SMD LED 19-219/T3D-AQ2R2TY/3T データシート - サイズ 1.6x0.8x0.77mm - 電圧 2.6-3.0V - 電力 95mW - 純白色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-219/T3D-AQ2R2TY/3Tは、信頼性の高いインジケータ照明およびバックライトを必要とす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デバイス（SMD）LEDです。この単色LEDは、黄色の拡散樹脂に封入されたInGaNチップによって実現された純白色光を発します。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ことであり、これによりPCB上の実装密度の向上、保管要件の低減が可能となり、最終的にはエンド機器の小型化に貢献します。また、本コンポーネントは鉛フリーでありRoHS指令に準拠しているため、環境配慮型設計に適しています。

1.1 主な特徴と利点

• 小型パッケージ：小型フォームファクタ（1.6mm x 0.8mm）により、高密度な基板レイアウトとより小型の最終製品が実現可能です。
• 自動化互換性：7インチリール上の8mmテープに供給され、標準的な自動実装機（ピックアンドプレース）と完全に互換性があります。
• 堅牢なはんだ付け：赤外線および気相リフローはんだ付けプロセスの両方に対応しており、信頼性の高い製造を保証します。
• 環境適合性：本製品は鉛フリーであり、RoHS規制への準拠を維持しています。
• 軽量：重量が重要な要素となる携帯機器や小型アプリケーションに理想的です。

1.2 対象アプリケーション

このLEDは汎用性が高く、以下の主要分野で使用されます：

• 通信機器：電話機やファクシミリにおける状態表示インジケータ、キーやディスプレイのバックライトとして使用されます。
• ディスプレイバックライト：LCDパネルのフラットバックライト、およびスイッチやシンボルのバックライトに適しています。
• 汎用表示：コンパクトな白色光源が必要とされる、幅広い民生電子機器、産業用制御機器、自動車内装などで使用できます。

2. 技術仕様の詳細

このセクションでは、LEDの絶対最大定格および主要動作パラメータについて詳細に分析します。これらの限界を遵守することは、長期信頼性を確保し、デバイスの故障を防ぐために極めて重要です。

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。これらの限界値付近または限界値での動作は推奨されません。

• 逆電圧（V_R）：5V。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。
• 連続順電流（I_F）：25mA。連続動作時の最大直流電流です。
• ピーク順電流（I_FP）：100mA（デューティ比1/10、1kHz時）。より高い電流の短いパルスを可能にし、マルチプレクシングやパルス動作に有用です。
• 電力損失（P_d）：95mW。パッケージが放散できる最大電力で、V_F* I_F.
• 静電気放電（ESD）：150V（人体モデル）。組立および取り扱い時には適切なESD対策手順に従う必要があります。
• 動作温度（T_opr）：-40°C ～ +85°C。信頼性のある動作が可能な周囲温度範囲です。
• 保管温度（T_stg）：-40°C ～ +90°C。
• はんだ付け温度：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

これらは、周囲温度（T_a）25°Cで測定した代表的な性能パラメータです。設計者は初期計算には代表値（Typ.）を使用すべきですが、設計は最小/最大範囲に対応できるように行う必要があります。

• 光度（I_v）：90.0 - 180 mcd（最小～最大、ビニング済み）。順電流（I_F）5mAで測定。この広い範囲は、後述するビニングシステムによって管理されます。
• 指向角（2θ_1/2）：130度（代表値）。この広い指向角により、広範囲の照明や複数の角度からの視認性が求められるアプリケーションに適しています。
• 順電圧（V_F）：2.6V - 3.0V（I_F=5mA時）。このパラメータもビニングされています。LEDには、電源電圧とV_F range.
• 逆電流（I_R）：最大50 µA（V_R=5V時）。これはデバイスが逆バイアスされたときのリーク電流のレベルを示します。

3. ビニングシステムの説明

製造時の輝度と色の一貫性を確保するため、LEDは測定された性能に基づいてビンに分類されます。19-219 LEDは3つの異なるビニング基準を使用しています。

3.1 光度ビニング

LEDは、5mAで測定された光度に基づいてビン（Q1、R1、R2）に分類されます。これにより、設計者はアプリケーションに適した輝度グレードを選択でき、複数LED設計における均一な外観を確保できます。

• ビン Q1：90.0 - 112 mcd
• ビン R1：112 - 140 mcd
• ビン R2：140 - 180 mcd

3.2 順電圧ビニング

LEDは、5mA時の順方向電圧降下（V_F）によってもビニングされます。V_Fビンを一致させることは、LEDを並列接続した際のより均一な電流分担を実現するのに役立ちます。

• ビン 28：2.6V - 2.7V
• ビン 29：2.7V - 2.8V
• ビン 30：2.8V - 2.9V
• ビン 31：2.9V - 3.0V

3.3 色度座標ビニング

白色LEDにとって、色の一貫性は極めて重要です。製品は、I_F=5mAで測定されたCIE 1931（x, y）色度座標に基づいて6つのビン（1-6）にグレーディングされます。各ビンはCIE図上の四角形の領域を定義します。仕様では座標の許容差は±0.01と規定されています。色合わせが重要なアプリケーションでは、同じ色度ビンからLEDを選択することが不可欠です。

