SMD LED LTST-T680UBWT データシート - 拡散ブルー - 120° 視野角 - 2.6-3.4V - 30mA - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、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、自動プリント基板 (PCB) 実装用に設計されており、スペースが限られた用途に最適な小型フォームファクタを特徴とします。LEDは、InGaN (窒化インジウムガリウム) 半導体材料を利用して拡散ブルー光を出力します。その主な機能は、多様な電子機器における状態表示、信号照明、またはフロントパネルのバックライトとしての役割です。

1.1 特長

• RoHS (有害物質使用制限) 指令に準拠。
• 自動ピックアンドプレース実装のため、直径7インチのリールに8mmテープで梱包。
• 標準EIA (Electronic Industries Alliance) パッケージフットプリント。
• IC (集積回路) 互換の駆動レベル。
• 自動実装装置と完全互換。
• 赤外線 (IR) リフローはんだ付けプロセスに適しています。
• JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) 湿気感受性レベル3に加速するための前処理済み。

1.2 用途

このLEDは、複数の産業にわたる多様な用途に適しています。例としては以下が挙げられます：

• 通信機器 (例：コードレス電話、携帯電話)。
• オフィスオートメーション機器 (例：ノートパソコン、ネットワークシステム)。
• 家電製品および民生用電子機器。
• 産業用制御および監視機器。
• 状態および電源インジケータ。
• 信号およびシンボル照明。
• フロントパネルおよびディスプレイのバックライト。

2. 技術パラメータ詳細分析

2.1 絶対最大定格

以下の定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のある限界を定義します。すべての値は、周囲温度 (Ta) 25°Cで規定されています。

• 消費電力 (Pd)：102 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。
• ピーク順方向電流 (I_FP)：100 mA。これは最大許容瞬間電流であり、通常はパルス条件 (1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅) 下での値です。
• DC順方向電流 (I_F)：30 mA。これは、信頼性の高い長期動作のために推奨される最大連続順方向電流です。
• 動作温度範囲：-40°C から +85°C。LEDが動作するように設計された周囲温度範囲です。
• 保管温度範囲：-40°C から +100°C。非動作状態での保管温度範囲です。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、特に断りのない限り、Ta=25°C、順方向電流 (I_F) 20mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度 (I_V)：280.0 - 710.0 mcd (ミリカンデラ)。人間の目の明所視応答 (CIE曲線) に一致するフィルタをかけたセンサで測定された、放出される可視光の量です。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。
• 視野角 (2θ_1/2)：120度 (代表値)。これは、光度が軸上 (0°) で測定された強度の半分になる角度の全角です。120°の角度は、インジケータ用途に適した広く拡散した光パターンを示しています。
• ピーク発光波長 (λ_P)：468 nm (代表値)。光出力が最大となる波長です。
• 主波長 (λ_d)：465 - 475 nm。これは、LEDの色を定義する人間の目に知覚される単一波長であり、CIE色度図から導出されます。
• スペクトル半値幅 (Δλ)：20 nm (代表値)。最大強度の半分の強度で測定されたスペクトル帯域幅 (半値全幅 - FWHM) です。
• 順方向電圧 (V_F)：2.6 - 3.4 V。20mAで駆動したときのLED両端の電圧降下です。この範囲はビニングの対象となります。
• 逆方向電流 (I_R)：V_R=5V で 10 μA (最大)。このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータはテスト目的のみです。

3. ビニングシステムの説明

生産ロットの一貫性を確保するため、LEDは主要な電気的・光学的パラメータに基づいてビンに分類されます。これにより、設計者は輝度、色、電圧に関する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 (V_f) ランク

I_F= 20mAでビニング。各ビンの許容差は±0.1Vです。

• D6：2.6V (最小) - 2.8V (最大)
• D7：2.8V (最小) - 3.0V (最大)
• D8：3.0V (最小) - 3.2V (最大)
• D9：3.2V (最小) - 3.4V (最大)

3.2 光度 (I_V) ランク

I_F= 20mAでビニング。各ビンの許容差は±11%です。

• T1：280.0 mcd (最小) - 355.0 mcd (最大)
• T2：355.0 mcd (最小) - 450.0 mcd (最大)
• U1：450.0 mcd (最小) - 560.0 mcd (最大)
• U2：560.0 mcd (最小) - 710.0 mcd (最大)

