度Ta=25°C、順方向電流IF=5mA）における光出力と電気的特性を定義します。

• 光度 (Iv): R6（赤）チップの標準光度は20.0 mcd（最小14.5 mcd）です。GH（緑）チップの標準光度は65.0 mcd（最小45.0 mcd）です。許容差は±11%です。
• 視野角 (2θ1/2): このパッケージは、広い照射範囲を提供する130度の広い視野角が標準です。
• 波長:
  • R6 (赤)： ピーク波長 (λp) は 632 nm です。主波長 (λd) は 617.5 nm から 629.5 nm の範囲で、許容差は ±1 nm です。スペクトル半値幅 (Δλ) は 20 nm です。
  • GH (緑)： ピーク波長 (λp) は518 nmです。主波長 (λd) は517.5 nmから533.5 nmの範囲で、許容差は±1 nmです。スペクトル半値幅 (Δλ) は35 nmです。
• 順方向電圧 (VF):
  • R6 (赤)： 5mA時、標準値1.9 V、最大値2.3 V。
  • GH (緑)： 典型的な2.9V、最大3.4V（5mA時）。
• 逆方向電流 (IR): VR=5Vで測定。R6の最大値は10μA、GHの最大値は50μA。

3. ビニングシステムの説明

LEDは、アプリケーション内での色の一貫性を確保するために、主波長に基づいて選別（ビニング）されます。

3.1 R6 (赤) 波長ビニング

• Bin Code 1: 617.5 nm ≤ λd < 621.5 nm
• Bin Code 2: 621.5 nm ≤ λd < 625.5 nm
• ビンコード 3: 625.5 nm ≤ λd ≤ 629.5 nm

3.2 GH (緑) 波長ビニング

• Bin Code 1: 517.5 nm ≤ λd < 525.5 nm
• Bin Code 2: 525.5 nm ≤ λd ≤ 533.5 nm

このビニング情報は、ディスプレイやインジケーターパネル内の複数のLED間で精密な色合わせを必要とする設計者にとって極めて重要です。

4. 性能曲線分析

4.1 R6（レッドチップ）特性

提供された曲線は、主要な関係性を示しています：

• 相対光度 vs. 順方向電流: 電流の増加に伴う光出力の非線形的な上昇を示す。推奨値である5mAを超えて動作させると、より高い強度が得られる可能性があるが、効率と寿命に影響を与える。
• 相対光度 vs. 周囲温度: 発光出力の負の温度係数を示しています。接合温度が上昇すると光度が低下し、これはLED半導体の基本的な特性です。
• 順方向電圧対順方向電流： ダイオードのI-V特性曲線を示しています。
• ピーク波長対周囲温度： 温度による発光波長のわずかなシフトを示しています。

4.2 GH (Green Chip) の特性

グリーンチップの曲線には以下が含まれます:

• スペクトル分布： 相対強度対波長のプロット。中心波長518 nm、定義された帯域幅を持つ。
• 順方向電圧対順方向電流： 赤色チップと類似しているが、InGaNベースの緑色LEDに典型的な、より高い膝電圧を有する。
• 順方向電流デレーティング曲線： 周囲温度の関数としての最大許容順方向電流を示す重要なグラフ。温度が上昇すると、過熱を防止し信頼性を確保するために最大電流を低減する必要があります。
• 放射パターン: 光強度の空間分布を示し、130度の視野角を確認します。
• Relative Luminous Intensity vs. 順方向電流 & Ambient Temperature: これらの曲線は、光出力が駆動電流と動作温度の両方にどのように依存するかを総合的に示しています。

5. Mechanical & Package Information

5.1 パッケージ寸法

19-22 SMDパッケージの主要寸法は以下の通りです（許容差 ±0.1mm）：

• 長さ：2.0 mm
• 幅: 1.6 mm
• 高さ: 0.8 mm
• リード間隔 (pitch): 1.5 mm
• 確実なはんだ付けのため、パッドサイズと形状が規定されています。

PCBフットプリント設計用の詳細な寸法図はデータシートに提供されています。

5.2 極性識別

本パッケージには、通常カソード側に刻印されたノッチまたはドットで示される極性マーキングが施されており、実装時の正しい向きを保証します。また、推奨フットプリントにおいて、カソードは特定のパッド形状と関連付けられています。

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 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は以下の通り指定されています：

• プリヒート： 150–200°Cで60–120秒間。
• Time Above Liquidus (217°C): 60–150秒間。
• Peak Temperature: 最大260°C。
• ピーク温度±5°C以内の時間： 最大10秒。
• 加熱速度: 最大6°C/秒。
• 255°C以上時間: 最大30秒。
• 冷却速度： 最大3°C/秒。

