リバースマウントSMD LED データシート - オレンジ色 - 順電流5mA - 順電圧2.3V - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度のリバースマウント表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。本デバイスは、アルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体チップを採用しており、特にオレンジから赤色スペクトルにおいて、高い発光効率と優れた色純度で知られています。主な用途は、スペースが制限されており、設計上または美的理由からリバースマウント構成が有利な、様々な電子アセンブリにおけるコンパクトで信頼性の高いインジケータランプです。

この部品の主な利点には、RoHS（有害物質使用制限）指令への準拠が含まれ、環境に配慮した選択肢となります。業界標準の8mmテープに巻かれた7インチリールに梱包されており、高速自動実装機との互換性を確保しています。さらに、本デバイスは、現代の電子機器製造で一般的に使用される標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに耐えるように設計されており、プリント基板（PCB）アセンブリへの容易な統合を可能にします。

2. 詳細技術パラメータ分析

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生じる可能性のある応力限界を定義します。これらの値は、いかなる動作条件下でも超えてはなりません。

• 電力損失（Pd）：75 mW。これは、性能や信頼性を低下させることなく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、半導体接合部の過熱を防ぐために、通常パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で規定される、許容される最大瞬間順電流です。
• 本デバイスは、EIA（Electronic Industries Alliance）標準パッケージ外形に準拠しています。リバースマウントタイプとして、LEDは光を見る側とは反対側のPCBに実装されることを意図しており、光は基板の穴または開口部を通って放射されます。これにより、ユーザー側に洗練された、面一の外観が実現します。_F）：30 mA DC。これは、連続的に印加できる最大定常電流です。
• 逆電圧（V_R）：5 V。この値を超える逆電圧を印加すると、LEDの破壊や故障を引き起こす可能性があります。
• 動作・保管温度：-30°C ～ +85°C（動作）、-40°C ～ +85°C（保管）。これらの範囲は、LEDの機械的および電気的完全性を保証します。
• はんだ付け温度：260°Cで10秒間耐え、鉛フリ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

これらのパラメータは、特に断りのない限り、周囲温度（T_a）25°C、順電流（I_F）5 mAの標準試験条件で測定されます。

• 光度（I_V）：最小11.2ミリカンデラ（mcd）から最大71.0 mcdの範囲。特定のユニットの実際の値は、割り当てられたビンコードに依存します（セクション3参照）。
• 指向角（2θ_1/2）：130度。これは、光度が中心軸（0°）で測定された強度の半分になる全角です。このような広い指向角は、ウォータークリアレンズを備えたLEDに典型的であり、インジケータ用途に適した広く拡散した光パターンを提供します。
• ピーク波長（λ_P）：代表値 611ナノメートル（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）：代表値 605 nm。これは、CIE色度図から導かれる、光の色を定義する人間の目が知覚する単一波長です。色仕様のための重要なパラメータです。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：代表値 17 nm。これは、発光スペクトルの半値全幅（FWHM）であり、色純度を示します。帯域幅が小さいほど、より単色性の高い光源であることを示します。
• 順電圧（V_F）：5 mA時で1.9V（最小）から2.3V（最大）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。設計者は、駆動回路が十分な電圧を供給できることを確認する必要があります。
• 逆電流（I_R）：逆電圧5V時で最大10 µA。これは、LEDが安全限界内で逆バイアスされたときに流れる小さなリーク電流です。
• 静電容量（C）：代表値 40 pF（バイアス0V、1 MHzで測定）。この寄生容量は、高周波スイッチングアプリケーションで考慮すべき要素となる可能性があります。

3. ビニングシステムの説明

半導体製造プロセスにおける自然なばらつきを管理するため、LEDは性能ビンに分類されます。これにより、生産ロット内の一貫性が確保されます。この製品では、主に光度に基づいてビニングが行われます。

ビンコードリストは、4つの異なるグループを定義します：

• ビン L：光度 11.2 mcd ～ 18.0 mcd。
• ビン M：光度 18.0 mcd ～ 28.0 mcd。
• ビン N：光度 28.0 mcd ～ 45.0 mcd。
• ビン P：光度 45.0 mcd ～ 71.0 mcd。

