SMD LED 19-22/R6 BHC-B01/2T データシート - パッケージ 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 1.7-3.25V - 電力 40-60mW - 赤/青 - 技術文書

1. 製品概要

19-22シリーズは、高密度実装PCB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。この多色タイプデバイスは、主に2つのチップ材料バリアントで提供されます：鮮やかな赤色発光のためのAlGaInPを使用するR6コードと、青色発光のためのInGaNを使用するBHコードです。樹脂パッケージは両タイプとも無色透明です。リードフレーム部品と比較して大幅に削減された占有面積により、より小さな基板設計、より高い実装密度が可能となり、最終的にはエンド機器の小型化に貢献します。軽量構造はさらに、携帯機器や小型アプリケーションに理想的です。

強調される主な利点には、自動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の互換性が含まれます。本製品は主要な業界規格に準拠しており、鉛フリー、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）です。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格

すべての定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。これらの限界を超えると永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 逆電圧（VR）：5 V（全コード共通）。
• 順方向電流（IF）：R6: 25 mA; BH: 10 mA。
• ピーク順方向電流（IFP）：デューティサイクル 1/10 @ 1kHz。 R6: 50 mA; BH: 40 mA。
• 電力損失（Pd）：R6: 60 mW; BH: 40 mW。このパラメータは熱管理において重要です。
• 静電気放電（ESD）人体モデル（HBM）：R6: 2000 V; BH: 150 V。BH（InGaN）バリアントはESDに対して著しく敏感であり、厳格な取り扱い注意が必要です。
• 動作温度（Topr）：-40°C ～ +85°C。
• 保存温度（Tstg）：-40°C ～ +90°C。
• はんだ付け温度（Tsol）：リフロー：最大260°C、10秒間。手はんだ：端子ごとに最大350°C、3秒間。

2.2 電気光学特性

代表値は、特に断りのない限り、Ta=25°C、IF=5mAで測定されます。許容差が適用されます：光度 ±11%、主波長 ±1nm、順方向電圧 ±0.1V。

• 光度（Iv）：最小 14.5 mcd、代表値 20.0 mcd（R6およびBHコード共通）。
• 視野角（2θ1/2）：代表値 130度、広い視野パターンを示します。
• ピーク波長（λp）：R6: 632 nm（代表値）; BH: 468 nm（代表値）。
• 主波長（λd）：R6: 617.5 ～ 629.5 nm; BH: 467.5 ～ 472.5 nm。これは色選別に使用されるパラメータです。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：R6: 20 nm（代表値）; BH: 25 nm（代表値）。
• 順方向電圧（VF）：R6: 1.70 ～ 2.25 V; BH: 2.65 ～ 3.25 V。青色LEDの高い電圧はInGaN技術の特徴です。
• 逆電流（IR）：VR=5Vで測定。 R6: 最大 10 µA; BH: 最大 50 µA。

3. ビニングシステム説明

LEDは、製造ロット内での色の一貫性を確保するために、主波長に基づいてビンに選別されます。

3.1 R6（赤）ビニング

• ビン E4：617.5 nm ≤ λd < 621.5 nm
• ビン E5：621.5 nm ≤ λd < 625.5 nm
• ビン E6：625.5 nm ≤ λd < 629.5 nm

3.2 BH（青）ビニング

• ビン A10：467.5 nm ≤ λd < 470.0 nm
• ビン A11：470.0 nm ≤ λd < 472.5 nm

光度もランク（CATコード）付けされ、順方向電圧もランク（REFコード）付けされており、精密な設計マッチングのための多パラメータ選択システムを提供します。

4. 性能曲線分析

データシートは、R6バリアントの代表的な特性曲線を提供し、様々な条件下での性能についての洞察を与えます。

4.1 相対光度 vs. 順方向電流

曲線は準線形の関係を示しています。光度は電流とともに増加しますが、高電流では飽和し始め、効率と寿命を維持するために規定のIF範囲内で動作させることの重要性を強調しています。

4.2 相対光度 vs. 周囲温度

光度出力は周囲温度の上昇とともに減少します。この熱的デレーティングは、高温環境で動作する、または放熱が限られている設計において重要な要素です。

4.3 順方向電圧 vs. 順方向電流

このIV曲線は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。順方向電圧は負の温度係数を持ちます。

4.4 スペクトル分布

R6 LEDのスペクトルプロットは、代表値として約632 nm付近に明確な帯域幅を持つ支配的なピークを示し、その単色赤色の純度を確認しています。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

19-22 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。図面には、特に断りのない限り±0.1mmの公差が規定されています。レンズ、カソード表示、および適切なはんだ付けと位置合わせを確保するためのソルダーパッドランドパターンの推奨事項の詳細が含まれています。

