リバースマウントSMD LED LTST-C230TGKT データシート - 緑色 530nm - 3.2V - 76mW - 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。この部品は、InGaN（窒化インジウムガリウム）半導体チップを用いて緑色光を生成します。自動組立プロセスに対応して設計されており、赤外線（IR）リフローはんだ付けと互換性があり、大量生産の電子機器製造に適しています。LEDは8mmテープにパッケージされ、7インチリールに巻き取られており、EIA（電子工業会）標準の梱包に準拠しており、一貫した取り扱いと実装を可能にします。

1.1 主要な特長と利点

• RoHS準拠 & 環境配慮製品：鉛、水銀、カドミウムなどの有害物質を使用せずに製造されており、環境規制を満たしています。
• リバースマウント設計：発光面がプリント基板（PCB）を向くようにマウントされるパッケージ設計で、特定の光学設計や省スペースレイアウトを可能にします。
• 超高輝度InGaNチップ：InGaN材料システムにより、高い発光効率と明確な緑色の光出力が実現されています。
• 自動化互換性：テープ＆リール梱包と標準化されたフットプリントにより、高速自動ピックアンドプレース装置との互換性が確保されています。
• リフローはんだ付け対応：表面実装技術（SMT）組立ラインで使用される標準的な赤外線リフローはんだ付けプロファイルに耐えます。

2. 技術仕様の詳細

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発生する可能性のある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 消費電力（Pd）：76 mW
• ピーク順方向電流（I_F(peak)）：100 mA（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms時）
• DC順方向電流（I_F）：20 mA
• 動作温度範囲（T_opr）：-20°C ～ +80°C
• 保管温度範囲（T_stg）：-30°C ～ +100°C
• 赤外線はんだ付け条件：ピーク温度260°C、最大10秒間。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、周囲温度（T_a）25°C、指定された試験条件下で測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_V）：順方向電流（I_F）20mA時、最小71.0 mcdから最大450.0 mcdの範囲。人間の目の明所視応答（CIE曲線）に合わせてフィルタリングされたセンサーで測定。
• 指向角（2θ_1/2）：130度。これは、光強度がピーク（軸上）値の半分に低下する全角度です。
• ピーク発光波長（λ_P）：530 nm。スペクトルパワー出力が最も高い波長です。
• 主波長（λ_d）：525 nm（代表値）。これは、CIE色度図から導き出された、LEDの色を定義する人間の目が知覚する単一波長です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：35 nm（代表値）。これはスペクトルの純度を示します。値が小さいほど、より単色光に近い光源であることを意味します。
• 順方向電圧（V_F）：代表値3.20V、I_F= 20 mA時、2.80Vから3.60Vの範囲。
• 逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5V印加時、最大10 μA。重要：このLEDは逆バイアス下での動作を想定していません。この試験パラメータはリーク特性評価のみを目的としています。

2.3 静電気放電（ESD）に関する注意

このLEDは静電気放電やサージ電圧に敏感です。取り扱い時には、接地リストストラップ、帯電防止手袋の使用、すべての設備の適切な接地など、適切なESD対策が必須です。これにより、潜在的な故障や致命的な故障を防ぎます。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは性能別にビン分けされます。これにより、設計者は特定のアプリケーション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）

各ビンの許容差は±0.1Vです。

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

3.2 光度ビニング（単位: mcd @ 20mA）

各ビンの許容差は±15%です。

• Q：71.0 – 112.0 mcd
• R：112.0 – 180.0 mcd
• S：180.0 – 280.0 mcd
• T：280.0 – 450.0 mcd

3.3 主波長ビニング（単位: nm @ 20mA）

各ビンの許容差は±1nmです。

• AP：520.0 – 525.0 nm
• AQ：525.0 – 530.0 nm
• AR：530.0 – 535.0 nm

4. 性能曲線の分析

データシートには代表的な性能曲線（例：相対光度 vs. 順方向電流、順方向電圧 vs. 温度、スペクトル分布）が参照されています。これらの曲線は、非標準条件下でのデバイスの挙動を理解するために不可欠です。

• I-V/L-I曲線：順方向電流（I_F）、順方向電圧（V_F）、光出力（光度）の関係を示します。光出力は一般に電流に比例しますが、発熱により非常に高い電流では効率が低下する可能性があります。
• 温度依存性：順方向電圧は接合温度の上昇とともに一般的に低下し、光度も低下します。設計者は一貫した明るさを維持するために熱管理を考慮する必要があります。
• スペクトル分布：波長全体にわたる光出力パワーを示すグラフで、ピーク波長530 nmを中心に、代表的な半値幅35 nmを持ちます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは標準的なSMDパッケージです。特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般的な公差は±0.10 mmです。図面には、全長、幅、高さ、およびカソード/アノードパッドのサイズ/位置などの主要な寸法が含まれています。

