SMD LED 19-217 データシート - 赤みがかったオレンジ色 - 120°視野角 - 5mA順電流 - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-217は、現代のコンパクトな電子アセンブリ向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDです。AlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）チップを使用して赤みがかったオレンジ色の光を出力します。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点にあり、プリント基板（PCB）上の実装密度の向上、保管要件の低減、最終的にはエンド機器の小型化に貢献します。部品は軽量であり、スペースと重量が重要な制約となる用途に適しています。

1.1 主な利点

• 小型化：SMDパッケージにより、より小さな基板設計が可能です。
• 自動化適合性：7インチリール上の8mmテープに供給され、高速自動ピックアンドプレース装置に完全に適合します。
• プロセス適合性：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います。
• 環境適合性：本製品はPbフリーであり、RoHS、EU REACH、およびハロゲンフリー規格（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）に準拠しています。

1.2 主な用途

このLEDは汎用性が高く、以下のような様々な照明および表示用途に使用されます：

• 計器盤、スイッチ、シンボルのバックライト。
• 電話機やファクシミリなどの通信機器における状態表示およびキーパッドバックライト。
• 汎用インジケータランプ。

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生じる可能性のある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 逆電圧 (V_R)：5 V
• 連続順電流 (I_F)：25 mA
• ピーク順電流 (I_FP)：60 mA (1/10デューティサイクル、1 kHz時)
• 電力損失 (P_d)：60 mW
• 静電気放電 (ESD) 人体モデル (HBM)：2000 V
• 動作温度 (T_opr)：-40°C ～ +85°C
• 保管温度 (T_stg)：-40°C ～ +90°C
• はんだ付け温度 (T_sol)：リフロー：最大10秒間 260°C；手はんだ：最大3秒間 350°C。

2.2 電気・光学特性

特に指定がない限り、周囲温度 (T_a) 25°C、標準試験電流 (I_F) 5 mAで測定。

• 光度 (I_v)：14.5 mcd (最小)、36.0 mcd (最大)。±11%の許容差が適用されます。
• 視野角 (2θ_1/2)：120度 (標準)。この広い角度により、様々な視点からの良好な視認性が確保されます。
• ピーク波長 (λ_p)：621 nm (標準)。
• 主波長 (λ_d)：605.5 nm (最小)、625.5 nm (最大)。±1 nmの許容差が適用されます。このパラメータは知覚される色を定義します。
• 分光帯域幅 (Δλ)：18 nm (標準)。これは発光のスペクトル純度を示します。
• 順電圧 (V_F)：I_F=5mA時、1.7 V (最小)、2.2 V (最大)。±0.05Vの許容差が適用されます。これは電流制限抵抗の計算に重要です。
• 逆電流 (I_R)：V_R=5V時、10 μA (最大)。このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

I_F= 5 mAでビニング。

• L2：14.5 – 18.0 mcd
• M1：18.0 – 22.5 mcd
• M2：22.5 – 28.5 mcd
• N1：28.5 – 36.0 mcd

3.2 主波長ビニング

I_F= 5 mAでビニング。これは赤みがかったオレンジ色の色合いに直接関連します。

• E1：605.5 – 609.5 nm
• E2：609.5 – 613.5 nm
• E3：613.5 – 617.5 nm
• E4：617.5 – 621.5 nm
• E5：621.5 – 625.5 nm

3.3 順電圧ビニング

I_F= 5 mAでビニング。複数のLEDにわたる均一な電流駆動回路の設計に重要です。

• 19：1.7 – 1.8 V
• 20：1.8 – 1.9 V
• 21：1.9 – 2.0 V
• 22：2.0 – 2.1 V
• 23：2.1 – 2.2 V

4. 性能曲線分析

データシートには、異なる動作条件下でのLEDの挙動を理解するために不可欠ないくつかの特性曲線が提供されています。

4.1 順電流 vs. 順電圧 (I-V曲線)

この非線形関係は、典型的なV_Fをわずかに超える電圧の増加が、大きく、潜在的に破壊的な電流の増加を引き起こす可能性があることを示しています。これは、LEDと直列に電流制限抵抗または定電流ドライバを使用することが絶対に必要であることを強調しています。

