SMD LED 19-226/R6BHC-B01/2T データシート - パッケージ 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 2.0V/3.3V - マルチカラー - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-226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。その主な利点は、従来のリードフレームLEDと比較して占有面積が大幅に削減されている点にあり、より小型のプリント基板（PCB）設計、より高い部品実装密度、そして最終的にはよりコンパクトなエンドユーザー機器を実現します。軽量構造はさらに、小型・携帯機器アプリケーションに理想的です。

このLEDは、マルチカラー構成で提供され、特に鮮やかな赤色（R6 AlGaInPチップ使用）と青色（BH InGaNチップ使用）の発光体を単一のウォータークリア樹脂パッケージ内に組み合わせています。Pbフリー、RoHS準拠、EU REACH準拠、ハロゲンフリー（臭素<900 ppm、塩素<900 ppm、Br+Cl <1500 ppm）であり、現代の環境・安全基準に完全に準拠しています。デバイスは、7インチ径リールに巻かれた8mmテープ上で供給され、自動ピックアンドプレース実装装置および標準的な赤外線または気相リフローはんだ付けプロセスと完全に互換性があります。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

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。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

• 逆電圧（V_R）：両チップタイプで最大5V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部破壊を引き起こす可能性があります。
• 順方向電流（I_F）：連続DC電流の制限は、R6（赤）チップで25 mA、BH（青）チップで20 mAです。これは駆動回路の直列抵抗値を決定するための重要なパラメータです。
• ピーク順方向電流（I_FP）：パルス動作（1/10デューティサイクル @ 1 kHz）の場合、R6チップは最大60 mA、BHチップは最大40 mAまで耐えることができます。これにより、マルチプレックスアプリケーションでより高い輝度を得るための短時間のオーバードライブが可能になります。
• 電力損失（P_d）：最大許容電力損失は、R6で60 mW、BHで75 mWです。これはI_F* V_Fとして計算され、熱管理において重要です。
• 静電気放電（ESD）：人体モデル（HBM）定格は、R6チップで2000Vですが、より敏感なBH（InGaN）チップではわずか150Vです。これは青色LEDの取り扱いおよび組立時の厳格なESD保護プロトコルの必要性を強調しています。
• 温度範囲：動作温度（T_opr）は-40°Cから+85°Cです。保管温度（T_stg）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の場合、ピーク温度260°Cで10秒間が規定されています。手はんだ付けの場合、はんだごて先端温度は350°Cを超えてはならず、端子ごとの接触時間は3秒以内に制限する必要があります。

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で測定され、デバイスの典型的な性能を定義します。

• 光度（I_v）：I_F= 20mAにおいて、R6赤色LEDの典型的な光度は100 mcd（最小72 mcd）です。BH青色LEDの典型的な光度は80 mcd（最小45 mcd）です。±11%の公差が適用されます。
• 指向角（2θ_1/2）：半値角は典型的に120度で、バックライトやインジケータ用途に適した広く拡散した発光パターンを提供します。
• 波長：R6チップの典型的なピーク波長（λ_p）は632 nm、主波長（λ_d）は624 nmで、鮮やかな赤色領域に位置します。BHチップのλ_pは468 nm、λ_dは470 nmで、ロイヤルブルー発光の特徴です。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：スペクトルの半値全幅（FWHM）は、R6で20 nm、BHで35 nmです。
• 順方向電圧（V_F）：I_F= 20mAにおいて、R6のV_Fは典型的に2.0V（範囲1.7V～2.4V）です。BHのV_Fは典型的に3.3V（範囲2.7V～3.7V）です。この電圧差は、両色を駆動する際の回路設計において重要であり、しばしば別々の電流制限抵抗またはドライバが必要となります。
• 逆方向電流（I_R）：最大I_Rは、R6で5V時10 µA、BHで5V時50 µAです。データシートは、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おり、このパラメータは試験条件のみのものです。

3. 性能曲線分析

3.1 相対光度 vs. 順方向電流

曲線は、光度が順方向電流とともに増加するが、非線形の関係にあることを示しています。R6およびBHチップの両方において、光度は低電流域で急激に上昇し、高電流域では飽和する傾向があります。典型的な20mA点を大幅に超えて動作させると、光出力の向上は限定的となり、発熱が増加し、ルーメン減衰を加速させる可能性があります。

3.2 相対光度 vs. 周囲温度

これは信頼性にとって重要な関係です。光度は周囲温度の上昇とともに減少します。ディレーティング曲線は、最大動作温度+85°Cにおいて、出力が25°C定格と比較して大幅に低下することを示しています。設計者は、高温環境が予想されるアプリケーションにおいて、すべての条件下で十分な輝度を確保するために、この熱的ディレーティングを考慮に入れる必要があります。

3.3 順方向電流ディレーティング曲線

この曲線は、周囲温度の関数としての最大許容連続順方向電流を規定します。最大接合部温度および電力損失限界を超えないようにするため、高温環境で動作する際には順方向電流を低減しなければなりません。例えば、周囲温度85°Cでは、許容連続電流は25°C最大定格よりも大幅に低くなります。

