リバースマウントSMD LED LTST-C21KGKT データシート - グリーン AlInGaP - 20mA - 2.4V - 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）発光ダイオード（LED）の完全な技術仕様を提供します。本デバイスは、アルミニウムインジウムガリウムリン化物（AlInGaP）半導体チップを利用して緑色光を生成します。自動組立プロセス向けに設計されており、RoHS（有害物質の使用制限）指令に準拠しているため、現代の電子機器製造に適した環境に優しい部品です。

このLEDの主な用途は、プリント基板（PCB）の表面側のスペースが限られているバックライト、状態表示、パネル照明です。そのリバースマウント設計により、光を発する側とは反対側の基板にはんだ付けすることができ、革新的でスペースを節約する製品設計を可能にします。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格

恒久的な損傷を防ぐため、デバイスはこれらの限界を超えて動作させてはなりません。主要な定格には、周囲温度（T_F）25°Cにおける最大連続順電流（I_a）30 mAが含まれます。電力損失は75 mWと定格されています。パルス動作では、1/10デューティサイクル、0.1 msパルス幅の条件下で、ピーク順電流80 mAが許容されます。最大逆電圧（V_R）は5 Vです。動作および保管温度範囲は-55°Cから+85°Cまで指定されています。

はんだ付け条件は重要です：ウェーブまたは赤外線リフローはんだ付けは260°Cを5秒間超えてはならず、気相はんだ付けは215°Cを3分間超えてはなりません。周囲温度が50°Cを超える場合、順電流に対して0.4 mA/°Cの線形デレーティング係数が適用されます。

2.2 電気光学特性

T_a=25°C、順電流（I_F）20 mAで測定された主要な性能パラメータが定義されています。

• 光度（I_V）：最小28.0 mcdから最大180.0 mcdの範囲です。代表値は概要表には指定されておらず、特定のビンコードに依存することを示しています（セクション3参照）。測定はCIE明所視感度曲線に従います。
• 視野角（2θ_1/2）：70度と定義されています。これは、中心軸で測定された光度の値が半分に低下する全角です。
• ピーク波長（λ_P）：約574 nmです。これは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）：I_F=20mAで567.5 nmから576.5 nmの範囲です。これは、CIE色度図から導き出された、光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）：約15 nmです。これは緑色光のスペクトル純度を示しています。
• 順電圧（V_F）：I_F=20mAで1.80 Vから2.40 Vの範囲です。
• 逆電流（I_R）：V_R=5Vで最大10 μAです。
• 静電容量（C）：バイアス0 V、周波数1 MHzで測定した場合、代表値は40 pFです。

3. ビニングシステムの説明

製造における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDはビンに分類されます。この製品は2つの独立したビニング基準を使用しています。

3.1 光度ビニング

単位はI_F=20mAにおけるミリカンデラ（mcd）です。ビンは以下の通りです：

• コード N：28.0 mcd（最小）から45.0 mcd（最大）
• コード P：45.0 mcdから71.0 mcd
• コード Q：71.0 mcdから112.0 mcd
• コード R：112.0 mcdから180.0 mcd

各光度ビン内には±15%の許容差が適用されます。

3.2 主波長ビニング

単位はI_F=20mAにおけるナノメートル（nm）です。ビンは以下の通りです：

• コード C：567.5 nm（最小）から570.5 nm（最大）
• コード D：570.5 nmから573.5 nm
• コード E：573.5 nmから576.5 nm

各波長ビン内には±1 nmの厳しい許容差が適用されます。完全な型番には、正確な性能を指定するこれらのビンコードが含まれます。

4. 性能曲線分析

特定のグラフは参照されていますが、提供されたテキストでは詳細に説明されていません。このようなデバイスの典型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。曲線は約1.8-2.4V付近に特定のニー電圧を持ちます。
• 光度 vs. 順電流：光出力が電流とともに増加することを示しますが、特に加熱効果による高電流では必ずしも線形ではありません。
• 光度 vs. 周囲温度：接合温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示します。AlInGaP LEDは通常、光出力に対して負の温度係数を持ちます。
• スペクトル分布：波長全体にわたる相対的な発光パワーを示すプロットで、約574 nmでピークを持ち、半値全幅は約15 nmです。
• 視野角パターン：光強度の角度分布を示す極座標プロットで、このパッケージスタイルでは通常、ランバート型またはサイドエミッター形状です。