3.3 主波長 (W_d) ランク

I_F= 20mAでビニング。各ビンの許容差は±1 nmです。

• AC：465.0 nm (最小) - 470.0 nm (最大)
• AD：470.0 nm (最小) - 475.0 nm (最大)

4. 性能曲線分析

代表的な性能曲線 (提供された抜粋には示されていませんが参照されています) は、通常、主要パラメータ間の関係を示します。設計者は、これらのグラフについて完全なデータシートを参照する必要があります。通常、以下のグラフが含まれます：

• 相対光度 vs. 順方向電流 (I-V曲線)：最大定格まで、駆動電流の増加に伴う光出力の増加を示します。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流：ダイオードの非線形V-I特性を示します。
• 相対光度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示します。これは熱管理の重要な要素です。
• スペクトル分布：波長全体にわたる相対光出力を示すグラフで、ピーク波長約468 nmを中心に、代表的なFWHMは20 nmです。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは標準的な表面実装パッケージです。すべての寸法はミリメートル (mm) 単位で、特に指定のない限り一般的な公差は±0.2 mmです。具体的な寸法図には、長さ、幅、高さ、およびリード/パッド間隔が示されます。

5.2 極性識別とパッド設計

この部品にはアノードとカソードがあります。極性は通常、パッケージ上のマーキングまたは非対称なパッド設計によって示されます。データシートには、適切なはんだ接合の形成と位置合わせを確保するために、赤外線および気相リフローはんだ付けの両方に対する推奨PCBランドパターン (接続パッド) が提供されています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 推奨IRリフロー・プロファイル (Pbフリー)

はんだ付けプロファイルは、鉛フリープロセスに関するJ-STD-020B規格に準拠する必要があります。主要なパラメータは以下の通りです：

• 予熱温度：150°C から 200°C。
• 予熱時間：最大 120秒。
• ピーク温度：最大 260°C。
• 液相線以上時間：ペースト仕様に従って制御する必要があります。
• 総はんだ付け時間：ピーク温度で最大10秒 (最大2回のリフローサイクルが許可されます)。

注記：最適なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、およびオーブンに依存します。提供されたプロファイルは、JEDEC規格に基づく一般的な目標値です。

6.2 手はんだ付け (はんだごて)

• ごて温度：最大 300°C。
• はんだ付け時間：接合部ごとに最大 3秒。
• 制限：はんだごてを使用する場合は、一度だけのはんだ付けに限定してください。

6.3 保管条件

• 密封パッケージ (乾燥剤付き)：温度≤30°C、相対湿度≤70%で保管。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%で保管。開封後168時間 (7日) 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 (袋から出した状態)：乾燥剤を入れた密閉容器または窒素雰囲気中で保管してください。
• 168時間以上暴露した場合：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、湿気を除去し、リフロー中の"ポップコーン"現象を防止してください。

6.4 洗浄

はんだ付け後に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に1分未満浸漬します。指定外の化学液体は使用しないでください。

7. 梱包および取り扱い

7.1 テープ・リール仕様

LEDは、自動実装用のエンボス加工キャリアテープで供給されます。

• リール直径：7インチ。
• テープ幅：8 mm。
• 1リールあたりの数量：2000個。
• 空のポケットはカバーテープで密封されています。
• 梱包はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。
• 連続して欠品する部品 (空のポケット) の最大数は2個です。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮点

8.1 駆動方法

LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列に駆動する際に均一な輝度を確保するためには、各LEDに直列の電流制限抵抗を使用するか、定電流源で駆動することを強く推奨します。電圧源からLEDを直接並列に駆動すると、順方向電圧 (V_F) 特性の自然なばらつきにより、同じビン内であっても輝度に大きなばらつきが生じる可能性があります。

8.2 熱管理

消費電力は比較的低い (最大102 mW) ですが、LEDの寿命と一貫した性能を維持するためには、適切な熱設計が不可欠です。特に最大DC電流 (30mA) 付近または高温環境で動作する場合、PCBパッド設計が十分な熱放散を提供することを確認してください。過度の接合温度は光出力を低下させ、劣化を加速させます。

8.3 適用範囲と注意事項

この部品は、通常の電子機器での使用を目的として設計されています。故障が生命や健康を脅かす可能性のある、例外的な信頼性を必要とする用途 (例：航空、医療、安全システム) では、設計導入前に特定の技術相談が必要です。このデバイスは逆電圧動作用に設計されていません。

