リバースマウントチップLED LTST-C230KSKT データシート - 黄色 - 20mA - 2.4V - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）技術を採用した高輝度リバースマウントチップLEDの仕様を詳細に説明します。このデバイスは表面実装アプリケーション向けに設計されており、黄色光を発するウォータークリアレンズを特徴とします。8mmテープにパッケージされ、直径7インチのリールに巻き取られており、自動ピックアンドプレース実装システムおよび標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに完全に対応しています。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 主要機能とターゲット市場

このLEDの主な機能は、特定の光学または機械的レイアウトに有利なリバースマウント設計と、高効率と安定性で知られる超高輝度AlInGaPチップの使用です。パッケージはEIA（電子工業会）規格に準拠しており、幅広い互換性を確保しています。そのI.C.（集積回路）互換の駆動特性は、マイクロコントローラ出力やドライバ回路との直接インターフェースに適しています。このLEDは、信頼性の高い自動実装が求められる、民生電子機器、産業用インジケータ、自動車内装照明、および一般的なバックライト用途をターゲットとしています。

2. 技術パラメータ詳細

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。周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 電力損失（Pd）：75 mW。これはLEDパッケージが熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（I_F(PEAK)）：80 mA。これは過熱を防ぐために、パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許容されます。
• 直流順電流（I_F）：30 mA。これは信頼性の高い長期動作のために推奨される最大連続電流です。
• 逆電圧（V_R）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作・保管温度範囲：-55°C から +85°C。この広い産業用温度範囲での動作および保管に対して定格付けされています。
• 赤外線はんだ付け条件：ピーク温度260°Cを10秒間耐え、鉛フリー（Pbフリー）リフローはんだ付けプロファイルに準拠しています。

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、I_F=20mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_V）：18.0 - 60.0 mcd（ミリカンデラ）。実際の光度はビニング（セクション3参照）されます。測定はCIEの眼応答曲線に従います。
• 視野角（2θ_1/2）：130度。この広い視野角は、面照明に適した拡散型の非集光発光パターンを示しています。
• ピーク発光波長（λ_P）：588 nm。これはスペクトルパワー出力が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：587 nm。CIE色度図から導出され、この単一波長がLEDの知覚される色（黄色）を最もよく表します。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm。この狭い帯域幅はAlInGaP LEDの特徴であり、飽和した色純度を提供します。
• 順電圧（V_F）：20mA時、2.0V（最小）、2.4V（代表値）。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）：V_R=5V時、10 μA（最大）。
• 静電容量（C）：V_F=0V、f=1MHz時、40 pF（代表値）。高速スイッチングアプリケーションに関連します。

3. ビニングシステムの説明

LEDの光度は一貫性を確保するためにビンに仕分けされます。ビンコードは、20mAで測定された最小および最大の光度範囲を定義します。各ビン内の許容差は+/-15%です。

• ビン M：18.0 - 28.0 mcd
• ビン N：28.0 - 45.0 mcd
• ビン P：45.0 - 71.0 mcd
• ビン Q：71.0 - 112.0 mcd
• ビン R：112.0 - 180.0 mcd

このシステムにより、設計者はアプリケーションに必要な輝度レベルを持つLEDを選択でき、複数LEDアレイでの視覚的な均一性を確保できます。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフが参照されていますが（例：図1、図5）、このようなLEDの代表的な曲線には以下が含まれます：

• I-V（電流-電圧）曲線：順電圧と電流の指数関数的関係を示します。ニー電圧は約2.0-2.4Vです。
• 光度 vs. 順電流：光度は最大定格電流まで電流とほぼ直線的に増加します。
• 光度 vs. 周囲温度：量子効率の低下と非放射再結合の増加により、周囲温度が上昇すると光度は一般的に減少します。
• スペクトル分布：光出力と波長の関係を示すプロットで、588nmでピークを持ち、半値幅は15nmです。
• 視野角パターン：強度が軸上値の半分に低下する130度の全視野角を示す極座標図。

