オレンジ SMD LED LTST-M670KFKT データシート - AlInGaP - 120° 視野角 - 20mA - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）の完全な技術仕様を提供します。本デバイスは、光源としてアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体材料を利用したオレンジ色LEDであり、ウォータークリアレンズパッケージに収められています。自動組立プロセス向けに設計されており、赤外線リフローはんだ付け技術と互換性があり、プリント基板（PCB）上での大量生産に適しています。本製品はRoHS（有害物質の使用制限）指令に準拠しており、グリーン製品に分類されます。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、生産を効率化する自動ピックアンドプレース装置との互換性、および現代の環境および製造基準に沿った鉛フリー赤外線リフローはんだ付けプロファイルへの適合性を含みます。そのEIA（Electronic Industries Alliance）標準パッケージは、業界標準の実装システムとの機械的互換性を保証します。また、デバイスはI.C.（集積回路）互換性があると記述されており、その駆動特性が典型的なロジックレベル出力との直接インターフェースに適していることを示しています。ターゲットアプリケーションは広範で、信頼性の高いインジケータ照明が必要とされる一般的な電子機器を包含します。

2. 技術パラメータ詳細解説

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がある限界を定義します。周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 電力損失（Pd）：72 mW。これは、熱的限界を超えることなくデバイスが熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順方向電流（IFP）：80 mA。これは最大許容瞬間順方向電流であり、通常、過熱を防ぐためにパルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で規定されます。
• 直流順方向電流（IF）：30 mA。これは、定常状態条件下でLEDに印加できる最大連続順方向電流です。
• 逆電圧（VR）：5 V。逆方向にこの値を超える電圧を印加すると、破壊を引き起こしLED接合を損傷する可能性があります。
• 動作温度範囲：-40°C から +85°C。デバイスが規定されたパラメータ内で動作することが保証される周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲：-40°C から +100°C。デバイスが通電されていない状態での安全な保存のための温度範囲です。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、特に断りのない限り、Ta=25°C、試験電流（IF）20 mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：最小140 mcdから代表的最大450 mcdの範囲。これは、CIE明所視応答曲線に近似したフィルターを使用して、人間の目で見たLEDの知覚される明るさを測定します。
• 視野角（2θ1/2）：120度。これは、光度が中心軸（0°）で測定された値の半分に低下する全角です。120°の角度は、広い視野パターンを示します。
• ピーク発光波長（λP）：611 nm。これは、LEDのスペクトルパワー出力が最大となる波長です。
• 主波長（λd）：600 nm から 612 nm の範囲。これはCIE色度図から導出され、光の知覚される色を最もよく表す単一波長です。色指定のための主要パラメータです。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：17 nm。これは、最大パワーの半分での発光スペクトルの幅（半値全幅 - FWHM）です。17nmの値はAlInGaPオレンジLEDでは典型的であり、比較的純粋な色を示します。
• 順方向電圧（VF）：IF=20mAで1.8 Vから2.4 Vの範囲。これは、LEDが電流を導通しているときの両端の電圧降下です。
• 逆電流（IR）：VR=5Vで最大10 μA。これは、指定された逆電圧が印加されたときに流れる小さなリーク電流です。

3. ビニングシステム説明

生産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、設計者は色と電気的性能の特定の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順方向電圧ビニング（単位：V @20mA）

LEDは順方向電圧降下によって分類されます：
ビンコード D2： 1.8V（最小） から 2.0V（最大）
ビンコード D3： 2.0V（最小） から 2.2V（最大）
ビンコード D4： 2.2V（最小） から 2.4V（最大）
各ビンの許容差は +/-0.1V です。

3.2 光度ビニング（単位：mcd @20mA）

LEDは明るさ出力によって分類されます：
ビンコード R2： 140.0 から 180.0 mcd
ビンコード S1： 180.0 から 224.0 mcd
ビンコード S2： 224.0 から 280.0 mcd
ビンコード T1： 280.0 から 355.0 mcd
ビンコード T2： 355.0 から 450.0 mcd
各ビンの許容差は +/-11% です。

3.3 主波長ビニング（単位：nm @20mA）

LEDは正確な色（主波長）によって分類されます：
ビンコード P： 600.0 から 603.0 nm
ビンコード Q： 603.0 から 606.0 nm
ビンコード R： 606.0 から 609.0 nm
ビンコード S： 609.0 から 612.0 nm
各ビンの許容差は +/- 1nm です。

4. 性能曲線分析

データシートは、異なる条件下でのデバイス動作を理解するために不可欠な代表的な特性曲線を参照しています。具体的なグラフは本文中には再現されていませんが、その意味合いは以下に分析します。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

LEDのI-V曲線は指数関数的です。20mAで指定された順方向電圧範囲1.8Vから2.4Vの場合、設計者は動作点がこの範囲内に収まると予想できます。この曲線は、適切な電流制限抵抗の選択や駆動回路の電圧要件の理解に役立ちます。

