SMD LED 19-218/T1D-CQ2R2TY/3T ホワイトLED データシート - ピュアホワイト - 5mA - 90-180mcd - 日本語技術文書

1. 製品概要

19-218/T1D-CQ2R2TY/3Tは、小型、高効率、かつ信頼性の高い照明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表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）です。この部品は、従来のリードフレーム型LEDに比べて大幅な進歩を遂げており、エンドユーザー機器における大幅な小型化と性能向上を可能にします。

1.1 中核的利点と製品ポジショニング

このSMD LEDの主な利点は、物理的な占有面積が大幅に削減されている点です。かさばるリードフレームを排除することで、より小型のプリント基板（PCB）設計、より高い部品実装密度、および機器全体のサイズ縮小を可能にします。軽量構造であるため、重量とスペースが重要な制約となる携帯機器や小型アプリケーションに理想的です。本デバイスは、直径7インチのリールに巻かれた8mmテープに梱包されており、現代の電子機器製造で標準である高速自動実装機との互換性を確保しています。

1.2 ターゲット市場と用途

このLEDは、幅広い産業用および民生用電子機器アプリケーションをターゲットとしています。主な用途分野には、計器盤、スイッチ、キーパッドのバックライトが含まれます。通信分野では、電話機やファクシミリなどの機器の状態表示灯やバックライトとして機能します。また、液晶ディスプレイ（LCD）の平坦で均一なバックライトや、信頼性の高いコンパクトな光源が必要な汎用表示灯としても適しています。

2. 詳細技術パラメータ分析

電気的および光学的パラメータを十分に理解することは、信頼性の高い回路設計と長期性能の確保に不可欠です。

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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの限界値以下または限界値での動作は保証されておらず、信頼性の高い性能のためには避けるべきです。

• ):_R):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。
• 連続順電流 (I_F):25mA。これは連続動作で推奨される最大DC電流です。
• ピーク順電流 (I_FP):100mA。このパルス電流定格（デューティサイクル1/10、1kHz）により、電源投入時のサージなど、短時間の過電流状態が許容されます。
• 電力損失 (P_d):95mW。これは、パッケージが熱的限界を超えずに放散できる最大電力であり、順電圧 (V_F) と順電流 (I_F) の積として計算されます。
• 静電気放電 (ESD) 人体モデル (HBM):150V。これは静電気に対する中程度の感受性を示しており、組立時には適切なESD取り扱い手順が必要です。
• 動作・保管温度:-40°C ～ +85°C (動作)、-40°C ～ +90°C (保管)。広い温度範囲により、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:本デバイスは、リフロー（最大260°C、10秒）および手はんだ付け（最大350°C、3秒）の両方のプロセスに対応しており、Pbフリー実装要件に準拠しています。

2.2 電気・光学特性

これらのパラメータは、標準接合部温度25°Cで測定され、通常動作条件下でのデバイスの性能を定義します。

• 光度 (I_v):試験電流5mAにおいて、90.0 mcd (最小) ～ 180 mcd (最大)。代表値はこのビン範囲内に収まります。光度には±11%の許容差が適用されます。
• 視野角 (2θ_1/2):130度 (代表値)。この広い視野角により、広範囲にわたって良好な視認性が確保され、表示灯アプリケーションに適しています。
• 順電圧 (V_F):5mAにおいて、2.6V (最小) ～ 3.0V (最大)。代表的な順電圧は約2.8Vです。±0.05Vの厳しい許容差が規定されています。
• 逆電流 (I_R):逆バイアス5Vにおいて、最大50 µA。この低いリーク電流は、接合部の品質が良好であることを示しています。

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は主要パラメータに基づいてビンに分類されます。これにより、設計者は特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

光出力は、I_F= 5mAで測定された定義された最小値と最大値を持つ個別のビンに分類されます。

• ビン Q2:90.0 mcd ～ 112 mcd
• ビン R1:112 mcd ～ 140 mcd
• ビン R2:140 mcd ～ 180 mcd

このビニングにより、特定のアプリケーションに必要な輝度レベルに基づいて選択が可能です。

3.2 順電圧ビニング

順電圧もビニングされており、特に電流制限抵抗の計算や電源設計に役立ちます。

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

3.3 色度座標ビニング

発光する白色光の色は、CIE 1931図上の色度座標ビニングにより、±0.01の許容差で精密に制御されています。データシートでは4つのビン（1、2、3、4）が定義されており、各ビンはx、y色座標チャート上の四角形領域を指定します。これにより、白色点が厳しい仕様内で一貫しており、色の均一性が最も重要となるディスプレイバックライトなどのアプリケーションに不可欠です。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのデバイスの挙動についてより深い洞察を提供します。