4.2 相対光度 vs. 順電流

光出力は順電流とともに増加しますが、線形ではありません。推奨連続電流（25mA）を超えて動作すると、明るさは増加する可能性がありますが、接合温度の上昇により寿命と信頼性が低下します。

4.3 相対光度 vs. 周囲温度

光度は周囲温度の上昇とともに減少します。この熱デレーティングは、高温環境で動作するアプリケーションにとって重要な考慮事項です。曲線は-40°Cから+100°Cまでの性能を示しています。

4.4 順電流デレーティング曲線

この曲線は、周囲温度の関数としての最大許容連続順電流を定義します。過熱を防ぐため、特定の温度（通常25°C）以上で動作する場合は最大電流を低減しなければなりません。

4.5 分光分布

このグラフは、ピーク波長621 nmを中心とした、異なる波長にわたる発光の相対強度を示しています。この曲線の形状と幅（18 nm）が色純度を決定します。

4.6 指向性パターン

光強度の角度分布を示す極座標図で、強度が最大値の半分に低下する120度の視野角を確認できます。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

LEDは標準的なSMDパッケージで提供されます。正確な寸法（長さ、幅、高さ）およびパッドレイアウトは、データシート内のパッケージ図面で定義されています。図面には、リード間隔や推奨PCBランドパターンなどの重要な寸法が含まれており、適切なはんだ付けと機械的安定性を確保します。部品は透明な樹脂レンズを備えています。極性はパッケージ上のマーキングまたは非対称なパッド設計（通常、カソードパッドがマークされているか異なる形状をしている）で示されます。設計者は、正確なフットプリント作成のために特定の寸法図面を参照する必要があります。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル (Pbフリー)

信頼性の高い実装のための重要なプロセスです。

• 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。
• ピーク時間：最大10秒間。
• 加熱速度：最大6°C/秒。
• 冷却速度：最大3°C/秒。

重要：同じLED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：

• 先端温度 < 350°Cの半田ごてを使用してください。
• 端子ごとの接触時間を3秒以内に制限してください。
• 定格電力25W以下の半田ごてを使用してください。
• 熱衝撃を防ぐため、各端子のはんだ付けの間隔を最低2秒空けてください。

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。

• 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、相対湿度≤60%で保管してください。
• 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、または乾燥剤が吸湿を示した場合は、使用前にベーキング処理（60 ±5°C、24時間）が必要です。

7. 梱包および発注情報

標準梱包は1リールあたり3000個です。リール、キャリアテープ、カバーテープの寸法は、自動装置との互換性を確保するために規定されています。リールのラベルには、トレーサビリティと正しい適用のための主要情報（製品番号（P/N）、数量（QTY）、光度（CAT）、主波長（HUE）、順電圧（REF）の特定のビンコード）が記載されています。

8. アプリケーション設計上の考慮点

8.1 電流制限は必須

外部の電流制限抵抗を常にLEDと直列に使用する必要があります。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_supply- V_F) / I_F、ここでV_Fは所望の電流I_FにおけるLEDの順電圧です。過電流を防ぐための保守的な設計には、データシートの最大V_Fを使用してください。

8.2 熱管理

パッケージは小さいですが、電力損失（最大60mW）により熱が発生します。特に高電流または高温環境で動作する場合、LEDはんだパッド周囲に十分なPCB銅面積（サーマルリリーフパッド）を確保して放熱を助け、順電流デレーティング曲線に従ってください。

8.3 ESD保護

2000V HBMに定格されていますが、潜在的な損傷を防ぐために、組立および取り扱い中は標準的なESD取り扱い予防策を遵守してください。

9. 技術比較および差別化

19-217 LEDは、AlGaInP技術に基づいており、AllnGaPやフィルター付きLEDなどの他の技術と比較して、赤みがかったオレンジ色の用途において明確な利点を提供します。AlGaInPは通常、赤から琥珀色のスペクトルにおいて、温度および電流変動に対するより高い発光効率と優れた色安定性を提供します。その120度の視野角は多くのトップビューLEDよりも広く、広い視認性を必要とする用途に適しています。SMDフォーマットは、スルーホール品と比較して低プロファイルであり、自動組立への適合性に優れています。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 LEDに抵抗が必要な理由は？

