SMD LED 48-213/T2D-AQ2R2QY/3C データシート - 2.25x1.85x1.45mm - 3.2V - 95mW - 純白 - 英語技術文書

1. 製品概要

The 48-213/T2D-AQ2R2QY/3C is a surface-mount device (SMD) LED in a compact 1206 package format. This mono-color, pure white LED is designed for modern electronic applications requiring high-density component placement and reliable performance. Its primary advantages include a significantly reduced footprint compared to leaded LEDs, enabling smaller printed circuit board (PCB) designs and higher packing density. The component is lightweight, making it suitable for miniature and portable applications. It is compliant with RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), ensuring environmental and safety compliance for global markets.

1.1 主要機能と用途

このLEDは、直径7インチのリールに巻かれた8mmテープに供給され、高速自動実装機との完全な互換性を備えています。量産で一般的な標準的な赤外線（IR）および気相リフローはんだ付けプロセスに耐えるように設計されています。

主な用途：

• 通信機器： 電話やファクシミリにおけるキーやディスプレイの状態表示灯およびバックライト。
• 民生用電子機器： 液晶ディスプレイ（LCD）用フラットバックライト、制御パネルのスイッチおよびシンボル用バックライト。
• 汎用表示： コンパクトで信頼性が高く、明るい白色表示灯を必要とするあらゆる用途。

2. 技術仕様と詳細解説

本セクションでは、データシートに定義されている絶対最大定格および電気光学特性について詳細に分析します。これらのパラメータを理解することは、信頼性の高い回路設計とLEDの長寿命化を確保する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発生する可能性がある限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

• 逆方向電圧 (V_R): 5V。逆バイアスでこの電圧を超えると、即座に接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 連続順方向電流 (I_F): 25mA。LEDを連続的に流すことができる直流電流です。
• ピーク順方向電流 (I_FP): 100mA。これは最大パルス電流であり、特定の条件下（1kHz、デューティサイクル1/10）でのみ許容されます。短時間の高輝度パルスには有用ですが、連続動作には使用してはいけません。
• 電力損失 (P_d): 95mW。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、V_F * I_Fとして計算されます。この制限を超えると過熱や劣化の加速リスクがあります。
• Operating & Storage Temperature: -40°C ～ +85°C（動作時）、-40°C ～ +90°C（保管時）。この広い範囲により、LEDは産業および自動車環境に適しています。
• 静電気放電 (ESD)： 150V（人体モデル）。これは比較的低いESD耐性であり、デバイスが静電気に敏感であることを示しています。適切なESD取り扱い手順が必須です。
• はんだ付け温度： このLEDは、ピーク温度260°Cでのリフローはんだ付けを最大10秒間、または端子ごとに350°Cでの手はんだ付けを最大3秒間耐えることができます。

2.2 電気光学特性 (Ta=25°C)

これらは標準試験条件下での代表的な性能パラメータです。設計者は、設計の基準として代表値（Typ.）または最大/最小値を使用する必要があります。

• 光度 (I_v): 順電流 (I_F) 5mAにおいて90～180ミリカンデラ (mcd)。この広い範囲はビニングシステム（詳細はセクション3参照）によって管理されます。指向角 (2θ_1/2) は代表値で130度であり、広く拡散する光パターンを提供します。
• 順方向電圧 (V_F): I=5mA時に2.7Vから3.2V。_Fこのパラメータの許容差は±0.05Vです。順方向電圧は電流制限抵抗値を計算する上で重要です：R = (V_電源 - V_F) / I_F.
• 逆方向電流 (I_R): V=5V時に最大50µA。データシートには、逆電圧条件は試験目的のみであり、実際の回路ではLEDを逆バイアスで動作させるべきではないと明記されています。_R3. ビニングシステムの説明

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは主要性能パラメータに基づいて「ビン」に分類されます。これにより、設計者は自身の用途に適した特定の輝度および電圧要件を満たす部品を選択することができます。