4.1 スペクトル分布

スペクトル分布曲線は、異なる波長にわたって放射される光の相対強度を示します。黄色蛍光体を用いたInGaNチップを使用する白色LEDの場合、スペクトルは通常、チップからの支配的な青色ピークと蛍光体からのより広い黄色発光を示し、これらが組み合わさって白色光を生成します。この曲線は、演色性の評価に役立ちます。

4.2 順電流 vs. 順電圧 (I-V曲線)

この基本的な曲線は、LEDのp-n接合を横切る電流と電圧の指数関数的関係を示しています。駆動回路の設計に極めて重要です。曲線は、ターンオン電圧と順電圧が電流とともにどのように増加するかを示します。設計者はこれを使用して、所定の電源電圧に対する適切な電流制限抵抗値を計算します。

4.3 光度 vs. 順電流

この曲線は、光出力が順電流とともにどのように増加するかを示しています。ある範囲では一般的に線形ですが、熱的および効率効果により、より高い電流では飽和します。電流変調による予測可能な輝度制御のためには、線形領域内で動作することが推奨されます。

4.4 光度 vs. 周囲温度

LEDの光出力は温度に依存します。この曲線は、周囲温度が上昇するにつれて相対光度が減少することを示しています。このデレーティングを理解することは、高温環境で動作するアプリケーションにおいて、十分な輝度が維持されることを確保するために不可欠です。

4.5 順電流デレーティング曲線

過熱を防ぐため、最大許容連続順電流は周囲温度の上昇に伴って減少させなければなりません。このデレーティング曲線は安全動作領域を提供し、最大定格温度までの任意の所与の周囲温度に対する最大I_Fを規定します。

4.6 放射パターン図

放射パターン、すなわち光の空間分布が描かれています。130度の視野角は、ランバートまたは準ランバート放射パターンを示しており、強度は0度（発光面に対して垂直）で最も高く、端に向かって減少します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

データシートには、LEDパッケージの詳細な機械図面が提供されています。主要寸法には、全長、全幅、全高、およびはんだ付け可能な端子のサイズと位置が含まれます。特に指定がない限り、すべての公差は通常±0.1mmです。この図面は、PCBフットプリント（ランドパターン）を作成するために不可欠です。

5.2 推奨はんだパッド設計

PCB設計の参考として、推奨はんだパッドレイアウトが提供されています。この推奨は、リフロー時の信頼性の高いはんだ接合と適切な位置合わせを確保することを目的としています。データシートでは、これはあくまで参考であり、設計者は特定の製造プロセス、PCB材料、および信頼性要件に基づいてパッド寸法を変更すべきであると明記されています。

5.3 極性識別

カソード（負極端子）は通常、パッケージ上で識別されます。多くの場合、切り欠き、ドット、緑色の着色、またはカソード側の異なる形状などのマーキングによって示されます。正しい極性を組立時に確認し、適切な機能を確保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

適切な取り扱いとはんだ付けは、デバイスの信頼性と性能を維持するために重要です。

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

詳細なPb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。基板と部品を徐々に加熱し、熱衝撃を最小限に抑えます。
• 液相線以上時間 (TAL):217°C以上の時間は60–150秒であるべきです。
• ピーク温度:最大260°C、最大10秒間保持。
• 加熱/冷却速度:255°Cまでの最大加熱速度3°C/秒、最大冷却速度6°C/秒。

データシートでは、パッケージおよびワイヤーボンドへの過度の熱ストレスを避けるため、リフローはんだ付けは2回を超えて行うべきではないと強く勧告しています。

6.2 手はんだ付け手順

手はんだ付けが必要な場合は、以下の特定の注意事項を守る必要があります:

• 先端温度が350°C未満のはんだごてを使用してください。
• 各端子への加熱は3秒以内にしてください。
• 定格電力が25W未満のはんだごてを使用してください。
• 各端子のはんだ付けの間には、少なくとも2秒の間隔を空けてください。
• 文書では、損傷は手はんだ付け中にしばしば発生するため、注意が必要であると警告しています。

LEDは、大気中の湿気の吸収を防ぐために、乾燥剤を入れた防湿バリアバッグに梱包されています。湿気の吸収は、リフロー中にポップコーン現象（パッケージのひび割れ）を引き起こす可能性があります。

The LEDs are packaged in a moisture-resistant barrier bag with desiccant to prevent absorption of atmospheric moisture, which can cause \"popcorning\" (package cracking) during reflow.

