SMD LED LTST-C150TBKT-5A データシート - ブルー InGaN - 5mA - 45mcd - 英語技術文書

製品概要

本書は表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）の技術仕様書です。本デバイスは窒化インジウムガリウム（InGaN）半導体チップを用いて青色光を発します。自動組立工程に対応して設計され、量産向けにテープ・リールにパッケージングされています。

このコンポーネントの核心的な利点は、赤外線リフローはんだ付けプロセスとの互換性、自動実装装置での使用への適合性、そしてRoHS準拠のグリーン製品としての分類にあります。その主なターゲット市場は、コンパクトで信頼性の高い青色光源が必要とされる、民生電子機器、インジケータランプ、バックライトアプリケーション、および汎用照明を含みます。

詳細技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

これらの限界を超えて動作させると、永久損傷を引き起こす可能性があるため、絶対に超えてはならない。

• 電力損失： 76 mW。これは、指定条件下で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： 100 mA。これはパルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許容される最大瞬間電流です。
• DC順方向電流： 20 mA。これは、信頼性の高い長期的な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: -20°C から +80°C。LEDが正常に機能するように設計されている周囲温度の範囲です。
• 保管温度範囲： -30°C から +100°C。非動作時の保管温度範囲。
• 赤外線はんだ付け条件： リフローはんだ付け工程において部品が耐え得る最大熱プロファイルは、260°Cで10秒間です。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで測定され、代表的な性能を規定します。

• 光度（I_V）： 順方向電流（I_F）5mA時、11.2 - 45.0 mcd（最小 - 最大）。これは光出力の知覚される明るさを測定します。
• 指向角（2θ_1/2）： 130度（典型値）。これは光度がピーク値の半分に低下する全角度であり、広い視野パターンを示しています。
• Peak Emission Wavelength (λ_P）： 468 nm（典型値）。スペクトルパワー分布が最大となる波長。
• 主波長 (λ_d）： 465.0 - 475.0 nm at I_F=5mA. これは、光の知覚される色を最もよく表す単一波長です。
• スペクトル線半値幅 (Δλ): 25 nm（典型値）。スペクトル純度の指標であり、値が小さいほど単色性の高い光源であることを示す。
• 順方向電圧 (V_F）： 2.65 - 3.05 V (最小 - 最大) at I_F=5mA。LEDが電流を導通しているときの両端の電圧降下。
• 逆方向電流 (I_R）： 逆電圧(V)5V時で10μA(最大)。LEDが逆バイアス時の微小リーク電流。本デバイスは逆動作用に設計されていません。_R逆電圧(V)5V時で10μA(最大)。LEDが逆バイアス時の微小リーク電流。本デバイスは逆動作用に設計されていません。

3. ビニングシステムの説明

生産の一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づきビンに仕分けされます。これにより設計者は、自身のアプリケーションに必要な特定の公差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

ユニットは5mA時の順方向電圧に基づき4つのビン(1-4)に分けられ、各ビンの範囲は0.1Vです。各ビンの公差は±0.1Vです。

• Bin 1: 2.65V - 2.75V
• Bin 2: 2.75V - 2.85V
• Bin 3: 2.85V - 2.95V
• Bin 4: 2.95V - 3.05V

3.2 光度ビニング

ユニットは5mA時の光度に基づき、6つのビン（L1、L2、M1、M2、N1、N2）に選別されます。各ビンの許容範囲は±15%です。

• L1: 11.2 - 14.0 mcd
• L2: 14.0 - 18.0 mcd
• M1: 18.0 - 22.4 mcd
• M2: 22.4 - 28.0 mcd
• N1: 28.0 - 35.5 mcd
• N2: 35.5 - 45.0 mcd

3.3 主波長ビニング

ユニットは、5mAにおける主波長に基づいて2つのビン（AC、AD）に仕分けされます。各ビンの許容範囲は±1 nmです。

• AC: 465.0 - 470.0 nm
• AD: 470.0 - 475.0 nm

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線が参照されているが（例：スペクトル分布のFigure 1、視野角のFigure 5）、それらの典型的な解釈は設計において極めて重要である。