これらの曲線は、設計者が非標準動作条件下での性能を予測するために不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDはEIA標準のSMDパッケージ外形に準拠しています。すべての重要な寸法（本体長、幅、高さ、リード間隔など）は、特に断りのない限り標準許容差±0.10 mmのミリメートル単位の図面で提供されます。レンズはウォータークリアと指定されています。

5.2 極性識別とパッドレイアウト

この部品にはアノードとカソード端子があります。データシートには、PCBレイアウトのための推奨はんだパッドフットプリント図が含まれています。これらの寸法を遵守することは、信頼性の高いはんだ接合部の達成、適切な位置合わせ、およびリフロー工程中の効果的な放熱のために重要です。パッド設計はまた、はんだ付け中のトゥームストーニング（部品が一端で立ち上がる現象）を防ぐのにも役立ちます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

2つの推奨赤外線（IR）リフロープロファイルが提供されています：1つは標準的なスズ鉛（SnPb）はんだプロセス用、もう1つは通常SAC（Sn-Ag-Cu）合金を使用する鉛フリー（Pbフリー）はんだプロセス用です。鉛フリープロファイルはより高いピーク温度（最大260°C）を必要としますが、LEDのエポキシパッケージへの損傷を防ぐために、液相線以上の時間を注意深く制御する必要があります。予熱段階は熱衝撃を最小限に抑えるために重要です。

6.2 保管および取り扱い

LEDは湿気に敏感なデバイスです。元の防湿バッグの外で長期間保管する場合は、30°C、相対湿度70%を超えない環境で保管する必要があります。未梱包で1週間以上保管した場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも24時間ベーキングを行い、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ぐことが推奨されます。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、指定された溶剤のみを使用してください。LEDを室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1分未満浸すことは許容されます。指定されていないまたは強力な化学薬品は、プラスチックレンズやパッケージ材料を損傷する可能性があります。

6.4 静電気放電（ESD）保護

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は適切なESD対策を実施する必要があります：

• 接地されたリストストラップと帯電防止マットを使用してください。
• すべての機器と作業台が適切に接地されていることを確認してください。
• 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、イオナイザーの使用を検討してください。

7. 梱包および発注情報

LEDは自動組立を容易にするため、業界標準の梱包で供給されます。

• テープおよびリール：部品は8mm幅のエンボス加工キャリアテープに配置されています。
• リールサイズ：直径7インチ（178 mm）のリールに巻かれています。
• 数量：標準リールには3000個が含まれています。残在庫については最小発注数量500個が利用可能です。
• 梱包基準：ANSI/EIA-481-1-A仕様に準拠しています。テープにはカバーシールがあり、連続する空のポケットは最大2つまで許容されます。

完全な型番（例：LTST-C21KGKT）には、光度と主波長のビンコードを含む特定の特性がコード化されています。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

8.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。安定した均一な動作、特に複数のLEDを並列に駆動する場合には、各LEDに直列の電流制限抵抗を強く推奨します（回路モデルA）。デバイスごとの順電圧（V_F）のばらつきにより、個別の抵抗なしでLEDを直接並列に駆動すること（回路モデルB）は推奨されません。これらのばらつきは電流分配に大きな差を生じさせ、輝度の不均一や、最も低いV_F.

を持つLEDへの過負荷の原因となる可能性があります。直列抵抗（R_s）の値はオームの法則を使用して計算できます：R_s= (V_電源- V_F) / I_F、ここでI_Fは所望の動作電流（例：20 mA）、V_Fはデータシートからの代表値または最大順電圧です。

8.2 熱管理

電力損失は比較的低い（最大75 mW）ですが、長期的な信頼性と一貫した光出力を維持するためには、効果的な熱管理が依然として重要です。LEDの光出力は接合温度の上昇とともに減少します。LEDのはんだパッドからPCBの銅面への良好な熱経路を確保することが放熱に役立ちます。絶対最大電流および温度限界で長時間動作することは避けてください。

8.3 適用範囲と制限事項

この部品は、民生電子機器、オフィスオートメーション機器、通信機器などの汎用電子機器向けに設計されています。故障が直接的な安全上の危険につながる可能性のある用途（例：航空管制、医療生命維持装置、輸送安全システム）向けに特別に設計または認定されているわけではありません。そのような高信頼性用途の場合は、メーカーに専門製品について相談する必要があります。

