SMD LED 19-217/GHC-YR1S2/3T 仕様書 - 鮮やかな緑色 - 120°視野角 - 3.3V 標準 - 20mA - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-217/GHC-YR1S2/3Tは、コンパクトなサイズ、高い信頼性、効率的な実装を必要とする現代の電子アプリケーション向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDです。この部品は、従来のリードフレームLEDに比べて大幅な進歩を表しており、基板スペースの大幅な削減、実装密度の向上を可能にし、最終的にはエンド機器の小型化に貢献します。軽量構造のため、スペースと重量が重要な制約となるアプリケーションに特に適しています。

このLEDは、水色透明樹脂に封止されたInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体チップによって実現される、鮮やかな緑色光を発します。この組み合わせにより、高い光度と優れた色純度が提供されます。デバイスは、業界標準の8mmテープに巻かれた7インチ径リールで供給され、現代の電子機器製造で使用される高速自動実装機との完全な互換性を確保しています。

1.1 中核的利点と適合性

本製品は、現代の製造および環境基準に適合するいくつかの主要な利点を提供します：

• 小型化：SMDパッケージは、リード付きの代替品に比べて大幅に小型であり、より小さなPCB設計と高い部品密度を直接可能にします。
• 自動化対応：テープ・アンド・リール包装により、自動組立プロセスと完全に互換性があり、人件費の削減と実装精度の向上を実現します。
• 環境適合性：このデバイスは、鉛フリー（無鉛）部品として製造されています。EUの有害物質使用制限（RoHS）指令に準拠するように設計されています。
• REACHおよびハロゲンフリー：本製品は、化学物質に関するEUのREACH規制に準拠しています。また、ハロゲンフリーに分類され、臭素（Br）および塩素（Cl）の含有量はそれぞれ900 ppm未満、それらの合計は1500 ppm未満です。
• はんだ付けプロセス互換性：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適しており、生産ラインのセットアップに柔軟性を提供します。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、絶対最大定格表および電気光学特性表で定義されているLEDの電気的、光学的、熱的仕様について、詳細かつ客観的な分析を提供します。

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発生する可能性のある応力限界を定義します。これらの限界またはそれを超える状態での動作は推奨されません。

• 連続順電流（I_F）：25 mA。これは、LEDのアノードに連続的に印加できる最大の直流電流です。
• ピーク順電流（I_FP）：50 mA。この高い電流は、パルス条件下、具体的にはデューティサイクル1/10、周波数1 kHzでのみ許容されます。連続定格を超える（DC動作で短時間でも）と、致命的な故障のリスクがあります。
• 電力損失（P_d）：95 mW。これは、パッケージが熱として放散できる最大電力であり、順電圧（V_F）と順電流（I_F）の積として計算されます。設計者は、周囲温度を考慮して、動作条件がこの限界内に収まるようにする必要があります。
• 静電気放電（ESD）：人体モデル（HBM）150V。これは比較的低いESD耐性です。潜在的なまたは即時の損傷を防ぐため、組立および取り扱い時には厳格なESD取り扱い手順（接地された作業台、リストストラップなどの使用）が必須です。
• 温度範囲：
  • 動作温度（T_opr）： -40°C から +85°C。デバイスは、この周囲温度範囲内で動作することが保証されています。
  • 保管温度（T_stg）： -40°C から +90°C。
• はんだ付け温度（T_sol）：
  • リフローはんだ付け： ピーク温度260°C、最大10秒間。
  • 手はんだ付け： はんだごて先端温度350°C以下、端子ごとに最大3秒間。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、周囲温度25°C、順電流20mAの標準試験条件で測定され、デバイスの性能を定義します。

• 光度（I_v）：最小112 mcdから最大285 mcdの範囲。具体的な値は、製品のビンコードによって決定されます（セクション3参照）。標準値は記載されておらず、生産バラツキによる大きな変動があることを示唆しています。
• 視野角（2θ_1/2）：120度（標準）。これは、光度がピーク値の半分に低下する全角です。120°の角度は非常に広い視野パターンを示し、広い範囲の照明または広角度からの視認性を必要とするアプリケーションに適しています。
• ピーク波長（λ_p）：518 nm（標準）。これは、スペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：520 nmから535 nmの範囲。これは、人間の目が光の色として知覚する単一波長です。色度座標と密接に関連しており、ビニングの対象にもなります。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：35 nm（標準）。これは、最大強度の半分における発光スペクトルの幅（半値全幅 - FWHM）です。35nmという値は、InGaNチップからの比較的純粋な緑色光の特徴です。
• 順電圧（V_F）：2.7V（最小）から3.7V（最大）の範囲で、I_F=20mA時の標準値は3.3Vです。このパラメータは回路設計、特に電流制限抵抗値の計算に重要です： R = (V_supply- V_F) / I_F.
• 逆電流（I_R）：逆電圧（V_R）5V印加時、最大50 μA。LEDは逆バイアスで動作するようには設計されておらず、このパラメータはそのような条件下でのリークレベルを示します。

