SMD LED 19-21/T1D-CPQTY/3T データシート - 1.9x2.1mm - 最大3.0V - 40mW - 純白色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-21 SMD LEDは、信頼性の高いインジケータまたはバックライト機能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です。その主な利点は、従来のリードフレームLEDと比較してフットプリントが大幅に縮小されている点にあり、PCB上の実装密度の向上、保管スペースの削減、ひいては最終製品の小型化に貢献します。軽量構造であることも、携帯機器やスペースに制約のあるアプリケーションに理想的です。

このLEDは単色タイプで、純白色光を発光し、黄色の拡散樹脂で構成されています。鉛フリー、RoHS準拠、EU REACH準拠、ハロゲンフリー（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）であり、現代の環境および製造基準に完全に準拠しています。製品は7インチ径リールに巻かれた8mmテープで供給され、自動実装機および標準的な赤外線または気相リフローはんだ付けプロセスに完全に対応しています。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

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。この限界値以上での動作は推奨されません。

• 逆電圧 (VR):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。
• 順電流 (IF):10mA。信頼性の高い動作のために推奨される最大連続DC電流です。
• ピーク順電流 (IFP):デューティサイクル1/10、1kHzで40mA。この定格により、マルチプレクシング方式などで有用な、より高い電流の短いパルスが可能になりますが、平均消費電力は管理する必要があります。
• 消費電力 (Pd):40mW。Ta=25°Cにおいてパッケージが放散できる最大電力で、VF * IFとして計算されます。
• 静電気放電 (ESD) HBM:150V。この人体モデル定格は中程度のESD感受性を示しており、適切な取り扱い手順が不可欠です。
• 動作・保管温度:-40°C ～ +85°C（動作）および -40°C ～ +90°C（保管）。この広い範囲により、過酷な環境下での機能性が確保されます。
• はんだ付け温度:リフロープロファイルのピークは260°Cで最大10秒間。手はんだ付けは350°Cで端子あたり最大3秒間。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、Ta=25°C、IF=5mAの標準試験条件で測定され、ベースライン性能を提供します。

• 光度 (Iv):最小45.0 mcdから最大112.0 mcdの範囲で、代表値が提供されます。許容差は±11%です。
• 指向角 (2θ1/2):拡散LEDパッケージに特徴的な、代表的な広い指向角110度です。
• 順電圧 (VF):IF=5mAにおいて2.60Vから3.00Vの範囲で、許容差は±0.05Vです。このパラメータは電流制限抵抗の計算に重要です。
• 逆電流 (IR):VR=5Vにおいて最大50 µA。このデバイスは逆バイアスでの動作を想定していません。この試験はリーク特性の評価のみを目的としています。

3. ビニングシステムの説明

製造における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDはビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

IF=5mAにおける最小光度に基づいて2つのビンが定義されています:

• ビンコード P:45 mcd（最小）～ 72 mcd（最大）。
• ビンコード Q:72 mcd（最小）～ 112 mcd（最大）。

3.2 順電圧ビニング

IF=5mAにおける順電圧について、4つのビンが定義されています:

• ビンコード 28:2.6V ～ 2.7V
• ビンコード 29:2.7V ～ 2.8V
• ビンコード 30:2.8V ～ 2.9V
• ビンコード 31:2.9V ～ 3.0V

3.3 色度座標ビニング

白色の発光点は、CIE 1931色度図上の特定の領域内で制御され、許容差±0.01の4つの四角形ビン（コード1-4）によって定義されます。提供される座標は各ビンの角を定義し、発光する白色光が予測可能な色空間内に収まることを保証します。

4. 性能曲線分析

代表的な特性曲線は、様々な条件下でのデバイスの挙動に関する洞察を提供します。

• 相対光度 vs. 順電流:駆動電流と光出力の非線形関係を示します。光度は電流とともに増加しますが、高いレベルでは飽和する可能性があります。
• 相対光度 vs. 周囲温度:光出力の負の温度係数を示します。光度は一般に接合温度の上昇とともに減少します。
• 順電流 vs. 順電圧 (IV曲線):指数関数的関係を示し、動的抵抗と電流制御の必要性を理解する上で重要です。
• 順電流デレーティング曲線:消費電力定格(Pd)を超えないようにするため、周囲温度の関数としての最大許容順電流を規定します。
• スペクトル分布:白色光の分光パワー分布を示し、典型的には青色LEDのピークと、より広い黄色蛍光体の発光が組み合わさっています。
• 放射パターン図:光強度の空間分布を視覚化する極座標プロットで、110度の指向角を確認できます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは公称寸法を持つコンパクトなSMDパッケージです。カソードはパッケージ本体上の特定のマークで識別されます。特に指定のない公差は±0.1mmです。正確な長さ、幅、高さは寸法図で定義されています。

5.2 極性識別

PCB実装時の正しい向きを確保するため、パッケージ上に明確なカソードマークが設けられています。極性を誤るとLEDは点灯せず、逆電圧ストレスがかかる可能性があります。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 はんだ付け条件

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で60-120秒間の予熱、217°C（液相線）以上での時間を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、冷却速度は3°C/秒です。リフローはんだ付けは2回を超えて行わないでください。加熱中のLEDへの機械的ストレスを避け、はんだ付け後のPCBの反りを防いでください。

6.2 保管および取り扱い上の注意

このLEDは湿気に敏感です(MSL)。主な注意事項は以下の通りです:

