SMD LED LTST-T680TBWT データシート - 青色拡散型 - 20mA - 80mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、表面実装デバイス（SMD）LEDの仕様を詳細に説明します。この部品は、自動プリント基板（PCB）実装プロセス向けに設計されており、設置スペースが厳しく制限される用途に適しています。LEDは拡散レンズを採用しており、クリアまたはウォータークリアレンズと比較して、より広く均一な光配光を提供します。これにより、グレア低減が求められるインジケータやバックライト用途に最適です。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、厳しい環境規制のあるグローバル市場に適合することです。部品は7インチ径リールに巻かれた8mmテープに梱包されており、大量生産の電子機器製造で使用される標準的な自動実装機と互換性があります。また、このデバイスはSMD実装の業界標準である赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスにも対応するように設計されています。そのI.C.（集積回路）互換の駆動特性により、回路設計が簡素化されます。この部品の主なターゲット市場は、通信機器、オフィスオートメーション機器、家電製品、産業機器であり、状態表示、信号・シンボル照明、フロントパネルのバックライトとして一般的に使用されています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

このセクションでは、標準試験条件（Ta=25°C）におけるLEDの動作限界と性能特性について詳細に分析します。これらのパラメータを理解することは、信頼性の高い回路設計と部品の長寿命化を確保するために極めて重要です。

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ストレスの限界を定義します。これらは連続動作条件ではありません。

• 許容損失（Pd）：80 mW。これはLEDパッケージが熱として放散できる最大電力です。この限界を超えると、過熱や半導体材料の劣化加速を引き起こす可能性があります。
• ピーク順電流（I_FP）：100 mA。これは許容される最大瞬間順電流であり、通常はパルス条件（1/10デューティ比、0.1msパルス幅）で規定されます。これは連続定格電流よりも大幅に高く、短時間の高輝度フラッシュに関連します。
• 直流順電流（I_F）：20 mA。これは通常動作における推奨最大連続順電流です。この電流以下でLEDを駆動することで、最適な性能と寿命が確保されます。
• 動作温度範囲（T_opr）：-40°C ～ +85°C。この周囲温度範囲内で、デバイスは仕様通りに動作することが保証されています。
• 保存温度範囲（T_stg）：-40°C ～ +100°C。電源が入っていない状態では、この温度範囲内で劣化なく保管することができます。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、推奨条件（I_F= 20mA, Ta=25°C）で動作させた場合のLEDの典型的な性能を記述します。

• 光度（I_V）：140.0 - 450.0 mcd（ミリカンデラ）。これは発光の知覚される強さを測定したものです。広い範囲は、デバイスが異なる輝度ビンで入手可能であることを示しています（セクション3参照）。光度は、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を使用して測定されます。
• 指向角（2θ_1/2）：120度（標準）。指向角は、光度が軸上（0度）で測定された強度の半分になる全角として定義されます。120度の角度は、拡散レンズの特徴である非常に広いビームを示しています。
• ピーク発光波長（λ_P）：468 nm（標準）。これは発光のスペクトルパワー分布が最大となる波長です。これは使用されているInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体材料の物理的特性です。
• 主波長（λ_d）：465 - 475 nm。これは、CIE色度図から導き出された、光の知覚される色を最もよく表す単一波長です。これは色ビニングに使用されるパラメータです。
• スペクトル半値幅（Δλ）：20 nm（標準）。これは最大強度の半分で測定されるスペクトル帯域幅（半値全幅 - FWHM）です。20nmの値は青色InGaN LEDでは典型的です。
• 順電圧（V_F）：3.3 V（標準）、3.8 V（最大）。これは20mAで駆動したときのLED両端の電圧降下です。これは電流制限回路（例えば、直列抵抗または定電流ドライバの選択）を設計するための重要なパラメータです。
• 逆電流（I_R）：10 μA（最大） V_R= 5V時。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、誤って逆電圧が印加された場合の非常に小さなリーク電流を示します。最大定格を超える逆電圧を印加すると、即座に故障する可能性があります。

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は製造後に性能ビンに選別されます。これにより、設計者はアプリケーションに必要な特定の輝度、色、電圧要件を満たす部品を選択することができます。