各ビン内の光度値には+/-15%の許容差が適用されます。設計者は、アプリケーションに必要な明るさに基づいて適切なビンを選択する必要があり、同じ条件下で駆動した場合、より高いビン（例：P）のユニットは、より低いビン（例：L）のユニットよりも明るくなることを理解しておく必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線が参照されていますが（例：スペクトル分布の図1、指向角の図5）、テキストデータから主要な関係性を分析することができます。

順電流 vs. 光度：光度はI_F= 5mAで規定されています。一般的に、AlInGaP LEDでは、光度は低電流レベルでは電流に対して超線形的に増加し、その後、熱的および効率低下により高電流では飽和する傾向があります。試験電流を大幅に超えて動作させると、より高い出力が得られる可能性がありますが、電流と電力損失の絶対最大定格内で注意深く管理する必要があります。

順電流 vs. 順電圧：V_Fの範囲は5mAで与えられています。順電圧は負の温度係数を持ち、接合温度が上昇すると減少することを意味します。また、電流に対して対数的に増加します。

温度依存性：LEDの発光出力は、接合温度が上昇すると減少します。この特性は、LEDが高温環境で動作する可能性があるアプリケーションや、高駆動電流による自己発熱が大きいアプリケーションにとって極めて重要です。-30°Cから+85°Cの指定動作温度範囲は、LEDが公表仕様内で機能する環境を定義します。

5. 機械的・パッケージ情報

The device conforms to an EIA (Electronic Industries Alliance) standard package outline. As a reverse mount type, the LED is intended to be mounted on the opposite side of the PCB from which the light is viewed, with the light emitting through a hole or aperture in the board. This creates a sleek, flush appearance on the user-facing side.

詳細なパッケージ寸法（本体の長さ、幅、高さ、リード位置など）は、データシートの図面に記載されています。これらの重要な寸法は、レンズの切り欠きやはんだパッドレイアウトを含むPCBフットプリントを設計するために必要です。

極性識別：カソードは通常、切り欠き、緑色の点、または異なるリード長さ/形状などでマークされています。5Vを超える逆電圧を印加するとデバイスを損傷する可能性があるため、組立時には正しい極性を守る必要があります。

推奨はんだパッド寸法：データシートには、PCB設計のための推奨ランドパターン（はんだパッド形状）が含まれています。これらの推奨事項に従うことで、リフロー時の信頼性の高いはんだ接合部の形成、適切な位置合わせ、良好な機械的強度が促進されます。

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

鉛フリーはんだプロセスのための推奨赤外線（IR）リフロー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なパラメータは以下の通りです：

• 予熱ゾーン：150-200°Cまで上昇。
• ソーク/予熱時間：最大120秒（PCB全体の温度安定化のため）。
• ピーク温度：最大260°C。LEDはこの温度を最大10秒間耐える定格です。
• 液相線以上時間（TAL）：はんだが溶融している時間は、LEDに過度の熱応力を与えることなく適切な接合部形成を確保するために制御する必要があります。

このプロファイルはJEDEC標準に基づいており、標準的な表面実装技術（SMT）組立ラインとの互換性を確保しています。基板の厚さ、部品密度、はんだペーストの種類を考慮して、特定のPCB設計に対する具体的なプロファイルを特性評価することが重要です。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払う必要があります：

• はんだごての温度は300°Cを超えてはなりません。
• はんだ付け時間は、リードごとに最大3秒に制限する必要があります。
• プラスチックパッケージや内部ワイヤボンドへの熱ダメージを避けるため、これは一度だけ行うべきです。

6.3 洗浄

指定された洗浄剤のみを使用してください。推奨溶剤には、エチルアルコールまたはイソプロピルアルコール（IPA）が含まれます。LEDは常温で1分未満浸漬してください。過酷または未指定の化学薬品は、エポキシレンズやパッケージ材料を損傷し、変色、ひび割れ、または剥離を引き起こす可能性があります。