3.4 順方向電圧 vs. 順方向電流

V-I曲線はダイオード特性を示しています。順方向電圧は電流と対数的に増加します。表に記載されている典型的な値（20mA時、R6で2.0V、BHで3.3V）が、回路設計計算において最も関連性の高い値です。

3.5 スペクトル分布

スペクトルグラフは発光プロファイルを示しています。R6赤色LEDは、632 nm付近に狭く明確なピークを持ちます。BH青色LEDは、468-470 nmを中心としたより広いピークを持ちます。これらのスペクトルは、色に敏感なアプリケーションにおいて重要です。

3.6 放射パターン図

極座標プロットは、120度の指向角を持つニアランベルト（コサイン）発光パターンを確認しており、均一で広角の光分布を示しています。

4. 機械的およびパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

SMDパッケージの公称寸法は2.0mm（長さ）x 1.25mm（幅）x 0.8mm（高さ）です。未指定寸法の公差は±0.1mmです。図面には、カソード識別マーク、推奨はんだパッドレイアウト（1.4mm x 1.15mm、ギャップ0.7mm）、および部品外形が詳細に示されています。信頼性の高いはんだ付けと機械的安定性のために、推奨ランドパターンを遵守することが不可欠です。

4.2 極性識別

パッケージには、カソードを識別するための視覚的インジケータ（通常、テープ上の切り欠きまたは緑色のマーク）が備わっています。組立時の正しい極性方向は、デバイスが機能するために必須です。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

5.1 リフローはんだ付けプロファイル

データシートは、ピーク温度260°Cで10秒間の鉛フリーリフロープロファイルを規定しています。プロファイルには、熱衝撃を最小限に抑えるために、予熱、ソーク、リフロー、冷却ゾーンを含める必要があります。LEDパッケージおよびワイヤボンディングへの過度の熱ストレスを防ぐため、リフローはんだ付けは2回以上行わないでください。

5.2 手はんだ付け

手はんだ付けが避けられない場合は、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以下でなければならず、各端子との接触時間は3秒を超えてはなりません。低電力のごて（<25W）の使用が推奨されます。各端子のはんだ付けの間には、2秒間の間隔を空ける必要があります。データシートは、損傷は手はんだ付け中にしばしば発生すると警告しています。

5.3 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。部品を使用する準備ができるまでバッグを開封してはいけません。開封後、未使用のLEDは、温度30°C以下、相対湿度60%以下の環境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、または乾燥剤インジケータが変色した場合は、リフロー前に60°C ±5°Cで24時間のベーキング処理が必要です。これにより、ポップコーン現象（蒸気圧によるパッケージクラック）を防止します。

5.4 使用上の注意

• 過電流保護：外部の電流制限抵抗は必須です。LEDは電流駆動デバイスであり、順方向電圧の小さな変化が電流の大きな変化を引き起こし、即座に故障する可能性があります。
• 応力回避：加熱中（はんだ付け中）または組立後のPCBの反りによって、LED本体に機械的応力を加えないでください。
• 修理：はんだ付け後の修理は強く推奨されません。どうしても必要な場合は、両端子を同時に加熱して部品をねじらずに持ち上げるために、両頭はんだごてを使用する必要があります。LED特性への影響は事前に評価する必要があります。

6. 梱包および発注情報

6.1 テープおよびリール仕様

部品は、エンボス加工されたキャリアテープで供給されます。寸法：ポケットピッチ8mm、テープ幅12mm。各リールには2000個が含まれます。リール寸法：直径7インチ、ハブ直径13mm、リール幅50mm。

6.2 ラベル説明

梱包ラベルには、顧客品番（CPN）、品番（P/N）、梱包数量（QTY）、光度ランク（CAT）、色度/主波長ランク（HUE）、順方向電圧ランク（REF）、ロット番号（LOT No）などのコードが含まれます。このビニング情報により、アプリケーションで必要に応じて、より厳密な性能パラメータを持つLEDを選択することが可能です。

7. アプリケーション提案

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• バックライト：広い指向角とコンパクトサイズのため、ダッシュボード、スイッチ、キーパッド、シンボルのバックライトに理想的です。
• 通信機器：電話機、ファクシミリ、ネットワークハードウェアの状態表示灯およびバックライト。
• LCDフラットバックライト：アレイとして使用し、小型LCDパネルのエッジライティングを提供できます。
• 一般的なインジケータ用途：民生電子機器、家電製品、産業用コントローラにおける状態表示灯、電源インジケータ、装飾照明。