3.1 順電圧（V_f）ビニング

LEDは、20mA時の順電圧降下に基づいて選別されます。ビン（D7からD11）は、各ビン内で±0.1Vの許容差を持ちます。例えば、ビンD9にはV_fが3.2Vから3.4Vの間のLEDが含まれます。同じV_fビンからLEDを選択することで、複数のLEDが共通の電流制限抵抗と並列に接続されている場合に、均一な輝度を確保するのに役立ちます。

3.2 光度（I_V）ビニング

これは輝度ビニングです。ビンはR2（140.0-180.0 mcd）からT2（355.0-450.0 mcd）まであり、各ビンには11%の許容差があります。特定の輝度レベルを必要とするアプリケーションでは、希望する強度ビンコードを指定できます。

3.3 主波長（W_d）ビニング

これは色ビニングです。この青色LEDの場合、ビンはAC（465.0-470.0 nm）とAD（470.0-475.0 nm）であり、±1nmの厳しい許容差を持ちます。これにより、アセンブリ内のすべてのLEDで一貫した青色の色調が確保され、美的および信号用途において重要です。

4. 性能曲線分析

データシートで参照されている特定のグラフ（例：図1、図5）について、その典型的な意味合いをここで分析します。これらの曲線は、非標準条件下での性能を理解するために不可欠です。

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

LEDのI-V特性は指数関数的です。順電圧が膝電圧をわずかに超えると、電流が大幅に増加します。この非線形関係のため、LEDは電流源または電流制限抵抗で駆動する必要があります。定電圧源では熱暴走と破壊を引き起こします。20mA時の典型的なV_F3.3Vは、この曲線上の1点を表しています。

4.2 光度対順電流

光度は、動作範囲内では順電流にほぼ比例します。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。LEDを最大連続電流（20mA）で駆動すると最高の出力が得られますが、より低い駆動電流と比較して効率がわずかに低下する可能性があります。

4.3 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。接合温度が上昇すると：

- 順電圧（V_F）が低下します。これは、定電圧電源から単純な抵抗を介して駆動する場合、電流の増加を引き起こす可能性があります。

- 光度（I_V）が低下します。温度が上昇すると光出力が低下します。これは熱ドループとして知られる現象です。

- 主波長がわずかにシフトし、微妙な色の変化を引き起こす可能性があります。

したがって、一貫した性能を維持するためには、適切な熱管理（例えば、放熱のための十分なPCB銅面積）が不可欠です。

4.4 スペクトル分布

スペクトル出力曲線は、468 nm付近を中心とした単一のピークを示し、典型的な半値幅は20 nmです。これは青色InGaN LEDの特徴です。可視スペクトルの他の部分での発光は最小限であり、飽和した青色を生み出します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性

LEDは標準的な業界SMDパッケージに収められています。カソードは通常、部品上面の緑色の点またはパッケージ本体の片側の切り欠き/面取りでマークされています。実装時には正しい極性を守る必要があります。このパッケージは、赤外線リフローおよび気相はんだ付けプロセスに対応するように設計されています。

5.2 推奨PCB実装パッド

データシートには、PCBの推奨ランドパターン（フットプリント）が含まれています。このパターンに従うことは、信頼性の高いはんだ接合の達成、リフロー中の適切な自己位置合わせ、LEDからPCBへの効果的な熱伝達のために極めて重要です。パッド設計には通常、はんだ付け性と放熱のバランスを取るためのサーマルリリーフ接続が含まれています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けプロファイル

この部品は、鉛フリーはんだ付けプロセスに対応しています。J-STD-020Bに準拠した推奨リフロープロファイルが提供されています。主なパラメータは以下の通りです：

- 予熱/ソーク：150°Cから200°Cまで上昇させ、最大120秒間保持してフラックスを活性化し、熱衝撃を最小限に抑えます。

- リフロー（液相）：ピーク温度は260°Cを超えてはならず、217°C（SACはんだの典型的な液相温度）を超える時間は推奨値（例：30-60秒）に制限する必要があります。

