SMD LED LTST-S320TBKT データシート - サイドビュー - 3.2x1.6x1.2mm - 2.8-3.8V - 76mW - ブルー InGaN - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、超小型サイドビュー表面実装デバイス (SMD) 発光ダイオード (LED) の完全な技術仕様を提供します。このデバイスは、自動化されたプリント基板 (PCB) 組立用に設計されており、スペースが重要な制約となるアプリケーションに適しています。そのコンパクトなフォームファクタと信頼性の高い性能は、現代の電子機器の理想的な構成部品となっています。

1.1 中核的な利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、InGaN (窒化インジウムガリウム) 半導体チップによる超高輝度出力、広い130度の視野角、大量生産で使用される標準的な赤外線 (IR) リフローはんだ付けプロセスとの完全な互換性です。パッケージははんだ付け性を向上させるためのスズめっきを施しており、効率的なピックアンドプレース自動化のために業界標準の8mmテープおよび7インチリールに供給されます。

ターゲットアプリケーションは、幅広い民生用および産業用電子機器に及びます。一般的には、状態表示、キーパッドやキーボードのバックライト、制御パネルのシンボル照明、マイクロディスプレイへの統合などに使用されます。その信頼性と性能は、通信機器、オフィスオートメーション機器、家電製品、および様々な産業用制御システムに適しています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

適切な回路設計と所望の性能達成のためには、電気的および光学的パラメータを十分に理解することが不可欠です。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある限界を定義します。周囲温度 (Ta) 25°Cで規定されています。

• 消費電力 (Pd):76 mW。これはデバイスが安全に熱として放散できる最大電力です。
• 連続順方向電流 (IF):20 mA DC。これは信頼性の高い長期動作のための推奨最大電流です。
• ピーク順方向電流:100 mA、パルス条件 (1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅) でのみ許容されます。DC定格電流を超えると、たとえ短時間でもLEDの性能劣化を引き起こす可能性があります。
• 動作温度範囲:-20°C から +80°C。デバイスはこの環境温度範囲内で動作することが保証されています。
• 保管温度範囲:-30°C から +100°C。
• はんだ付け温度:ピーク温度260°Cで最大10秒間のIRリフローはんだ付けに耐えられます。これは無鉛 (Pbフリー) 組立プロセスの標準です。

2.2 電気光学特性

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

• 光度 (Iv):最小28.0ミリカンデラ (mcd) から最大180.0 mcdの範囲です。実際の値はデバイスのビンランクによって決まります (セクション3参照)。
• 視野角 (2θ1/2):130度。これは、光度が中心軸で測定された値の半分に低下する全角度です。サイドビューパッケージは、実装面に対して垂直に光を放射するように設計されており、サイド照明アプリケーションにとって重要なパラメータです。
• ピーク発光波長 (λP):代表値は468ナノメートル (nm) で、可視スペクトルの青色領域に位置します。
• 主波長 (λd):465.0 nm から 475.0 nm の範囲です。これは、色を定義する人間の目が知覚する単一波長です。
• スペクトル線半値幅 (Δλ):約25 nm。これは、放射される青色光のスペクトル純度または帯域幅を示します。
• 順方向電圧 (VF):20 mA時で2.8ボルトから3.8ボルトの範囲です。これはLEDが動作時の両端電圧降下であり、ドライバ設計にとって重要です。
• 逆方向電流 (IR):逆方向電圧 (VR) 5V印加時に最大10マイクロアンペア (μA)。LEDは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータはテスト目的のみです。

3. ビンランクシステムの説明

製造上のばらつきにより、LEDは性能ビンに分類されます。このシステムにより、設計者は一貫したアプリケーション性能のために厳密に制御された特性を持つデバイスを選択することができます。

3.1 順方向電圧 (VF) ビニング

LEDは、20 mA時の順方向電圧降下によってグループ化されます。ビンはD7 (2.80V - 3.00V) からD11 (3.60V - 3.80V) の範囲で、各ビンの許容差は±0.1Vです。同じVFビンからLEDを選択することで、複数のデバイスを並列接続した場合に均一な輝度と電流分布を確保します。