6.4 保管・取り扱い

• ESD（静電気放電）対策：LEDは静電気に敏感です。接地されたリストストラップ、帯電防止マット、導電性容器の使用を含む、適切なESD管理が必須です。
• 湿気感受性：本パッケージには湿気感受性レベル（MSL）があります。元の防湿包装（乾燥剤入り）から取り出したデバイスについては、保管条件が30°C、相対湿度60%を超えない条件下で、672時間（28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。この期間を超えた場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間のベーキングを行い、吸収した湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象（パッケージのひび割れ）を防止する必要があります。

7. 梱包・発注情報

本製品は、自動組立装置と互換性のあるテープ＆リール形式で供給されます。

• テープ幅：8 mm。
• リール直径：7インチ。
• 1リールあたりの数量：3000個。
• 最小発注数量（MOQ）：残数で500個。
• 梱包基準：ANSI/EIA-481仕様に準拠。テープポケットはトップカバーテープでシールされています。連続して許容される空ポケット（部品欠落）の最大数は2つです。

型番LTST-C230KFKT-5Aは、この特定のバリアント（リバースマウント、ウォータークリアレンズ、AlInGaPチップ、オレンジ色）を一意に識別します。

8. アプリケーションノート・設計上の考慮点

典型的な用途：このLEDは、民生電子機器、オフィス機器、通信機器、家電製品における一般的なインジケータ用途に適しています。そのリバースマウント設計は、清潔で開口部ベースの外観が求められるフロントパネル、制御インターフェース、状態表示に最適です。

電流制限：電圧源からLEDを駆動する場合、外部の電流制限抵抗がほぼ常に必要です。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_source- V_F) / I_F。すべての条件下で十分な電流駆動を確保するために、データシートの最大V_F（2.3V）を使用してください。例えば、5V電源からLEDを5mAで駆動する場合：R = (5V - 2.3V) / 0.005A = 540オーム。標準の560オーム抵抗が安全な選択となります。

熱管理：電力損失は低いですが、高温環境で高電流（例：最大30mA付近）で連続動作すると、接合温度が上昇する可能性があります。これにより光出力が減少し、長期信頼性に影響を与える可能性があります。特に複数のLEDを使用する設計やLEDを強く駆動する設計では、はんだパッド周囲に十分なPCB銅面積またはサーマルビアを確保して放熱を助けるようにしてください。

光学設計：130度の指向角は広い拡散を提供します。より集光されたビームを必要とするアプリケーションでは、二次光学部品（PCB開口部の上に取り付けるレンズなど）が必要になります。ウォータークリアレンズは内部で光を拡散しないため、光パターンはチップの形状とパッケージの一次レンズによって定義されます。

9. 技術比較・差別化

この部品の主な差別化機能は、そのリバースマウント構成です。標準的な上面発光SMD LEDと比較して、この設計によりPCB自体が光ガイドおよびベゼルとして機能し、独特の美的効果を提供し、パネル背面の垂直スペースを節約する可能性があります。

The use ofAlInGaP半導体技術の使用は、オレンジ/赤色にとってもう一つの重要な利点です。AlInGaP LEDは、一般的に、ガリウムヒ素リン（GaAsP）などの古い技術と比較して、より高い発光効率と優れた温度安定性を提供します。これにより、デバイスの寿命および動作温度範囲にわたって、より明るく一貫した色出力が得られます。

標準的なIRリフローおよび自動実装との互換性により、特殊な実装スタイルにもかかわらず、他のSMD部品と同様に容易に組立でき、生産の複雑さを最小限に抑えます。

10. よくある質問 (FAQ)

Q: リバースマウントとはどういう意味ですか？

A: リバースマウントLEDは、視認側とは反対側のPCBに取り付けるように設計されています。光はPCBの穴を通って放射され、LED本体をパネルの背後に隠してシームレスな外観を実現します。

Q: このLEDを電流制限抵抗なしで駆動できますか？

A: いいえ。順電圧を超える電圧源にLEDを直接接続すると、過剰な電流が流れ、急速にデバイスを破壊します。常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。

