SMD LED 19-219/T7D-AV1W1E/3T データシート - サイズ 1.6x0.8x0.77mm - 電圧 2.75-3.65V - 電力 110mW - 純白色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-219/T7D-AV1W1E/3Tは、最小限の占有面積で信頼性の高いインジケータ照明またはバックライト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、コンパクトな表面実装LEDです。

1.1 中核的利点と製品ポジショニング

このLED部品は、従来のリードフレーム型LEDに比べて大きな利点を提供します。その主な利点は極めて小さなサイズであり、より小型のプリント基板（PCB）の設計、より高い部品実装密度、保管スペースの削減、そして最終的にはよりコンパクトなエンドユーザー機器の作成を可能にします。SMDパッケージの軽量性は、重量とスペースが重要な制約となる小型・携帯型アプリケーションに特に適しています。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

19-219 SMD LEDは汎用性が高く、以下の主要なアプリケーション分野で使用されます：

• 通信機器：電話機やファクシミリにおける状態表示や、キーやディスプレイのバックライトとして使用されます。
• 表示技術：液晶ディスプレイ（LCD）のフラットバックライトや、制御パネルのスイッチやシンボルの照明に最適です。
• 汎用表示：小型で明るく信頼性の高いインジケータライトが必要な、幅広い民生用および産業用電子機器に適しています。

2. 技術仕様詳細解説

このセクションでは、適切な回路設計と信頼性保証に不可欠な、LEDの主要な技術パラメータ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がある限界を定義します。これらの条件下またはそれに近い状態での動作は保証されず、信頼性の高い性能のためには避けるべきです。

• 逆電圧 (V_R)：5 V。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。
• 連続順方向電流 (I_F)：25 mA。連続的に印加できる最大DC電流です。
• ピーク順方向電流 (I_FP)：100 mA。これは、1kHzでデューティ比1/10のパルス条件下でのみ許容されます。
• 電力損失 (P_d)：110 mW。周囲温度 (T_a) 25°Cにおいて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)：1000 V。中程度のESD感受性を示しており、適切な取り扱い手順が必要です。
• 動作温度 (T_opr)：-40 ～ +85 °C。デバイスが動作することが規定されている周囲温度範囲です。
• 保管温度 (T_stg)：-40 ～ +90 °C。
• はんだ付け温度：デバイスは、ピーク温度260°Cで最大10秒間のリフローはんだ付け、または端子ごとに350°Cで最大3秒間の手はんだ付けに耐えることができます。

2.2 電気光学特性

これらは、標準周囲温度25°Cで測定された代表的な性能パラメータです。アプリケーションにおけるLEDの動作を予測する上で極めて重要です。

• 光度 (I_v)：標準試験電流20mAで駆動した場合、最小715mcdから最大1420mcdの範囲です。具体的な値はビンコード (V1, V2, W1) によって決定されます。
• 指向角 (2θ_1/2)：広い130度の代表的な指向角で、エリア照明やインジケータに適した広い放射パターンを提供します。
• 順方向電圧 (V_F)：20mA時、2.75Vから3.65Vの範囲です。正確な範囲は順方向電圧ビンコード (5, 6, 7) によって規定されます。このパラメータは電流制限回路の設計に極めて重要です。
• 逆電流 (I_R)：逆バイアス5Vを印加した場合、最大50µAです。

重要な注意点：データシートでは、ビニングされた値について、光度に±11%、順方向電圧に±0.05Vの許容差が規定されています。

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は主要な性能パラメータに基づいてビンに仕分けられます。これにより、設計者は輝度や電気的特性に関する特定の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

LEDは、20mAで測定された光度に基づいて3つのビンに分類されます：

• ビン V1：715 mcd (最小) ～ 900 mcd (最大)
• ビン V2：900 mcd (最小) ～ 1120 mcd (最大)
• ビン W1：1120 mcd (最小) ～ 1420 mcd (最大)

