SMD LED 16-216/T3D-AQ1R2TY/3T データシート - 純白色 - 2.6-3.0V - 25mA - 日本語技術文書

1. 製品概要

16-216/T3D-AQ1R2TY/3Tは、現代のコンパクトな電子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。単色タイプで純白色光を発し、鉛フリー材料を使用して構築されており、RoHSなどの環境規制に準拠しています。その主な利点は、小型サイズにあり、より小さなプリント基板（PCB）設計、より高い部品実装密度を可能にし、最終的によりコンパクトで軽量なエンドユーザー機器の開発に貢献します。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLED部品の主な利点は、そのSMDパッケージングに由来します。従来のリードフレームLEDと比較して、PCB上で大幅なスペース節約、保管要件の低減を実現し、自動ピック＆プレース組立装置と完全に互換性があり、大量生産プロセスを効率化します。また、標準的な赤外線および気相リフローはんだ付け技術にも対応しています。これらの特性から、小型化、軽量化、自動生産が重要なアプリケーションに理想的な選択肢となります。ターゲット市場には、民生用電子機器、自動車内装、通信機器、一般的なインジケータ/バックライト用途などが含まれます。

2. 技術仕様：詳細な客観的分析

このセクションでは、データシートに定義されたLEDの電気的、光学的、熱的パラメータについて、詳細かつ客観的に分解して説明します。これらの限界値と典型的な性能値を理解することは、信頼性の高い回路設計に不可欠です。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。これらは通常動作の条件ではありません。

• 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。これは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。これはパルス条件下（デューティサイクル1/10、周波数1 kHz）でのみ許容されます。
• 電力損失 (P_d):110 mW。これは周囲温度(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。
• 動作温度 (T_opr):-40 ～ +85 °C。信頼性のある動作のための周囲温度範囲です。
• 保管温度 (T_stg):-40 ～ +90 °C。
• 静電気放電 (ESD) 人体モデル (HBM):150 V。これは静電気に対する中程度の感受性を示しており、取り扱い時には標準的なESD対策が必要です。
• はんだ付け温度:このデバイスは、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

これらのパラメータは、標準試験条件 T_a= 25°C で測定され、典型的な性能を表します。

• 光度 (I_v):I_F= 5 mAで駆動した場合、最小72 mcdから最大180 mcdの範囲にあり、この範囲内に典型的な値が含まれます。許容差は±11%です。
• 視野角 (2θ_1/2):典型的な広視野角130度で、面照明やバックライトに適した拡散放射パターンを示しています。
• 順方向電圧 (V_F):I_F= 5 mAにおいて、2.6 V (最小) から 3.0 V (最大) の範囲です。許容差は±0.05Vとされています。このパラメータは電流制限抵抗の計算に極めて重要です。
• 逆電流 (I_R):逆電圧5 Vを印加した場合、最大50 µAです。

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は性能ビンに分類されます。これにより、設計者はアプリケーションに必要な特定の輝度および電圧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4つのビンコード（Q1、Q2、R1、R2）に分類され、各コードはI_F= 5 mAで測定された特定のミリカンデラ範囲を定義します。例えば、ビンQ1は72～90 mcdの強度を持つLEDをカバーし、ビンR2は140～180 mcdをカバーします。

3.2 順方向電圧ビニング

順方向電圧は4つのコード（28、29、30、31）にビニングされ、各コードはI_F= 5 mAにおける2.6-2.7Vから2.9-3.0Vまでの0.1 V範囲を表します。これは電源設計や電流変動の予測に役立ちます。

3.3 色度座標ビニング

純白色はCIE 1931色度座標系内で定義されています。データシートは、グループ"A"内の6つのビンコード（1から6）を指定しており、各コードはCIE x,yチャート上の四角形領域によって定義されます。各ビンのコーナー座標が提供され、許容差は±0.01です。これにより、発光する白色光が制御された一貫した色空間内に収まることが保証されます。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのLEDの挙動についての洞察を提供し、堅牢な設計に不可欠です。

4.1 スペクトル分布

波長に対する相対光度曲線は、この白色LEDのスペクトル出力を示しており、通常は青色LEDチップと黄色蛍光体の組み合わせによって生成されます。ピークとスペクトル幅は、知覚される色品質と演色評価数（CRI）に影響を与えます。

4.2 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。ターンオン電圧と、V_FがI_Fとともにどのように増加するかを示します。このデータは、LEDにかかる過剰な電圧降下が熱に変換されるため、熱管理およびドライバ設計に不可欠です。

4.3 光度 vs. 順方向電流

このプロットは、光出力が駆動電流とともにどのように増加するかを示しています。一般的に非線形であり、推奨電流以上で動作すると、効率の逓減や光束減衰の加速を招く可能性があります。

