SMD LED 19-223/G6S2C-A01/2T 仕様書 - マルチカラー - 電圧2.0V - 電力60mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-223シリーズは、小型化と高信頼性を求める現代の電子機器アプリケーション向けに設計された、コンパクトな表面実装LEDソリューションです。このマルチカラーLEDは、従来のリードフレーム部品よりも大幅に小型であり、PCB占有面積の大幅な削減、実装密度の向上を実現し、最終製品の小型設計に貢献します。軽量構造のため、特にスペースに制約のあるポータブル機器アプリケーションに適しています。

本製品の主な利点は、標準的な自動実装装置および赤外線や気相はんだ付けなどの主流のはんだ付けプロセスとの互換性です。鉛フリー、RoHS準拠、ハロゲンフリー部品として製造され、EU REACHを含む厳格な環境規制に適合しています。規定のハロゲン含有量の上限は、臭素(Br) <900 ppm、塩素(Cl) <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppmです。

2. 技術パラメータ詳細

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。この限界値以下または同等での動作は保証されません。

• 逆電圧 (VR):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。
• 順電流 (IF):G6およびS2チップタイプ共に25 mA。これは最大連続DC電流です。
• ピーク順電流 (IFP):60 mA (デューティ比 1/10 @1KHz)。この定格はパルス動作用であり、より高い瞬間電流を許容します。
• 電力損失 (Pd):60 mW。これは所定の条件下でパッケージが放散できる最大電力です。
• 静電気放電 (ESD) HBM:2000 V。これは中程度のESD耐性を示しますが、適切な取り扱い上の注意は依然として必要です。
• 動作温度 (Topr):-40 ～ +85 °C。本デバイスは産業用温度範囲アプリケーションに対応しています。
• 保存温度 (Tstg):-40 ～ +90 °C。
• はんだ付け温度:リフローはんだ付けは、ピーク温度260°Cで最大10秒間と規定されています。手はんだ付けは、端子あたり350°Cで3秒以内に制限してください。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータはTa=25°Cで測定され、デバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度 (Iv):
  • G6 (ブリリアント黄緑): 最小 30.0 mcd、最大 60.0 mcd @ IF=20mA。
  • S2 (ブリリアントオレンジ): 最小 90.0 mcd、最大 180.0 mcd @ IF=20mA。
  • 許容差: ±11%。
• 指向角 (2θ1/2):代表値 130度。この広い指向角は、広い視認性を必要とするインジケータやバックライト用途に適しています。
• ピーク波長 (λp):
  • G6: 代表値 575 nm。
  • S2: 代表値 611 nm。
• 主波長 (λd):
  • G6: 568.5 ～ 574.5 nm。
  • S2: 602.0 ～ 608.0 nm。
  • 許容差: ±1 nm。
• スペクトル放射帯域幅 (Δλ):
  • G6: 代表値 20 nm。
  • S2: 代表値 17 nm。
• 順電圧 (VF):
  • G6 & S2: 最小 1.70 V、代表値 2.00 V、最大 2.40 V @ IF=20mA。
  • 許容差: ±0.1V。
• 逆電流 (IR):両タイプ共に最大 10 μA @ VR=5V。本デバイスは逆バイアス動作用には設計されていません。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、光度に基づいてLEDを分類するビニングシステムを使用しています。これにより、製造ロット内の一貫性が確保されます。

• G6チップ (ブリリアント黄緑):全てのユニットは単一のビン（ビンコード1）に分類され、20mA時の光度範囲は30.0～60.0 mcdです。
• S2チップ (ブリリアントオレンジ):全てのユニットは単一のビン（ビンコード1）に分類され、20mA時の光度範囲は90.0～180.0 mcdです。

この特定の品番については、主波長や順電圧のための別々のビンは示されておらず、これらのパラメータに対する厳密な管理または単一選択を示唆しています。

4. 性能曲線分析

データシートには、G6およびS2チップ両方の代表的な特性曲線が含まれています。正確なグラフィカルデータポイントは本文では提供されていませんが、曲線は通常、設計に不可欠な以下の関係を示します：

• 相対光度 vs. 順電流:光出力が電流とともに増加する様子を示し、特に電流が最大定格に近づくにつれて、典型的には準線形の傾向を示します。
• 相対光度 vs. 周囲温度:接合温度が上昇すると光出力が減少する熱消光効果を示します。これは熱管理設計にとって極めて重要です。
• 順電圧 vs. 順電流:指数関数的関係を示すIV曲線です。20mA時の代表的なVf 2.0Vは、電流制限抵抗計算のための重要な設計パラメータです。
• スペクトル/波長:正規化された発光スペクトルを示し、ピーク波長と主波長を強調している可能性が高いです。