4. 性能曲線の分析

データシートには、様々な条件下でのLEDの動作を示すいくつかの特性曲線が記載されています。これらの曲線を理解することは、最適な回路設計の鍵となります。

4.1 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）

この曲線は、電流と電圧の非線形関係を示しています。順電圧は電流とともに増加します。この曲線は、適切な電流制限抵抗値を選択するために不可欠です。電圧の小さな変化が電流の大きな変化につながるため、電流制御の必要性が強調されています。

4.2 光度 vs. 順電流

このグラフは、動作範囲内では光出力が順電流にほぼ比例することを示しています。ただし、非常に高い電流では発熱の増加により効率が低下する可能性があります。

4.3 光度 vs. 周囲温度

LEDの光出力は、接合温度が上昇すると減少します。この曲線はその減衰率を定量化します。高温環境や高出力動作では、輝度を維持するために熱管理を考慮する必要があります。

4.4 順電流減衰曲線

この曲線は、周囲温度の関数としての最大許容連続順電流を定義します。温度が上昇すると、デバイスの電力損失限界を超えないようにし、信頼性を確保するために最大電流を低減しなければなりません。

4.5 スペクトル分布

スペクトル出力曲線は、この白色LEDの波長全体にわたる相対強度を示しています。通常、InGaNチップからの青色のピークと、蛍光体からのより広い黄色の発光を特徴とし、これらが組み合わさって白色光を生成します。

4.6 放射パターン図

この極座標プロットは、光の空間分布（指向角パターン）を視覚的に表し、130度の代表的な指向角を確認できます。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDのコンパクトな占有面積は1.6mm（長さ）x 0.8mm（幅）で、代表的な高さは0.77mmです。重要な寸法には、パッド間隔とサイズが含まれます。信頼性の高いはんだ接合とリフロー時の適切な位置合わせを確保するために、推奨されるはんだパッドレイアウトが提供されています。カソードは、パッケージ底面図上の特定のパッドマーキングまたは面取りされたコーナーによって識別されます。

5.2 極性識別

正しい極性は極めて重要です。カソードパッドはパッケージ図面で明確にマークされています。キャリアテープ上でも極性の向きが示されており、自動組立装置をガイドします。

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では、特定の温度プロファイルに従う必要があります：

• 予熱：150-200°C、60-120秒間。
• 液相線以上時間（217°C）：60-150秒間。
• ピーク温度：最大260°C、10秒以内。
• 昇温/降温速度：255°Cまでは最大3°C/秒、全体で最大6°C/秒。

6.2 手はんだ

手はんだが必要な場合は、細心の注意が必要です。先端温度が350°C以下のはんだごてを使用し、各端子に3秒以内で熱を加えます。はんだごての電力は25W以下であるべきです。熱衝撃を防ぐため、各端子のはんだ付けの間には少なくとも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

LEDは、乾燥剤入りの防湿バッグに梱包されています。

• 開封前：温度30°C以下、相対湿度（RH）90%以下で保管してください。
• 開封後（フロアライフ）：温度30°C以下、相対湿度60%以下で1年間。未使用部品は再密封してください。
• ベーキング：乾燥剤インジケータが変化した場合、または保管期間を超えた場合は、リフロー工程での使用前に60±5°Cで24時間ベーキングしてください。

6.4 重要な注意事項

• 電流制限：外部直列抵抗は必須です。これがないと、わずかな電源電圧の変動が大きく破壊的な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：はんだ付け時または最終アプリケーションでLED本体にストレスを加えないでください。組立後にPCBを反らせないでください。
• 修理：はんだ付け後の修理は強く推奨されません。やむを得ない場合は、両方の端子を同時に加熱する専用のダブルヘッドはんだごてを使用し、熱膨張の不一致による機械的ストレスを防ぐ必要があります。

7. 梱包および発注情報

7.1 リールおよびテープ仕様

部品は、標準的な直径7インチのリールに巻かれた8mm幅のキャリアテープ上で供給されます。各リールには3000個が含まれています。自動組立装置との互換性のために、リールおよびキャリアテープの詳細な寸法が提供されています。

7.2 ラベルの説明

リールラベルにはいくつかのコードが含まれています：

• P/N：品番（例：19-219/T3D-AQ2R2TY/3T）。
• CAT：光度ランク（例：Q1、R1、R2）。
• HUE：色度座標および主波長ランク（例：1-6）。
• REF：順電圧ランク（例：28-31）。
• LOT No：トレーサブルな製造ロット番号。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 回路設計

このLEDを駆動する上で最も重要な側面は電流制御です。多くのアプリケーションでは、単純な直列抵抗で十分です。抵抗値（R_s）はオームの法則を使用して計算できます：R_s= (V_supply- V_F) / I_F。電流が所望のI_Fを超えないようにするためには、常にビン範囲から最大のV_Fを使用してください。温度変化や可変電源電圧に対する安定性が必要な場合は、定電流ドライバの使用を検討してください。_supplyが最大値のとき。