- 冷却：はんだ接合部と部品にかかるストレスを最小限に抑えるために、冷却速度を制御します。

基板の厚さ、部品密度、オーブンの種類がLEDに与える熱プロファイルに影響するため、特定のPCBアセンブリに対してプロファイルを特性評価することが極めて重要です。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払って行う必要があります。推奨は、最高温度300°Cのはんだごてを使用し、パッドごとのはんだ付け時間を3秒以内に制限することです。これはプラスチックパッケージと内部ワイヤーボンドへの熱損傷を避けるために、一度だけ行うべきです。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄は、指定された溶剤でのみ行うべきです。イソプロピルアルコール（IPA）またはエチルアルコールが推奨されます。LEDは常温で1分未満浸漬する必要があります。過酷または未指定の化学薬品は、プラスチックレンズとパッケージ材料を損傷する可能性があります。

6.4 保管と湿気感受性

LEDは乾燥剤と共に防湿バッグに梱包されています。元の密封バッグを開封すると、部品は周囲の湿度にさらされます。バッグ開封後168時間（7日）以内にIRリフローはんだ付けプロセスを完了することを強く推奨します。開封後の長期保管には、LEDを乾燥剤を入れた密閉容器または窒素環境で保管する必要があります。部品が168時間以上さらされた場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも48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（パッケージのひび割れ）を防止する必要があります。

7. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

7.1 駆動方法

LEDは電流駆動デバイスです。最も一般的で最も単純な駆動方法は、電源に直列に接続された電流制限抵抗です。抵抗値はオームの法則を使用して計算されます：R = (V_電源- V_F) / I_F。例えば、5V電源、V_F3.3V、希望するI_F20mAの場合：R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85オーム。標準の82または100オーム抵抗が適しています。複数のLEDを必要とするアプリケーションでは、それらを直列に接続することで、各LEDを流れる電流が同一になり、均一な輝度が促進されます。並列接続も可能ですが、電流の偏りを防ぐために、各LEDのV_Fを慎重にマッチングするか、個別の抵抗を使用する必要があります。

7.2 熱管理

電力損失は比較的低い（最大80mW）ですが、長寿命と色安定性のためには効果的な放熱が依然として重要です。銅面への十分な熱接続を持つ推奨PCBパッドを使用することで、放熱が促進されます。換気のない密閉空間にLEDを配置することは避けてください。

7.3 適用限界

この部品は汎用電子機器向けに設計されています。高信頼性が最重要であり、故障が安全性を脅かす可能性のある用途（例：航空、医療生命維持、交通制御）に対して特に認定されているわけではありません。そのような用途には、適切な認定を持つ部品を調達する必要があります。

8. 梱包および発注情報

8.1 テープおよびリール仕様

LEDは、保護カバーテープ付きのエンボスキャリアテープに供給されます。テープ幅は8mmです。リールの直径は7インチ（178mm）です。各リールには2000個が含まれています。梱包はANSI/EIA-481規格に準拠しており、自動実装機との互換性を確保しています。テープには方向性ポケットがあり、ピックアンドプレース時に正しい極性を確保します。

9. よくある質問（FAQ）

Q: このLEDを抵抗なしで3.3V電源で駆動できますか？

A: できません。典型的なV_Fは3.3Vですが、ビンによって2.8Vから3.8Vまで変動します。3.3V電源に直接接続すると、低V_Fユニットでは過剰電流が流れ、高V_Fユニットでは点灯しない可能性があります。直列抵抗または定電流ドライバは常に必要です。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λ_P）は光スペクトルの物理的なピークです。主波長（λ_d）は、色座標から計算された、人間の目が知覚する単一波長です。λ_dは色仕様とビニングに使用されます。

Q: バッグ開封後に168時間のフロアライフがあるのはなぜですか？

A: SMDプラスチックパッケージは空気中の湿気を吸収します。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この湿気が急速に蒸気に変わり、パッケージを破裂させる（ポップコーン現象）可能性のある内部圧力を引き起こします。168時間の制限は、部品の湿気感受性レベル（MSL）に基づいています。

Q: マルチLEDアレイで均一な輝度を実現するにはどうすればよいですか？

A: 最良の方法は、LEDを直列に接続し、各LEDに同じ電流が流れるようにすることです。並列構成が必要な場合は、同じV_FおよびI_VビンからLEDを使用し、V_F variations.