公差に関する重要な注意：データシートでは、光度公差±11%、主波長公差±1nmが規定されています。これらは、次に説明するビニングシステムによって管理される固有の製造バラツキです。

3. ビニングシステムの説明

半導体製造における自然なバラツキを管理するために、LEDは主要な性能パラメータに基づいて選別（ビニング）されます。これにより、設計者は、輝度と色に関する特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

LEDは、20mAで測定された光度に基づいて、4つの異なるビンに分類されます。ビンコードは製品発注コードの一部です（例：GHC-YR1S2/3TのS2）。

• ビン R1：112 mcd（最小）から 140 mcd（最大）
• ビン R2：140 mcd から 180 mcd
• ビン S1：180 mcd から 225 mcd
• ビン S2：225 mcd から 285 mcd

より高いビンコード（例：S2）を選択することで、より明るいLEDが確保され、高周囲光条件下や最大視認性が重要なアプリケーションで必要となる場合があります。

3.2 主波長ビニング

緑色光の色合いは、主波長のビニングによって制御されます。これにより、LEDのバッチ内での色の一貫性が確保されます。

• ビン X：520 nm（最小）から 525 nm（最大） – より緑がかった、やや短い波長。
• ビン Y：525 nm から 530 nm
• ビン Z：530 nm から 535 nm – やや黄緑がかった、より長い波長。

特定のビン（例：GHC-YR1S2/3TのY）は、アプリケーションの美的または機能的要求において、複数のLED間の色合わせが重要な場合に指定する必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートには、LEDの性能が動作条件とともにどのように変化するかを示すいくつかの標準特性曲線が提供されています。これらを理解することは、堅牢な設計の鍵です。

• 相対光度 vs. 順電流：この曲線は、標準動作範囲内では、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、定格電流を超えてLEDを駆動すると、超線形の発熱と効率低下を引き起こし、寿命を縮めます。
• 相対光度 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。この曲線はそのデレーティングを定量化します。高信頼性アプリケーションや高温環境で動作するアプリケーションでは、輝度を維持するために熱管理（十分なPCB銅面積、必要に応じた放熱）が必要です。
• 順電圧 vs. 順電流：これはダイオードのIV曲線です。非線形であり、典型的な指数関係を示しています。オン閾値を超えると電圧は急激に上昇します。20mAで指定されたV_Fは、この曲線上の動作点です。
• スペクトル分布：詳細なグラフではありませんが、ピーク波長（518nm）と帯域幅（35nm）は、緑色光を中心としたほぼガウス形状の曲線を定義します。
• 放射パターン：極座標図は120°の視野角を確認し、強度が0°（LED面に垂直）で最も高く、左右対称に減少するランバート分布に似た分布を示しています。

5. 機械的仕様と包装情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは標準的なSMDパッケージを採用しています。寸法図には、PCBランドパターン（フットプリント）設計に必要な重要な寸法（本体の長さ、幅、高さ、はんだパッドの位置とサイズ）が記載されています。これらの寸法を遵守することは、信頼性の高いはんだ付けと自動組立時の適切な位置合わせに必要です。未指定の公差はすべて±0.1mmです。

5.2 極性識別

カソードは通常、デバイス上に緑色の点、パッケージの切り欠き、または異なる形状のパッドなどでマーキングされています。PCBフットプリントには、誤った実装を防ぐために、対応する極性マーカー（シルクスクリーンの輪郭や点など）を含める必要があります。回路設計では、I_R仕様で5Vまでに制限されているとはいえ、LEDを逆バイアスで接続することは避けるべきです。