3.1 光度ビニング

光度は、I_F=5mAにおいて、主に3つのビンに分類されます：

• ビン Q2: 90 mcd (最小) ～ 112 mcd (最大)
• ビン R1: 112 mcd (最小) ～ 140 mcd (最大)
• ビン R2: 140 mcd (最小) から 180 mcd (最大)

製品コード「AQ2R2QY」は、この特定部品が輝度ビンQ2およびR2に属することを示します。各ビン内には±11%の許容差が適用されます。

3.2 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、電源設計と電流制御を支援するためにグループ化およびビニングされます。ビン（グループQ）は0.1V刻みで定義されます：

• Bin 29: 2.7V から 2.8V
• Bin 30: 2.8Vから2.9V
• Bin 31: 2.9Vから3.0V
• Bin 32: 3.0Vから3.1V
• Bin 33: 3.1Vから3.2V

同一ビン内での順方向電圧の許容差は±0.05Vです。

3.3 色度座標ビニング

白色LEDにおいて、色の一貫性は極めて重要です。色度座標（CIE x, y）は、CIE 1931色度図上の正確な色点を定義します。データシートでは6つのビン（A1からA6）が定義されており、各ビンは色度図上の小さな四角形の領域を表します。製品の色は、x座標およびy座標ともに±0.01の許容差で指定された多角形内に収まることが保証されています。この厳密な管理により、アレイやバックライト内の異なるLED間で目に見える色のばらつきを最小限に抑えます。

4. 性能曲線分析

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。これらは高度な設計検討に不可欠です。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (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。順方向電圧は電流の増加に伴い対数的に上昇します。定格Vfをわずかに超える電圧増加でも電流が急増するため、安定動作のためには定電流ドライバまたは電流制限抵抗が必須です。_F 大規模で破壊的な可能性のある電流増加を引き起こすことがあります。

4.2 光度 vs. 順方向電流

光出力は順方向電流にほぼ比例します。ただし、チップ内部での発熱増加により、非常に高い電流では効率（ルーメン毎ワット）が低下する可能性があります。最大連続電流（25mA）付近での動作は、長期信頼性を低下させる恐れがあります。

4.3 光度 vs. 周囲温度

LEDの光出力は、接合温度の上昇に伴って減少します。この曲線はそのデレーティングを定量化したものです。高い周囲温度で動作するアプリケーションでは、輝度を維持するか、過熱を防ぐために駆動電流を減らす必要があるかもしれません。

4.4 順方向電流の減額曲線

これは熱管理における重要な曲線です。周囲温度の関数として、許容される最大連続順方向電流を定義しています。温度が上昇すると、接合温度を安全限界内に保ち、熱暴走を防ぐために、最大安全電流は減少します。

4.5 スペクトル分布

スペクトル曲線は、異なる波長にわたる相対的な放射パワーを示しています。純白LEDは通常、青色InGaNチップと黄色蛍光体を組み合わせて使用します。スペクトルは青色領域（約450nm）にピークを示し、蛍光体による黄/緑色領域に広い発光帯を示し、これらが組み合わさって白色光を生成します。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは、標準的な1206（インチ）または3216（メートル）パッケージサイズに準拠しています。主要寸法（mm単位）は以下の通りです：

• 全長: 2.25 ±0.20
• 全幅：1.85 ±0.20
• 全高：1.45 ±0.10
• 端子寸法：高さ 0.72 ±0.10、占有面積 1.20 x 0.60

特に指定がない限り、公差は±0.1mmです。組立時の正しい極性方向のために、パッケージにはカソードマークが明示されています。

5.2 推奨パッドレイアウト

データシートには、PCBレイアウト用の推奨ランドパターン（パッド設計）が含まれています。推奨パッドサイズは1.40mm x 1.10mmです。これはあくまで参考であり、パッド寸法はメーカーが使用する特定のはんだペースト、ステンシル、実装プロセスに基づいて最適化する必要があることが強調されています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

適切な取り扱いとはんだ付けは、歩留まりと信頼性にとって極めて重要です。

6.1 電流制限要件

必須事項： LEDには常に外部の電流制限抵抗を直列に接続する必要があります。LEDは電流駆動デバイスであり、その順方向電圧は負の温度係数を持ちます。抵抗がない場合、供給電圧のわずかな上昇や、発熱によるVfの低下でも電流が制御不能に増加し、即座に故障を引き起こす可能性があります。_F 発熱によるVfの低下でも電流が制御不能に増加し、即座に故障を引き起こす可能性があります。

