LTW-C230DS リバースマウントSMD LED データシート - InGaN 白色 - 20mA - 72mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度リバースマウント表面実装デバイス（SMD）LEDの完全な技術仕様を提供します。この部品は自動組立プロセス向けに設計されており、RoHSおよびグリーン製品基準に準拠しています。主な用途は、信頼性の高いコンパクトな照明が必要な、民生電子機器、オフィス機器、通信機器内のバックライトおよびインジケータ機能です。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

本デバイスは、長期信頼性を確保するために、厳格な環境および電気的限界内での動作に対して定格付けされています。絶対最大定格は、それを超えると永久的な損傷が発生する可能性がある閾値を定義します。

• 電力損失：72 mW。これは、いかなる動作条件下でも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：100 mA。この電流は、デューティサイクル1/10、パルス幅0.1msのパルス条件下でのみ許容され、通常は短時間のテストまたは特定の駆動シナリオに用いられます。
• 直流順電流：20 mA。これは標準動作における推奨連続順電流であり、輝度と寿命のバランスを取ります。
• 動作温度範囲：-30°C ～ +85°C。LEDはこの周囲温度範囲内で正しく機能するように設計されています。
• 保存温度範囲：-55°C ～ +105°C。デバイスはこれらの限界内であれば劣化なく保存できます。
• 赤外線はんだ付け条件：260°C、10秒間。これは、標準的なIRリフローはんだ付けプロセス中にLEDが耐えられるピーク温度と持続時間を定義します。

重要注意：本デバイスは逆電圧バイアス下での動作を想定していません。連続した逆電圧を印加すると、即座に故障する可能性があります。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで測定され、LEDの典型的な性能を定義します。

• 光度（Iv）：順電流（IF）20 mA時で 180 - 450 mcd（ミリカンデラ）。特定ユニットの実際の値はこの範囲内に収まり、ビンコードによって分類されます。
• 指向角（2θ1/2）：130度。この広い指向角は、ランバートまたはニアランバートの放射パターンを示し、面照明に適しています。
• 色度座標（x, y）：代表値は x=0.294, y=0.286（IF=20mA時測定）。CIE 1931色度図上のこれらの座標は、LEDの白色点を定義します。これらの座標には±0.02の許容差が適用されます。
• 順電圧（VF）：IF=20mA時で 2.8 - 3.6 ボルト。動作時のLED両端の電圧降下であり、駆動回路設計に使用されます。
• 逆電流（IR）：逆電圧（VR）5V時で 10 μA（最大）。このテスト条件は特性評価のみを目的としており、デバイスを逆バイアスで動作させてはなりません。

測定上の注意：光度は、CIE明所視感度曲線に較正された装置を使用して測定されます。静電気放電（ESD）対策は、損傷を防ぐために取り扱い時に必須です。

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、設計者は電圧、輝度、色に関する特定の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順電圧（VF）ビン

LEDは、20mA時の順電圧に基づいて分類されます。各ビンの許容差は±0.1Vです。

• D7：2.80V - 3.00V
• D8：3.00V - 3.20V
• D9：3.20V - 3.40V
• D10：3.40V - 3.60V

3.2 光度（IV）ビン

LEDは最小光出力によって分類され、各ビン内で±15%の許容差があります。

• Sビン：180 mcd - 280 mcd
• Tビン：280 mcd - 450 mcd

3.3 色相（色）ビン

白色点は、CIE 1931図上の特定の四角形領域（S1、S2、S3、S4とラベル付け）内で定義されます。各ビンには±0.01の許容差を持つ正確な（x, y）座標境界があります。このシステムにより、アセンブリ内の複数のLED間での色の均一性が確保されます。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（例：指向角のFig.6）が参照されていますが、その解釈は設計において極めて重要です。

• IV曲線（電流対電圧）：この曲線は非線形です。指定された順電圧（VF）は、代表動作電流（20mA）における値です。より低い電流でLEDを駆動するとVFは低くなり、その逆も同様です。これは定電流ドライバの設計において重要です。
• 光度対電流（LI-I曲線）：光出力は、ある点までは順電流にほぼ比例します。最大直流電流（20mA）を超えると、一時的に出力が増加する可能性がありますが、寿命が劇的に短縮され、致命的な故障を引き起こす可能性があります。
• 温度依存性：LEDの性能は温度に敏感です。一般的に、順電圧は接合温度の上昇とともに減少し、発光効率（電気ワットあたりの光出力）も減少します。指定されたパラメータは25°Cにおける値です。高温環境ではデレーティングが必要になる場合があります。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本LEDは、リバースマウント部品向けのEIA標準パッケージ外形に準拠しています。特に指定がない限り、主要な寸法公差は±0.10mmです。パッケージはInGaN半導体ダイを収めた黄色のレンズを備えています。