• 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:フロアライフは、温度30°C以下、相対湿度60%以下の条件下で1年です。未使用のデバイス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の色が変わった場合、または保管期間を超えた場合は、リフロー前に60±5°Cで24時間ベーキングを行い、湿気を除去する必要があります。

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、自動実装用のエンボス加工キャリアテープに供給されます。

• キャリアテープ幅: 8mm.
• リール直径:7インチ。
• リールあたりの数量:3000個。

自動機器フィーダーとの互換性を確保するために、キャリアテープポケットおよびリールの詳細な寸法図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正しい適用に不可欠な情報が含まれています:

• P/N:品番（完全な部品番号、例：19-218/T1D-CQ2R2TY/3T）。
• CAT:光度ランク（例：R1、R2）。
• HUE:色度座標および主波長ランク。
• REF:順電圧ランク（例：29、30）。
• LOT No:製造トレーサビリティのためのロット番号。
• QTY:リール上の梱包数量。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 電流制限および保護

重要な設計ルール:外部の電流制限抵抗を必ずLEDと直列に使用する必要があります。LEDの順電圧は負の温度係数を持ち、製造公差が狭いです。電源電圧のわずかな増加、または温度によるV_Fの減少は、抵抗によって制限されない場合、電流を大きく、破壊的なレベルまで増加させる可能性があります。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算されます：R = (V_電源- V_F) / I_F。最悪条件下でもI_Fが最大定格を超えないことを保証する保守的な設計のためには、常に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

SMD LEDは効率的ですが、入力電力の一部は熱に変換されます。最適な寿命と安定した光出力のためには:

• 電力損失（95mW）および電流デレーティング仕様を遵守してください。
• LEDの熱放散パッド（もしあれば）または端子に接続されたPCB上に、ヒートシンクとして機能する十分な銅面積を確保してください。
• 特に高温環境では、最終製品筐体内の十分な通気性を確保してください。

8.3 ESD保護

ESD HBM定格が150Vであるため、このデバイスは中程度の感受性を持ちます。取り扱い、組立、および試験中には、標準的なESD予防措置を実施してください:

• 接地された作業台およびリストストラップを使用してください。
• 導電性または帯電防止包装で部品を保管および輸送してください。
• LEDがESDイベントが発生しやすい外部インターフェースに接続されている場合は、PCBに過渡電圧サプレッション（TVS）ダイオードやその他の保護回路を追加することを検討してください。

9. 技術比較および差別化

従来のスルーホールLEDパッケージと比較して、このSMD LEDには以下の明確な利点があります:

• サイズと密度:大幅に小型化されており、リード部品では不可能な高密度PCBレイアウトを可能にします。
• 組立コストと速度:自動表面実装技術（SMT）ラインと完全に互換性があり、手動挿入とはんだ付けに比べて組立時間とコストを削減します。
• 性能:エポキシ樹脂ボディのスルーホールLEDよりも、PCBへの熱経路（はんだ接合部を通じて）が良好であることが多く、同様の駆動電流でわずかに長寿命を提供する可能性があります。
• PbフリーおよびRoHS:RoHS準拠材料で製造されており、世界的な環境規制を満たしています。

主なトレードオフは、より精密なPCB製造および組立プロセスが必要となる点です。

10. 技術パラメータに基づくよくある質問 (FAQ)

10.1 5V電源で使用する場合、抵抗値はいくつにすべきですか？

データシートの最大V_F3.0Vと、目標I_F20mA（マージンのため最大25mA以下）を使用すると、計算は次のようになります：R = (5V - 3.0V) / 0.020A = 100オーム。抵抗で消費される電力はP = I²R = (0.02)²* 100 = 0.04Wなので、標準的な1/8W（0.125W）または1/4W抵抗が適しています。実際に受け取ったLEDのビンで輝度を必ず確認してください。

