SMD LED LTST-C21TBKT データシート - 青色 - 20mA - 3.8V - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、リバースマウント用途向けに設計された表面実装デバイス（SMD）チップLEDの仕様を詳細に説明します。この部品は、InGaN（窒化インジウムガリウム）技術を利用した青色発光ダイオードであり、ウォータークリアレンズパッケージに封止されています。ピックアンドプレース装置を含む自動組立プロセスとの互換性を考慮して設計されており、標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けおよび気相リフローはんだ付けに適しています。本製品は環境基準に準拠しており、RoHS指令適合品であり、グリーン製品に分類されます。

このLEDの主な用途は、省スペースと効率的な組立が重要な電子機器です。そのリバースマウント設計により、革新的なPCBレイアウトと照明ソリューションが可能となります。デバイスは、高ボリューム製造を容易にするため、業界標準の7インチ径リールに巻かれた8mmテープで供給されます。

2. 絶対最大定格

以下の表は、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限界をリストしています。これらの定格は、周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 電力損失：76 mW
• ピーク順電流：100 mA（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms時）
• 連続DC順電流（IF）：20 mA
• 電流ディレーティング：25°Cから0.25 mA/°Cの割合で線形減少
• 逆電圧（VR）：5 V（注：逆電圧での連続動作は許可されません）
• 動作温度範囲：-55°C ～ +85°C
• 保存温度範囲：-55°C ～ +85°C
• はんだ付け耐熱温度：
  • ウェーブはんだ付け：最大5秒間 260°C
  • 赤外線（IR）リフロー：最大5秒間 260°C
  • 気相リフロー：最大3分間 215°C

これらの限界、特に逆電圧および電流定格を超えると、即時または潜在的なデバイス故障を引き起こす可能性があります。順電流のディレーティング曲線は、高温環境で動作する設計において長期信頼性を確保するために重要です。

3. 電気的・光学的特性

代表的な性能パラメータは、指定された試験条件下でTa=25°Cにおいて測定されます。これらの値は、LEDの期待される動作特性を定義します。

3.1 光学パラメータ

• 光度（Iv）：45.0 - 280.0 mcd（最小 - 最大） IF = 20 mA時。CIE明所視感度曲線に近似したセンサー/フィルターで測定。
• 指向角（2θ_1/2）：70度（代表値）。強度がピーク軸上強度の半分となる全角として定義されます。
• ピーク発光波長（λ_P）：468 nm（代表値）。スペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：465.0 - 475.0 nm IF = 20 mA時。人間の目が知覚する色を定義する単一波長で、CIE色度図から導出されます。
• スペクトル半値幅（Δλ）：25 nm（代表値）。最大強度の半分の強度で測定されるスペクトル幅（FWHM）です。

3.2 電気的パラメータ

• 順電圧（V_F）：3.0 - 3.8 V（代表値 - 最大値） IF = 20 mA時。
• 逆電流（I_R）：100 µA（最大値） V_R= 5V時。
• 静電容量（C）：40 pF（代表値） V_F=0V、f=1 MHz時。

順電圧範囲は、特に複数のLEDを並列接続する場合、電流分配と均一な輝度を確保するための駆動回路設計において重要です。

4. ビニングシステム

製造ばらつきを管理するため、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、設計者はアプリケーションに必要な特定の輝度と色の一貫性要件を満たす部品を選択できます。

4.1 光度ビニング

IF = 20 mAでビニング。各ビン内の許容差は +/-15%。

• コード P：45.0 - 71.0 mcd
• コード Q：71.0 - 112.0 mcd
• コード R：112.0 - 180.0 mcd
• コード S：180.0 - 280.0 mcd

4.2 主波長ビニング

IF = 20 mAでビニング。各ビンの許容差は +/- 1 nm。

• コード AC：465.0 - 470.0 nm
• コード AD：470.0 - 475.0 nm

バックライトアレイや状態表示パネルなど、複数のユニット間で均一な色と輝度を必要とするアプリケーションでは、単一のビンまたは隣接するビンからLEDを選択することが重要です。

