SMD LED 19-213 赤橙色データシート - パッケージ寸法 - 順方向電圧 2.0V - 電力損失 60mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-213は、高密度・小型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。AlGaInP半導体材料を利用して赤橙色の光を発します。そのコンパクトなサイズと軽量構造は、スペースが限られている現代の電子設計に理想的です。

1.1 中核的利点

この部品の主な利点は、リードフレーム型LEDと比較して大幅に小さな占有面積であり、基板サイズの縮小と高い実装密度を可能にすることです。自動実装装置との互換性のために、7インチ径リールに8mmテープで梱包されています。このデバイスは鉛フリー、RoHS準拠、EU REACH規制準拠、ハロゲンフリー基準（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を満たしています。

1.2 ターゲットアプリケーション

典型的なアプリケーションには、ダッシュボードやスイッチのバックライト、電話やファクシミリなどの通信機器のインジケータおよびバックライト、LCD、スイッチ、シンボルのフラットバックライト、および汎用インジケータ用途が含まれます。

2. 詳細技術パラメータ分析

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がある限界を定義します。周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 逆電圧（VR）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合破壊を引き起こす可能性があります。
• 順方向電流（IF）：25 mA。LEDを通して許容される最大連続DC電流です。
• ピーク順方向電流（IFP）：60 mA。これは最大パルス電流であり、デューティサイクル1/10、周波数1 kHzで規定されています。連続運転には使用しないでください。
• 電力損失（Pd）：60 mW。熱限界を超えずにパッケージが放散できる最大電力です。
• 静電気放電（ESD）人体モデル（HBM）：2000 V。これはデバイスの静電気に対する感受性を示します。適切なESD取り扱い手順が必要です。
• 動作温度（Topr）：-40°C から +85°C。デバイスが動作することが保証されている周囲温度範囲です。
• 保管温度（Tstg）：-40°C から +90°C。
• はんだ付け温度（Tsol）：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：端子あたり350°C、最大3秒間。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、典型的な動作条件（Ta=25°C、IF=20mA）下での光出力と電気的性能を定義します。

• 光度（Iv）：36.0 mcd（最小）、72.0 mcd（最大）。代表値はこの範囲内にあります。実際の出力はビニングされます（セクション3参照）。
• 視野角（2θ1/2）：120度（代表値）。この広い視野角は、広い照射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（λp）：621 nm（代表値）。スペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長（λd）：605.5 nm（最小）、625.5 nm（最大）。これは光の知覚される色であり、これもビニングされます。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：18 nm（代表値）。ピーク強度の半分における放射スペクトルの幅です。
• 順方向電圧（VF）：IF=20mA時、1.75 V（最小）、2.00 V（代表）、2.35 V（最大）。このパラメータはビニングされ、電源設計に直接影響します。
• 逆電流（IR）：VR=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ないことに注意してください。このパラメータは漏れ電流試験のみを目的としています。

3. ビニングシステムの説明

生産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仕分けされます。これにより、設計者はアプリケーションに必要な特定の性能基準を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

ビンは、IF=20mA時の最小および最大光度値によって定義されます。

• ビン N2：36.0 mcd から 45.0 mcd
• ビン P1：45.0 mcd から 57.0 mcd
• ビン P2：57.0 mcd から 72.0 mcd

3.2 主波長ビニング

ビンは、IF=20mA時の最小および最大主波長値によって定義されます。

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

3.3 順方向電圧ビニング

ビンは、IF=20mA時の最小および最大順方向電圧値によって定義されます。

• ビン 0：1.75 V から 1.95 V
• ビン 1：1.95 V から 2.15 V
• ビン 2：2.15 V から 2.35 V

4. 性能曲線分析

データシートは、様々な条件下でのデバイス動作を理解するために不可欠ないくつかの特性曲線を提供します。

4.1 スペクトル分布

この曲線は、約18 nmの帯域幅を持つ、621 nm（ピーク波長）を中心とした典型的なスペクトル出力を示しています。これは、AlGaInP材料の単色の赤橙色放射特性を確認するものです。