6. はんだ付けと実装ガイド

適切な取り扱いとはんだ付けは、部品仕様で約束された信頼性を達成するために重要です。

6.1 保管と湿気感受性

LEDは、大気中の湿気の吸収を防ぐために、乾燥剤とともに防湿バッグに包装されています。

• 生産ラインで使用する準備ができるまで防湿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。この時間内に使用しない場合は、指定されたプロファイル（通常125°Cで24時間）に従って再ベーキングし、新しい乾燥剤とともに再バッグングする必要があります。
• 乾燥剤インジケーターの色が変化した場合（例：青からピンクへ）、使用前にベーキングが必要です。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

推奨される鉛フリーリフロープロファイルは、LEDを損傷することなく信頼性の高いはんだ接合を形成するために重要です。

• 予熱：周囲温度から150-200°Cまで60-120秒かけて上昇させます。この徐々の加熱により、熱衝撃を最小限に抑えます。
• ソーク/プリフロー：150-200°Cの間を維持します。これにより、PCBと部品が熱的に均一化され、フラックスが活性化されます。
• リフロー：急速な上昇（最大6°C/秒）でリフローゾーンに入ります。ピーク温度は217°C（一般的な鉛フリーはんだの融点）以上に達し、60-150秒間維持する必要があります。絶対最大ピークは260°Cであり、255°C以上の時間は30秒を超えてはなりません。実際のピーク（例：260°C）での時間は10秒を超えてはなりません。
• 冷却：最大3°C/秒の制御された冷却速度で、はんだ接合部にかかる応力を最小限に抑えます。

重要な制限：

1. リフローは2回までしか実行できません。3回目のリフローサイクルは、LEDの内部ワイヤーボンディングやエポキシ封止材を損傷するリスクがあります。
2. はんだ付けの加熱および冷却段階では、LEDに機械的ストレスをかけないでください。
3. はんだ付け後、PCBを反らせたり曲げたりしないでください。これは、はんだ接合部やLED自体を割れる原因となります。

6.3 手はんだ付けとリワーク

手はんだ付けは可能ですが、リスクが高くなります。

• 温度制御付きはんだごてを使用し、最大350°Cに設定してください。
• 各端子への加熱は最大3秒間とします。
• 過度の熱伝達を避けるため、定格電力25W以下のはんだごてを使用してください。
• 各端子のはんだ付けの間には、少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。
• 修理/リワークは強く推奨されません。どうしても避けられない場合は、SMD部品用に設計された専用の両頭はんだごてを使用して両端子を同時に加熱し、ねじらずに部品を持ち上げてください。リワーク後は、必ずLEDの特性が劣化していないことを確認してください。

7. 包装と発注情報

7.1 リールおよびテープ仕様

本製品は自動組立用に供給されます：

• キャリアテープ：幅8mmのテープ。
• リール：直径7インチ（178mm）のリール。
• 1リールあたりの数量：3000個。

実装機のフィーダーメカニズムとの互換性を確保するために、キャリアテープのポケットおよびリールの詳細な寸法図が提供されています。

7.2 ラベル説明

リールラベルには、いくつかの重要な識別子が含まれています：

• P/N：メーカーの品番（例：19-217/GHC-YR1S2/3T）。
• CAT：光度ランク（ビンコード、例：S2）。
• HUE：色度座標および主波長ランク（カラービン、例：Y）。
• REF：順電圧ランク。
• LOT No：トレーサビリティロット番号。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

広い視野角、緑色、SMDフォーマットに基づき、このLEDは以下に適しています：

• バックライト：ダッシュボード、制御パネル、スイッチ、キーパッド上のシンボル、アイコン、またはパネルの照明。
• ステータスインジケーター：通信機器（電話、ファクシミリ）、民生電子機器、コンピュータ周辺機器における電源、動作、またはモードインジケーター。
• LCDバックライト：エッジライト方式が採用されている小型フラットパネルLCD用の個別光源として。
• 汎用表示：コンパクトで信頼性が高く、明るい緑色のインジケーターライト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

1. 電流制限は必須：LEDは電流駆動デバイスです。直列に電流制限抵抗を使用する必要があります。順電圧には範囲（2.7V-3.7V）があります。供給電圧がV_Fをわずかに上回ると、抵抗によって制限されない場合、電流が大きく、破壊的なほど増加する可能性があります。すべての条件下で安全な動作を確保するために、データシートの最大V_Fを使用して抵抗値を計算してください： R_min= (V_supply- V_{F_max}) / I_{F_desired}.
2. 熱管理：電力損失は低い（最大95mW）ですが、高い周囲温度または高い電流で動作すると、光出力と寿命が減少します。LEDの熱パッド（存在する場合）またはカソード/アノードトレースに接続されたPCB上に十分な銅面積を提供し、放熱板として機能させてください。
3. ESD保護：LEDがユーザーがアクセス可能なポート（ボタンやコネクタなど）に接続されている場合は、入力ラインにESD保護を実装してください。組立時には常にESD安全な取り扱い手順に従ってください。