4.4 光度 vs. 周囲温度

この曲線は熱消光効果を示しています：接合温度が上昇すると、光出力は通常低下します。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とって重要です。

4.5 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。T_aが増加すると、デバイスの最大接合温度および電力損失定格を超えないように、最大許容I_Fを低減しなければなりません。

4.6 放射パターン

極座標放射パターンは、130度の視野角を視覚的に確認し、光強度の角度分布を示します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

データシートには、LEDパッケージの詳細な寸法図が提供されています。主要な寸法には、全長、全幅、全高、および電極パッドサイズと間隔が含まれます。特に指定がない限り、すべての公差は通常±0.1 mmです。参考として推奨PCBランドパターン（パッドレイアウト）が提供されていますが、設計者は特定の製造プロセスと信頼性要件に基づいて修正することをお勧めします。

5.2 極性識別

カソード（負極）端子は、通常、ノッチ、ドット、または緑色の着色などのマーキングによってパッケージ上で識別されます。正しい極性方向での組立は、正常な機能のために必須です。

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、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 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I-V特性は、電圧のわずかな増加が、大きく、場合によっては破壊的な電流増加を引き起こす可能性があることを意味します。抵抗値は、電源電圧、LEDの順方向電圧（ビニングを考慮）、および所望の動作電流（連続25 mAを超えない）に基づいて計算する必要があります。

6.2 保管および湿気感受性

LEDは乾燥剤とともに防湿バッグに梱包されています。部品を使用する準備ができるまでバッグを開封しないでください。バッグを開封した場合、部品は制御条件下（最大30°C/60% RH）で1年間のフロアライフを持ちます。これを超える場合、または乾燥剤インジケータの色が変化した場合は、リフローはんだ付け前に60 ± 5°Cで24時間ベーキングを行い、湿気の気化によるポップコーン損傷を防止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

詳細な鉛フリーリフロー温度プロファイルが提供されています：

• 予備加熱:150-200°C、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、10秒以内。
• 加熱/冷却速度:255°C以上で、最大加熱速度6°C/秒、冷却速度3°C/秒。

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。加熱および冷却中のパッケージへの機械的ストレスを避けてください。

6.4 手はんだ付けおよびリワーク

手はんだ付けが必要な場合は、先端温度350°C以下のはんだごてを使用し、各端子に3秒以内で熱を加えてください。低出力のこて（最大25W）を使用し、端子間には少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。リワークは強く推奨されません。やむを得ない場合は、両端子を同時に加熱して取り外すための専用のダブルヘッドはんだごてを使用する必要があり、LED特性への影響を事前に評価する必要があります。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

部品は、7インチ（178mm）径のリールに巻かれた8mm幅のエンボスキャリアテープ上で供給されます。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はデータシートに記載されています。

7.2 ラベル説明

リールラベルにはいくつかの主要な識別子が含まれています：

• P/N:完全な製品番号。
• QTY:リール上の個数。
• CAT:光度ビンコード（例：Q1、R2）。
• HUE:色度座標ビンコード（例：1、4）。
• REF:順方向電圧ビンコード（例：28、30）。
• LOT No:トレーサビリティロット番号。

この情報により、生産用のビニング部品の正確なトレーサビリティと選択が可能になります。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮点

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 自動車内装:ダッシュボード計器、スイッチ、制御パネルのバックライト。
• 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。
• 民生用電子機器:小型LCDディスプレイのフラットバックライト、スイッチ照明、シンボルインジケータ。
• 汎用表示:各種電子機器の電源状態、モード表示灯、装飾照明。

8.2 設計上の考慮点

• 熱管理:小型ですが、LEDは熱を発生します。特に最大電流付近で駆動する場合や高周囲温度環境では、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。電流デレーティング曲線に従ってください。
• 光学設計:広い130度の視野角は、オフアクシスでの良好な視認性を提供します。集光が必要な場合は、外部レンズや光導波路が必要になる場合があります。
• ESD保護:組立エリアに標準的なESD対策を実施してください。アプリケーション環境が静電気の影響を受けやすい場合は、敏感なラインに過渡電圧抑制素子を追加することを検討してください。
• アプリケーション制限:データシートには、この標準的な民生用グレード部品は、追加の認定なしでは高信頼性アプリケーションには適さない可能性があると記載されています。これには、軍事/航空宇宙、自動車安全/セキュリティシステム（例：エアバッグ、ブレーキ）、生命維持医療機器などが含まれます。このような用途の場合は、関連する厳格な基準を満たすように設計および試験された製品バリアントについてメーカーにご相談ください。