4.2 放射パターン

極座標図は、光強度の空間分布を示しています。120度の視野角が確認され、強度が0°（チップに対して垂直）で最も高く、端に向かって徐々に減少するほぼランバート放射パターンを示しています。

4.3 順方向電流 vs. 順方向電圧

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。順方向電圧は電流と対数的に増加します。この曲線は、動作点を決定し、電流制限回路を設計するために不可欠です。

4.4 相対光度 vs. 順方向電流

この曲線は、指定された動作範囲内では、光出力が順方向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熱の増加により効率が低下する可能性があります。

4.5 相対光度 vs. 周囲温度

これは熱管理のための重要な曲線です。光度は周囲温度の上昇とともに減少します。この曲線は、温度が最大動作限界に近づくと出力が大幅に低下する可能性があることを示しており、高温環境での適切な放熱の必要性を強調しています。

4.6 順方向電流デレーティング曲線

このグラフは、周囲温度の関数としての最大許容連続順方向電流を定義します。過熱を防止し信頼性を確保するために、高い周囲温度で動作する場合は順方向電流を低減する必要があります。この曲線は、信頼性の高い電力設計の基礎となります。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このデバイスは標準的なSMDパッケージを備えています。寸法図は、本体の長さ、幅、高さ、パッド間隔などの重要な寸法を提供します。指定されていない公差はすべて±0.1mmです。正確な寸法は、PCBフットプリント設計および適切な実装とはんだ付けを確保するために重要です。

5.2 極性識別

カソードは通常、デバイス上に刻印、ドット、またはパッケージ上の緑色のマーキングなどで表示されています。組立時の正しい極性方向は、適切な機能のために不可欠です。

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

鉛フリーリフローはんだ付けプロファイルを推奨します：150-200°C間で60-120秒間の予熱、液相線以上（217°C）の時間を60-150秒間、ピーク温度は260°Cを超えず最大10秒間。最大昇温速度は6°C/秒、最大降温速度は3°C/秒です。リフローは2回を超えて行わないでください。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、はんだごて先端温度を350°C未満とし、端子あたりの接触時間は3秒を超えないようにしてください。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、各端子のはんだ付け間隔は2秒以上空けてください。

6.3 保管および湿気感受性

LEDは乾燥剤入りの防湿袋に梱包されています。部品を使用する準備ができるまで袋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。この時間を超えた場合、または乾燥剤インジケータが変色した場合は、使用前に60±5°Cで24時間のベーキング処理を行い、吸収した湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象を防止してください。

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、7インチ径リールに巻かれた8mm幅のキャリアテープ上で供給されます。リール寸法およびキャリアテープポケット寸法は、自動ピックアンドプレースマシンとの互換性を確保するために提供されています。各リールには3000個が含まれています。

7.2 ラベル情報

リールラベルには、トレーサビリティと識別のための重要な情報が含まれています：顧客製品番号（CPN）、製品番号（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）。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 電流制限

重要：LEDには常に外部の電流制限抵抗を直列に使用する必要があります。順方向電圧は負の温度係数と狭い公差を持っているため、供給電圧のわずかな増加でも電流が大きく、破壊的なほど増加する可能性があります。抵抗値は、供給電圧（Vs）、最大順方向電圧（ビンからのVF_max）、および希望の順方向電流（IF）に基づいて、公式 R = (Vs - VF_max) / IF を使用して計算する必要があります。

8.2 熱管理

パッケージは小さいですが、電力損失（最大60 mW）は考慮する必要があり、特に高い周囲温度または高電流で駆動する場合に重要です。デレーティング曲線を使用して適切な動作電流を選択してください。特に密閉空間や高密度レイアウトでは、LEDパッドから熱を逃がすために、PCBに十分な銅面積または熱ビアがあることを確認してください。

8.3 光学設計

120度の視野角は、広く拡散した照明を提供します。集光または指向性光を必要とするアプリケーションでは、二次光学系（レンズ、光導波路）が必要になります。ウォータークリア樹脂色は、放射光の吸収を最小限に抑えます。