9. アプリケーション制限と信頼性に関する注記

データシートには、高信頼性アプリケーションに関する重要な免責事項が含まれています。このLEDは、一般的な商業および産業用途向けに設計および仕様化されています。追加の認定および場合によってはそのような環境向けに設計された別の製品バリアントなしでは、故障が重大な傷害、生命の損失、または重大な財産損害につながる可能性のあるアプリケーションには適さない場合があります。

そのような制限されたアプリケーションの例：

• 軍事および航空宇宙システム（特に飛行安全に関わるもの）。
• 自動車の安全性・保安システム（例：エアバッグインジケーター、ブレーキランプ）。
• 医療用生命維持装置または重要な診断機器。

これらのアプリケーションでは、部品メーカーに相談し、特定の要件、潜在的なデレーティング、およびより高い信頼性基準（自動車向けのAEC-Q100など）に認定された製品の入手可能性について議論することが不可欠です。このデータシートは、記載された仕様内でのみ性能を保証し、それを超える使用または未指定の条件下での使用については保証しません。

10. 技術パラメータに基づくFAQ

Q: 5V電源で使用する場合、どの抵抗値を使用すべきですか？

A: 最悪ケースの最大V_F3.7Vおよび希望するI_F20mAを使用します： R = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65オーム。最も近い標準値は68オームです。抵抗の定格電力は (5V-3.3V)^2 / 68Ω ≈ 0.042W なので、標準の1/8W（0.125W）抵抗で十分です。

Q: より明るくするために、このLEDを30mAで駆動できますか？

A: いいえ。連続順電流の絶対最大定格は25mAです。30mAで動作するとこの定格を超え、LEDの寿命を大幅に縮め、過熱による即時故障を引き起こす可能性があります。常に指定された限界内で動作させてください。

Q: 最終製品でのLEDがサンプルよりも暗いです。なぜですか？

A> 一般的な原因は： 1) 25°Cよりも高い周囲温度で動作しているため、強度が低下している。 2) 実際の順電流が低くなる抵抗値を使用している。 3) 供給ラインでの電圧降下。 4) より低い光度ビン（例：S2ではなくR1）のLEDを選択している。

Q: 製品内の複数のユニット間で一貫した緑色を確保するにはどうすればよいですか？

A> 同じ主波長ビン（例：すべてビンYから）のLEDを指定して発注する必要があります。ビン（X, Y, Z）を混在させると、LED間で目に見える色の違いが生じます。

11. 設計導入ケーススタディ例

シナリオ：ネットワークルーター用のステータスインジケーターパネルを設計中。パネルには10個の同一の緑色リンクアクティブインジケーターがあります。

設計選択：

1. 輝度の一貫性：10個すべてのインジケーターが均等に明るく見えるようにするために、設計者は発注書で利用可能な最高の光度ビン（S2: 225-285 mcd）を指定します。
2. 色の一貫性：あるインジケーターが他のものよりわずかに黄色がかったり青緑がかったりするのを防ぐために、設計者は単一の主波長ビン（例：ビンY）も指定します。
3. 回路設計：ルーターの内部ロジック電源は3.3Vです。標準V_F3.3Vを使用すると、電流制限抵抗にかかる電圧降下はほぼゼロになります。したがって、単純な抵抗の代わりに定電流LEDドライバICを選択し、V_Fの変動に関係なく安定した輝度を確保し、効率を向上させます。ドライバーは20mAを供給するように設定されています。
4. PCBレイアウト：PCBフットプリントは、パッケージ寸法図に正確に従って設計されています。ルーター筐体が温まる可能性があるため、放熱を助けるために、LEDのはんだパッドに内層で接続された追加の銅面が設けられています。
5. 組立：LEDは8mmテープ・アンド・リールで発注されます。製造チームは指定されたリフロープロファイルを正確に守り、ピーク温度が260°Cを超えないようにします。湿気感受性デバイスは、PCB組立プロセスが複数回のパスを含むため、使用前にベーキングされます。

データシートを徹底的に理解することに基づくこの体系的なアプローチにより、均一なインジケーター性能を持つ、信頼性が高くプロフェッショナルな外観の製品が実現します。