9. 技術比較と差別化

このLEDの主な差別化機能は、その120°の広い視野角と拡散レンズであり、パネルインジケータに最適な柔らかく均一な照明を提供します。InGaN技術の使用により、効率的な青色発光が可能です。標準的なIRリフロープロセスおよびJEDECレベル3前処理との互換性により、現代の大量生産PCB組立ラインに適しています。電圧、強度、波長に関する包括的なビニング構造により、アプリケーション固有の色と輝度の一貫性要件を満たすための正確な選択が可能です。

10. よくある質問 (技術パラメータに基づく)

10.1 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のスペクトル出力曲線の最高点にある波長 (代表値 468 nm)。主波長 (λ_d)：人間の目に知覚される色を定義する単一波長で、CIE色座標から計算されます (465-475 nm)。この青色LEDのような単色LEDでは、これらはしばしば近い値になりますが、色の仕様には主波長がより関連性があります。

10.2 このLEDを30mAで連続駆動できますか？

はい、30mAは推奨される最大DC順方向電流です。ただし、絶対最大定格で動作すると、より多くの熱が発生し、長期信頼性が低下する可能性があります。最適な寿命と安定性のためには、アプリケーションの輝度要件が許す限り、20mA (テスト条件) のような低い電流で駆動することをお勧めします。

10.3 なぜ光度の範囲が広いのですか (280-710 mcd)？

この範囲は、利用可能なすべての輝度ビン (T1, T2, U1, U2) にわたる全体的なばらつきを表しています。特定の注文は単一のビン (例：U1: 450-560 mcd) に対して行われます。ビニングシステムにより、定義されたより狭い範囲内で一貫した輝度を持つLEDを受け取ることが保証されます。

10.4 "120° 視野角" はどのように解釈すればよいですか？

これは全視野角 (2θ_1/2) です。これは、強度が軸上の値の50%に低下する片側から、反対側でも50%に低下するまでの角度を意味します。したがって、LEDは非常に広い120度の円錐角にわたって実用的な光を放出し、多くの側面角度から見えるようになります。

11. 設計および使用事例

シナリオ：リンクアクティビティと電源を示す複数の青色LEDを備えたネットワークルーター用の状態表示パネルを設計する。

1. 部品選択：オフィス環境での良好な視認性のために、U1輝度ビン (450-560 mcd) を選択します。すべてのインジケータで一貫した青色調を得るために、AC波長ビン (465-470 nm) を選択します。
2. 回路設計：3.3V電源ラインを使用します。D7ビンからの代表的なV_F (2.9V) と目標I_F 20mAを仮定して、直列抵抗を計算します：R = (V_電源- V_F) / I_F= (3.3V - 2.9V) / 0.02A = 20 Ω。LEDごとに20 Ω、1/10Wの抵抗を使用します。
3. PCBレイアウト：データシートの推奨はんだパッドフットプリントを実装します。拡散光パターンが混ざり合わないように、LED間に十分な間隔を確保してください。
4. 組立：提供されたIRリフロープロファイルに従ってください。防湿バッグを開封後、168時間以内に基板組立を完了してください。
5. 結果：広い角度から明確に見える、均一で明るい青色のインジケータを備えたパネルが得られ、製品の寿命にわたって信頼性があります。

12. 動作原理の紹介

このLEDは半導体フォトニックデバイスです。そのコアは、p-n接合を形成するInGaN材料で作られたチップです。接合の閾値 (約2.6-3.4V) を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が接合を横切って注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、光子 (光) の形でエネルギーを放出します。InGaN半導体の特定のバンドギャップエネルギーが光子の波長を決定し、この場合は可視スペクトルの青色領域 (~468 nm) になります。内蔵の拡散レンズは光を散乱させ、放射パターンを120度の視野角に広げます。

13. 技術トレンド

表面実装LEDは、より高い効率 (ワットあたりのルーメン)、より小さなパッケージサイズ、および改善された色の一貫性に向けて進化し続けています。フルカラーディスプレイや建築照明など、正確な色合わせを必要とするアプリケーションの要求を満たすために、色度と光束の両方でより厳しいビニング公差が重視されています。さらに、パッケージ材料の進歩により熱性能が向上し、小型フットプリントからより高い駆動電流とより大きな光出力が可能になっています。標準的な高速SMT組立プロセスとの互換性は基本的な要件であり続けており、リフローはんだ付けの熱的・機械的ストレスに耐える堅牢な設計を推進しています。