5.2 極性識別

パッケージには、カソード側に視覚的マーカー（通常は切り欠きまたは緑色のマーキング）が設けられています。正しい回路動作を確保するために、実装時に正しい極性を観察する必要があります。

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

鉛フリーリフロープロファイルが規定されています：

• 予熱：150-200°C、60-120秒間。
• 液相線以上（217°C）の時間：60-150秒間。
• ピーク温度：最大260°C、最大10秒間保持。
• 加熱速度：最大6°C/秒（255°Cまで）；255°C以上では最大3°C/秒。

リフローは2回以上行わないでください。

6.2 手はんだ

手はんだが必要な場合は、はんだごて先端温度を350°C以下に保ち、端子ごとに3秒以内で適用してください。容量25W以下のはんだごてを使用してください。熱衝撃を防ぐために、各端子のはんだ付けの間には最低2秒の間隔を空けてください。

6.3 保管および湿気感受性

部品は乾燥剤入りの防湿バリアバッグに梱包されています。

• 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≤30°C、≤60% RH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。
• フロアライフを超過した場合、または乾燥剤が湿気の侵入を示した場合は、リフロー前に60±5°Cで24時間のベーキングが必要です。

6.4 重要な注意事項

• 電流制限：外部直列抵抗器は必須です。LEDは電流駆動デバイスです；わずかな電圧変化が大きな電流サージを引き起こし、即座に故障する可能性があります。
• 応力回避：加熱（はんだ付け）中のパッケージへの機械的応力を避け、組立後のPCBを曲げないでください。
• 修理：はんだ付け後の修理は推奨されません。やむを得ない場合は、両端子を同時に加熱する専用の両頭はんだごてを使用する必要があり、LED特性への影響を事前に確認する必要があります。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、直径7インチのリール上の8mm幅キャリアテープで供給されます。各リールには2000個が含まれます。自動ピックアンドプレース機械との互換性を確保するために、キャリアテープポケットおよびリールの詳細寸法が提供されています。

7.2 ラベル説明

リールラベルにはいくつかの主要なコードが含まれています：

• CPN: 顧客部品番号。
• P/N: メーカー部品番号（例：19-22/R6 BHC-B01/2T）。
• QTY: 梱包数量。
• CAT: 光度ランク。
• HUE: 色度座標および主波長ランク（ビンコード）。
• REF: 順方向電圧ランク。
• LOT No: トレーサブルロット番号。

8. アプリケーション提案

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、スイッチ照明、キーパッドバックライト。
• 通信機器：電話機、ファクシミリの状態表示およびバックライト。
• LCDディスプレイ：小型モノクロまたはカラーLCDのエッジライトまたはダイレクトバックライト。
• 一般表示：コンパクトな民生電子機器における電源状態、モード表示、装飾照明。

8.2 設計上の考慮事項

• 回路設計：LEDと直列に電流制限抵抗を必ず含めてください。供給電圧（Vs）、所望の電流（IF）におけるLEDの順方向電圧（VF）、および必要な電流に基づいて抵抗値を計算します：R = (Vs - VF) / IF。保守的な設計のためには、データシートの最大VFを使用してください。
• 熱管理：特に最大電流付近または高周囲温度で動作する場合、PCBレイアウトが放熱を可能にすることを確認してください。LEDを他の発熱部品の近くに配置しないでください。
• ESD保護：特に敏感なBH（青）バリアントについては、組立ラインにESD保護対策を実施してください。接地された作業台およびリストストラップを使用してください。
• 光学設計：広い130度の視野角は、オフアクシスでの良好な視認性を提供します。集光された光が必要な場合は、外部レンズまたは光ガイドが必要になる場合があります。

9. 技術比較および差別化

19-22シリーズは、特定の状況において明確な利点を提供します。大きなスルーホールLEDと比較して、その主な利点はスペースの節約と自動組立への適合性です。SMD LEDの分野内では、その2.0x1.25mmの占有面積は一般的なサイズであり、光出力と小型化のバランスを提供します。この特定の部品の重要な差別化要因は、同じ機械的パッケージ内で2つの異なる半導体技術（赤色用AlGaInP、青色用InGaN）が利用可能であることであり、多色アプリケーションの調達と設計を簡素化します。波長と光度の詳細なビニングシステムにより、製造ロットでの高い色の一貫性が可能となり、色合わせが重要なマルチセグメントディスプレイやバックライトアレイなどのアプリケーションにとって重要です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 赤色（R6）と青色（BH）LEDで最大順方向電流が異なるのはなぜですか？