5. 機械的・パッケージング情報

LEDは標準的なSMDパッケージで提供されます。データシートには、部品自体の詳細な寸法図（mm単位）が含まれています。主な機械的注意点は以下の通りです：

• ほとんどの寸法の公差は±0.10mmです。
• パッケージはリバースマウント用に設計されています。
• 信頼性の高いはんだ接合とリフロー中の適切な位置合わせを確保するために、推奨はんだパッド寸法が提供されています。
• デバイスには極性が表示されており、正しい取り付けに不可欠です。

5.1 テープ・リールパッケージング

LEDは、トップカバーテープで密封された8mmキャリアテープに供給され、直径7インチ（178mm）のリールに巻き取られています。

• 1リールあたりの数量：3000個。
• 最小発注数量（MOQ）：残数については500個。
• パッケージング規格：ANSI/EIA-481仕様に準拠。
• 欠品部品：リール標準あたり、連続する空ポケットは最大2つまで許容されます。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリープロセス向けの推奨IRリフロープロファイルが提供されています。主なパラメータは以下の通りです：

• 予熱：150-200°C。
• 予熱時間：最大120秒。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間（ピーク時）：最大10秒。LEDはリフローを2回以上行わないでください。

このプロファイルはJEDEC規格に基づいています。設計者は、基板設計、はんだペースト、オーブン特性を考慮して、特定のPCB実装プロセスを特性評価する必要があります。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：リードあたり最大3秒。
• はんだ付けサイクルは1回のみに限定してください。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合：

• 指定された溶剤のみを使用してください：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。
• 浸漬時間は1分未満にしてください。
• 指定外の化学薬品はLEDパッケージを損傷する可能性があります。

6.4 保管条件

• 密封パッケージ（乾燥剤付き）：30°C以下、相対湿度90%以下で保管。1年以内に使用してください。
• 開封済みパッケージ：30°C以下、相対湿度60%以下で保管。防湿包装から取り出した部品については、672時間（28日、MSL 2a）以内にIRリフローを完了することを推奨します。
• 長期保管（袋から出した状態）：乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管してください。672時間以上保管した場合は、はんだ付け前に少なくとも20時間、60°Cでベーキングを行い、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止してください。

7. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• 状態表示：民生電子機器、家電、ネットワーク機器上。
• バックライト：キーパッドのキー、メンブレンスイッチ、または小型LCDパネル用。
• 自動車内装照明：ダッシュボードアイコン、スイッチ照明、または環境照明用。
• 産業用パネルインジケータ：制御パネルでの明確な視覚的状態表示を提供。

7.2 駆動方法と回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。安定した光出力と長寿命を確保するために：

• 常に電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。電圧源に直接接続しないでください。
• 直列抵抗は次の式で計算します：R = (V_電源- V_F) / I_F。保守的な設計のため、データシートの最大V_Fを使用してください。
• 例えば、5V電源でI_F=20mAを目標とする場合：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω。標準の130Ωまたは150Ω抵抗が適しています。
• PWM（パルス幅変調）調光の場合、可視フリッカーを避けるために周波数が十分に高い（>100Hz）ことを確認してください。

7.3 静電気放電（ESD）対策

LEDはESDに敏感です。取り扱いおよび実装中は常に以下の対策を講じてください：

• 接地されたリストストラップまたは帯電防止手袋を使用してください。
• すべての作業台、工具、機械が適切に接地されていることを確認してください。
• LEDをESD安全な包装で保管および輸送してください。

8. 技術比較と差別化

従来のスルーホールLEDや他のSMDタイプと比較して、このデバイスにはいくつかの利点があります：

• リバースマウント設計：発光面をPCBに近づける必要がある場合や、特定の光取り出し角度のための光学設計に柔軟性を提供します。
• AlInGaP技術：GaAsPなどの古い技術と比較して、より高い効率と優れた温度安定性を提供し、より明るく一貫した黄色光出力を実現します。
• 完全なSMD互換性：テープ・リールパッケージングとIRリフローへの対応により、高速で低コストの自動実装が可能になり、製造時間と人的エラーの可能性を低減します。
• 広い視野角：130度の角度は、狭いビームではなく広く均一な照明を提供し、インジケータアプリケーションに理想的です。