9. 技術比較および差別化

従来のスルーホールLEDと比較して、このSMDタイプは占有面積とプロファイルを大幅に削減し、より薄くコンパクトな最終製品を可能にします。自動組立との互換性により、製造コストが削減され、実装精度が向上します。AlGaInP技術は、オレンジ-赤スペクトルで高い効率と良好な色純度を提供します。包括的なビニングシステムにより、設計者は厳密に制御された光学および電気的特性を持つ部品を選択する能力を得られ、均一な外観やアレイ内の正確な電流マッチングを必要とするアプリケーションに不可欠です。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 異なるビンコードの目的は何ですか？

ビニングは、生産ロット内での色と明るさの一貫性を確保します。例えば、LEDアレイでは、同じ光度（CAT）と主波長（HUE）のビンを指定することで、均一な視覚的外観が得られます。順方向電圧（REF）ビンを指定することで、よりシンプルで均一な駆動回路の設計に役立ちます。

10.2 電流制限抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

No.これは強く推奨されず、即座に故障する可能性が高いです。LEDのV-I特性は指数関数的であり、わずかなノイズや公差を持つ安定化電圧源でも、電流が絶対最大定格を超える可能性があります。

10.3 袋を開封後に保管時間制限があるのはなぜですか？

SMDパッケージは大気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部圧力を発生させ、パッケージを割る（ポップコーン現象）可能性があります。168時間のフロアライフとベーキング指示は、この故障モードを防止するために重要です。

10.4 ピーク順方向電流定格はどのように解釈すればよいですか？

60 mAのピーク順方向電流（IFP）は、10%デューティサイクル（1/10）、1 kHzでのパルス動作専用です。DC動作電流のサイジングには使用しないでください。最大連続DC電流は25 mA（IF）です。パルスはマルチプレクシングやより高い瞬間輝度を達成するために使用できますが、平均電流と電力損失は限界内に収める必要があります。

11. 設計および使用事例

シナリオ：産業用制御ユニットの状態表示パネルの設計。パネルには複数の均一な赤橙色インジケータが必要です。設計者はまず、適切な光度ビン（例：中程度の明るさのP1）と主波長ビン（例：特定のオレンジ色調のE3）を選択し、すべてのインジケータ間で視覚的一貫性を確保します。20 mAに設定された定電流駆動回路を設計し、選択された電圧ビン（例：ビン1：最大2.15V）からの最大VFを使用して電流制限抵抗値を計算します。筐体が高い周囲温度になる可能性があるため、PCBレイアウトにはLEDパッドに十分な熱緩和を含めます。生産チームは湿気取り扱い手順に従い、リール開封後のフロアライフ内で基板組立をスケジュールするか、必要なベーキングサイクルを実行します。

12. 動作原理

このLEDは、リン化アルミニウムガリウムインジウム（AlGaInP）で作られた半導体チップに基づいています。ダイオードのオン電圧（約1.8-2.2V）を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。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、これが直接放出光の波長（色）に対応します—この場合は赤橙色（〜621 nm）です。チップはウォータークリアエポキシ樹脂で封止されており、半導体を保護し、光出力ビームを形成し、表面実装のための機械的構造を提供します。

13. 技術トレンド

SMD LEDの一般的なトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、高密度化のためのより小さなパッケージサイズ、過酷な条件（高温、高湿度）下での信頼性の向上に向かっています。また、フルカラーディスプレイや自動車照明などのアプリケーションの要求を満たすために、色と明るさの均一性が最も重要であるため、より厳しいビニング公差にも焦点が当てられています。さらに、パッケージ材料の進歩は、熱ストレスおよび青色光/UV劣化に対する耐性を向上させ、より長い動作寿命を目指しています。この部品に見られるように、鉛フリーおよびハロゲンフリー材料への移行は、電子業界におけるより広範な環境および規制のトレンドを反映しています。