10.2 定電流源を使用して、このLEDを電流制限抵抗なしで駆動できますか？

はい、定電流ドライバは優れた、しばしば推奨される方法であり、特に温度や電圧変動にわたって一貫した輝度を維持するのに適しています。定電流源を所望のI_F（例：20mA）に設定してください。ドライバはその電流を維持するためにLED両端の電圧を自動的に調整します。この方法は、直列抵抗を使用する方法よりも効率的で精密です。

10.3 なぜ光度は最大定格25mAではなく5mAで規定されているのですか？

5mAの試験条件は、様々なメーカーの異なるLEDモデル間で容易に比較できるようにするための標準的な業界参照点です。これは一般的で適度な動作点を表しています。設計者は性能曲線（光度 vs. 順電流）を使用して、20mAなどの意図した動作電流での予想輝度を外挿することができます。

10.4 色度座標ビンはどのように解釈すればよいですか？

各ビン番号（1、2、3、4）は、データシートに提供されているCIE 1931（x、y）色度図上の特定の四角形領域に対応します。座標は白色光の色点を定義します。色合わせが必要なアプリケーション（例：複数LEDバックライト）では、同じ色度ビンからのLEDを指定して使用することが、隣接するLED間の目に見える色の違いを避けるために重要です。

11. 実践的な設計および使用例

11.1 ダッシュボードスイッチのバックライト

自動車のダッシュボードでは、複数のスイッチに均一で信頼性の高いバックライトが必要です。複数の19-218 LEDを半透明のスイッチキャップの背後に配置できます。すべてのLEDを同じ定電流回路で駆動し、同じ光度（CAT）および色度（HUE）ビンからのものであることを確保することで、すべてのスイッチ間で一貫した輝度と色を達成できます。130度の広い視野角により、ドライバーの視点から光が見えることが確保されます。

11.2 ネットワーク機器の状態表示灯

ルーターの電源またはリンク状態表示灯の場合、10-15mAで駆動される単一のLEDで十分な輝度が得られます。SMDパッケージにより、機器筐体上の小さなライトパイプまたは拡散レンズの非常に近くに配置することができます。電流制限抵抗は、機器の内部論理電圧（例：3.3V）に基づいて計算できます。Pbフリー準拠により、機器は世界的な販売のための環境基準を満たします。

12. 動作原理の紹介

このLEDは、窒化インジウムガリウム（InGaN）材料を使用して製造された半導体p-n接合に基づいています。接合部のターンオン電圧（約2.6-3.0V）を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が接合部を横切って注入されます。それらの再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。InGaNチップ自体は青色スペクトルで光を発します。白色光を作り出すために、この部品には黄色蛍光体コーティング（樹脂色は黄色拡散）が組み込まれています。チップからの青色光の一部がこの蛍光体を励起し、黄色光を発光させます。残りの青色光と生成された黄色光の組み合わせが、人間の目には白色として知覚されます。この方法は、蛍光体変換白色LED技術として知られています。

13. 技術トレンドと背景

19-218 LEDは、成熟し広く採用されているSMDパッケージ技術を代表しています。LED開発の一般的なトレンドは、以下のいくつかの主要分野に向かって継続しています:

• 効率向上（ルーメン毎ワット）:エピタキシャル成長、チップ設計、および蛍光体技術の継続的な改善により、同じ電力入力に対してより多くの光出力が得られ、エネルギー消費と熱負荷が削減されます。
• より高い演色評価数（CRI）:正確な色知覚が重要なアプリケーション（例：小売照明、写真）では、複数蛍光体ブレンドまたは新規構造を持つLEDが開発され、より完全なスペクトルを放射してCRI値を向上させています。
• 小型化:極めてスペースが制約されたアプリケーション向けに、さらに小さなパッケージフットプリント（例：0402、0201メートルサイズ）が利用可能ですが、通常、総光出力と熱処理能力とのトレードオフがあります。
• 統合ソリューション:市場では、内蔵電流制限抵抗、保護ダイオード、または完全なドライバICを備えたLEDの成長が見られ、エンドユーザーの回路設計を簡素化しています。
• スマートおよび制御可能なLED:パルス幅変調（PWM）調光回路およびデジタルアドレス可能インターフェース（WS2812など）との統合が一般的であり、動的な色と輝度制御を可能にしています。

この特定の部品は標準的な単色、非アドレス可能デバイスですが、その信頼性の高い性能と自動プロセスとの互換性により、シンプルさ、コスト効率、および堅牢性が主要な設計目標である膨大な数の表示灯およびバックライトアプリケーションにおいて、その関連性が継続して確保されています。