SMD LED LTST-T180KEKT データシート - AlInGaP 赤色 - 120° 視野角 - 30mA - 75mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、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。この部品は自動化されたプリント基板（PCB）組立プロセス向けに設計されており、大量生産に最適です。その小型フォームファクタは、様々な電子分野におけるスペース制約のある用途に対応します。

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）指令への準拠、自動ピックアンドプレース機向けの業界標準である7インチリール上の8mmテープへの包装、および赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスへの完全な互換性を含みます。JEDEC Level 3の湿気感受性規格に事前調整されており、組立時の信頼性を確保します。そのターゲットアプリケーションは広範で、通信機器、オフィスオートメーション機器、家電製品、産業用制御システムにおける状態表示、信号・シンボル照明、フロントパネルバックライトなどを含みます。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

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応力限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。主な限界には、最大連続順電流（I_F）30 mA、パルス条件下（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのピーク順電流80 mA、最大逆電圧（V_R）5V、および消費電力（P_D）限界75 mWが含まれます。動作および保管温度範囲は-40°Cから+100°Cまで規定されています。

2.2 熱特性

熱管理はLEDの性能と寿命にとって重要です。最大許容接合温度（T_j）は115°Cです。接合部から周囲空気への代表的な熱抵抗（R_θJA）は140 °C/Wです。このパラメータは、半導体接合部から熱がどれだけ効果的に放散されるかを示します。低い値ほど優れています。特に高電流で動作する場合、接合温度を安全限界内に維持するためには、適切な熱放散を備えたPCBレイアウトが不可欠です。

2.3 電気的・光学的特性

これらは、標準試験条件（T_a=25°C、I_F=20mA）下で測定された代表的な性能パラメータです。光度（I_V）は最小140 mcdから最大420 mcdの範囲にあり、具体的な値はビンランクによって決定されます。視野角（2θ_1/2）は120度で、強度が軸上値の半分に低下する全角度として定義され、広く拡散した発光パターンを示します。主波長（λ_d）は615 nmから628 nmの間にあり、知覚される赤色を特徴付けます。順電圧（V_F）は、試験電流において通常1.7Vから2.5Vの範囲です。

3. ビンランクシステムの説明

LEDの発光出力はロットによって異なる場合があります。ビニングシステムは、一貫した性能を持つデバイスをグループに分類するために使用されます。このLEDは光度（I_V）ビンランクシステムを使用しています。ビンはR2、S1、S2、T1とラベル付けされ、20 mAでの対応する最小および最大光度値（例：S1: 185-240 mcd、T1: 315-420 mcd）を持ちます。各ビン内では+/-11%の許容差が適用されます。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輝度の一貫性を持つLEDを選択できます。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフィカルデータが参照されていますが、このようなデバイスの代表的な曲線には、設計分析に重要な以下の関係が含まれます：

• I-V曲線（電流対電圧）：順電流と順電圧の間の指数関数的関係を示します。ニー電圧は通常、指定されたV_Fの範囲付近です。この曲線は、電流制限駆動回路を設計する上で極めて重要です。
• 光度対順電流：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、通常、動作範囲内ではほぼ線形関係にあり、高電流では飽和または過剰な発熱を引き起こす可能性があります。
• 光度対周囲温度：周囲（または接合）温度が上昇するにつれて光出力が低下する様子を示します。これは高温環境で動作するアプリケーションにとって重要です。
• スペクトル分布：相対放射パワー対波長のプロットで、約630 nm付近のピーク発光波長（λ_P）と約15 nmのスペクトル半値幅（Δλ）を示し、狭帯域の赤色発光を確認します。

5. 機械的・パッケージ情報

LEDは標準的なSMDパッケージで提供されます。レンズカラーはウォータークリアで、光源カラーはAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料によって生成される赤色です。詳細なパッケージ寸法はデータシートの図面に記載されており、長さ、幅、高さ、パッド間隔が含まれます。特に断りのない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、標準公差は±0.2 mmです。極性は物理的なマーキングまたはパッド設計（通常はカソードマーク）によって示されます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 推奨IRリフロープロファイル

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。推奨される赤外線リフロープロファイルはJ-STD-020B規格に準拠する必要があります。主なパラメータには、150-200°Cの予熱温度、最大120秒の予熱時間、260°Cを超えないピーク温度、およびはんだペースト仕様に従った液相線以上時間（TAL）が含まれます。ピーク温度の5°C以内の総時間は最大10秒に制限し、リフローは2回以上実行しないでください。

6.2 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分未満浸漬することは許容されます。指定外の化学洗浄剤はエポキシレンズまたはパッケージを損傷する可能性があります。

6.3 保管および取り扱い

LEDは湿気に敏感です。乾燥剤と共に元の防湿バッグに密封されている場合、保管は≤30°C、≤70% RHで、1年以内に使用してください。バッグを開封した後は、保管環境が30°C、60% RHを超えないようにしてください。周囲環境に168時間以上さらされた部品は、吸収した湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象を防ぐために、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも48時間ベーキングする必要があります。