5.2 極性識別

リバースマウント部品として、極性（アノード/カソード）はパッケージ構造またはテープ＆リール上のマーキングで示されます。実装時の正しい向きは回路機能にとって必須です。

5.3 推奨はんだパッドレイアウト

適切なはんだ接合部の形成、機械的安定性、およびリフローはんだ付け時の熱管理を確保するために、推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。このレイアウトに従うことで、トゥームストーニングを最小限に抑え、信頼性を向上させます。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

本LEDは赤外線（IR）リフロープロセスに対応しています。JEDEC標準に準拠した推奨プロファイルが提供されています。

• プリヒート：150°C ～ 200°C。
• プリヒート時間：最大120秒。均一な加熱とペースト活性化を可能にします。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間（ピーク時）：最大10秒。部品はこのピーク温度に2回以上さらされてはなりません。

注意：実際のプロファイルは、使用する特定のPCB設計、はんだペースト、およびオーブンに対して特性評価を行う必要があります。

6.2 手はんだ付け（必要な場合）

手作業でのはんだ付けが必要な場合は、細心の注意が必要です：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：パッドあたり最大3秒。
• 頻度：エポキシレンズおよび半導体ダイへの熱ダメージを避けるため、はんだ付けサイクルは1回のみ許可されます。

6.3 保存条件

湿気感受性はSMD部品にとって重要な要素です。

• 密封パッケージ：温度≤30°C、相対湿度≤90%で保存。梱包日から1年以内に使用してください。
• 開封済みパッケージ：温度≤30°C、相対湿度≤60%で保存。部品は大気暴露後672時間（28日）以内にIRリフローしてください。長期保存の場合は、乾燥剤入り密閉容器または窒素デシケーターを使用してください。1週間以上暴露された部品は、はんだ付け前に少なくとも20時間、60°Cでベーキングする必要があります。

6.4 洗浄

LEDパッケージやレンズを損傷しないよう、指定された洗浄剤のみを使用してください。

• 推奨溶剤：エチルアルコールまたはイソプロピルアルコール。
• 手順：洗浄が絶対に必要な場合は、常温で1分未満浸漬します。
• 避けるべきもの：指定外の化学液体。

7. 梱包・発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、自動ピック＆プレースマシン向けの業界標準梱包で供給されます。

• キャリアテープ：幅8mm。
• リール直径：7インチ。
• リールあたり数量：3000個。
• 最小発注数量（端数用）：500個。
• ポケットカバレッジ：空のポケットはカバーテープで密封されています。
• 欠品ランプ：ANSI/EIA 481仕様に従い、連続して最大2個までのLED欠品が許容されます。

8. アプリケーションノート・設計上の考慮事項

8.1 想定用途

本LEDは、オフィスオートメーション機器、通信機器、家電製品を含む一般的な電子機器向けに設計されています。故障が生命や健康を脅かす可能性のある安全クリティカルな用途（例：航空、医療生命維持装置）には定格付けされていません。そのような用途では、高信頼性グレードについてメーカーへの相談が必須です。

8.2 回路設計

• 電流制限：順電流を20mA DC以下に制限するために、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。電圧源に直接接続しないでください。
• 熱管理：電力損失は低い（72mW）ですが、はんだパッド周囲に十分なPCB銅面積を確保することで放熱を助けます。特に高周囲温度環境または最大電流で駆動する場合に有効です。
• ESD保護：LEDが露出した場所（例：フロントパネルインジケータ）にある場合は、入力ラインにESD保護を組み込んでください。組立時には常にESD安全な取り扱い手順に従ってください。

8.3 光学設計

• 130度の広い指向角は、軸外からの視認性を良くし、様々な角度から見える必要がある状態表示器に適しています。
• バックライト用途では、面全体に均一な照明を実現するために、光導波路や拡散板が必要になる場合があります。

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設計とInGaNベースの白色 emission.

• リバースマウント対トップビュー：リバースマウント（またはボトムビュー）LEDは、基板を通して光を放射し、実装面の反対側のパッケージ側面から光を出します。これは、LEDがPCBの底面に実装され、穴や光導波路を通して光を照射する必要がある用途、すなわち洗練されたフラッシュな外観を実現する用途に理想的です。
• InGaN白色技術：InGaN（窒化インジウムガリウム）半導体は青色光を生成するために使用されます。白色光は通常、青色ダイを黄色蛍光体でコーティングすることで実現されます。この技術は、従来技術と比較して高効率、良好な演色性の可能性、長寿命を提供します。
• RoHSおよびグリーン準拠：本デバイスは、鉛や水銀などの制限有害物質を含まないため、環境規制のあるグローバル市場に適しています。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 抵抗なしで3.3V電源でこのLEDを駆動できますか？

