SMD LED LTST-M670KRKT データシート - AlInGaP 赤色 - ウォータークリアレンズ - 120° 視野角 - 最大電流30mA - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、現代の電子機器アプリケーション向けに設計された高輝度表面実装LEDの完全な技術仕様を提供します。本デバイスは、アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン化物（AlInGaP）半導体材料を利用して鮮やかな赤色光を出力します。ウォータークリアレンズパッケージに封入されたこのLEDは、自動組立プロセスおよび標準的な赤外線リフローはんだ付け技術との互換性を考慮して設計されており、大量生産に適しています。

この部品の中核的な利点は、環境規制（RoHS）への準拠、広い動作温度範囲にわたる安定した性能、効率的な取り扱いと実装を容易にするパッケージングです。主なターゲット市場は、信頼性の高い明るい赤色照明が求められる、民生電子機器、産業用制御パネル、自動車内装照明、および一般的な表示用途を含みます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

本デバイスは、以下の絶対最大条件下での動作を規定しています。これを超えると永久破損が発生する可能性があります。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：72 mW。これは、LEDが熱限界を超えることなく熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流：80 mA。これは、デューティ比1/10、パルス幅0.1msのパルス条件下でのみ許容されます。DC動作でこれを超えるとデバイスが損傷します。
• DC順電流（連続）：30 mA。これは、長期信頼性を確保し、規定された光学性能を維持するための連続定常動作における推奨最大電流です。
• 逆電圧：5 V。この値を超える逆バイアス電圧を印加すると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作温度範囲：-40°C から +85°C。本デバイスは、この完全な産業用温度範囲全体で規定されたパラメータ内で機能することが保証されています。
• 保存温度範囲：-40°C から +100°C。

2.2 電気的・光学的特性

以下の表は、標準試験条件（特に記載がない限りTa=25°C）における主要な性能パラメータを詳細に示しています。これらは設計者が回路計算と性能期待値に使用すべき値です。

• 光度（I_V）：順電流（I_F）20mAにおいて、最小90 mcdから代表値280 mcdの範囲。光度は、人間の目の明所視応答（CIE曲線）に一致するフィルターをかけたセンサーで測定されます。
• 視野角（2θ_1/2）：120度。この広い視野角は、光度が軸上値の半分に低下する角度として定義され、広い視認性が求められるアプリケーションにLEDを適したものにします。
• ピーク発光波長（λ_P）：639 nm（代表値）。これはスペクトル出力が最も強くなる波長です。
• 主波長（λ_d）：631 nm（代表値）。CIE色度図から導出され、人間の目に知覚されるLEDの色を最もよく表す単一波長です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：20 nm（代表値）。これはスペクトル純度を示します。値が小さいほど単色性の高い光源であることを意味します。
• 順電圧（V_F）：代表値2.4V、I_F=20mAにおいて2.0Vから2.4Vの範囲。この値の許容差は+/- 0.1Vです。このパラメータは直列電流制限抵抗値の計算に極めて重要です。
• 逆電流（I_R）：逆電圧（V_R）5Vを印加した場合、最大10 µA。

3. ビニングシステムの説明

生産ロット間で輝度の一貫性を確保するため、これらのLEDの光度は特定のビンに分類されます。各ビンは、標準的な20mA試験電流で測定した場合の保証された最小および最大光度範囲を定義します。

本製品のビンコードは以下の通りです：Q2 (90.0-112.0 mcd)、R1 (112.0-140.0 mcd)、R2 (140.0-180.0 mcd)、S1 (180.0-224.0 mcd)、S2 (224.0-280.0 mcd)。各光度ビンには+/-11%の許容差が適用されます。このLEDを指定する設計者は、使用するビンを認識する必要があります。それは最終アプリケーションで達成される輝度に直接影響するためです。均一な外観が求められる重要なアプリケーションでは、同じビンコードのLEDを使用すべきです。