6.2 保管および湿気感受性

部品は乾燥剤と共に防湿バッグに梱包されています。

• 開封前： 30°C以下、相対湿度90%以下で保管してください。
• 開封後： 「フロアライフ」は30°C以下、相対湿度60%以下で1年間です。未使用部品は防湿バッグに再密封してください。
• ベーキング： 乾燥剤インジケータの色が変化した場合、または保管期間を超過した場合、LEDはリフローはんだ付け前に吸収した湿気を除去し、リフロー中の「ポップコーニング」損傷を防ぐため、60±5°Cで24時間ベーキングする必要があります。

6.3 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を以下に規定する：

• 予熱： 150-200°Cで60-120秒間。
• 液相線温度以上保持時間 (TAL)： 217°C以上で60-150秒間。
• ピーク温度： 最高260°C、10秒以内保持。
• ランプレート： 最大加熱速度6°C/秒、冷却速度3°C/秒。

重要注意事項：

• リフローはんだ付けは2回までとする。
• 加熱および冷却中はLED本体に機械的ストレスをかけないこと。
• はんだ付け後、PCBを反らせないこと。LEDまたはそのはんだ接合部が破損する可能性がある。

6.4 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、先端温度が350°C以下のはんだごてを使用してください。端子ごとの接触時間は3秒未満とします。定格電力25W以下のごてを使用してください。各端子のはんだ付け間隔は、過度な熱の蓄積を防ぐため、最低2秒以上空けてください。

7. 梱包および注文情報

7.1 リールおよびテープ仕様

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープに収められ、7インチリールで供給されます。

• キャリアテープ幅: 8mm.
• ポケットピッチ: 4mm.
• リールあたりの数量: 3000個.
• リール寸法: EIA-481に準拠した特定のハブおよびフランジ寸法を有する標準7インチ径.

7.2 ラベル説明

リールラベルには、トレーサビリティと検証のための重要な情報が含まれています：

• P/N: 完全な製品番号 (48-213/T2D-AQ2R2QY/3C)。
• CAT: 光度ランク (例：Q2, R2)。
• HUE: 色度座標および主波長ランク。
• REF: 順方向電圧ランク（例：Group Qビンから）。
• LOT No: トレーサビリティのための製造ロット番号。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 回路設計

全ての条件下で十分な電流制限を確保するため、データシートの最大順方向電圧（3.2V）を使用して直列抵抗を常に計算してください。5V電源、目標電流5mAの場合：R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360Ω。最も近い標準値（360Ωまたは390Ω）を選択します。抵抗の定格電力は I²R = (0.005)² * 360 = 0.009Wであるため、標準的な1/10Wまたは1/8Wの抵抗器で十分余裕がある。

8.2 熱管理

1206パッケージには専用の放熱パッドはないが、熱は2つのはんだ端子を通じて放散される。LEDパッドに接続されたPCBに十分な銅面積を確保すること。特に最大電流付近または周囲温度が高い環境で使用する場合は注意が必要である。LEDを他の発熱部品の近くに配置しないこと。

8.3 光学設計

130度という広い視野角により、このLEDは集光ビームではなく、広く拡散した照明を必要とするアプリケーションに適している。インジケータ用途では、視野角における必要な光度を考慮すること。輝度は視野コーンの端に向かって低下する。

9. 技術比較と差別化

48-213 LEDは、1206パッケージにおいて、サイズ、輝度、実装の容易さのバランスを提供する。

• より大きなパッケージ（例：3528、5050）との比較： 1206は著しく小型で基板スペースを節約しますが、チップサイズが小さいため、総合的な光出力は一般的に低くなります。
• より小さなパッケージ（例：0402、0603）との比較： 1206は必要に応じて手作業での取り扱いやはんだ付けが容易で、わずかに高い電流を扱えることが多く、それにより高い輝度が得られます。
• ビニングされていないLEDとの比較： 強度、電圧、色に対して定義されたビニング構造は、予測可能な性能を提供し、マルチLEDアレイで均一な外観を必要とする用途や、生産ロット間で一貫した輝度が求められる用途に不可欠です。