同一デバイスに対してリフローはんだ付けは2回までとする。

6.2 Storage & Handling Precautions

• 湿気感受性： 本デバイスは乾燥剤と共に防湿バリアバッグに梱包されています。部品を使用する準備が整うまで、このバッグは開封しないでください。
• フロアライフ： 開封後、30°C以下かつ60%RH以下の環境で保管した場合、LEDは168時間（7日）以内に使用すること。未使用部品は再密封が必要。
• ベーキング： 露光時間が超過した場合、または乾燥剤が湿気の侵入を示した場合、リフロー前に60±5°Cで24時間のベーキングが必要です。
• 電流制限： 外部の電流制限抵抗は必須です。LEDは指数関数的な電流-電圧特性を示すため、わずかな電圧上昇でも破壊的な大電流サージを引き起こす可能性があります。
• 機械的ストレス： はんだ付け時および最終使用時にLED本体にストレスを加えないでください。組立後のPCBを反らせないでください。

7. Packaging & Ordering Information

7.1 リールおよびテープ仕様

本製品は防湿包装システムで供給されます：

• キャリアテープ： 8mm幅、19-22パッケージ用に設計されたポケット付き。
• リール: 標準7インチ径リール。
• リールあたりの数量: 2000個。
• リール寸法： 自動化装置との互換性のため、外径、ハブ径、および幅が規定されています。

7.2 ラベル情報

リールラベルには、トレーサビリティと用途に関する重要な情報が記載されています：

• Customer Product Number (CPN)
• Product Number (P/N)
• 梱包数量 (QTY)
• 光度ランク (CAT)
• Chromaticity & Wavelength Rank (HUE)
• 順方向電圧ランク (REF)
• ロット番号 (LOT No)

8. アプリケーションの提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• バックライト： 小型サイズと広い視野角により、ダッシュボードインジケーター、スイッチ照明、シンボルのバックライトに最適です。
• Telecommunication Equipment： 電話、ファックス、その他の通信機器における状態表示灯およびキーパッドのバックライト。
• LCDフラットバックライト： アレイ構成で使用し、小型LCDパネルのエッジ照明またはダイレクトバックライトを実現可能。
• 汎用表示： 家電、産業機器、自動車電子機器など幅広い分野における電源状態、モード選択、アラート表示。

8.2 設計上の考慮事項

• 駆動回路： 順電流を設定するには常に直列抵抗を使用してください。電源電圧（Vs）、LEDの順方向電圧（VF）、および目標電流（IF）に基づいて抵抗値を計算します：R = (Vs - VF) / IF。設計に余裕を持たせるため、データシートの最大VF値を使用してください。
• 熱管理： わずかではありますが、特に高温環境や密閉空間では、消費電力（Pd）を考慮する必要があります。GHチップのデレーティング曲線に従ってください。放熱のため、PCB上に十分な銅面積を確保してください。
• ESD保護: 組立工程または最終使用環境がESDリスクをもたらす場合、特にGHチップに対しては、入力ラインにESD保護を実装してください。
• 光学設計: 130度の広い視野角は、広く拡散した光を提供します。より焦点を絞った光が必要な場合は、外部レンズや導光板が必要となる場合があります。

9. Technical Comparison & Differentiation

The 19-22/R6GHC-C02/2Tは、同クラスにおいて以下の主要な利点を提供します：

• デュアルチップ/マルチカラー機能： 赤と緑を1パッケージに統合することで、2つの単色LEDを使用する場合と比較して基板スペースを節約し、設計と組み立てを簡素化します。
• コンパクトフットプリント： 2.0 x 1.6 mmのフットプリントは、より小型のSMD LEDパッケージの一つであり、高密度レイアウトを可能にします。
• ロバスト・レッド・チップ： AlGaInPベースのR6チップは高いESD耐性（2000V HBM）を提供し、取り扱いおよび動作時の信頼性を向上させます。
• 環境適合性： RoHS、REACHおよびハロゲンフリー基準への完全準拠により、現代のエレクトロニクスにおける厳格な世界的規制要件を満たしています。
• 自動化対応に優れる： テープ・アンド・リール包装およびIR/気相リフロー対応により、コスト効率の高い大量生産を実現します。

10. よくあるご質問（技術パラメータに基づく）

10.1 このLEDを抵抗なしで5V電源から直接駆動できますか？

いいえ、それはLEDを破損させます。 LEDは電流駆動デバイスです。5V電源をLED（特に典型的なVFが1.9Vの赤色チップ）に直接接続すると、25mAの最大定格をはるかに超える電流が流れ、即座に故障します。外部の電流制限抵抗は絶対に必要です。

10.2 赤と緑のチップでESD定格が異なるのはなぜですか？

この違いは、基盤となる半導体材料に起因します。AlGaInP（赤色）構造は、一般的にInGaN（緑色/青色）構造よりも静電気放電（ESD）に対して強固です。これは材料固有の特性です。このため、特に緑色チップを扱う際には、慎重なESD対策が必要となります。