4. 性能曲線分析

元の文書では特定のグラフ曲線が参照されていますが、その意味合いは設計にとって重要です。このような曲線に示される主要な関係には以下が含まれます：

• I-V（電流-電圧）曲線：順電圧と電流の間の指数関数的関係を示します。曲線には明確な膝電圧（約2.0-2.4V）があり、それを超えるとわずかな電圧増加で電流が急速に増加します。これは、LEDが電流源または直列抵抗を伴う電圧源で駆動されなければならない理由を強調しています。
• 光度 vs. 順電流：通常、推奨動作範囲内では駆動電流と光出力の間にほぼ線形の関係を示します。最大DC電流を超えてLEDを駆動すると、熱の超線形増加と効率低下を引き起こす可能性があります。
• 光度 vs. 周囲温度：AlInGaP LEDの場合、一般に周囲温度が上昇すると光出力は低下します。このデレーティングを理解することは、高温で動作するアプリケーションで十分な輝度を維持するために不可欠です。
• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、約639 nmにピークを持ち、特性幅（半値幅）は約20 nmです。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 デバイス寸法

LEDは標準的なEIA表面実装パッケージ外形に準拠しています。PCBフットプリント設計に必要なすべての重要な寸法（本体の長さ、幅、高さ、リード間隔など）は、標準許容差±0.2 mmで元の文書に提供されています。パッケージはウォータークリアレンズ材質を特徴とします。

5.2 PCBランドパターン設計

信頼性の高いはんだ付けと適切な機械的位置合わせを確保するために、推奨されるプリント基板（PCB）取り付けパッドレイアウトが提供されています。このランドパターンは、赤外線および気相リフローはんだ付けプロセスの両方に最適化されています。良好なはんだ接合の形成、熱管理、およびリフロー中のトゥームストーニング防止のためには、この推奨フットプリントに従うことが重要です。

5.3 極性識別

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、またはレンズや本体の角切りなどの視覚的マーカーで識別されます。アノード（正極端子）はもう一方のリードです。逆バイアスを印加するとデバイスが損傷する可能性があるため、組立時には正しい極性を守らなければなりません。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

本コンポーネントは、鉛フリー（Pbフリー）赤外線リフローはんだ付けプロセスに対応しています。JEDEC規格J-STD-020Bに準拠した推奨プロファイルが提供されています。主要なパラメータは以下の通りです：

• プリヒート温度：150-200°C
• プリヒート時間：最大120秒。
• ピークボディ温度：最大260°C。
• 液相線以上時間：はんだペーストメーカーの仕様に従うことが推奨されます。通常60-90秒です。

最適なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、および使用するオーブンに依存するため、特定のアプリケーションでの特性評価が推奨されます。

6.2 手はんだ付けに関する注意

手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。
• リードごとはんだ付け時間：最大3秒。
• 回数：プラスチックパッケージへの熱ストレスを避けるため、接合部ごとはんだ付けは1回のみ試みるべきです。

6.3 保管・取り扱い条件

湿気感受性は表面実装デバイスにとって重要な要素です。このLEDは、乾燥剤と共に防湿バッグに梱包されています。

• 密封パッケージ保管：温度≤ 30°C、相対湿度（RH）≤ 70%。デートコードからの保管寿命は1年です。
• パッケージ開封後：温度≤ 30°C、相対湿度≤ 60%で保管した場合のフロアライフは168時間（7日間）です。これ以上暴露された場合は、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を防止する必要があります。
• 長期開封保管：乾燥剤を入れた密閉容器または窒素パージしたデシケーター内で保管すべきです。

6.4 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。室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LEDを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プラスチックパッケージやレンズを損傷する可能性があります。

7. 梱包・発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、自動ピック＆プレースマシン用のエンボス加工キャリアテープに供給されます。

• テープ幅：8 mm。
• リール直径：7インチ（178 mm）。
• 1リールあたり数量：2000個。
• 最小発注数量（MOQ）：残数数量で500個。
• 梱包規格：EIA-481-1-B規格に準拠。テープにはカバーシールがあり、連続する空のコンポーネントポケットは最大2個まで許容されます。

8. アプリケーション設計推奨事項

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。最も信頼性が高く推奨される駆動方法は、複数のLEDが電圧源に並列接続されている場合（回路モデルA）でも、各LEDに直列電流制限抵抗を使用することです。これは、LEDごとの順電圧（V_F）の自然なばらつきを補償し、均一な電流、したがってすべてのデバイス間での均一な輝度を確保します。個別の抵抗なしで複数のLEDを並列駆動すること（回路モデルB）は推奨されません。最も低いV_Fを持つLEDが不均衡に多くの電流を引き、輝度の不均一や過負荷の原因となるためです。

直列抵抗値（R_s）はオームの法則を使用して計算されます：R_s= (V_電源- V_F) / I_F。電流が所望のI_Fを超えないことを保証する保守的な設計のためには、データシートの最大V_F.