10. よくあるご質問 (FAQ)

10.1 このLEDを電流制限抵抗なしで駆動できますか？

いいえ。 データシートではこれを明確に警告しています。LEDは定電流源、またはより一般的には電圧源と直列に接続した電流制限抵抗によって駆動する必要があります。電圧源に直接接続すると故障の原因となります。

10.2 なぜ光度の範囲が（90-180 mcd）と広いのですか？

これは製造全体で起こり得る全範囲です。個々のユニットはより狭いビン（Q2, R1, R2）に選別されます。発注時には、特定の光度と色のビンからLEDを得るためにビンコード（例：AQ2R2QY）を指定し、製品の一貫性を確保します。

10.3 このLEDは何回リフローはんだ付けできますか？

データシートには、リフローはんだ付けは 2回3回目のリフロー工程は、累積的な熱ストレスにより内部ワイヤーボンディングやLEDチップを損傷するリスクがあります。

10.4 はんだ付けの文脈で「Pb-free」とはどういう意味ですか？

これは、LEDの外部端子が鉛フリーめっき（一般的にはスズ）で仕上げられていることを意味します。規定のリフロープロファイル（ピーク260°C）は、従来の錫鉛はんだよりも融点が高い鉛フリーはんだペースト（例：SAC305）用に設計されています。

11. 実用的な設計と使用例

11.1 例1：シンプルな状態表示器

シナリオ： 3.3Vロジックボード用の電源投入インジケータ。
設計: 良好な視認性と低消費電力を両立するため、5mAの駆動電流を使用。R = (3.3V - 3.2V) / 0.005A = 20Ω。3.2Vは最大V_Fであるため、LEDのV_F が低い場合、実際の電流はわずかに高くなる可能性がある。33Ωまたは47Ωの抵抗を使用すれば、より控えめで安定した電流が得られる。LEDのカソード（印のある側）をグランドに接続すること。

11.2 例2：小型LCD用バックライトアレイ

シナリオ： 均一なバックライトを実現するため、10個のLEDが必要。
設計: 均一な輝度を確保するには、すべてのLEDが同じ光度ビン（例：R2）のものであるべきである。これらは並列接続し、それぞれに専用の電流制限抵抗を設けること。複数のLEDを1つの抵抗に並列接続することは、V_Fのばらつきにより電流分配と輝度が不均一になる可能性があるため、推奨されない。

12. 動作原理

これは半導体フォトニックデバイスです。インジウム・ガリウム・ナイトライド（InGaN）チップを基盤としています。ダイオードの接合電位（V_F）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内で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。「純白」LEDでは、主チップが青色光を発します。この青色光がチップをコーティングした黄色蛍光体層を励起します。チップからの青色光と蛍光体からの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。この方法は、蛍光体変換白色光生成として知られています。

13. 技術トレンド

1206のようなパッケージのSMD LEDは、成熟し広く採用されている技術です。業界全体のトレンドは以下の方向に向かっています：

• 効率向上： チップ設計と蛍光体技術の改善による、より高い発光効率（ワット当たりのルーメン数の増加）。
• 小型化： 超小型デバイス向けのパッケージサイズの継続的な縮小（例：0402、0201）が進むが、これはしばしば最大電力処理能力とのトレードオフとなる。
• 色品質の向上： より高い演色評価数（CRI）値の達成と、生産ロット間でのより一貫した色度点を実現するための蛍光体の開発。
• 統合ソリューション： パッケージ内に電流制御（定電流LEDドライバ）や保護機能（ESD、逆極性）を内蔵したLEDの増加により、回路設計が簡素化される。

明確な仕様、信頼性の高い性能、標準パッケージを備えた48-213 LEDは、光エレクトロニクス分野において基本的で汎用性の高いコンポーネントであり、多様なインジケータおよびバックライト用途に適している。