LEDは電流駆動デバイスです。そのI-V特性は指数関数的であり、わずかな電圧の増加が大きな電流増加を引き起こし、LEDを瞬時に破壊する可能性があることを意味します。抵抗は電流を安全で指定された値に制限します。

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_Fsupply_{=5V、典型的なV}=2.0VでI_F=5mAを達成する場合、抵抗値はR = (5V - 2.0V) / 0.005A = 600オームとなります。620オームなどの標準値を使用してください。

10.3 最大はんだ付け温度または時間を超えるとどうなりますか？

過度の熱は内部の半導体ダイ、ワイヤーボンド、またはエポキシレンズを損傷し、即時の故障または長期的な信頼性の低下（光出力の低下、色ずれ）を引き起こす可能性があります。常に推奨プロファイルに従ってください。

10.4 ラベルのビンコードはどのように解釈しますか？

ビンコード（例：CAT: N1, HUE: E4, REF: 21）は、そのリール上のLEDの特定の性能グループを示します。N1は光度が28.5-36.0 mcd、E4は主波長が617.5-621.5 nm、21は順電圧が1.9-2.0Vであることを意味します。これにより、製品内での一貫した性能が可能になります。

11. 設計および使用事例

シナリオ：産業用コントローラの状態表示パネルを設計。パネルには、均一に明るく同じ色合いで、オペレータから広い角度で視認可能な複数の赤みがかったオレンジ色のインジケータが必要。

実装：

1. 部品選定：19-217 LEDは、SMDフォーマット（自動組立を容易にする）、広い120°視野角、および一貫性のためのビニングが利用可能である点から選択されました。
2. 回路設計：5Vラインが利用可能。長寿命と適度な明るさのためにI_F= 5mAを目標。保守的な設計のために最大V_F= 2.2Vを使用：R = (5V - 2.2V) / 0.005A = 560オーム。560Ω、1/8Wの抵抗を各LEDと直列に配置。
3. PCBレイアウト：LEDは十分な間隔を空けて配置。PCBフットプリントはデータシートの推奨ランドパターンに従う。わずかな熱改善のために、追加の銅面をカソードパッドに接続。
4. 調達：パネル上のすべてのインジケータ間の視覚的一貫性を確保するために、厳しいビニング要件（例：CAT: M2またはN1、HUE: E3またはE4）を指定してLEDを発注。
5. 組立：部品は標準的なPbフリーリフロープロファイルを使用して組立され、時間と温度の制限を厳密に遵守。

このアプローチにより、信頼性が高く、一貫性があり、プロフェッショナルな外観のインジケータパネルが実現します。

12. 動作原理

光はエレクトロルミネッセンスと呼ばれるプロセスを通じて生成されます。ダイオードの内蔵電位を超える順電圧が印加されると、n型半導体からの電子とp型半導体からの正孔が活性領域（AlGaInP層の量子井戸）に注入されます。これらの電子と正孔が再結合すると、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。AlGaInP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが今度は発光の波長（色）を決定します—この場合、赤みがかったオレンジ色（〜621 nm）です。透明なエポキシ樹脂パッケージはレンズとして機能し、光出力を所望の指向性パターンに形成します。

13. 技術トレンド

19-217のようなインジケータLEDの一般的なトレンドは、単位電力入力あたりの光出力がますます高くなる（効率向上）方向にあり、これにより消費電力と発熱が低減されます。また、光学性能を維持または向上させながら、より小さなパッケージサイズ（例：0402、0201メトリック）への小型化が継続的に進められています。蛍光体および半導体材料の進歩により、演色性、安定性、および寿命が向上し続けています。さらに、設計を簡素化するために、制御電子機器（定電流ドライバなど）をLEDパッケージに直接統合することがより一般的になっています。基礎となるAlGaInP技術は、その効率と安定性のため、赤、オレンジ、琥珀色の高性能標準として残っています。