Q: 光度の範囲が広いです（11.2 ～ 71.0 mcd）。何が届くかどうやってわかりますか？

A: 具体的な光度はビンコード（L, M, N, P）によって決まります。発注時には必要なビンを指定する必要があります。特定のビンを指定しない場合、製品範囲内のいずれかのビンのユニットを受け取る可能性があります。

Q: このLEDは屋外使用に適していますか？

A: 動作温度範囲は-30°C～+85°Cで、多くの環境をカバーしています。ただし、データシートには、ほこりや水に対する侵入保護（IP）規格は規定されていません。屋外使用の場合は、LEDとはんだ接合部を湿気や汚染物質から保護するために、追加のシーリング（コーティング、ガスケット）が必要です。

Q: アノードとカソードはどうやって識別しますか？

A: データシートのパッケージマーキング図を参照してください。通常、カソードがマークされています。不明な場合は、ダイオードテストモードのマルチメーターを使用してください。順方向バイアス時（アノードに正リード、カソードに負リード）にLEDがわずかに点灯します。

11. 実践設計例

シナリオ：ネットワークルーターの状態インジケータを設計。インジケータはフロントパネル上の小さなオレンジ色の点で、表面と面一であること。

1. PCBレイアウト：PCBの部品（底面）側では、データシートの推奨はんだパッド寸法を使用してフットプリントを設計します。上面（ユーザー側）では、LEDのレンズ位置に合わせて、ソルダーマスクやオーバーレイに小さな開口部（穴）を作成します。穴径は光を遮らないようにレンズよりわずかに大きくする必要があります。
2. 回路設計：ルーターのマイクロコントローラは3.3Vで動作。LEDを控えめな5mAで駆動するために、直列抵抗を計算：R = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200オーム。LEDと同じPCB層に直列に配置された標準の200オームまたは220オーム抵抗を使用します。
3. 組立：PCBは標準的な鉛フリーリフロープロセスを使用して組立られます。LEDはテープ＆リールから自動的に底面パッドに配置されます。リフロー中にはんだ付けされます。
4. 最終組立：PCBはルーターシャーシに取り付けられます。フロントパネルにはPCB開口部に合わせた小さな窓があります。通電すると、オレンジ色の光が開口部とフロントパネルの窓を通って輝き、清潔でモダンなインジケータが形成されます。

12. 技術原理

発光ダイオードは、エレクトロルミネッセンスと呼ばれるプロセスを通じて光を放射する半導体デバイスです。p-n接合に順電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、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、活性領域で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まります。

この特定のLEDは、アルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）化合物半導体を使用しています。結晶成長中にアルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの比率を精密に制御することで、エンジニアはバンドギャップを調整し、黄色、オレンジ、赤色スペクトルで高効率の光を生成することができます。AlInGaP材料システムは、これらの色に対する代替材料と比較して、高い内部量子効率と高温での良好な性能で知られています。

13. 業界動向

LED業界は、より高い効率、より小さなフォームファクタ、より大きな統合に向けて進化し続けています。このようなインジケータ型LEDの動向には以下が含まれます：

• 小型化：ますますコンパクトなデバイスでPCBの占有面積を節約するため、さらに小さなパッケージサイズ（例：0402、0201メートル法）の開発。
• 低電流での高輝度：チップ設計と材料の改善により、非常に低い駆動電流（例：1-2 mA）で十分な明るさが得られ、バッテリー駆動のIoTデバイスにとって重要なシステム全体の消費電力を削減。
• 色の一貫性の向上：より厳格なビニング仕様と高度な製造管理により、生産バッチ内での色と明るさのばらつきが少なくなり、複数のLEDを使用するアプリケーション（例：ライトバー、アレイ）で重要。
• 信頼性の向上：より高いリフロー温度、より過酷な環境条件に耐え、より長い動作寿命を提供するためのパッケージ材料（エポキシ、シリコーン）の継続的な改善。
• 統合ソリューション：内蔵抵抗またはドライバICを備えたLEDの増加により、外部部品点数を減らして回路設計を簡素化。

リバースマウント構成自体は、民生および産業用電子機器における、より美的に統合され機械的に堅牢な照明ソリューションへの広範なトレンドの一部です。