5. はんだ付け・組立ガイドライン

損傷を防止し信頼性を確保するためには、適切な取り扱いとはんだ付けが不可欠です。

5.1 リフローはんだ付けプロファイル

データシートには、標準および鉛フリー（Pbフリー）はんだプロセス用の推奨温度プロファイルが提供されています。主要パラメータは以下の通りです：

• 予熱ゾーン：熱衝撃を防ぐための徐々な温度上昇。
• ソークゾーン：PCB全体の温度安定化を可能にします。
• リフローゾーン：ピーク温度は260°Cを超えてはならず、240°C以上（Pbフリーの場合）の時間はプロファイルに従って制御する必要があります。
• 冷却ゾーン：はんだ接合部を適切に固化させるための制御された温度降下。

Pbフリープロセスでは、SnAgCuはんだペーストを使用する必要があることが明記されています。

5.2 洗浄

未指定の化学洗浄剤はLEDパッケージを損傷する可能性があります。はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、以下を推奨します：

• 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浸漬します。
• 浸漬時間は1分未満に制限します。
• 機械的ストレスを引き起こす可能性があるため、特に検証されていない限り超音波洗浄は避けてください。

5.3 保管・取り扱い

• 温度30°C以下、相対湿度70%以下の環境で保管してください。
• 元の防湿包装から取り出したLEDは、1週間以内にリフローはんだ付けする必要があります。
• 元の包装外で長期間保管する場合は、乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターを使用してください。
• 包装外で1週間以上保管された部品は、組立前に約60°Cで少なくとも24時間ベーキングして吸湿分を除去し、リフロー中のポップコーン現象を防止する必要があります。

6. 機械的・包装情報

6.1 パッケージ寸法・極性

LEDは標準的なEIAパッケージに収められています。詳細な機械図（データシートに示唆）には、長さ、幅、高さ、およびカソード/アノードパッドの識別を含む主要寸法が示されます。リバースマウント機能は、通常、標準LEDとは逆側のPCBに実装するように設計された特定のパッドレイアウトまたはレンズ方向を意味します。適切なはんだ接合部の形成と機械的安定性を確保するために、推奨はんだパッドレイアウトが提供されています。

6.2 テープ・リール仕様

部品は、7インチ（178mm）径リールに巻かれた8mm幅エンボスキャリアテープで供給されます。

• 1リールあたりの個数： 3000
• 最小発注数量（MOQ）：残数については500個。
• カバーテープ：空の部品ポケットはトップカバーテープでシールされています。
• 欠品：リール仕様上、連続する最大2個のLED欠品が許容されます。
• 包装は、取り扱いおよび輸送に関するANSI/EIA-481-1-A-1994規格に準拠しています。

7. アプリケーションノート・設計上の考慮事項

7.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。その輝度は主に順電流（IF）の関数であり、電圧ではありません。

• 推奨回路（モデルA）：複数のLEDが電圧源に並列接続される場合でも、各LEDに直列に電流制限抵抗を配置する必要があります。この抵抗（R_limit）はオームの法則を使用して計算されます：R_limit= (V_supply- V_F) / I_F。これにより、デバイスごとの順電圧（V_F）の自然なばらつきを補償し、各LEDを通る電流が一貫し、均一な輝度が得られます。
• 非推奨回路（モデルB）：個別の直列抵抗なしで複数のLEDを直接並列接続することは推奨されません。各LEDのI-V特性のわずかな違いにより、大きな電流不均衡が生じる可能性があり、1つのLEDが他のLEDよりもはるかに多くの電流を引き、輝度の不均一や、最も電流が流れるデバイスの過負荷故障を引き起こす可能性があります。

7.2 静電気放電（ESD）保護

このLEDは静電気放電による損傷を受けやすいです。取り扱いおよび組立中には以下の予防措置を講じる必要があります：

• 作業者は接地されたリストストラップまたは帯電防止手袋を着用する必要があります。
• すべての作業台、工具、機械は適切に接地する必要があります。
• 取り扱い中の摩擦によりプラスチックレンズに蓄積する可能性のある静電気を中和するためにイオナイザーを使用します。
• LEDは導電性または帯電防止容器で保管および輸送します。