この違いは、基礎となる半導体材料（AlGaInP対InGaN）およびそれらのそれぞれの内部量子効率と熱特性に起因します。R6 LEDのAlGaInPチップは、同じパッケージの熱的制約内で通常より高い電流密度を扱うことができるため、より高い定格電流（25mA対10mA）となっています。

10.2 青色（BH）LEDのESD定格が赤色（R6）よりもはるかに低いのはなぜですか？

InGaNベースの青色LEDは、材料特性およびチップ構造に関与する薄い活性層のため、本質的に静電気放電損傷に対してより敏感です。150VのHBM定格は、それを非常に敏感なものとして分類し、クラス0のESD取り扱い手順を必要とします。

10.3 電源がLEDの順方向電圧に正確に調整されている場合、電流制限抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

いいえ、これは強く推奨されず、故障を引き起こす可能性が高いです。順方向電圧（VF）には許容差（±0.1V）と負の温度係数（接合部が加熱されると低下する）があります。わずかな過電圧または加熱によるVFの低下でさえ、電流が暴走的に増加し、絶対最大定格を超えてLEDを破壊する可能性があります。安定した動作のためには、直列抵抗は必須です。

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、スペクトルパワー分布が最大となる波長です。主波長（λd）は、LEDの知覚される色に一致する単色光の単一波長です。対称スペクトルを持つLEDの場合、これらはしばしば近い値になります。色仕様およびビニングの目的では、主波長が標準的な指標として使用されます。

11. 実践的な設計および使用事例

シナリオ：赤色と青色のLEDを使用したコンパクトな状態表示パネルの設計。

1. 選択：同じ占有面積とはんだ付けプロファイルを維持するために、赤色には19-22/R6、青色には19-22/BHを選択します。
2. 回路計算：5V電源（Vs）の場合。
   • 赤（R6、最大VF=2.25Vを使用、目標IF=15mA）：R = (5 - 2.25) / 0.015 ≈ 183 Ω。標準の180 Ωまたは200 Ω抵抗を使用します。
   • 青（BH、最大VF=3.25Vを使用、目標IF=8mA）：R = (5 - 3.25) / 0.008 ≈ 219 Ω。標準の220 Ω抵抗を使用します。
   抵抗での電力損失がその定格内であることを確認してください。
3. PCBレイアウト：LEDを正しい極性で配置します。複数のLEDが密集している場合は、放熱のための十分な間隔を確保してください。パッケージ図面の推奨ランドパターンに従ってください。
4. 組立：生産ラインの準備が整うまで部品を密封バッグに保管してください。規定のリフロープロファイルを正確に守ってください。組立後、LEDの近くでPCBを曲げないでください。
5. ビニング：均一な外観のためには、特に複数のユニットが並べて表示される場合、発注時に厳しいビンコード（例：赤色用E5、青色用A10）を指定してください。

12. 技術原理紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネ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、電子と正孔が活性領域で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。発光の色（波長）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（AlGaInP）：アルミニウムガリウムインジウムリンは、赤色、橙色、黄色スペクトルで高効率の光を生成するのに適した直接遷移型バンドギャップを持つ材料システムです。その高輝度と安定性で知られています。
• BH（InGaN）：インジウムガリウム窒素は、高輝度の青色、緑色、白色LEDを可能にする材料システムです。インジウム含有量を変化させることで、バンドギャップを調整できます。青色LEDは、蛍光体変換を介して白色光を作り出すための基本的な構成要素です。

SMDパッケージは、微小な半導体チップを封止し、金属リードを介して電気的接続を提供し、透明なエポキシ樹脂レンズを使用してチップを保護し、光出力を整形します。

13. 技術開発動向

19-22シリーズのようなSMD LEDの一般的な軌跡は、いくつかの主要な分野に焦点を当てています：

• 効率向上（ルーメン毎ワット）：内部量子効率と光取り出し技術の継続的な改善により、同じまたはより小さなチップサイズからより高い光度が得られ、所定の光出力に対する消費電力を削減します。
• 色の一貫性と演色性の向上：エピタキシャル成長とビニングプロセスの進歩により、主波長と光度の公差をより厳しくすることが可能となり、正確な色合わせを必要とするアプリケーションにとって重要です。
• 信頼性と寿命の向上：より堅牢なパッケージ材料、より良い熱界面、より安定した半導体構造に関する研究は、要求の厳しい動作条件下でも平均故障間隔（MTBF）を高め続けています。
• 小型化：より小さな最終製品への要望が、光学的性能を維持または改善しながら、LEDパッケージの占有面積をますます小さくする方向に推進しています。
• 統合：トレンドには、複数のLEDチップ（RGB）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部品にするなどがあります。

これらのトレンドにより、19-22 SMD LEDのような基本的な部品は進化を続け、設計者により優れた性能、信頼性、柔軟性を提供します。