• 保管:使用準備が整うまで防湿袋を開封しないでください。未開封の袋は涼しく乾燥した場所に保管してください。
• フロアライフ:開封後、≤30°Cかつ≤60% RHで保管した場合、168時間（7日）以内に使用してください。この時間を超えた場合は、60±5°Cで24時間ベーキングし、再梱包してください。
• ESD対策:デバイスのESD HBM定格は150Vであるため、ESD対策済みの作業環境および取り扱い手順の使用が必須です。
• 電流制限:外部の電流制限抵抗は必須です。LEDの指数関数的なIV特性は、わずかな電圧変化が大きな電流変化を引き起こすことを意味し、適切な電流制御がないと即座に焼損する可能性があります。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

製品は以下の構成の防湿梱包で供給されます:

• キャリアテープ:幅8mm、...にロードされます。
• リール:直径7インチ。標準ロード数量はリールあたり3000個です。
• 防湿袋:リールを収めたアルミ袋で、乾燥剤と湿度指示カードが同梱されています。

特に記載のない限り、リールおよびキャリアテープの詳細寸法は標準公差±0.1mmで提供されます。

7.2 ラベル説明

梱包ラベルには、トレーサビリティと仕様のためのコードが含まれます:

• CPN (顧客品番)
• P/N (品番)
• QTY (梱包数量)
• CAT (光度ランク、例：PまたはQ)
• HUE (色度座標・主波長ランク、例：1-4)
• REF (順電圧ランク、例：28-31)
• LOT No (トレーサビリティのためのロット番号)

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• バックライト:ダッシュボードインジケータ、スイッチ照明、LCDやシンボルのフラットバックライトに最適です。
• 通信機器:電話機やファクシミリの状態表示灯およびキーパッドバックライト。
• 汎用表示:コンパクトで信頼性の高い白色光源を必要とするあらゆるアプリケーション。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動:常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。抵抗値は R = (電源電圧 - VF) / IF で計算します。安全設計のため、VFには最大ビン値（例：3.0V）を選択してください。
• 熱管理:消費電力は低いですが、高周囲温度または最大電流付近で動作する場合は、デレーティング曲線に従い、十分なPCB銅面積またはサーマルビアを確保してください。
• 光学設計:110度の指向角と拡散樹脂により、直接視認または導光板に適した広く柔らかい発光パターンを提供します。

9. 技術比較と差別化

19-21 LEDの主な差別化要因は、サイズ、性能、信頼性のバランスにあります。より大きなSMD LED（例：3528）と比較して、大幅なスペース節約を実現します。より小さなチップスケールパッケージと比較して、標準的なSMTプロセスによる取り扱いやはんだ付けが容易です。光度、電圧、色度に関する独自のビニング構造により、ビニングされていない、または緩いビニングの代替品と比較して、システム設計の精度向上と量産における一貫性の向上が可能です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 なぜ電流制限抵抗が必須なのですか？

LEDの順電圧は負の温度係数と製造ばらつき（ビン28-31）を持っています。電源を直接接続すると電流が制御不能となり、絶対最大定格10mAをすぐに超えてデバイスを破壊する可能性があります。直列抵抗は、電流を制御するためのシンプルで線形な方法を提供します。

10.2 5V電源でこのLEDを駆動できますか？

はい、可能ですが、直列抵抗が必須です。例えば、IF=5mAを目標とし、最悪ケースのVF=3.0Vとすると：R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400オーム。標準的な390または430オームの抵抗が適しています。動作条件下での実際の電流を常に確認してください。

10.3 168時間のフロアライフとはどういう意味ですか？

これは、防湿袋を開封した後、リフローはんだ付け時に湿気吸収による損傷（\"ポップコーン現象\"）が発生する可能性がある前に、LEDを工場の周囲環境（≤30°C/60% RH）に曝すことができる最大時間です。この時間を超えた場合は、湿気を除去するために60°Cで24時間のベーキングが必要です。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：均一な明るさの状態表示パネルの設計パネル上の複数のLED間で視覚的な一貫性を確保するには、発注時に厳しいビニング要件を指定してください。例えば、すべてのLEDをビンQ（高光度）およびビン29（VF 2.7-2.8V）から調達するよう要求します。電源+抵抗の代わりに5mAに設定した定電流ドライバを使用することで、ロット内の順電圧のわずかな違いによる輝度のばらつきをさらに最小限に抑え、完全に均一な外観を実現できます。

12. 動作原理の紹介

これは蛍光体変換型白色LEDです。コアは半導体チップ（通常は窒化インジウムガリウム(InGaN)製）で、順バイアスをかけると（PN接合で電子と正孔が再結合して）青色光を発します。この青色光がパッケージ内の黄色蛍光体コーティング（イットリウム・アルミニウム・ガーネット、YAG:Ce）を励起します。残存する青色光と蛍光体からの広帯域黄色発光の組み合わせにより、人間の目には白色光として知覚されます。黄色の拡散樹脂は光を散乱させ、広い指向角を生み出すのに役立ちます。

13. 技術トレンド

SMDインジケータLEDのトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン数の向上）、白色LEDにおける演色性(CRI)の改善、熱性能を維持または向上させながらのさらなる小型化に向かって続いています。また、より高い駆動電流および動作温度下での信頼性と寿命の向上にも焦点が当てられています。このデータシートに見られるようなビニングの標準化と詳細な技術データの提供は、自動化された大量生産のための、より予測可能で設計に優しい部品への業界の動きを反映しています。