5. 機械的およびパッケージ情報

パッケージは標準的なSMD（表面実装デバイス）タイプです。寸法図（ここでは再現されていませんがPDFで参照可能）は、PCBパッド設計と部品配置のための重要な寸法を提供します。主なポイントは以下の通りです：

• LEDは高密度基板に適したコンパクトな占有面積を持っています。
• 特に指定がない限り、ほとんどの寸法の公差は±0.1mmです。
• 図面は、部品外形、リード位置、および推奨PCBランドパターンを定義しています。
• 極性の識別は、通常、デバイス上にマークされているか、パッド設計によって暗示されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーはんだ付け温度プロファイルが規定されています：

• 予熱:150～200°Cで60～120秒間。
• 液相線温度以上時間 (217°C):60～150秒間。
• ピーク温度:最大 260°C。
• ピーク温度保持時間:最大 10秒間。
• 昇温速度:最大 6°C/秒。
• 255°C以上時間:最大 30秒間。
• 冷却速度:最大 3°C/秒。

重要な注意点:同一デバイスに対してリフローはんだ付けは2回以上行わないでください。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが避けられない場合：

• はんだごて先端温度は350°C未満でなければなりません。
• 端子あたりの接触時間は3秒未満でなければなりません。
• はんだごての電力は25W未満にしてください。
• 各端子のはんだ付けの間隔は2秒以上空けてください。
• 修理作業には、熱ストレスを避けるために両頭はんだごてを使用してください。

6.3 保管および湿気感受性

部品は乾燥剤入りの防湿バッグに梱包されています。

• 使用前:組立準備が整うまで防湿バッグを開封しないでください。
• 開封後:30°C以下、相対湿度60%以下で保管してください。
• フロアライフ:開封後168時間（7日）以内に使用してください。未使用部品は防湿包装に再封入してください。
• ベーキング:保管時間を超過した場合、または乾燥剤が湿気を示した場合は、使用前に60±5°Cで24時間ベーキングしてください。

7. 梱包および注文情報

本製品は、自動組立と互換性のある形式で供給されます。

• テープ＆リール:直径7インチのリールに8mm幅のテープで梱包されています。
• 数量:リールあたり2000個。
• キャリアテープ寸法:詳細図面には、ポケットサイズとテープ送りピッチが規定されています。
• リール寸法:フィーダ互換性のための標準リール寸法が提供されています。
• ラベル情報:リールラベルには、顧客品番(CPN)、品番(P/N)、数量(QTY)、および光度(CAT)、色度/主波長(HUE)、順電圧(REF)の技術ビンに関するフィールドが含まれています。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• バックライト:ダッシュボードインジケータ、スイッチバックライト、LCDやシンボルのフラットバックライト。
• 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。
• 汎用表示:コンパクトで信頼性の高いカラー光源を必要とするあらゆるアプリケーション。

8.2 重要な設計上の考慮事項

• 電流制限:外部直列抵抗は必須です。LEDの指数関数的なV-I特性は、わずかな電圧変化が大きな電流変化を引き起こすことを意味し、電流制御がないと急速に故障に至ります。
• 熱管理:パッケージは小型ですが、電力損失（最大60mW）と光出力の負の温度係数を考慮し、特に高温環境または高駆動電流時には、放熱のためのPCBレイアウトを考慮する必要があります。
• ESD保護:2000V HBM定格がありますが、取り扱いおよび組立中は標準的なESD対策を実施してください。
• フローはんだ付け:推奨されません。本デバイスはリフローまたは慎重な手はんだ付けのみに規定されています。
• 基板ストレス:はんだ付け時または最終アプリケーションにおいて、LED本体に機械的ストレスをかけないでください。組立後にPCBを反らせないでください。

9. 技術比較および差別化

19-223シリーズは、そのAlGaInPチップ技術（G6およびS2用）により、明確な利点を提供します：

• 従来のスルーホールLEDとの比較:主な利点は、サイズと重量の劇的な削減であり、現代の小型化設計を可能にします。また、リード曲げや手動挿入の必要性も排除します。
• 他のSMDカラーとの比較:ブリリアント黄緑（G6、～575nm）とブリリアントオレンジ（S2、～611nm）は、可視スペクトルの特定の色座標を満たします。AlGaInP技術は、通常、赤、オレンジ、黄緑領域で高効率と良好な色飽和度を提供します。
• 適合性:鉛フリー、RoHS、ハロゲンフリー、REACH規制への完全準拠により、厳格な環境要件を持つグローバル市場に適しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 このLEDにはどの抵抗値を使用すべきですか？