No.順電圧は2.8Vから3.6Vの範囲です。3.3V電源を直接接続すると、多くのユニット（特にD7やD8電圧ビンのもの）で20mAを超える電流が流れ、急速な劣化や故障を引き起こす可能性があります。電流制限抵抗またはレギュレータは常に必要です。

10.2 袋に記載されているビンコードは何を意味しますか？

ビンコードは、その特定のロットのLEDの性能グループを示します。通常、光度（IV）、順電圧（VF）、色相（色）のコードを組み合わせたものです。例えば、コードがT-D8-S2の場合、T輝度ビン、D8電圧ビン、S2色ビンに属することを意味します。これにより、色や輝度が重要な用途向けに正確な選択が可能になります。

10.3 色度図とS1-S4ビンをどのように解釈すればよいですか？

CIE 1931図は色のマップです。データシートからの（x, y）座標（例：0.294, 0.286）は、LEDの白色を表す点をプロットします。S1-S4ビンは、このマップ上で定義された領域（四角形）です。特定のビンからのすべてのLEDは、その特定の領域内に色度座標が収まり、異なるユニット間での視覚的な色合わせが確保されます。

10.4 保存時の湿度がなぜそんなに重要ですか？

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。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この吸収された湿気が急速に蒸気に変わり、パッケージ内部に圧力を発生させます。これはポップコーニング、すなわちエポキシレンズやダイアタッチの内部剥離やクラックを引き起こし、即座の故障や長期信頼性の低下につながる可能性があります。保存ガイドラインは過度の湿気吸収を防ぎます。

11. 実用的なアプリケーション例

11.1 PCB状態表示器の設計

シナリオ：マイクロコントローラベースのボードに電源オンインジケータが必要です。LEDはPCBの底面に実装され、小さなドリル穴を通して上向きに光ります。

1. 部品選択：良好な視認性のためにT輝度ビンからLEDを選択します。シンプルな設計のため、D8やD9などの中間電圧ビンを選択します。特定の白色調が重要でない限り、色ビンは標準で構いません。
2. 回路図設計：LEDのアノード（電流制限抵抗経由）を、出力として設定されたマイクロコントローラのGPIOピンに接続します。LEDのカソードをグランドに接続します。電流制限抵抗用のフットプリントを含めます。
3. 電流制限抵抗計算：マイクロコントローラ電源（Vcc）3.3V、代表VF 3.2V（D8ビンから）、希望IF 15mA（長寿命・低消費電力のため）と仮定します。
   R = (Vcc - VF) / IF = (3.3V - 3.2V) / 0.015A = 6.67 Ω。最も近い標準値、例えば6.8 Ωを使用します。電力定格を確認：P = I²R = (0.015)² * 6.8 = 0.00153W、したがって標準の1/10W（0.1W）抵抗で十分です。
4. PCBレイアウト：LEDをボトム層に配置します。データシートの推奨はんだパッド寸法を使用します。光を出すためのトップソルダーマスクの穴がLEDの発光領域と合うようにします。大きなグランド/電源プレーンに接続する場合は、パッドに若干のサーマルリリーフを設けます。
5. 組立：IRリフロープロファイルガイドラインに従います。組立後、はんだ接合部を目視検査します。

12. 動作原理

このLEDにおける発光は、InGaN材料で作られた半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスに基づいています。接合の内蔵電位を超える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。ここでそれらは再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。InGaN層の特定の組成が主発光波長（青色）を決定します。白色光を生成するために、この青色光の一部がダイ上のセリウム添加ヤグ（YAG:Ce）蛍光体コーティングによって吸収され、広スペクトルの黄色光として再放出されます。残りの青色光と変換された黄色光の混合が、人間の目には白色として知覚されます。

13. 技術トレンド

固体照明業界は進化を続けています。このような部品に関連する一般的なトレンドには以下が含まれます：

• 効率向上（ルーメン毎ワット）：エピタキシャル成長、チップ設計、蛍光体技術の継続的な改善により、同じ電力入力に対してより高い光出力が実現され、エネルギー消費が削減されます。
• 色品質の向上：高演色評価数（CRI）値とより精密な色調調整を実現するための多蛍光体ブレンドや新しい半導体構造（例：量子ドット）の開発が進み、標準白色点を超えています。
• 小型化：より小型で高密度な電子機器への要求により、光学性能を維持または向上させながら、より小さなパッケージフットプリントのLEDが求められています。
• 信頼性と寿命の向上：パッケージ材料、ダイアタッチ方法、蛍光体安定性の進歩により、特に高温高湿条件下でのLEDの動作寿命と信頼性が延伸されています。
• インテリジェント統合：制御回路（ドライバ、センサ）をLEDダイと直接、またはパッケージ内に統合する傾向が高まっており、スマート照明機能を実現しています。