9. 技術比較および差別化

より大型のスルーホールLEDと比較して、この16-216 SMD LEDの主な差別化要因は、そのフォームファクタと自動組立との互換性です。大幅な小型化を可能にします。SMD LEDカテゴリ内では、特定の光度ビン、広視野角、純白色用に定義された色度ビンなどの主要パラメータにより、設計者は一貫した最終製品品質のために予測可能な性能を持つ部品を選択できます。詳細なビニングシステムは、複数のユニット間で厳密な輝度と色のマッチングを必要とするアプリケーションにおいて特に有利です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 どの抵抗値を使用すべきですか？

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。電流が目標I_F（例えば、25 mA最大値以下の安全マージンとして20 mA）を決して超えないことを保証する保守的な設計のために、データシートの最大V_F（3.0V）を使用してください。5V電源の場合：R = (5V - 3.0V) / 0.020 A = 100 Ω。抵抗の電力損失も常に計算してください：P = I_F²* R。

10.2 基板が熱くなると光出力が低下するのはなぜですか？

これはLED半導体の基本的な特性である熱消光によるものです。接合温度が上昇すると、内部量子効率が低下し、光出力が低下します。これは光度 vs. 周囲温度曲線にグラフで示されています。適切な熱設計によりこの影響を緩和できます。

10.3 抵抗なしで3.3V電源で駆動できますか？

No.電源電圧がLEDの典型的なV_Fに近い場合でも、電流制限抵抗がないことは危険です。製造公差と温度変動により、実際のV_Fが3.3Vより低くなる可能性があり、過剰電流を引き起こします。信頼性と安全性の高い動作のためには、常に抵抗（または定電流ドライバ）が必要です。

10.4 ラベルのビンコード（CAT、HUE、REF）は何を意味しますか？

これらのコードは、そのリール上のLEDの正確な性能サブグループを指定します。CATは輝度（光度）ビンです。HUEは色（色度）ビンです。REFは順方向電圧ビンです。特定のビンコードで発注することで、生産ロット全体で輝度、色、電気的挙動の一貫性が確保されます。

11. 実践的設計および使用事例

シナリオ：民生用ルータの状態表示パネルの設計パネルには、電源、インターネット、Wi-Fi、および2つのイーサネットポートアクティビティを示す5つのLEDがあります。純白色の16-216 LEDを使用することで、クリーンでモダンな外観を提供します。設計者は、良好な視認性を確保するために輝度ビンR1（112-140 mcd）を、予測可能な電流消費のために電圧ビン29（2.7-2.8V）を選択します。PCB上で5Vレールが利用可能です。長寿命と低発熱のために、最大V_F2.8Vと目標I_F15 mAを使用し、抵抗値は(5V - 2.8V) / 0.015A = 147 Ω（標準の150 Ω抵抗を選択）となります。PCBレイアウトでは、放熱のためのグランドプレーンへの小さなサーマルリリーフ接続を備えた推奨パッド寸法を使用します。LEDは、他の部品の高温リフロープロセス後に配置され、熱暴露を最小限に抑えます。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッセンスによって光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。光の色は、半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決まります。この特定の純白色LEDは、ほぼ確実に蛍光体変換白色LEDです。青色光を発する半導体チップ（通常InGaN）を使用しています。この青色光は、チップ上の黄色発光蛍光体コーティングを部分的に励起します。残りの青色光と放出された黄色光の組み合わせが混ざり合い、人間の目に白色として知覚される光を生成します。特定の比率と蛍光体組成が、CIE図上の正確な色度座標（色点）を決定します。

13. 技術トレンド

16-216のようなSMD LEDの開発は、電子機器におけるより広範なトレンド、すなわち小型化、効率向上、製造性の向上に従っています。LED業界における現在進行中のトレンドには以下が含まれます：

• 効率向上（lm/W）:内部量子効率と光取り出し技術の継続的な改善により、同じまたはより低い駆動電流でより明るいLEDが実現されています。
• 色品質の向上:蛍光体技術の進歩により、より高い演色評価数（CRI）とより一貫した色温度ビンを備えたLEDが可能になり、ディスプレイや照明のためのより良い光質を提供します。
• 信頼性と寿命の向上:パッケージ材料と熱管理構造の改善により、特に高温・高電流条件下でのLEDの動作寿命と安定性が向上しています。
• さらなる小型化:より小型のデバイスへの要求は続いており、光学性能を維持または向上させながら、さらに小さなパッケージフットプリントと低いプロファイル高さが実現されています。
• 統合ソリューション:パッケージ内に電流制限抵抗、保護ダイオード、さらにはドライバICを内蔵したLEDへのトレンドがあり、エンドユーザーの回路設計を簡素化します。

これらのトレンドは、設計者に、ますます広がるアプリケーション範囲に対して、より高性能で信頼性が高く、使いやすい部品を提供することを目指しています。