LTST-C990KRKT 表面実装LEDデータシート - 赤色AlInGaPチップ - 20mA - 1.6-2.4V - 中国語技術文書

製品概要

本ドキュメントは、コンパクトで高輝度の表面実装デバイス（SMD）LEDランプの技術仕様について詳細に説明します。この部品は自動化されたプリント基板（PCB）実装用に設計されており、様々な電子機器におけるスペース制約のある用途に最適です。

1.1 製品特性

• RoHS環境指令に準拠。
• ドーム型レンズを採用し、光分布を最適化。
• 超高輝度アルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体チップを使用し、赤色スペクトル範囲で高い発光効率を実現します。
• 8mm編帯包装を採用し、リール直径は7インチで、標準自動化実装設備に対応しています。
• EIA（Electronic Industries Alliance）標準パッケージ外形に準拠しています。
• 集積回路（IC）出力による直接駆動が可能な設計。
• 赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに完全対応。

1.2 応用分野

このLEDは、以下を含む広範なアプリケーションシーンに適しています：

• 通信機器、オフィスオートメーション機器、家電製品および産業制御システム。
• キーボードとキーのバックライト照明。
• ステータスおよび電源インジケーター。
• マイクロディスプレイとパネルインジケータ。
• 信号灯とシンボル照明。

2. 技術パラメータ：客観的かつ詳細な解読

2.1 絶対最大定格

以下の定格は、この範囲を超えるとデバイスに永久損傷が生じる可能性のある限界値を定義します。全ての値は周囲温度（Ta）25°Cにおいて規定されています。

• 消費電力（Pd）：62.5 mW。これは、性能劣化を起こさずに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_F(PEAK)）：60 mA。これは最大許容パルス順電流であり、通常、過熱を防ぐためにデューティ比1/10、パルス幅0.1msの条件下で規定されます。
• 直流順電流（I_F）：25 mA。これは長期にわたる信頼性の高い動作を確保するために推奨される最大連続順電流です。
• 逆方向電圧（V_R）：5 V。逆バイアス時にこの電圧を超えると接合の破壊が発生する可能性があります。
• 動作温度範囲：-30°C から +85°C。デバイスが動作するように設計された周囲温度の範囲。
• 保管温度範囲：-40°C から +85°C。非動作状態における保管温度範囲。
• 赤外線はんだ付け条件：260°Cのピーク温度を10秒間耐え、鉛フリー（Pb-free）リフロー工程基準に適合。

2.2 電気的および光学的特性

これらのパラメータは、標準試験条件（Ta=25°C、I_F=20mA、特に断りのない限り）におけるデバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度（I_V）：180.0 - 1120.0 mcd（ミリカンデラ）。フィルタマッチングされたCIE明所視（人間の目）応答曲線を持つセンサーで測定。この広範囲はビニングシステムにより管理。
• 視野角（2θ_1/2）：75度。これは、中心軸（0°）における光度測定値の半分となる全角です。ドームレンズがこの広視野角の光配列を形成しています。
• ピーク発光波長（λ_P）：639 nm（代表値）。スペクトルパワー出力が最大値に達する時の波長。
• 主波長（λ_d）：624.0 - 636.0 nm。CIE色度図に基づいて計算され、これは人間の目が知覚する、色（赤）を定義する単一波長です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：20 nm（典型値）。ピーク強度の半値で測定される発光スペクトル帯域幅であり、色純度を示す。
• 順方向電圧（V_F）：1.6 - 2.4 V。20mA駆動時のLED両端の電圧降下。ドライバ設計時にはこの範囲を考慮する必要がある。
• 逆方向電流（I_R）：10 μA（最大値）。5Vの逆バイアス印加時のリーク電流。

3. グレーディングシステムの説明

アプリケーションにおける一貫性を確保するため、LEDは主要な光学パラメータに基づいて分類（ビニング）されます。

3.1 発光強度グレーディングコード

このデバイスは、20mAで測定された最小および最大発光強度に基づいて分類されます。各ビン内の許容差は +/-15% です。

• Sグレード：180.0 - 280.0 mcd
• Tグレード：280.0 - 450.0 mcd
• Uグレード：450.0 - 710.0 mcd
• Vグレード：710.0 - 1120.0 mcd

複数のLEDの輝度均一性が求められるアプリケーションでは、適切なグレードを選択することが極めて重要です。

4. 性能曲線分析

仕様書では特定の図表（例：図1、図5）が参照されていますが、以下の分析は提供された表データと標準的なLEDの動作に基づいています。

4.1 IV（電流-電圧）曲線の意味

20mAにおける順方向電圧（V_F）の範囲は1.6Vから2.4Vであり、これはダイオードの典型的な指数関係を示している。特定の素子の実際のV_Fは、半導体材料の特性と接合温度に依存する。設計者は、安定した電流を維持し、輝度の一貫性を確保するために、電流制限回路がこの範囲に対応できるようにしなければならない。

4.2 温度特性

規定された動作温度範囲は-30°Cから+85°Cです。注意すべき点は、LED特性が温度依存性を持つことです。一般的に、順方向電圧（V_F）は負の温度係数（温度上昇とともに低下）を持ち、発光強度も接合温度の上昇とともに低下します。性能と寿命を維持するためには、特に最大定格電流に近い状態で動作する場合、PCB上での十分な熱管理が不可欠です。