3.2 光度 (Iv) ビニング

これは主要な輝度ビニングです。ビンはN (28.0-45.0 mcd)、P (45.0-71.0 mcd)、Q (71.0-112.0 mcd)、R (112.0-180.0 mcd) と定義され、各ビンの許容差は±15%です。これにより、最終アプリケーションでの光出力レベルを精密に制御できます。

3.3 主波長 (λd) ビニング

LEDは色度点によって選別されます。このブルーLEDの場合、ビンはAC (465.0-470.0 nm) とAD (470.0-475.0 nm) で、厳密な許容差は±1 nmです。これにより、アレイやディスプレイ内の異なるLED間の色のばらつきを最小限に抑えます。

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ついてより深い洞察を提供します。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V カーブ)

I-V特性は非線形です。この曲線は、オンしきい電圧 (~2.8V) を超えるわずかな電圧増加が電流の急激な増加を引き起こすことを示しています。したがって、LEDは熱暴走や破壊を防ぐために、定電圧源ではなく電流制限付きの電源で駆動する必要があります。

4.2 光度 vs. 順方向電流

この曲線は、定格動作範囲内では光出力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、非常に高い電流では発熱が増加するため、効率 (ルーメン毎ワット) が低下する可能性があります。

4.3 スペクトル分布

スペクトル出力グラフは、InGaNベースのブルーLEDに特徴的な、約468 nmを中心とする単一のピークを示しています。比較的狭い半値幅は、良好な色飽和度を示しています。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

デバイスは業界標準のSMDフットプリントに準拠しています。主要寸法は、本体長約3.2 mm、幅1.6 mm、高さ1.2 mmです。すべての公差は通常±0.1 mmです。サイドビュー設計は、主要な発光面がパッケージの小さい側面にあることを意味します。

5.2 PCB パッドレイアウトと極性

PCB設計のため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。カソード (負極) 端子は、通常、LEDパッケージ上の切り欠き、緑色の点、または角切りなどの視覚的マーカーで識別されます。PCBのシルクスクリーンは、組立エラーを防ぐために極性を明確に示す必要があります。適切なパッドサイズと間隔は、信頼性の高いはんだ接合を実現し、リフロー中のトゥームストーニングを防止するために重要です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けプロファイル

このデバイスは無鉛 (Pbフリー) はんだ付けプロセスに対応しています。推奨プロファイルには、予熱ゾーン (150-200°C)、制御された立ち上がり、260°Cを超えないピーク温度、およびピーク温度での時間は最大10秒が含まれます。リフローサイクルの総数は2回に制限する必要があります。このプロファイルは、パッケージの完全性と信頼性の高い電気的接続を確保するためにJEDEC標準に基づいています。

6.2 保管と取り扱い

LEDは湿気に敏感です (MSL 3)。乾燥剤入りの元の密閉防湿バッグに保管した場合、30°C以下、相対湿度90%以下の環境で1年間の保存寿命があります。袋を開封した後は、部品は30°C以下、相対湿度60%以下の環境条件で1週間以内に使用する必要があります。それ以上暴露された場合は、はんだ付け前に60°Cで少なくとも20時間のベーキング (乾燥) を行い、吸収した湿気を除去してポップコーン現象 (リフロー中のパッケージ割れ) を防止する必要があります。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコール (IPA) やエチルアルコールなどのアルコール系溶剤のみを使用してください。LEDは室温で1分未満浸漬する必要があります。過酷または規定外の化学薬品は、エポキシレンズやパッケージを損傷する可能性があります。

6.4 静電気放電 (ESD) 対策

この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対策を講じる必要があります。これには、接地された作業台、リストストラップ、導電性フロアマット、および帯電防止包装の使用が含まれます。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

部品は、幅8 mmのエンボス加工キャリアテープに供給されます。テープは標準の7インチ (178 mm) 直径のリールに巻かれています。各リールには3000個が含まれます。テープは保護カバーテープで密封されています。梱包はANSI/EIA-481規格に準拠しています。

7.2 最小発注数量

標準梱包数量は1リール (3000個) です。1リール未満の数量については、残数在庫用に500個の最小パックが用意されています。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