5.2 推奨はんだ付けパッドレイアウト

リフロー時に信頼性の高いはんだ接合を形成するために、推奨されるPCBランドパターン（フットプリント）が提供されています。このパターンに従うことで、トゥームストーニング（部品が立つ現象）を防ぎ、適切な位置合わせを確保するのに役立ちます。

5.3 極性の識別

この部品には、カソードを識別するためのマーキングまたは物理的特徴（例：切り欠き、面取りされた角、ドット）があります。PCBレイアウトおよび組立時には正しい極性を守る必要があります。

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

無鉛はんだプロセス用の推奨赤外線リフロープロファイルが提供されています。主要なパラメータは以下の通りです：

• プリヒート：150–200°C、最大120秒間。基板を徐々に加熱し、フラックスを活性化させます。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間：部品はピーク温度に最大10秒間さらされるべきです。リフローは2回以上行わないでください。

このプロファイルはJEDEC標準に基づいており、LEDパッケージを損傷することなく信頼性の高い実装を保証します。

6.2 手はんだ付け（必要な場合）

手はんだ付けが必要な場合は、温度制御機能付きのこてを使用してください：

• こて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：パッドごとに最大3秒間。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は、プラスチックレンズやパッケージを損傷しないよう、指定された溶剤のみを使用してください。推奨される洗浄剤は、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です。浸漬時間は1分未満にしてください。この部品に対して安全であることが明示的に確認されていない限り、超音波洗浄は使用しないでください。

7. 梱包・発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

• キャリアテープ幅：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）：端数数量の場合、500個。
• ポケットシール：空のポケットはカバーテープでシールされています。
• 欠品：仕様（ANSI/EIA 481）により、連続して最大2個のLED欠品が許容されます。

8. 保管と取り扱い

• 未開封パッケージ：温度30°C以下、相対湿度（RH）90%以下で保管してください。乾燥剤入りの元の防湿バッグに保管した場合の保存寿命は1年です。
• 開封済みパッケージ：密封バッグから取り出した部品については、保管環境は温度30°C、相対湿度60%を超えてはなりません。IRリフローはんだ付けは、大気暴露後672時間（28日、MSL 2a）以内に完了することを推奨します。元のバッグ外での長期保管には、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。672時間以上暴露された部品は、吸収した湿気を除去し、リフロー時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20時間ベーキングする必要があります。

9. アプリケーションノートと設計上の考慮点

9.1 代表的なアプリケーション例

この高輝度緑色LEDは、状態表示、バックライト、装飾照明を必要とする幅広いアプリケーションに適しています。例としては：

• 民生用電子機器（例：家電製品、オーディオ機器のインジケータ）。
• 産業用制御パネルおよびヒューマンマシンインターフェース（HMI）。
• 自動車内装照明（非重要用途、追加の認定が必要な場合あり）。
• 看板および装飾用ライトストリップ。

重要な注意：この製品は一般的な電子機器を対象としています。故障が生命や健康を危険にさらす可能性のあるアプリケーション（航空、医療機器、安全システム）では、設計導入前にメーカーに適合性と追加の信頼性要件について相談することが不可欠です。

9.2 回路設計

• 電流制限：LEDは電流駆動デバイスです。最大DC順方向電流（20 mA）を超えないように、常に直列の電流制限抵抗または定電流駆動回路を使用してください。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_supply- V_F) / I_F.
• 電圧選択：設計では順方向電圧ビン（D7-D10）を考慮し、特に複数のLEDを直列に接続する場合に、すべてのユニットで適切な電流制御が行われるようにしてください。
• 逆電圧保護：このデバイスは逆動作用に設計されていないため、回路設計ではLEDに逆バイアスが印加されないようにしてください。逆電圧が発生する可能性のある回路（例：AC結合回路や誘導性負荷）では、並列に保護ダイオードを追加することを検討してください（LEDに対して逆バイアス）。

9.3 熱管理

消費電力は比較的低い（76 mW）ですが、PCB上の効果的な熱管理は長期信頼性と一貫した光出力を維持するために重要です。特に高温環境または最大電流付近で動作する場合は、はんだ付けパッド周囲に十分な銅面積を確保してヒートシンクとして機能させてください。