オームの法則を使用して計算します：R = (電源電圧 - LEDのVf) / If。5V電源、If=20mA時の代表的なVf=2.0Vの場合：R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。最小電流が安全であることを保証するために最大Vf（2.4V）を使用します：R_min = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω。標準の150 Ω抵抗が良い出発点です。抵抗の電力定格を常に考慮してください：P = I^2 * R = (0.02)^2 * 150 = 0.06W、したがって1/8W（0.125W）抵抗で十分です。

10.2 3.3V電源で駆動できますか？

はい。再計算：R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω。最大Vfで確認：(3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω。68 Ω抵抗が適切です。電源が必要電流を供給できることを確認してください。

10.3 なぜ保管とベーキングプロセスがそれほど重要ですか？

SMDパッケージは大気中から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蒸気に変わり、内部剥離、クラック、またはプラスチックパッケージのポップコーン現象を引き起こし、即時または潜在的な故障の原因となります。規定の保管およびベーキング手順は、この故障モードを防止します。

10.4 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長 (λp)は、発光スペクトルの強度が最大となる波長です。主波長 (λd)は、指定された白色参照光源と組み合わせたときに、LEDの知覚される色に一致する単色光の波長です。λdは人間の目の色知覚により密接に関連しており、λpはスペクトルの物理的測定値です。

11. 設計および使用事例

シナリオ: ポータブル医療機器用マルチインジケータステータスパネルの設計

要件:コンパクトサイズ、低消費電力、準備完了（緑）と警告（オレンジ）の明確な色識別、広い温度範囲での動作能力、医療機器規制への適合。

ソリューション実装:

1. 部品選定:19-223シリーズが選定されました。G6（黄緑）は準備完了インジケータとして、S2（オレンジ）は警告インジケータとして機能します。130度の広い指向角により、様々な角度からの視認性が確保されます。
2. 回路設計:3.3Vシステム電圧を使用します。電流制限抵抗はFAQ 10.2に従って計算されます（例：68Ω）。LEDはマイクロコントローラのGPIOピン経由で駆動され、ソフトウェア制御による点滅パターンで警告状態を強調できます。
3. PCBレイアウト:コンパクトなSMD占有面積により、フロントパネルPCBの小さな領域に複数のステータスLEDを配置できます。はんだ付けを容易にするためにソルダーリリーフパッドが使用されますが、放熱を助けるために少量の銅が接続されたまま保持されます。
4. 組立プロセス:テープ＆リールで供給されるLEDは、ピックアンドプレースマシンにロードされます。基板全体が指定の鉛フリープロファイルを使用して単一のリフローパスを受け、LEDを含むすべての部品が同時に確実にはんだ付けされます。
5. 結果:19-223 LEDの小型サイズ、規定性能、適合認証を活用し、すべての初期要件を満たす堅牢で信頼性の高いコンパクトなインジケータシステムが実現されました。

12. 技術原理の紹介

19-223 LEDは、発光チップにAlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）半導体材料を利用しています。この材料系は、スペクトルの赤、オレンジ、アンバー、黄緑領域（およそ560nmから650nm）で光を生成するのに特に効率的です。

動作原理:LEDの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に注入されます。それらの再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。発光の特定の波長（色）は、AlGaInP半導体のバンドギャップエネルギーによって決定され、これは結晶成長中にアルミニウム、ガリウム、インジウム、リンの比率を精密に制御することで設計されます。ウォータークリア樹脂レンズは、チップからの固有の色光を、大きなフィルタリングや波長変換なしに放出できるようにします。

13. 業界動向と発展

19-223シリーズのようなSMD LEDの市場は進化し続けています。この製品分野に影響を与える主なトレンドは以下の通りです：

• さらなる小型化:超コンパクトデバイス向けに、さらに小さなパッケージサイズ（例：0402、0201メトリック）への需要が高まり続けています。
• 高効率化:エピタキシャル成長とチップ設計の継続的な改善により、発光効率（単位電力入力あたりの光出力）が向上し、所定の輝度での消費電力が削減されます。
• 信頼性と堅牢性の向上:パッケージ材料と構造の改善により、特に自動車および産業用途向けに、耐湿性、熱サイクル性能、全体的な寿命の向上が図られています。
• 統合化:複数のLEDチップ（RGB、または複数の単色）を単一パッケージに統合する、またはLEDを制御IC（定電流ドライバなど）と組み合わせて、よりスマートで使いやすい光モジュールを形成する傾向があります。
• 厳格な適合性:環境および安全規制（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）はより厳格かつ広範になっており、適合性は差別化要因ではなく基本的な要件となっています。

19-223シリーズは、幅広いインジケータおよびバックライト用途において、小型化、自動組立、規制適合性という中核的なニーズに対応する、成熟した信頼性の高いソリューションを表しています。