7.2 設計上の考慮事項

• 駆動回路：常に直列抵抗を使用してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F を使用して計算します。赤色LEDと青色LEDではV_F.
• 熱管理：特にLEDを最大電流定格付近で駆動する場合や高温環境下では、PCBに十分な放熱対策があることを確認してください。発熱部品を近くに配置しないでください。
• ESD保護：入力ラインにESD保護を実装し、特に敏感な青色（BH）チップについては、取り扱い時に接地された作業環境を確保してください。
• 光学設計：ウォータークリアレンズは広い指向角を提供します。より指向性の高い光が必要な場合は、外部レンズや光導波路が必要になる場合があります。

8. 技術比較および差別化

19-226の同クラスにおける主な差別化要因は、単一パッケージでのマルチカラー機能と、包括的な環境規制準拠（Pbフリー、ハロゲンフリー、RoHS、REACH）です。高効率AlGaInP赤色チップと標準InGaN青色チップを1つの小型SMDパッケージに組み合わせることで、基板占有面積を増やすことなく、2色インジケータの設計柔軟性を提供します。自動実装および標準リフロープロセスとの互換性は、現代の大量生産要件に適合し、量産電子機器に対して費用対効果の高いソリューションを提供します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: 赤色LEDと青色LEDを同じ電源と抵抗で駆動できますか？

A: 最適ではありません。典型的な順方向電圧の大きな差（2.0V対3.3V）のため、共通の抵抗を使用すると、各LEDを流れる電流が大きく異なり、一方が暗く、もう一方が過駆動される可能性があります。別々の電流制限回路の使用を推奨します。

Q2: 青色LEDのESD定格が赤色よりもはるかに低いのはなぜですか？

A: BH青色LEDはInGaN半導体材料を使用しており、これは一般的にR6赤色LEDのAlGaInP材料と比較して、より敏感な接合部と薄い活性層を持ち、静電気放電損傷を受けやすくなっています。

Q3: 防湿バッグを開封して7日間のフロアライフを超えた場合はどうなりますか？

A: LEDパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。その後のリフローはんだ付け中に、この湿気が急速に蒸気に変わり、内部剥離やクラック（ポップコーン現象）を引き起こす可能性があります。これを防ぐためには、はんだ付け前に湿気を除去するために60°Cで24時間のベーキングが必要です。

Q4: ラベルの光度ランク（CAT）はどのように解釈すればよいですか？

A: ランクは、LEDがどの事前定義された輝度ビンに分類されるかを示します。これにより、メーカーは製品の一貫性を保証するために、保証された最小輝度を持つLEDを選択することができますが、特定のビニング境界はこの公開データシートでは提供されていません。

10. 実用的な使用例

シナリオ：コンシューマールーター用2色状態表示灯の設計

デバイスは、電源（点灯青色）とネットワークアクティビティ（点滅赤色）を表示する単一のLEDを必要とします。19-226は理想的な選択です。設計には、20mA駆動電流に対して計算されたそれぞれの直列抵抗を持つ、2つの別々のドライバ回路（例：マイクロコントローラGPIOピン）が含まれます。5V電源の場合：R_青= (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 オーム（標準値82Ωまたは100Ωを使用）。R_赤= (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 オーム（150Ωを使用）。コンパクトサイズにより、RJ45ポートの隣に収まります。広い120度の指向角により、さまざまな角度から状態を確認できます。敏感な青色チップのため、組立時には厳格なESD取り扱い手順が実施されます。

11. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッセンスによって光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子がp型領域からの正孔と活性層で再結合します。この再結合プロセスにより、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、使用される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ます。R6チップはアルミニウムガリウムインジウムリン（AlGaInP）構造を使用しており、これは赤色および琥珀色光を効率的に生成します。BHチップはインジウムガリウム窒素（InGaN）を使用しており、これは青色、緑色、白色LEDに一般的に使用されます。ウォータークリアエポキシ樹脂パッケージは、半導体チップを保護し、ボンディングワイヤに機械的支持を提供し、光出力を形成する一次レンズとして機能します。

12. 技術トレンドと背景

19-226は、SMD LED市場における成熟した製品を代表しています。現在の業界トレンドは、このデバイスの仕様を超えたいくつかの重要な分野に焦点を当てています：効率向上（lm/W）：新しいチップ設計と材料により、発光効率がさらに高められています。高い演色性指数（CRI）：特に白色LEDおよび照明アプリケーション向け。小型化：超高密度ディスプレイ向けのさらに小さなパッケージサイズ（例：01005、マイクロLED）。統合ドライバ：内蔵定電流ドライバまたは制御回路を備えたLED（スマートLED）。熱性能の向上：熱をより効率的に放散するように設計されたパッケージにより、より高い駆動電流と長寿命が可能になります。波長の拡張：センシングおよび殺菌用途向けのより効率的な深紫外線および赤外線LEDの開発。19-226はピーク効率における最新の進歩を取り入れていないかもしれませんが、信頼性の高い性能、2色出力、堅牢なパッケージング、および世界的な環境基準への完全準拠を組み合わせることで、幅広いコスト重視の大量生産電子インジケータおよびバックライトアプリケーションにおいて、その関連性を確保し続けています。