8.1 ドライバ回路設計

電圧源から給電する場合は、常に定電流ドライバまたはLEDと直列に電流制限抵抗を使用してください。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます: R = (電源電圧 - LEDのVF) / 希望電流。VF範囲 (2.8-3.8V) を考慮し、低VFのデバイスであっても電流が絶対最大定格を決して超えないように、最悪ケースシナリオで設計してください。

8.2 熱管理

消費電力は低い (76 mW) ですが、長寿命と光出力維持のためには効果的な熱管理が依然として重要です。LEDの放熱パッド (該当する場合) またははんだ付けパッドに接続された十分な銅面積をPCBに確保し、熱を逃がすようにしてください。高い周囲温度または最大電流での動作は、デバイスの寿命を短縮します。

8.3 光学統合

サイドビュー発光プロファイルは、エッジライティング用の光導波路、垂直面上のシンボル照明、またはPCBに隣接するキーのバックライトに理想的です。光パイプや拡散板を設計する際は、130度の視野角を考慮し、ターゲット領域が均一に照明されるようにしてください。

9. 技術比較と差別化

トップビューSMD LEDと比較して、このサイドビュー型は、光をPCB面と平行に放射する必要があるスペース制約のある設計において、明確な機械的利点を提供します。InGaNチップの使用は、従来技術と比較してより高い効率と明るい青色出力を実現します。標準的なIRリフローおよびテープ＆リール梱包との互換性により、自動化された大量生産においてコスト効率が高く、手動はんだ付けを必要とするLEDと差別化されています。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 このLEDを5V電源から直接駆動できますか？

いいえ。5Vに直接接続すると過剰な電流が流れ、LEDは瞬時に破壊されます。常に直列の電流制限抵抗または専用の定電流LEDドライバを使用する必要があります。

10.2 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長 (λP) は、スペクトルパワー出力が最大となる波長です。主波長 (λd) は、CIE色度図上の色座標から導出され、知覚される色を表します。このブルーLEDのような単色光源では、両者は非常に近い値ですが、色の仕様にはλdがより関連性があります。

10.3 袋を開封後の保管条件がなぜ厳しいのですか？

エポキシ包装材料は空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部圧力を発生させてパッケージを割る (ポップコーン現象) 可能性があります。MSL 3定格とベーキング手順は、この故障モードを防止します。

11. 実用的なアプリケーション例

シナリオ: ネットワークルーター用の状態表示パネルの設計パネルには状態アイコン (電源、インターネット、Wi-Fi) 用の小さな垂直スリットがあります。サイドビューLEDは、各スリットの真後ろのメインPCB上に実装されます。その130度の視野角により、スリット内からアイコンが均一に照明されます。設計者は、共通の電流源で駆動したときにすべての状態表示灯が同一の輝度と色を持つことを保証するために、同じ光度ビン (例: ビンQ) および順方向電圧ビン (例: ビンD9) からLEDを選択します。PCBレイアウトは推奨パッド形状に従い、組立業者は指定されたJEDEC準拠のリフロープロファイルを使用します。

12. 動作原理

これは半導体フォトニックデバイスです。InGaNヘテロ構造に基づいています。順方向バイアス電圧が印加されると、電子と正孔がそれぞれn型およびp型半導体層から活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合する際に光を放射します。InGaN材料の特定のバンドギャップエネルギーが発光の波長を決定し、この場合は青色スペクトル (~468 nm) になります。エポキシレンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力ビームを整形します。

13. 技術トレンド

ブルーLEDの基盤技術であるInGaNは、白色LED (蛍光体変換による) およびフルカラーディスプレイを可能にする固体照明における画期的な開発でした。現在のSMD LED技術のトレンドは、発光効率の向上 (ワット当たりの光出力の増加)、白色LEDの演色性評価数 (CRI) の改善、信頼性と寿命の向上、超小型アプリケーションのためのさらに小さなパッケージサイズの実現に焦点を当てています。パッケージ材料の進歩も、熱管理の改善、より広い視野角、またはより制御されたビームパターンの提供を目指しています。