を使用してください。

• 8.2 設計上の考慮事項熱管理：
• 消費電力は低いですが、接合温度を限界内に維持することが長寿命の鍵です。特に高温環境または最大電流付近で動作する場合、ヒートシンクとして機能する十分な銅面積をPCBパッド上に確保してください。ESD保護：
• 高度に敏感とは明示されていませんが、組立時には標準的なESD取り扱い予防策を守るべきです。適用範囲：

このコンポーネントは標準的な電子機器を対象としています。例外的な信頼性が求められる、または故障が安全性にリスクをもたらす可能性のあるアプリケーション（例：航空、医療生命維持装置）では、追加の認定試験およびメーカーとの協議が必要です。

9. 技術比較・差別化

GaAsP（ガリウムヒ素リン化物）赤色LEDのような旧来の技術と比較して、このAlInGaPベースのデバイスは著しく高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより大きな輝度を実現します。拡散または着色レンズとは対照的に、ウォータークリアレンズは可能な限り高い光取り出し効率と、シャープで明るい点光源が求められるアプリケーションに適した、より集光された強力なビームパターンを提供します。120度の視野角は、軸上輝度と軸外視認性の良いバランスを提供します。標準的なIRリフロープロセスとの互換性は、手はんだ付けやフローはんだ付けが必要な可能性のあるLEDとの差別化要因です。

10. よくある質問（FAQ）

Q: このLEDを30mAで連続駆動できますか？

A: はい、30mAは推奨される最大DC順電流です。最適な寿命と温度影響を考慮すると、より低い電流（例：20mA）で設計することがしばしば推奨されます。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（639 nm）は、発光スペクトルの物理的なピークです。主波長（631 nm）は、人間の目に同じ色に見える純粋な単色光の単一波長を表す計算値です。主波長は色指定により関連性があります。

Q: 定電圧電源を使用する場合でも、なぜ直列抵抗が必要なのですか？_FA: LEDの順電圧には許容差があり、温度上昇とともに低下します。直列抵抗は負帰還を提供します：電流が増加しようとする場合（例：低いV

の部品や温度上昇による）、抵抗両端の電圧降下が増加し、電流の上昇を制限してLEDの動作を安定させます。

Q: 発注時のビンコードはどのように解釈すればよいですか？

A: ビンコード（例：S1）は、そのロットのLEDの保証された光度範囲を指定します。設計で期待できる最小輝度を理解するために、常に第3章の表と照らし合わせてビンコードを確認してください。

11. 実用的なアプリケーション例例1: ステータス表示パネル：

産業用制御ユニットが、フロントパネル上の故障および状態表示としてこれらのLEDのアレイを使用しています。広い120°視野角により、オペレーターが様々な位置から表示を確認できます。設計者は高輝度のためにS2ビンを使用し、5Vラインからの20mA駆動電流用の直列抵抗を計算します：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130オーム（標準の130または150オーム抵抗が選択されます）。PCBレイアウトは推奨パッドパターンに従い、自動実装と良好なはんだ接合を確保します。例2: メンブレンスイッチのバックライト：

LEDはメンブレンキーパッド上の半透明グラフィックの背後に配置されます。ウォータークリアレンズと高輝度により、鮮明で均一に照らされたシンボルを提供します。この場合、密閉スイッチアセンブリ内での消費電力と熱を最小限に抑えながら所望のバックライトレベルを達成するために、より低い電流（例：10mA）でLEDを駆動するかもしれません。

12. 技術原理の紹介

このLEDは、アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン化物（AlInGaP）半導体技術に基づいています。p-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合中に放出されるエネルギーは光子（光）として放出されます。AlInGaP合金の特定の組成は、半導体のバンドギャップエネルギーを決定し、それが直接発光の波長（色）を決定します—この場合は赤色です。ウォータークリアエポキシレンズは、半導体ダイを保護し、光出力ビームを整形し、チップからの光取り出しを向上させる役割を果たします。

13. 業界動向と発展