9. よくある質問（FAQ）

Q1: ピーク波長（588nm）と主波長（587nm）の違いは何ですか？

A1: ピーク波長はスペクトル出力が最大となる物理的な点です。主波長は、人間の目が知覚する色に最もよく一致する、測色法から計算された値です。このような単色LEDでは、これらは非常に近い値になることが多いです。

Q2: このLEDを30mAで連続駆動できますか？

A2: はい、30mAは最大定格直流順電流です。ただし、最適な寿命と上昇した周囲温度を考慮して、代表的な20mA以下で駆動することを推奨します。PCB上の熱管理を常に考慮してください。

Q3: リバースマウントとはどういう意味ですか？

A3: 標準的なSMD LEDでは、レンズはPCBから離れた方を向いています。リバースマウント設計では、LEDはレンズがPCB側を向くように取り付けられることを意図しています。これには通常、光を取り出すためのPCBに穴または開口部が必要であり、独自の光学統合を可能にします。

Q4: 品番のビンコードをどのように解釈すればよいですか？

A4: ビンコード（例：KSKT）は抜粋では完全には詳細化されていませんが、通常は特定の光度範囲、場合によっては色度に対応します。提供されている別のビンリスト（M, N, P, Q, R）は、注文する光度グレードを指定するために使用されます。品番サフィックスの正確な対応関係については、メーカーの完全なビニング文書を参照してください。

10. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：3.3Vマイクロコントローラ電源で動作する携帯機器用の低電力黄色状態インジケータの設計。

設計手順：

1. 電流選択：低消費電力でありながら良好な視認性を維持するために、駆動電流を10mAに選択します。代表的な曲線によれば、10mAでの光度は電流にほぼ比例します（20mA値の約半分）。
2. 抵抗計算：代表値V_F= 2.4V、電源=3.3Vを使用。R = (3.3V - 2.4V) / 0.01A = 90 Ω。最も近い標準値は91Ωです。
3. 電力損失チェック：LEDの電力：P_LED= V_F* I_F= 2.4V * 0.01A = 24 mW、最大75 mWを大幅に下回ります。抵抗の電力：P_R= (0.01A)^2 * 91Ω = 9.1 mW。
4. PCBレイアウト：データシートの推奨はんだパッド寸法に従ってください。フットプリントの極性マーキングがLEDのカソードマーキングと一致することを確認してください。リバースマウント機能を使用する場合は、LED位置の下のPCBに適切な開口部を設計してください。
5. ESDと実装：実装ガイドにESD対策を明記してください。プロセス認定の出発点として、推奨リフロープロファイルパラメータを使用してください。

11. 技術原理の紹介

このLEDは、基板上に成長させたAlInGaP半導体材料に基づいています。p-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。AlInGaPのような直接遷移型半導体材料では、こ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。黄色光（約587-588 nm）の特定の波長は、AlInGaP合金組成のバンドギャップエネルギーによって決定されます。ウォータークリアエポキシレンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力を整形し（130度視野角）、光取り出し効率を向上させます。

12. 業界動向

SMD LEDの市場は、以下の方向へ進化し続けています：

• 高効率化：ワットあたりのルーメン（lm/W）の向上により、同じ光出力でのエネルギー消費を削減。
• 小型化：より小さなパッケージサイズ（例：0402、0201）により、PCB上の高密度化が可能に。
• 色の一貫性の向上：光度と色度座標の両方でより厳しいビニング公差が求められ、均一な外観を必要とするアプリケーションに重要です。
• 信頼性の向上：高温高湿環境下での性能向上により、自動車などの過酷な環境での動作寿命を延長。
• 統合ソリューション：内蔵電流制限抵抗、ESD保護用ツェナーダイオード、さらにはドライバICを備えたLEDにより、回路設計を簡素化。

このリバースマウントAlInGaP LEDは、この広範なトレンドの中で成熟した信頼性の高いソリューションを表しており、幅広いインジケータアプリケーションに対して、性能、コスト、製造性のバランスを提供します。