10.3 私の設計において「ビニング」情報は何を意味しますか？

ビニングは色の一貫性を保証します。複数のLEDが同じ色に見える必要があるアプリケーション（例：インジケーターバー）では、同じ波長ビンコード（HUE）のLEDを指定する必要があります。異なるビンを混在させると、赤や緑の色合いが目に見えて異なる場合があります。

10.4 この部品は何回リフローはんだ付けできますか？

データシートには最大2回のリフローはんだ付けサイクルと規定されています。各熱サイクルは内部のダイアタッチやワイヤーボンドにストレスを誘引します。2サイクルを超えると、潜在的な信頼性不良のリスクが高まります。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ: 3.3Vレールで駆動するポータブルデバイス向け、デュアルカラー（赤/緑）ステータスインジケータの設計。

設計ステップ:

1. 選択: 19-22/R6GHC-C02/2Tは、デュアルカラー機能と小型サイズのため選定されました。
2. 回路設計: 独立した2つの駆動回路が必要です（赤色アノード用と緑色アノード用各1つ、カソードは共通）。
3. 抵抗値の計算：
   • 赤色LED用（R6、目標IF=5mA、安全のため最大VF=2.3Vを使用）：R_red = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200 Ω。標準の200Ωまたは220Ω抵抗を使用します。
   • グリーンLED（GH、目標IF=5mA、最大VF=3.4V使用）の場合：R_green = (3.3V - 3.4V) / 0.005A = -20 Ω。この計算から、3.3Vでは5mAでグリーンチップを駆動するには不十分であることがわかります（VFの代表値は2.9Vですが、最大値は3.4Vです）。供給電圧はLEDの順方向電圧より大きくなければなりません。グリーンLEDには、より高い供給電圧（例：5V）またはより低い駆動電流が必要です。
4. PCBレイアウト： インジケータとして使用する場合、LEDは基板端近くに配置してください。データシートの寸法図に推奨されているパッドレイアウトを使用します。カソードパッドには、熱経路を確保しつつ半田付けを容易にするため、小さなサーマルリリーフを設けてください。
5. ソフトウェア制御： マイクロコントローラは、赤と緑のアノードを独立して制御し、赤、緑、または（高速に交互に点灯させることで）琥珀色/黄色を表示することができます。

この事例は、特に順方向電圧（VF）が高い緑色および青色LEDにおいて、順方向電圧要件に対して供給電圧を確認することの重要性を示しています。

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と呼ばれるプロセスを通じて光を発する半導体p-n接合デバイスです。p-n接合に順方向電圧を印加すると、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。これらの電荷担体（電子と正孔）が再結合する際、エネルギーを放出します。シリコンのような従来の半導体では、このエネルギーは主に熱として放出されます。LEDに使用される直接遷移型半導体材料（赤/オレンジ/黄にはAlGaInP、緑/青/白にはInGaN）では、このエネルギーの大部分が光子（光）として放出されます。発光の特定の波長（色）は、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、それは材料の精密な化学組成によって制御されます。19-22デバイスは、異なる材料で作られた2つのそのようなp-n接合を1つのパッケージ内に収めており、2つの異なる色の発光を可能にしています。

13. 技術トレンド

LED業界は、19-22 SMD LEDなどの部品に関連するいくつかの主要な方向性に沿って進化を続けています：

• 効率向上： 内部量子効率（IQE）と光取り出し技術の継続的な改善により、同じ入力電流でより高い光度（mcd）が得られるか、同じ出力をより低い消費電力で実現できます。
• 小型化： エンドプロダクトの小型化への要求は、1.6x0.8mmや1.0x0.5mmパッケージのようなトレンドに従い、LEDパッケージのフットプリントをより小さく、プロファイルをより低くする方向に推進しています。
• Improved Color Consistency & Binning: エピタキシャル成長と製造管理の進歩により、波長と強度の自然なばらつきが減少し、より厳密なビン分けと選別の必要性の低減、またはRGBアプリケーションにおけるより精密なカラーミキシングが可能になります。
• Enhanced Reliability & Robustness: 研究は、高温動作下での長寿命化と、特に敏感なInGaNベースの緑色および青色チップにおけるESD耐性の向上に焦点を当てています。
• 統合ソリューション： 回路設計を簡素化し、基板スペースを節約するために、内蔵の電流制限抵抗、保護ダイオード、またはドライバIC（「スマートLED」）を備えたLEDへの傾向。

19-22 LEDは、多数のインジケータおよびバックライト用途において性能、サイズ、コストのバランスを取る、成熟した広く採用されているパッケージ形式です。