4.1 電流対電圧（I-V）特性

順方向電圧（V_F）は順方向電流（I_Fそれは非線形であり、閾値電圧（青色InGaNの場合約2.6-2.8V）を下回ると電流はほとんど流れません。この閾値を超えると、電圧のわずかな増加が電流の大幅な増加を引き起こします。したがって、LEDは安定した光出力を確保し、熱暴走を防ぐために、定電圧源ではなく定電流源で駆動されるのが一般的です。

4.2 光束強度対電流（L-I）特性

光出力（光度）は、広い範囲で順方向電流にほぼ比例します。しかし、効率（ルーメン毎ワット）は特定の電流値でピークに達した後、より高い電流では発熱の増加や半導体内のその他の非発光再結合過程により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ある。一般的に、接合温度が上昇すると：

• 順方向電圧 (V_F）： 減少する。これは定電圧駆動回路に影響を及ぼす。
• 光度／光束： 低下する。高温により内部量子効率が低下する。
• 主波長: わずかにシフトする可能性があり、通常はより長い波長（赤方偏移）方向へ移動する。これは精密用途における色知覚に影響を与える可能性がある。

効果的な熱管理は、性能維持と長寿命化にとって極めて重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

本デバイスはEIA標準パッケージ外形に準拠しています。特に指定がない限り、全ての寸法はミリメートル単位で示され、一般的な公差は±0.10 mmです。パッケージはウォータークリアレンズを採用しており、拡散や着色レンズとは異なり発色を変化させないため、青色InGaNチップに最適です。

5.2 極性識別

極性はLED実装における重要な要素です。データシートには部品上のカソードとアノードのマーキングを示す図が含まれています。通常、カソードは緑色のマーキング、切り欠き、または短いリード/タブで示されます。極性を誤るとLEDは点灯せず、大きな逆電圧を印加するとデバイスを損傷する可能性があります。

5.3 推奨はんだパッドレイアウト

プリント回路基板（PCB）用の推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。これらの寸法を遵守することで、リフロー工程中および工程後の適切なはんだ接合の形成、位置合わせ、機械的安定性が確保されます。また、パッド設計はLED接合部からの放熱に対する熱経路にも影響を与えます。

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

鉛フリー（Pb-free）はんだプロセス向けの推奨赤外線（IR）リフロープロファイルを提供します。主なパラメータは以下の通りです：

• プリヒート： 基板を徐々に加熱し、フラックスを活性化させるため、150-200°Cで最大120秒間。
• ピーク温度： 最高260°C。
• 液相線以上時間： はんだ接合部がはんだペーストの融点以上で過ごす時間は、適切な濡れ性を得るために重要です。データシート3ページのプロファイルは、JEDEC規格に準拠した視覚的参考資料を提供します。
• 冷却速度： 部品と基板への熱応力を最小限に抑えるため、制御冷却が推奨されます。

最適なプロファイルは、特定の基板設計、部品、はんだペースト、およびリフロー炉に依存するため、特性評価が必要であることが強調されています。

6.2 手はんだ付け

手作業によるはんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払う必要があります：

• はんだごて温度： 最大300°C。
• はんだ付け時間： 接合部あたり最大3秒。
• 制限： プラスチックパッケージおよび半導体ダイへの熱ダメージを避けるため、手はんだ付けは1回のみ行うこと。

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分未満浸漬することを推奨します。指定外の化学薬品を使用すると、プラスチックパッケージ材料やレンズを損傷する可能性があります。

6.4 保管および取扱い

• ESD対策： LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。リストストラップ、静電気防止手袋の着用、および適切に接地された設備上での取り扱いが必須です。
• 湿気感受性： 本パッケージは湿気に敏感です。元の密封防湿バッグ（乾燥剤入り）を開封後、30°C以下かつ相対湿度60%以下の環境で保管する場合、1週間以内に使用してください。元のバッケージから出してより長期間保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器内または窒素雰囲気中での保管が必要です。元の包装外で1週間以上保管された部品は、はんだ付け前にベーキング（例：60°Cで20時間）を行い、吸湿した水分を除去し、リフロー工程中の「ポップコーン現象」を防止してください。