7. 包装および注文情報

標準包装は、直径7インチ（178 mm）のリール上の8mm幅エンボスキャリアテープです。各リールには5000個が含まれます。残数注文の場合、最小包装数量は500個です。テープはカバーテープで密封されています。包装はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

LEDは電流駆動デバイスです。均一な輝度を確保し、特に複数のLEDが並列に接続されている場合の電流の偏りを防ぐために、各LEDと直列に電流制限抵抗を使用する必要があります。抵抗値（R）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。ここで、V_Fは所望の電流I_FにおけるLEDの順電圧です。電流制限なしで電圧源から直接LEDを駆動することは推奨されず、デバイスを破損する可能性が高いです。

8.2 設計上の考慮事項と注意点

この製品は汎用電子機器向けです。故障が安全性を脅かす可能性のある高い信頼性を必要とするアプリケーション（例：航空、医療、輸送）では、特定の認定と協議が必要です。PCBパッドレイアウトは、適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するために、データシートの推奨設計に従う必要があります。特に密閉空間や高周囲温度では、75 mWの放熱を管理するためのPCB上の熱設計に注意を払う必要があります。

9. 技術比較と差別化

GaAsP（ガリウムヒ素リン）赤色LEDなどの旧来技術と比較して、このデバイスで使用されているAlInGaP材料は、はるかに高い発光効率を提供し、同じ電流でより明るい出力と、より優れた温度安定性をもたらします。120度の視野角は、軸外角度からの視認が必要なパネルインジケータに適した非常に広く均一な照明パターンを提供し、集光用の狭角LEDとは対照的です。標準IRリフロープロセスとの互換性は、手作業またはウェーブはんだ付けを必要とするLEDと差別化され、費用対効果の高い高速自動組立を可能にします。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを5V電源で直接駆動できますか？

A: いいえ。直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、20mAでの典型的なV_Fが2.0V、5V電源の場合、R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ωです。抵抗は必須です。

Q: 赤色LEDのウォータークリアレンズとはどういう意味ですか？

A: レンズ材料自体は無色/透明です。赤色は内部のAlInGaP半導体チップによってのみ発光されます。透明レンズは、着色拡散レンズと比較して、より広い視野角と少ない色歪みを可能にすることが多いです。

Q: 最大電流は30mAですが、試験条件は20mAです。どちらを使用すべきですか？

A: 20mA条件は光学的特性を規定するための標準試験点です。LEDは絶対最大値30mA DCまでの任意の電流で動作させることができますが、光度と順電圧はそれに応じて変化します（性能曲線参照）。低い電流で動作させることは寿命を延ばし、発熱を減らします。

Q: 保管湿度がなぜそんなに重要ですか？

A: SMDパッケージ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、パッケージをクラックしたり内部接合を剥離させたりする可能性があります。これはポップコーン現象として知られています。

11. 実用的アプリケーション事例研究

シナリオ：ネットワークルータの状態表示パネルの設計複数のLED（電源、LAN、WAN、Wi-Fi）が必要です。このLEDモデルを使用して、設計者は次のようにします：1）推奨パッドフットプリントに従って、フロントパネルPCBレイアウトにLEDを配置します。2）各LEDについて、システムの3.3Vロジック電源と目標電流15mA（輝度と電力のバランスのため）に基づいて直列抵抗を計算します。V_F= 2.0Vと仮定すると、R = (3.3V - 2.0V)/0.015A ≈ 87 Ω（82 Ωまたは100 Ωの標準値を使用）。3）PCBレイアウトがLEDパッドの下にある程度の熱放散用銅面積を提供することを確認します。4）部品表（BOM）内のすべてのLEDに対して同じ光度ビンコード（例：S1）を指定し、パネル全体で均一な輝度を保証します。5）組立中に推奨リフロープロファイルに従います。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオードは、半導体p-n接合ダイオードです。順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が接合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と、エネルギーが放出されます。標準的なシリコンダイオードでは、このエネルギーは主に熱として放出されます。LEDでは、半導体材料（この場合はAlInGaP）が直接遷移型バンドギャップを持ち、エネルギーが光子（光）の形で放出されることを意味します。光の特定の波長（色）は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。広いバンドギャップは、より短い波長（より青い）の光を生成します。

13. 技術トレンドと開発動向

SMDインジケータLEDの一般的なトレンドは、より高い効率（電気入力ワット当たりのより多くの光出力）に向かっており、これにより電力消費と発熱が減少します。これにより、同じ電流でより明るいインジケータ、またはより低い電流で同じ輝度が可能になり、デバイスのバッテリ寿命を延ばします。パッケージサイズは縮小を続けており、より高密度のインジケータアレイや、ますます小型化する民生電子機器への統合を可能にしています。高度なビニング技術とより安定した半導体材料を通じて、温度や寿命にわたる色の一貫性と安定性を向上させることにも焦点が当てられています。世界的な環境規制に準拠した無鉛およびハロゲンフリー材料のより広範な採用への推進力は、依然として業界の主要な推進力です。