SMD LED LTST-C950RTBKT 仕様書 - パッケージ 3.2x2.8x1.9mm - 電圧 2.8-3.8V - 電力 76mW - 青色InGaNチップ - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、表面実装デバイス（SMD）LEDランプの完全な技術仕様を提供します。自動プリント基板（PCB）実装向けに設計されたこの部品は、幅広い電子機器におけるスペース制約のあるアプリケーションに適しています。

1.1 特長

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• 最適な光配光のためのドームレンズ設計を採用。
• 超高輝度窒化インジウムガリウム（InGaN）半導体チップを採用。
• 自動ハンドリングのため、7インチ径リールに8mmテープでパッケージング。
• EIA（電子工業会）標準パッケージ寸法に準拠。
• IC（集積回路）互換の駆動特性。
• 標準自動実装機（ピックアンドプレース）と完全互換。
• 赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに耐える設計。

1.2 対象アプリケーション

本LEDは、信頼性の高いコンパクトなインジケータまたはバックライトソリューションを必要とする多様な分野での使用を想定して設計されています。

• 通信機器・オフィスオートメーション：ルーター、モデム、プリンター、コピー機などの状態表示灯。
• 民生機器・家電製品：電源、モード、機能などの表示灯。
• 産業機器：機械の状態、故障、動作モードなどの表示。
• キーパッド/キーボードバックライト：低照度環境下での照明。
• 状態表示灯：電源オン、バッテリー充電、ネットワークアクティビティなど。
• マイクロディスプレイ・シンボル照明：小規模な情報表示やアイコン照明。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

以下のセクションでは、部品の性能範囲を定義する重要な電気的、光学的、熱的パラメータについて詳細に説明します。特に断りのない限り、すべての測定は周囲温度（Ta）25°Cで標準化されています。

2.1 絶対最大定格

これらの値は、これを超えると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表します。これらの限界値付近での連続動作は推奨されず、信頼性と寿命を低下させます。

• 電力損失（Pd）：76 mW。これは、順方向電圧（Vf）と電流（If）から計算された、パッケージが熱として放散できる最大総電力です。
• ピーク順方向電流（Ifp）：100 mA。過熱を防ぐため、パルス条件（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）でのみ許容されます。
• 連続DC順方向電流（If）：20 mA。信頼性の高い連続動作のための推奨最大電流です。
• 動作温度範囲：-20°C ～ +80°C。デバイスが正しく機能することが規定されている周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲：-30°C ～ +100°C。電源が入っていない状態でのデバイスの安全な温度範囲です。
• 赤外線リフローはんだ付け条件：ピーク温度260°C、最大10秒間。これは、PCB実装中に部品が耐えられる熱プロファイルを定義します。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、標準試験条件下での代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：If=20mA時、450 - 2800 mcd（ミリカンデラ）。この広い範囲は、ビニングシステム（セクション3参照）によって管理されます。測定には、CIE明所視応答曲線に近似したフィルターを使用します。
• 指向角（2θ½）：25度。これは、光度がピーク（軸上）値の半分に低下する全角であり、ビーム幅を定義します。
• ピーク発光波長（λp）：468 nm（代表値）。スペクトルパワー出力が最も高い波長です。
• 主波長（λd）：If=20mA時、460 - 475 nm。これは、人間の目が知覚する単一波長であり、CIE色度図から導出されます。これもビニングの対象です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：25 nm（代表値）。最大強度の半分で測定されるスペクトル帯域幅であり、色純度を示します。
• 順方向電圧（Vf）：If=20mA時、2.8 - 3.8 V。動作時のLED両端の電圧降下です。このパラメータはビニングの対象です。
• 逆方向電流（Ir）：Vr=5V時、10 μA（最大）。LEDは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータは試験目的のみです。

2.3 熱に関する考慮事項

提供されたデータに明示的にグラフ化されていませんが、熱管理は定格に暗黙的に含まれています。電力損失とパッケージの熱抵抗から推定される最大接合温度を超えると、光束維持率の低下が加速し、致命的な故障につながる可能性があります。-20°C ～ +80°Cの指定動作温度範囲は周囲温度です。接合温度は、駆動電流とPCBレイアウトに基づいてこれより高くなります。

3. ビニングシステムの説明

半導体製造に内在するばらつきのため、LEDは製造後に主要パラメータに基づいて選別（ビニング）されます。このシステムにより、設計者はアプリケーションに必要な特定の一貫性要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順方向電圧（Vf）ビニング

ユニットは、20mA時の順方向電圧降下によって選別されます。これは、定電圧源で駆動される多LEDアレイにおいて、電流制限回路の設計や均一な輝度を確保する上で重要です。

• ビンコード：D7 (2.80-3.00V), D8 (3.00-3.20V), D9 (3.20-3.40V), D10 (3.40-3.60V), D11 (3.60-3.80V)。
• 許容差：各ビン内で +/- 0.1V。