7. 梱包および注文情報

7.1 テープ・リール仕様

本デバイスは自動実装に対応した業界標準パッケージで供給されます：

• リールサイズ： 直径7インチ。
• リールあたりの数量： 3000個。
• 最低発注数量： 残数は500個単位です。
• テープ仕様： ANSI/EIA 481-1-A-1994に準拠。空の部品ポケットはトップカバーテープで密封されています。
• 欠品部品： テープ内の連続する欠品部品（「欠品ランプ」）の最大数は2つです。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮点

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• ステータスインジケーター： 家電製品、電化製品、産業機器の電源、接続状態、または動作状態を示すライト。
• バックライト： 小型LCDディスプレイ、キーパッド、または装飾パネル用。
• 装飾照明： 看板、アクセント照明、またはコンシューマーガジェットに使用。
• センサーシステム： 光学センサーまたはインタラプタの光源として。

重要なお知らせ： データシートでは、これらのLEDは一般的な電子機器向けであると規定されています。特に故障が生命や健康を脅かす可能性がある用途（例：航空、医療機器、安全システム）など、卓越した信頼性を必要とするアプリケーションでは、事前の協議と承認が必要です。

8.2 回路設計上の考慮事項

• 電流制限： 常に直列電流制限抵抗または専用の定電流LEDドライバICを使用してください。抵抗値はオームの法則で計算します：R = (V_supply - V_F) / I_F最大Vを使用してください_F データシートから、部品間のばらつきがあっても電流が制限値を超えないようにします。
• 電力損失： 計算された電力（P = V_F * I_F）が、最悪ケースのVを考慮して、絶対最大定格76 mWを超えないことを確認してください。_F 周囲温度。
• 逆電圧保護： 逆電圧が印加される可能性がある場合（例：交流回路や誘導性負荷）、逆電圧をクランプするために保護ダイオードをLEDと並列（カソードをアノードに）配置すべきです。
• 熱管理： 高電流または高温環境で動作する設計の場合、PCBが適切な放熱対策を提供していることを確認してください。グランド/電源プレーンに接続された銅パッドは、放熱に役立ちます。

9. 技術紹介と動作原理

このLEDは、窒化インジウムガリウム（InGaN）半導体チップを基盤としています。InGaNは直接遷移型半導体材料であり、インジウムとガリウムの比率を変えることでバンドギャップエネルギーを調整できます。青色LEDでは、青色波長域（約465-475 nm）での光子放出に対応するバンドギャップをもたらす特定の組成が使用されています。

順方向電圧を印加すると、電子と正孔が半導体の活性領域に注入されます。これらが再結合する際に発光が起こり、エネルギーが光子（光）として放出されます。透明なエポキシ樹脂パッケージはレンズとして機能し、光の出力形状を整えるとともに、繊細な半導体チップとワイヤーボンディングを環境から保護します。

10. よくあるご質問 (FAQ)

10.1 Peak WavelengthとDominant Wavelengthの違いは何ですか？

ピーク波長 (λ_P）： 分光パワー出力が最も高い単一波長。これは物理的な測定値です。
主波長 (λ_d）： 人間の目の応答（CIE色度図）によって定義される、光の知覚色に最もよく一致する単一波長。青色LEDなどの単色光源では、両者は非常に近いことが多いですが、色知覚に関しては主波長の方がより関連性が高いです。

10.2 このLEDを20mAで連続駆動できますか？

はい、20mAは推奨される最大直流順方向電流です。ただし、最も長い寿命と最高の効率を得るためには、より低い電流（例えば、テストで使用される5mA）で駆動することが、表示用途では十分なことが多く、発熱も少なくなります。

10.3 ビニングシステムはなぜ存在するのですか？

製造上のばらつきにより、個々のLED間でV_F、輝度、波長にわずかな差異が生じます。ビニングは、これらのLEDを厳密に管理されたパラメータに基づいてグループに分類します。これにより、設計者は、製品内のすべてのユニットで一貫した輝度と色を保証するビンを選択でき、マルチLEDアレイや厳格な色要件のあるアプリケーションにおいて極めて重要です。

10.4 視野角はどのように解釈すればよいですか？

130度の視野角（2θ_1/2）とは、中心軸からの角度で輝度がオンアクシス値の50%に低下する角度が65度であることを意味します。したがって、半値全幅のビーム角度は130度となります。これは、広範囲の照明や多方向からの視認が必要なインジケータに適した、非常に広く拡散した光パターンを示しています。