7.3 熱管理

電力損失は比較的低い（最大76 mW）ですが、特に高温環境または高駆動電流での長寿命化には、効果的な熱管理が依然として重要です。25°C以上での0.25 mA/°Cのディレーティング仕様は設計に考慮する必要があります。PCB上のLEDパッド周囲に十分な銅面積を確保することで、放熱を助け、接合温度を低く保ち、発光出力を維持し動作寿命を延ばすことができます。

8. 代表性能曲線分析

データシートは代表的な特性曲線（例：相対光度 vs. 順電流、順電圧 vs. 温度、スペクトル分布）を参照しています。特定のグラフは提供されたテキストには描画されていませんが、その含意は標準的です：

• I_Vvs. I_F曲線：光度は順電流とともに増加しますが、効率低下と発熱増加により、高電流ではサブリニアになる可能性があることを示しています。
• V_Fvs. 温度曲線：順電圧は負の温度係数（接合温度が上昇すると減少）を持つことを示しています。これは定電流ドライバーにとって重要な要素です。
• スペクトル分布曲線：ピーク波長（468 nm）を中心とした狭い発光帯を示しており、これはInGaN青色LEDの特徴です。

9. 信頼性・適用範囲

本デバイスは、オフィスオートメーション機器、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。故障が生命や健康に危険を及ぼす可能性があるような、例外的な信頼性を必要とする用途（例：航空、医療機器、重要な安全システム）では、設計導入前に部品メーカーとの具体的な技術相談が必須です。指定された動作および保存温度範囲（-55°C ～ +85°C）は、幅広い商業および産業環境に適した堅牢性を示しています。

10. 技術比較・トレンド

リバースマウントの利点：この設計により、LEDを視聴者とは反対側のPCBに実装し、基板の穴または開口部を通して光を放射することが可能になります。これにより、光源が隠され、部品が見えず放射光のみが提供される、洗練されたフラットパネル設計が可能になります。これは、パッケージが表面に見える従来のトップマウントLEDとは対照的です。

InGaN技術：窒化インジウムガリウム半導体材料の使用は、高効率青色（および緑色）LEDの標準です。良好な発光効率と安定性を提供します。この分野の進化は、効率向上（ルーメン毎ワット）、色の一貫性向上（より厳密なビニング）、高温・高電流動作条件下での信頼性向上に焦点が当てられており、これは一般照明および自動車アプリケーションからの要求によってしばしば推進されています。

11. よくある質問（FAQ）

Q1: より高い輝度を得るために、このLEDを30 mAで駆動できますか？

A1: できません。絶対最大連続DC順電流は20 mAです。この定格を超えると寿命が短縮され、即時故障を引き起こす可能性があります。より高い輝度が必要な場合は、より高い光度のLEDビンを選択するか、より高い電流定格の別のLEDモデルを選択してください。

Q2: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A2: ピーク波長（λ_P）は、LEDが最も多くの光パワーを放射する物理的な波長です。主波長（λ_d）は、知覚される色を定義する人間の色知覚（CIE図表）に基づく計算値です。この青色LEDのような単色LEDでは、通常これらは近い値ですが、色合わせに関連するパラメータはλ_dです。

Q3: なぜ並列接続された各LEDに直列抵抗が必要なのですか？

A3: 製造公差により、LEDの順電圧（V_F）はわずかに異なります。電流を制限する直列抵抗がないと、並列構成ではV_Fが低いLEDが不均衡に多くの電流を引き、輝度の不一致や過電流故障の原因となります。抵抗は、シンプルで安定化するバラストとして機能します。

Q4: 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

A4: 光度ビンコード（例：最高輝度の場合はS）と波長ビンコード（例：465-470 nmの場合はAC）の両方を指定する必要があります。完全な発注コードは、LTST-C21TBKT-S-ACのように、特定のビンからのデバイスを取得するために指定され、生産ロットでの輝度と色の一貫性を確保します。