3.2 順方向電圧ビニング

LEDは、20mA時の順方向電圧降下に応じてもビニングされます：

• ビン 5：2.75 V (最小) ～ 3.05 V (最大)
• ビン 6：3.05 V (最小) ～ 3.35 V (最大)
• ビン 7：3.35 V (最小) ～ 3.65 V (最大)

3.3 色度座標ビニング

色の一貫性のために、白色光出力はCIE 1931図上の色度座標によって定義されます。データシートでは6つのビン（1から6）が定義されており、それぞれが4組の(x, y)座標ペアで定義される色度図上の四角形の領域を指定します。これにより、発光する白色光が制御された色空間内に収まることが保証されます。これらの座標の許容差は±0.01です。

4. 性能曲線分析

データシートには、LEDの性能が動作条件によってどのように変化するかを示すいくつかの代表的な特性曲線が含まれています。

4.1 スペクトル分布

グラフは、波長(λ)の関数としての相対光度を示しています。黄色蛍光体を用いたInGaNベースの白色LED（デバイス選択ガイドに示されている通り）の場合、この曲線は通常、LEDチップからの青色のピークと、蛍光体からのより広い黄色のピークを示し、それらが組み合わさって白色光を生成します。

4.2 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

この基本的な曲線は、LEDを流れる電流とその両端の電圧との間の指数関数的な関係を示しています。これは、ニーポイントを超えたわずかな電圧の増加が、大きく、破壊的となる可能性のある電流の増加を引き起こすため、電流制限デバイス（抵抗や定電流ドライバなど）が必須である理由を強調しています。

4.3 光度 vs. 順方向電流

この曲線は、光出力が一般に順方向電流に比例することを示していますが、効率低下や熱効果により、非常に高い電流では比例関係が崩れる可能性があります。

4.4 光度 vs. 周囲温度

このグラフは熱性能を理解する上で重要です。周囲温度(T_a)が上昇するにつれて光度がどのように減少するかを示しています。設計者は、周囲温度が高いアプリケーションではこのデレーティングを考慮に入れる必要があります。

4.5 順方向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方向電流を定義します。温度が上昇すると、デバイスの電力損失限界を超えないように、また長期信頼性を確保するために、最大安全電流を低減しなければなりません。

4.6 放射パターン図

光強度の空間分布を示す極座標プロットで、130度の代表的な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

19-219 LEDはコンパクトなSMDフットプリントを持ちます。主要寸法（mm単位）は以下の通りです：

• 長さ：1.6 ± 0.1
• 幅：0.8 ± 0.1
• 高さ：0.77 ± 0.1

図面には、レンズ、リード、内部構造の詳細な寸法を示した上面図、側面図、底面図が提供されています。

5.2 パッド設計と極性識別

信頼性の高いはんだ付けと適切な熱管理を確保するために、推奨されるはんだパッドレイアウトが提供されています。カソードパッドは図面で明確に識別されています（通常、切り欠き、テープ上の緑色の三角形、または異なるパッド形状でマークされています）。推奨パッド寸法は0.8mm x 0.55mmですが、特定のPCB設計要件に基づいて変更可能な参考値として記載されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いとはんだ付けは、SMD部品の信頼性にとって極めて重要です。

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

詳細な鉛フリーリフロー温度プロファイルが規定されています：

• 予熱：150～200°Cで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、最大10秒間保持。
• 加熱速度：最大6°C/秒。
• 冷却速度：最大3°C/秒。

重要な注意点：同一デバイスに対してリフローはんだ付けは2回までとします。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合、はんだごて先端温度は350°C以下とし、端子ごとの接触時間は3秒を超えてはなりません。定格電力25W以下のはんだごての使用を推奨します。熱衝撃を防ぐため、各端子のはんだ付けの間には最低2秒の間隔を空けてください。

6.3 保管および湿気感受性

LEDは、乾燥剤と共に防湿バリアバッグに梱包されています。

• 開封前：温度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)：温度30°C以下、相対湿度60%以下で1年間。未使用部品は防湿パッケージに再密封してください。
• ベーキング：乾燥剤インジケータが吸湿を示した場合、または保管期間を超えた場合は、使用前に60 ± 5°Cで24時間ベーキングしてください。