4.2 光度 vs. 順方向電流

この曲線は通常、光度が順方向電流とともに増加するが、特に電流が最大定格に近づくにつれて必ずしも線形ではないことを示します。これは、所望の明るさレベルを達成するために必要な駆動電流を決定する上で重要です。

4.3 温度特性

LEDの性能は温度に依存します。通常、順方向電圧は接合温度の上昇とともに減少し、光度も減少します。これらの曲線を理解することは、-40°Cから+85°Cの全範囲で動作するアプリケーションにおいて一貫した性能を確保するために不可欠です。

4.4 スペクトル分布

スペクトル出力曲線は、ピーク波長611nmを中心に半値幅17nmで、異なる波長にわたって放出される光の強度を示します。これはオレンジ光の色純度を定義します。

5. 機械的およびパッケージング情報

5.1 デバイスパッケージ寸法

LEDは標準SMDパッケージで供給されます。データシートには、すべての重要な寸法をミリメートル（およびインチ）で示した詳細な寸法図が含まれています。主要寸法には、本体の長さ、幅、高さ、リード間隔、およびパッド推奨事項が含まれます。特に指定がない限り、公差は通常±0.2mmです。この情報はPCBランドパターン設計にとって重要です。

5.2 極性識別

SMD LEDはPCB上で正しく向きを合わせる必要があります。データシートの図面は、パッケージ本体のマーキングや非対称な特徴を通じて、カソード（負極）端子とアノード（正極）端子を示しています。

5.3 テープおよびリールパッケージング

自動組立のために、LEDはエンボスキャリアテープとリール上で供給されます。
テープ寸法：フィーダーとの互換性を確保するために、テープ幅、ポケット寸法、およびカバーテープ仕様が提供されます。
リール仕様：LEDは直径7インチ（178mm）のリールにパッケージングされています。各リールには2000個が含まれます。残部品の最小梱包数量は500個です。パッケージングはANSI/EIA-481仕様に準拠しています。注記には、空のポケットは密封され、連続して最大2つの欠品部品が許容されることが指定されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 赤外線リフローはんだ付けプロファイル

本デバイスは赤外線リフローはんだ付けプロセスと互換性があります。鉛フリーはんだ付け用のJ-STD-020Bに準拠した推奨プロファイルが提供されています。このプロファイルの主要パラメータは以下の通りです：
プリヒート：150-200°C。
プリヒート時間：最大120秒。
ピーク温度：最大260°C。
液相線以上時間：適切なはんだ接合部形成に重要（3ページのプロファイル曲線から参照される特定の時間）。
このプロファイルは一般的な目標値です。最終的な基板レベルのプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、および使用するオーブンに基づいて特性評価されるべきです。

6.2 手はんだ（はんだごて）

手はんだが必要な場合は、以下の制限が適用されます：
はんだごて温度：最大300°C。
はんだ付け時間：接合部あたり最大3秒。
熱ストレスを避けるため、手はんだは一度だけ行うべきです。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、指定された溶剤のみを使用してください。LEDを常温のエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールに1分未満浸漬することを推奨します。指定外の化学薬品はパッケージを損傷する可能性があります。

6.4 保存条件

特に湿気に敏感な部品の場合、はんだ付け性を維持するために適切な保存が不可欠です。
密封パッケージ：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤70%で保存してください。乾燥剤入りの元の防湿袋で保存した場合の保存寿命は1年です。
開封済みパッケージ：密封袋から取り出した部品については、保存環境は30°C、60% RHを超えないようにしてください。開封後168時間（7日）以内にIRリフローはんだ付けを完了することを推奨します。より長期間の保存には、部品を乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーター内で保管してください。168時間以上開封された部品は、吸収した湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象を防ぐために、組立前に約60°Cで少なくとも48時間ベーキングする必要があります。

7. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

7.1 代表的なアプリケーション回路

LEDは電流駆動デバイスです。最も一般的な駆動方法は、直列の電流制限抵抗を使用することです。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算されます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、Vccは電源電圧、VFはLED順方向電圧（信頼性のためにビンまたはデータシートの最大値を使用）、IFは所望の順方向電流（例：20mA）です。複数のLEDの場合、それらを直列に接続することで各LEDを流れる電流を同一にし、均一な明るさを促進します。個別の抵抗器なしでの並列接続は推奨されません。VFのわずかなばらつきが大きな電流不均衡を引き起こす可能性があるためです。

7.2 PCBパッド設計（ランドパターン）

データシートは、赤外線または気相リフローはんだ付け用の推奨パッドレイアウトを提供します。この推奨事項に従うことは、信頼性の高いはんだ接合部の達成、適切な位置合わせ、およびトゥームストーニングの最小化にとって重要です。パッド設計は熱容量とはんだ量を考慮しています。