10. 技術比較と差別化

このリバースマウントLEDは、以下のような特定の利点を提供します：

• 標準的な上面発光LEDとの比較：リバースマウント設計により、光がPCBを通過したり、PCBから反射したりする革新的な光学ソリューションが可能になり、より薄い製品設計や特定の導光体を実現できます。
• 自動化非対応パッケージとの比較：テープ＆リール梱包と堅牢なSMD構造により、スルーホールLEDやバラ積み部品と比較して、大量自動組立において大きなコストと信頼性のメリットを提供します。
• より広い指向角のLEDとの比較：130度の指向角は、広い視認性と前方強度の良いバランスを提供します。非常に狭いビームを必要とするアプリケーションには、レンズ付きバージョンまたは別のパッケージがより適しています。

11. よくある質問（FAQ）

11.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_P）：LEDが最も多くの光パワーを発する特定の波長です。スペクトルからの物理的測定値です。
主波長（λ_d）：人間の目が光の色として知覚する単一波長です。CIE色座標から計算されます。単色の緑色LEDの場合、これらの値はしばしば近く、ここでも同様です（530 nm 対 525 nm）。

11.2 このLEDを5V電源で直接駆動できますか？

No.5V電源をLEDに直接接続すると、非常に高い電流が流れようとし、ほぼ確実に絶対最大定格を超え、即座に故障します。必ず抵抗などの電流制限機構を使用する必要があります。例えば、5V電源、代表的なV_F3.2V（20mA時）の場合、(5V - 3.2V) / 0.02A = 90オーム（標準的な91オーム抵抗）の直列抵抗が必要になります。

11.3 バッグ開封後の保管条件が厳しいのはなぜですか？

SMDパッケージは大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、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部圧力が発生してパッケージの剥離やダイのクラック（ポップコーン現象または湿気誘起ストレスとして知られる現象）を引き起こす可能性があります。指定された保管条件とベーキング要件は、このリスクを軽減するために設計されています。

12. 設計導入事例例

シナリオ：明確で明るい緑色の信号を必要とする携帯型医療機器の状態インジケータを設計しています。PCBは高密度実装されており、インジケータは底面に実装され、筐体の小さな穴を通して光を導く必要があります。
解決策：リバースマウントLEDは理想的な選択肢です。発光面を基板に向けてPCBの底面に配置できます。LEDの真下のPCB銅層に小さなビアまたは開口部を設けることで、光が筐体の導光体に通過します。130度の指向角により、導光体への良好な結合が確保されます。設計者は、一貫した緑色を得るためにAQ（525-530 nm）ビンを、高輝度を得るためにSまたはTビンを選択します。長寿命と安定した出力を確保するために、順方向電圧ビンのばらつきを考慮して15-18 mAに設定された定電流ドライバが使用されます。組立時には厳格なESDおよび湿気管理手順が守られます。

13. 技術原理の紹介

このLEDはInGaN半導体技術に基づいています。LEDでは、電流が異なる半導体材料（活性層にはInGaN）によって形成されたp-n接合を横断して流れます。この活性層で電子と正孔が再結合すると、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。インジウム、ガリウム、窒素の特定の組成比が材料のバンドギャップを決定し、それが直接発光の波長（色）を定義します。一般的に、インジウム含有量が高いと発光は長波長側（例：緑、黄、赤）にシフトしますが、材料上の課題から、緑色InGaN LEDは重要な技術的成果を表しています。チップは、光出力を整形し半導体ダイを保護するレンズを含むプラスチックパッケージに封止されています。

14. 業界動向

SMD LEDの市場は、いくつかの主要なトレンドとともに進化し続けています：

• 効率向上（lm/W）：材料とパッケージングの継続的な研究により、同じ電力入力（ワット）からより多くの光（ルーメン）を取り出すことを目指しており、エネルギー消費と熱負荷を低減します。
• 小型化：パッケージはより小型化され（例：0201、01005メトリックサイズ）、高密度基板設計や超小型デバイスでの新たなアプリケーションを可能にしています。
• 色の一貫性とビニングの改善：エピタキシャル成長と製造管理の進歩により、性能分布が狭まり、広範なビニングの必要性が減少し、色が重要なアプリケーションのサプライチェーンが簡素化されています。
• 統合化：複数のLEDチップ（RGB、RGBW）を単一パッケージに統合したり、LEDをドライバや制御ICと組み合わせてスマート照明モジュールを作成するトレンドがあります。
• 信頼性と寿命：自動車、産業、屋外照明アプリケーションの要求を満たすために、高温・高電流条件下での性能向上に焦点が当てられています。

このデータシートで説明されている部品は、この進化する状況の中で、成熟した、信頼性の高い、広く採用されているソリューションを表しています。