6.4 重要な注意事項

• 過電流保護：外部の電流制限抵抗または回路は絶対に必須です。LEDの指数関数的なI-V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、保護がないと即座に焼損に至ります。
• 機械的ストレス：はんだ付け時または最終組立時にLED本体にストレスを加えないでください。はんだ付け後にPCBを反らせないでください。
• 修理：はんだ付け後の修理は強く推奨されません。やむを得ない場合は、両方の端子を同時に加熱する専用の両頭はんだごてを使用し、はんだ接合部への機械的ストレスを防止する必要があります。
• ESD対策：本製品は静電気放電に敏感です。製造工程全体を通じて適切なESD安全な取り扱い手順を使用してください。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、直径7インチのリールに巻かれた産業標準の8mm幅エンボスキャリアテープで供給されます。各リールには3000個が含まれます。キャリアテープのポケットおよびリールの詳細寸法が提供されています。

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に不可欠ないくつかのコードが含まれています：

• CPN：顧客品番
• P/N：メーカー品番 (例: 19-219/T7D-AV1W1E/3T)
• QTY：梱包数量
• CAT：光度ランク (例: V1, W1)
• HUE：色度座標 & 主波長ランク (例: ビン 1-6)
• REF：順方向電圧ランク (例: ビン 5-7)
• LOT No：製造ロット番号 (トレーサビリティ用)

8. アプリケーション設計上の考慮点

8.1 回路設計

このLEDを組み込む際、最も重要なステップは直列電流制限抵抗の計算です。抵抗値 (R_s) はオームの法則を用いて概算できます： R_s= (V_supply- V_F) / I_F。選択したビンからの最大V_F（または保守的な設計の場合は絶対最大値3.65V）と、希望の駆動電流（連続25mAを超えない）を使用してください。抵抗の電力定格も常に計算してください： P_R= (I_F)²* R_s.

8.2 熱管理

小型ですが、LEDは熱を発生します。最適な寿命と安定した光出力のために：

• 周囲温度が高い場合、順方向電流デレーティング曲線に従ってください。
• PCBが、ヒートシンクとして機能するために、熱パッド（もしあれば）またはカソード/アノードトレースに接続された十分な銅面積を持つことを確認してください。
• LEDを他の発熱部品の近くに配置しないでください。

8.3 光学統合

広い130度の指向角は、広く均一な照明を必要とするアプリケーションに適しています。より集光した光が必要な場合は、外部レンズや導光板が必要になる場合があります。黄色の拡散樹脂は、より均一な外観を実現するのに役立ちます。

9. 技術比較と差別化

19-219 LEDは、主に非常に小型のフォームファクタ（1.6x0.8mmフットプリント）と比較的高い光度（最大1420mcd）の組み合わせによって差別化されています。より大きなSMD LED（例：3528、5050）と比較して、優れたスペース節約を提供します。さらに小型のチップLEDと比較しても、明確なパッケージにより取り扱いやすさやはんだ付けの容易さを提供する可能性があります。RoHS、REACH、ハロゲンフリー規格への準拠は、厳しい環境規制を持つグローバル市場に適しています。

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絶対に必要なのですか？

LEDの順方向電圧(V_F)は、電池のような固定値ではありません。許容差があり、負の温度係数（接合部が加熱されると低下する）を持っています。LEDをV_Fをわずかに上回る電圧源に直接接続すると、電流が制御不能に上昇し（熱暴走）、瞬時にデバイスを破壊します。抵抗は、電源電圧と電流の間に線形で予測可能な関係を提供します。

10.2 3.3V電源でこのLEDを駆動できますか？

可能ですが、注意深い設計が必要です。V_F範囲が2.75Vから3.65Vであるため、ビン7 (V_F3.35-3.65V) のLEDは3.3Vでは全く点灯しないか、非常に暗くなる可能性があります。ビン5 (V_F2.75-3.05V) のLEDは動作しますが、電圧マージン (3.3V - V_F) が非常に小さいため、電流はV_Fと電源電圧の変動に対して非常に敏感になります。電源電圧がV_F.