3.2 光度（Iv）ビニング

これは主要な輝度選別パラメータであり、20mA時のミリカンデラ（mcd）で測定されます。

• ビンコード：U (450-710 mcd), V (710-1120 mcd), W (1120-1800 mcd), X (1800-2800 mcd)。
• 許容差：各ビン内で +/- 15%。

3.3 色相（主波長、λd）ビニング

このビニングは色の一貫性を保証し、複数のLEDを一緒に見るアプリケーションで重要です。

• ビンコード：AB (460.0-465.0 nm), AC (465.0-470.0 nm), AD (470.0-475.0 nm)。
• 許容差：各ビン内で +/- 1 nm。

発注用の完全な型番には、通常、特定の性能特性を保証するためにVf、Iv、λdのビンコードが含まれます。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのデバイスの挙動に関する洞察を提供します。以下の分析は、InGaN青色LEDに期待される代表的な曲線に基づいています。

4.1 電流-電圧（I-V）特性

I-V曲線は非線形であり、順方向電圧（Vf）で急峻にターンオンします。この膝電圧を超えると、電圧のわずかな増加に対して電流が指数関数的に増加します。これは、熱暴走を防ぐために、純粋な電圧源ではなく、電流制限付き電源（例：定電流ドライバまたは直列抵抗付き電圧源）でLEDを駆動する必要性を強調しています。

4.2 光度-順方向電流（Iv-If）特性

この曲線は、代表的な動作範囲（例：20mAまで）では、光度が順方向電流にほぼ比例することを示しています。ただし、効率（ルーメン毎ワット）は最大定格よりも低い電流でピークに達する可能性があります。推奨電流を超えて駆動すると、発熱の増加、効率の低下、劣化の加速につながります。

4.3 温度依存性

明示的に示されていませんが、LEDの性能が温度に敏感であることは基本的な特性です。

• 順方向電圧（Vf）：接合温度の上昇とともに減少します（負の温度係数）。これは、単純な抵抗ベースの電流制限回路の安定性に影響を与える可能性があります。
• 光度（Iv）：接合温度の上昇とともに減少します。高温動作では光出力が低下します。
• 波長（λd）：通常、温度とともにわずかにシフトします。これは色が重要なアプリケーションでは考慮事項となります。

4.4 スペクトル分布

スペクトル出力グラフは、青色領域（~468 nm）に単一の支配的なピークを示し、半値全幅（FWHM）は約25 nmの特性を持ちます。可視スペクトルの他の部分での発光は最小限であり、これは単色InGaN LEDに典型的です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本デバイスは標準SMDフットプリントに準拠しています。主要寸法（ミリメートル）は、代表的な本体サイズが約3.2mm（長さ）x 2.8mm（幅）x 1.9mm（高さ）であり、特に断りのない限り許容差は±0.1mmです。PCB設計用に特定のランドパターン（フットプリント）が提供されています。

5.2 極性識別

カソードは通常、パッケージ上の切り欠き、緑色の点、レンズの角切りなどの視覚的マーカーで示されます。PCBフットプリントには対応するマーカーを含める必要があります。極性を誤って接続するとLEDは点灯せず、最大定格を超える逆電圧が印加された場合、デバイスを損傷する可能性があります。

5.3 テープ＆リール仕様

本コンポーネントは、自動実装用のエンボスキャリアテープに供給されます。

• テープ幅：8 mm。
• リール直径：7インチ。
• 1リールあたり数量：2000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。
• 包装標準：ANSI/EIA-481仕様に準拠。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 推奨IRリフロープロファイル（鉛フリープロセス）

信頼性の高いはんだ付けのため、JEDEC標準に準拠したリフロープロファイルを推奨します。

• プリヒート温度：150-200°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のため）。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間（TAL）：サンプルプロファイルでは、ピーク温度での最大10秒を目標としています。
• 最大リフローサイクル数：2回を推奨。

注意：最適なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、オーブンに依存します。提供された値はガイドラインです。ボードレベルの特性評価を行うことをお勧めします。

6.2 手はんだ付け（必要な場合）

熱衝撃を避けるため、細心の注意を払って使用してください。

• 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。
• 最大サイクル数：1回のみ。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、エポキシレンズを損傷しないよう、承認された溶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。
• プロセス：常温で1分未満浸漬。部品に対して安全であることが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。
• 避けるべきもの：指定外または強力な化学洗浄剤。

7. 保管・取り扱い

7.1 静電気放電（ESD）対策

本デバイスは静電気放電に敏感です。取り扱いおよび実装中は、適切なESD対策を講じる必要があります。

• 接地リストストラップまたは帯電防止手袋を使用してください。
• すべての作業台、工具、設備が適切に接地されていることを確認してください。
• 導電性または帯電防止包装で保管および輸送してください。