9. 技術比較と差別化

このLEDの主要な差別化機能は、そのリバースマウント機能と、緑色発光のためのAlInGaPチップの使用です。

• リバースマウント vs. 標準トップビューSMD：これにより、LEDをPCBの底面に実装しながら、穴や導光体を通して光を照射することができ、他の部品のための貴重な表面側のスペースを解放します。より薄い製品設計を可能にします。
• AlInGaP vs. 従来のGaPまたはInGaN：AlInGaP技術は、古い技術と比較して、赤、オレンジ、アンバー、緑の波長に対してより高い効率と優れた温度安定性を提供します。通常、より高い輝度とより飽和した色度点を提供します。
• ウォータークリアレンズ：拡散レンズと比較して、チップの真の色を拡散せずに提供し、より焦点の合った強力なビームパターンを実現します。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A1: ピーク波長（λ_P）は、LEDが最も多くの光パワーを発する物理的な波長です。主波長（λ_d）は、人間の色知覚（CIE図表）に基づいて計算された値で、知覚される色を最もよく表します。単色の緑色LEDの場合、これらはしばしば近い値ですが、色合わせにはλ_dがより関連性の高いパラメータです。

Q2: このLEDを30 mAで連続駆動できますか？

A2: 絶対最大定格は30 mA DCですが、長寿命と安定した光出力のための最適な性能は、通常、テスト電流の20 mA以下で達成されます。30 mAで動作すると、より多くの熱が発生し、効率が低下し、寿命が短くなる可能性があります。高温時のデレーティングガイドラインを常に参照してください。

Q3: 型番のビンコードはどのように解釈すればよいですか？

A3: 型番の接尾辞には、光度ビン（例：最高出力のR）と主波長ビン（例：中間緑のD）を指定するコードが含まれています。複数のLEDにわたって一貫した輝度と色を必要とする用途では、適切なビンコードを選択することが重要です。

Q4: このLEDはウェーブはんだ付けに適していますか？

A4: はい、データシートには最大5秒間260°Cのウェーブはんだ付け条件が指定されています。ただし、このようなSMD部品にはリフローはんだ付けが推奨され、最も一般的な方法です。

11. 設計および使用事例

シナリオ：携帯型医療機器の状態表示器の設計

この機器には、明るく明確な緑色の電源オン/準備完了表示器が必要です。上部コントロールパネルのスペースは非常に限られています。リバースマウントLEDが選択されました。それはメインPCBの底面に配置されます。上部パネルの小さな精密な穴により、光が透過します。導光体または単純な穴の設計を使用できます。駆動回路は3.3V電源を使用します。直列抵抗の計算：R_s= (3.3V - 2.2V_代表値) / 0.020A = 55オーム。56オームの標準値抵抗が選択されます。すべてのユニット間で色の一貫性を確保するために、同じ波長ビン（例：コードD）のLEDが部品表で指定されます。

12. 技術原理の紹介

このLEDは、基板上に成長させたアルミニウムインジウムガリウムリン化物（Al_xIn_yGa_1-x-yP）半導体材料に基づいています。順電圧が印加されると、電子と正孔がチップの活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。結晶格子中のアルミニウム、インジウム、ガリウムの特定の比率がバンドギャップエネルギーを決定し、それが直接発光の波長（色）を定義します。緑色発光のためには、約570-580 nmの光に対応するバンドギャップを達成するために特定の組成が使用されます。AlInGaP材料系は、赤から緑のスペクトル範囲で高い内部量子効率で知られています。

13. 業界動向と発展

表示器およびバックライト用途のSMD LEDの動向は、より高い効率、より小さなパッケージ、およびより大きな信頼性に向かって続いています。鉛フリーおよび高温リフローはんだ付けプロセスにおける性能向上への強い推進力があります。特にディスプレイやパネル間での色合わせが重要な用途では、正確な色制御とより厳しいビニングへの需要が高まっています。さらに、設計を簡素化し性能の一貫性を向上させるために、内蔵電流制御または制御回路（IC駆動LEDなど）を統合したLEDの統合は成長傾向にありますが、この特定の部品は標準的なディスクリートLEDです。