10.3 ビンコード (例: W1, 6) は私のアプリケーションにとって何を意味しますか？

ビンコードは、生産ロット内の一貫性を保証します。設計で複数のLED間で均一な輝度が必要な場合は、同じ光度ビン（例：すべてW1）のLEDを指定する必要があります。回路設計で電圧マージンが厳しい場合は、順方向電圧ビン（例：すべてビン6）を指定することで、類似の電気的動作が保証されます。色が重要なアプリケーションでは、色度ビンの指定が不可欠です。

11. 設計・使用事例研究

シナリオ：コンパクトなIoTセンサーモジュール用の状態表示パネルの設計。

モジュールはPCBスペースが限られており、5V USB接続で給電されます。電源（点灯）、データ送信（点滅）、エラー（点滅）の3つの状態LEDが必要です。

1. 部品選定：19-219 LEDは、その極小フットプリントにより、小型PCBの端に3つのLEDすべてを一列に配置できるため選択されました。
2. 回路設計：電源は5Vです。標準的な20mA駆動電流を目標とし、保守的な設計のために最大V_F3.65Vを使用します： R_s= (5V - 3.65V) / 0.020A = 67.5Ω。最も近い標準1%抵抗値は68Ωです。電力損失： P = (0.020^2)*68 = 0.0272W、したがって標準の1/10W (0.1W) 抵抗で十分です。
3. PCBレイアウト：推奨されるはんだパッドレイアウトを使用しました。光漏れを防ぐため、各LEDの周りに小さなキープアウトエリアを設けました。カソードパッドは、わずかな熱改善のためにグランドプレーンに接続されています。
4. ソフトウェア制御：LEDはマイクロコントローラのGPIOピンによって駆動されます。点滅機能は、適切な遅延を伴うファームウェアで実装されています。
5. 結果：信頼性が高く、明るく、スペース効率の良い表示システムが実現されました。すべてのLEDを同じ光度ビン（例：V2）から調達することで、視覚的な一貫性が保証されます。

12. 技術原理紹介

19-219 LEDは、SMD LEDで一般的かつ効率的な方法を用いて白色光を生成します。デバイスの中心は窒化インジウムガリウム（InGaN）で作られた半導体チップであり、電流が流れるとスペクトルの青色領域で光を発します（エレクトロルミネセンス）。この青色LEDチップは、黄色発光の蛍光体材料をドープした透明なエポキシ樹脂で満たされたパッケージ内に封止されています。チップからの青色光の一部は蛍光体に吸収され、その後黄色光として再放出されます。吸収されなかった残りの青色光は放出された黄色光と混合され、人間の目はこの組み合わせを白色光として知覚します。蛍光体の特定の比率と青色チップの特性が、発光の正確な色温度（クールホワイト、ピュアホワイト、ウォームホワイト）と色度座標を決定します。

13. 業界動向と発展

19-219のようなSMD LEDの市場は進化を続けています。主なトレンドは以下の通りです：

• 効率向上 (ルーメン毎ワット)：InGaNチップ技術と蛍光体処方の継続的な改善により、同じ電力入力に対してより明るい光出力を意味する、より高い発光効率が実現されています。
• 小型化：より小型の最終製品への要望が、光学性能を維持または向上させながら、さらに小さなフットプリントと低いプロファイルを持つLEDの開発を推進しています。
• 演色性と一貫性の向上：蛍光体技術の進歩とより厳格なビニングプロセスにより、より高い演色評価数（CRI）値とロット間でより一貫した色を持つLEDが可能になり、これはディスプレイバックライトや建築照明にとって重要です。
• 統合とスマート機能：これは個別部品ですが、より広範な業界のトレンドは、ドライバ、コントローラ、通信インターフェース（I2Cなど）を単一パッケージ内に含む統合LEDモジュールに向かっています。
• 持続可能性への焦点：環境規制（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）への準拠は現在標準要件であり、材料のリサイクル可能性と蛍光体中の希土類元素の使用削減への焦点が高まっています。