7.2 湿気感受性と保管

本パッケージは湿気感受性があります（おそらくMSL 3）。

• 未開封パッケージ：30°C以下、相対湿度90%以下で保管。ドライパック日から1年以内に使用してください。
• 開封済みパッケージ：元の防湿バッグから取り出した部品については、保管環境は30°C / 60%RHを超えないようにしてください。
• フロアライフ：ドライパック開封後1週間以内にIRリフローを完了することを推奨します。
• 長期保管（バッグ外）：乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管してください。
• リベーキング：1週間以上暴露された場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングし、吸収した湿気を除去してリフロー中のポップコーン現象を防止してください。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

8.1 電流制限

常に電流制限機構を使用してください。最も簡単な方法は、直列抵抗を使用する方法で、R = (供給電圧 - Vf) / If で計算します。Vfは、最悪条件下でも電流が制限値を超えないように、ビンまたはデータシートの最大値を使用する必要があります。温度や個体間のVfばらつきに対する安定性と効率を向上させるには、定電流ドライバの使用を検討してください。

8.2 PCB上の熱管理

小型デバイスですが、電力損失（最大76mW）により熱が発生します。

• 推奨PCBパッドレイアウトを使用して、LEDの熱放散パッド（存在する場合）から基板の銅への熱伝達を促進してください。
• パッドの下に熱ビアを設け、熱を内部またはボトム層に伝導させてください。
• LEDを他の発熱部品の近くに配置しないでください。
• 大電流または高周囲温度アプリケーションでは、接合温度を安全限界内に保つために、最大順方向電流をディレーティングしてください。

8.3 光学設計

25度の指向角は比較的集中したビームを提供します。より広い照明が必要な場合は、二次光学部品（例：拡散板、導光板）が必要になります。ウォータークリアレンズは、青色チップの色が望ましいアプリケーションに適しています。拡散した外観が必要な場合は、乳白色または着色された拡散レンズを外部に追加する必要があります。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λp）は、スペクトルパワー分布曲線の文字通りのピーク（468 nm）です。主波長（λd）は、人間の目が知覚する単一波長であり、CIE色座標から計算され、λp（460-475 nm）とはわずかに異なる場合があります。色の指定にはλdの方が関連性が高いです。

9.2 より明るくするために、このLEDを30mAで駆動できますか？

できません。連続DC順方向電流の絶対最大定格は20 mAです。この定格を超えると、接合温度が設計限界を超え、光束維持率の急速な低下、色ずれ、および致命的な故障の可能性につながります。より高い光出力が必要な場合は、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製品を選択してください。

9.3 順方向電圧の範囲がなぜこれほど広いのですか（2.8-3.8V）？

これは半導体製造のばらつきによる特性です。ビニングシステム（D7からD11）は、まさにこれを管理するために存在します。アレイで一貫した性能を得るには、同じVfビンのLEDを指定して使用するか、Vfの違いを本質的に補償する定電流ドライバを使用してください。

9.4 このLEDは自動車や医療アプリケーションに適していますか？

データシートには、本LEDは一般的な電子機器向けであると記載されています。例外的な信頼性が必要なアプリケーションや、故障が安全性を脅かす可能性のあるアプリケーション（自動車、医療、航空）では、関連する業界標準（例：自動車向けAEC-Q102）に適合し試験された部品を入手するため、メーカーに相談する必要があります。

10. 技術紹介とトレンド

10.1 InGaNチップ技術

本LEDは、窒化インジウムガリウム（InGaN）半導体チップを採用しています。InGaNは、青色、緑色、白色（蛍光体変換による）スペクトル領域での効率的な発光を可能にする材料システムです。その開発は、白色LEDやフルカラーディスプレイの実現に決定的な役割を果たしました。この技術は、高効率、良好な信頼性、小さなチップ面積から非常に明るいデバイスを製造できる能力を提供します。

10.2 業界トレンド

SMD LEDの一般的なトレンドは以下の方向に向かっています：

• 高効率化（lm/W）：同じ光出力に対するエネルギー消費の削減。
• 色の一貫性の向上：ディスプレイバックライトなどのアプリケーション向けに、より厳しいビニング許容差。
• 高信頼性・長寿命化：特に自動車照明などの過酷なアプリケーション向け。
• 小型化：超コンパクトデバイスのためのパッケージサイズの継続的な縮小（例：0201、01005メトリクス）。
• 統合ソリューション：内蔵電流制限抵抗、ESD保護用ツェナーダイオード、またはカラーミキシング用マルチチップパッケージを備えたLED。

本コンポーネントは、大量生産・自動実装環境における信頼性の高い性能に最適化された、成熟した確立された製品カテゴリを代表しています。