8.2 熱管理

電力損失は低いですが、高い周囲温度や密閉空間では、接合温度が上昇し、光出力と寿命が低下する可能性があります。特に複数のLEDを近接して使用する場合は、PCBレイアウトにおいて十分な空気流または放熱対策を確保してください。

8.3 光学設計

130度の指向角は、広く拡散した照明を提供します。より集光されたビームが必要なアプリケーションでは、二次光学系（レンズ）が必要となります。黄色の拡散樹脂は、均一な発光外観を実現するのに役立ちます。

9. 技術比較とポジショニング

19-219 LEDは、超小型SMD LEDのカテゴリーに位置付けられます。その主な差別化要因は、非常に小さな1.6mm x 0.8mmの占有面積であり、これは0603（面積は類似しているが形状が異なることが多い）や0805などの一般的なパッケージよりも小型です。これは、1平方ミリメートル単位でスペースが制限されるアプリケーションに理想的です。より大きなPLCCやスルーホールLEDと比較して、はるかに優れた実装密度を提供し、現代の自動組立には不可欠です。青色チップと黄色蛍光体によって実現された純白色は、インジケータおよびバックライト用途に適したニュートラルからクールな白色点を提供します。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 なぜ電流制限抵抗が絶対に必要なのですか？

LEDは、順方向領域で非常に急峻なI-V曲線を持つダイオードです。公称V_Fを超えるわずかな電圧の増加は、不釣り合いに大きな電流の増加を引き起こし、過熱により瞬時にデバイスを破壊する可能性があります。抵抗は、線形で予測可能な電圧降下を提供し、電流を安定させます。

10.2 5V電源でこのLEDを駆動できますか？

はい、ただし直列抵抗を使用する必要があります。例えば、V_Fが3.0V（最大）でI_F=20mAを達成するには、抵抗値はR = (5V - 3.0V) / 0.020A = 100オームとなります。抵抗で消費される電力はP = I²R = (0.02^2)*100 = 0.04Wなので、標準的な1/8Wまたは1/10Wの抵抗で十分です。

10.3 ビンコードは私の設計にとって何を意味しますか？

設計で複数のLEDを使用し、均一な輝度が必要な場合は、同じ光度ビン（CAT）および色度ビン（HUE）からのLEDを指定する必要があります。LEDを並列に駆動する場合、同じ順電圧ビン（REF）を使用することで、よりバランスの取れた電流分担を実現するのに役立ちますが、LEDごとに個別の抵抗を使用することが依然として最も信頼性の高い方法です。

10.4 このLEDはESDに対してどの程度敏感ですか？

ESD定格が150V（HBM）であるため、中程度の感度を持っています。取り扱い時には標準的なESD対策を遵守してください：接地された作業台、リストストラップ、導電性容器を使用します。自動テープ＆リール包装は、人手による取り扱いを最小限に抑えるのに役立ちます。

11. 設計および使用事例

11.1 事例：複数LEDステータスインジケータパネル

12個の白色ステータスインジケータを備えたコンパクトな制御パネルを設計することを想像してください。19-219 LEDを使用することで、非常に狭いピッチに配置することが可能になります。均一な外観を確保するために、設計者はすべてのLEDをビンR1（112-140 mcd）およびヒュービン3から指定します。各LEDは、150オームの直列抵抗を介して5Vラインで駆動され、電流は約13mA（V_F~ 3.0Vと仮定）に設定されます。これは25mAの制限内に十分収まり、十分な輝度を提供しながら寿命を最大化します。PCBレイアウトには、推奨されるはんだパッド形状が含まれており、良好な熱経路を維持しながらはんだ付けを容易にするために、パッドへの小さな放熱接続が提供されています。

12. 技術原理の紹介

この白色LEDは、エレクトロルミネセンスと呼ばれる半導体原理に基づいています。コアは、p-n接合に順電流が印加されると青色光を発する窒化インジウムガリウム（InGaN）チップです。この青色光は、封止エポキシ樹脂に埋め込まれた黄色蛍光体（セラミック粒子）の層に衝突します。蛍光体は青色光の一部を吸収し、黄色光として再放出します。残りの青色光と変換された黄色光の組み合わせが、人間の目には白色光として知覚されます。チップの発光と蛍光体の変換効率の特定の比率が、生成される白色光の正確な色温度（暖色、ニュートラル、寒色）および色度座標を決定します。

13. 業界動向と発展

インジケータおよびバックライトLEDのトレンドは、小型化、高効率化、および色の一貫性の向上に向けて強く継続しています。19-219のようなパッケージは、光学性能を維持または向上させながらサイズを縮小する継続的な取り組みを表しています。さらに、自動車および産業規格を満たすために、より広い温度範囲および過酷な環境条件下でのより高い信頼性を求める継続的な推進力があります。鉛フリーおよびRoHS準拠材料への移行は現在標準となっています。将来の発展には、さらに小さなフォームファクタ、パッケージ内集積ドライバ回路、スマート照明アプリケーション向けの調整可能な色温度を持つLEDなどが含まれる可能性がありますが、単純なインジケータ用途では、コスト効率と信頼性の高さから、青色チップ＋蛍光体のコア技術が依然として支配的です。