7.3 熱管理

電力損失は比較的低い（最大72mW）ですが、PCB上の適切な熱設計は接合温度を低く維持するのに役立ち、発光効率と長期信頼性を向上させます。これには、サーマルビアの使用やLEDパッドに接続された十分な銅面積の確保が含まれる場合があります。

7.4 適用範囲と注意事項

このLEDは、オフィス機器、通信機器、家電製品などの一般的な電子機器での使用を意図しています。故障が生命や健康を危険にさらす可能性のある、例外的な信頼性を必要とするアプリケーション（例：航空、医療システム、安全装置）では、使用前に特定の相談と認定が必要です。

8. 技術比較と差別化

このAlInGaPオレンジLEDは特定の利点を提供します。従来技術と比較して、AlInGaPはより高い効率と、時間および温度に対するより優れた色安定性を提供します。120度の視野角はSMDインジケータLEDとしては特に広く、軸外位置からの良好な視認性を提供します。鉛フリーはんだ付け用の標準IRリフロープロファイルとの互換性は、現代の製造ラインに適した現代的で環境に優しい選択肢となります。包括的なビニング構造により、色と明るさのニーズに基づいた精密な選択が可能であり、複数のインジケータ間で視覚的一貫性を必要とするアプリケーションにとって重要です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDはどの電流で駆動すべきですか？
A: 代表的な試験条件は20mAであり、最大連続電流は30mAです。一般的なインジケータ用途と良好な寿命のため、20mAでの駆動が標準です。常に直列の電流制限抵抗を使用してください。

Q: 光度の値をどのように解釈すればよいですか？
A: 光度（mcd）は特定方向の明るさの尺度です。20mAでの140-450 mcdの範囲と120°の視野角を組み合わせると、軸上で見たときに明るく見え、広い範囲で視認可能であることを意味します。

Q: このLEDを屋外で使用できますか？
A: -40°Cから+85°Cの動作温度範囲は、広範囲の周囲条件に耐えられることを示唆しています。ただし、パッケージは防水や紫外線耐性について特に定格されていません。屋外使用の場合は、追加の環境保護（コンフォーマルコーティング、筐体）が必要です。

Q: なぜ保存条件がそれほど重要ですか？
A: SMDパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。湿った部品がリフローはんだ付けの高温にさらされると、湿気の急速な気化により内部の剥離や亀裂（ポップコーン現象）が発生し、故障につながる可能性があります。保存およびベーキングガイドラインを遵守することでこれを防ぎます。

10. 実践的な設計および使用事例

シナリオ：ネットワークルーターのステータスインジケータパネルの設計。
パネルには、異なるリンクおよびアクティビティステータスを示すために複数のオレンジLEDが必要です。ユーザーエクスペリエンスのために、均一な色と明るさが重要です。
設計手順：
1. ビニング選択：パネル上のすべてのLEDが同一に見えるように、主波長（例：ビン R: 606-609nm）と光度（例：ビン T1: 280-355 mcd）のビンを指定します。
2. 回路設計：ルーターのロジック電源は3.3Vです。最大VF 2.4V（ビン D4から）と目標IF 20mAを使用して、直列抵抗を計算します：R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 オーム。標準の47オーム抵抗が使用されます。
3. PCBレイアウト：データシートの推奨パッド寸法を使用します。広い120°視野角のために十分な間隔を空けてLEDを配置し、光学的なクロストークを防ぎます。
4. 組立：工場が提供されたJ-STD-020Bリフロープロファイルに従っていることを確認します。開封されたリールからの部品が168時間以内に使用されるか、適切にベーキングされていることを確認します。
5. 結果：広範囲の角度から明確に見える、一貫して明るく均一な色のオレンジインジケータを備えたパネル。

11. 動作原理紹介

発光ダイオードは、エレクトロルミネセンスを通じて光を放出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、n型材料からの電子が活性領域でp型材料からの正孔と再結合します。この再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。放出される光の特定の波長（色）は、使用される半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。このデバイスでは、AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）化合物半導体が、主波長が600-612 nmの範囲のオレンジ光に対応するバンドギャップを持っています。ウォータークリアエポキシレンズは半導体ダイを封止し、機械的保護を提供し、指定された120度の視野角を達成するために光出力を整形します。

12. 技術トレンド

LED技術の開発は、このようなインジケータLEDに関連するいくつかの主要分野に焦点を当て続けています。効率の向上（単位電気入力あたりのより多くの光出力）は進行中のトレンドであり、より低い駆動電流で同様の明るさを可能にし、電力消費と発熱を削減します。パッケージ材料の進歩は、高温高湿条件下での長期信頼性と色安定性の向上を目指しています。また、光学性能を維持または向上させながらパッケージのさらなる小型化に向けたトレンドもあります。さらに、駆動電子機器や制御機能（内蔵電流レギュレーションやPWM調光など）をLEDパッケージに直接統合することは、より高度なインジケータアプリケーションのための開発分野であり、エンドユーザーの回路設計を簡素化します。