4.3 スペクトル分布

主波長は624nmから636nmの範囲にあり、典型的なスペクトル半値幅は20nmで、このLEDは飽和した赤色光を発します。比較的狭いスペクトルはAlInGaP技術の特徴であり、GaAsPなどの旧来技術と比べて、より優れた色純度を提供します。

5. 機械的仕様とパッケージング情報

5.1 パッケージ外形寸法

このLEDは標準的なSMDパッケージ外形に準拠しています。特に断りのない限り、全ての寸法はミリメートル単位で、典型的な公差は±0.1mmです。具体的なパッケージ寸法と高さはパッケージ図面で定義されており、これはPCBレイアウトとクリアランスチェックに極めて重要です。

5.2 推奨PCBランドパターン

信頼性の高いはんだ付けと機械的安定性を確保するために、推奨ランドパターン（銅ランド設計）が提供されています。この推奨事項に従うことは、リフロー工程における適切なはんだフィレットの形成と位置合わせに寄与します。

5.3 極性識別

カソードは通常、デバイス上に刻印されており、一般的な方法としてはノッチ、緑色のマーキング、またはパッケージ内の短いリードがあります。組立時の正しい極性方向は、デバイスが正常に動作することを保証するために極めて重要です。

6. はんだ付けと組立ガイド

6.1 リフローはんだ付けパラメータ（鉛フリープロセス）

このデバイスは、ピーク温度260°C、最大10秒の赤外線リフローはんだ付けに適しています。部品を徐々に加熱し、熱衝撃を最小限に抑えるため、プリヒート段階（150-200°C、最大120秒）を含む推奨温度プロファイルを使用することをお勧めします。温度プロファイルは、JEDEC規格に基づき、具体的なPCB設計とはんだペーストを考慮して設定および検証する必要があります。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けを行う場合は、温度制御付きはんだごてを使用し、最高温度を300°Cに設定してください。LED端子との接触時間は3秒を超えてはならず、エポキシ樹脂パッケージと半導体チップへの熱ダメージを防ぐため、各パッドは一度だけはんだ付けするようにしてください。

6.3 保管条件

LEDは湿気に敏感なデバイス（MSLレベル3）です。元の密封防湿バッグ（乾燥剤入り）で保管する場合、環境は≤30°C、相対湿度≤90%を保ち、1年以内に使用してください。バッグを開封後は、保管環境を30°C、相対湿度60%を超えないようにしてください。環境空気中に1週間以上さらされた部品は、吸収した水分を除去し、はんだ付け工程での「ポップコーン」現象を防止するため、リフローはんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングする必要があります。

6.4 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）やエタノ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は常温で1分未満浸漬してください。指定外の化学洗浄剤は、プラスチックレンズや封止材を損傷する可能性があります。

7. 包装と注文情報

7.1 テーピング・リール仕様

部品は、幅8mmのエンボスキャリアテープに供給され、直径7インチ（178mm）のリールに巻き取られています。1リールあたり3000個を含みます。部品を保護するため、キャリアテープはカバーテープで密封されています。ポケットピッチおよび方向は業界標準（ANSI/EIA 481）に準拠しています。

7.2 最小発注数量

標準包装数量はロールあたり3000枚です。端数の場合、最小包装単位は500枚です。

8. 適用に関する推奨事項

8.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。均一な輝度を確保し、電流の不均一を防ぐため、複数のLEDが電圧源に並列接続される場合でも（仕様書の「回路モデルA」に示す通り）、各LEDに直列に電流制限抵抗を接続することを強く推奨します。電流調整なしで電圧源から直接LEDを駆動する（「回路モデルB」）ことは、輝度のばらつきを引き起こし、異なる素子間のV_Fの差異による過電流破損の可能性があるため、推奨されません。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流設定：最適な寿命を得るためには、推奨値である20mAの直流順方向電流以下で動作させてください。必要な輝度を得られる最小限の電流を使用すること。
• 熱管理：特に高温環境や大電流アプリケーションでは、PCBに十分な銅面積や放熱ビアを設けて放熱を確保すること。
• ESD対策：本デバイスは静電気放電（ESD）に敏感です。操作および組立時には適切なESD対策（静電気防止リストストラップ、接地作業台）を必ず実施してください。

9. 技術比較と差別化

このAlInGaP赤色LEDには、以下のような複数の利点があります：

• より高い効率と輝度：従来のGaAsP赤色LEDと比較して、AlInGaP技術は同じ駆動電流で著しく高い発光強度を提供します。
• より優れた温度安定性：他の一部の技術と比較して、AlInGaP LEDの発光強度は温度上昇に伴う低下幅が一般的に小さくなります。
• 標準化パッケージング：EIA標準に準拠したSMDパッケージは、多数の自動化組立装置およびPCB設計ライブラリとの互換性を確保し、設計および製造の複雑さを低減します。

10. よくある質問（技術仕様に基づく）

10.1 なぜ発光強度の範囲がこれほど広いのか（180-1120 mcd）？

この範囲は製造ロット全体の総合的な分布を表しています。分級システム（S、T、U、V）により、ユニットはより狭いグループに分類されます。設計者は、アプリケーションにおける一貫性を確保するために必要なグレードを指定します。

10.2 このLEDを25mAの電流で連続駆動することは可能ですか？

25mAは絶対最大直流定格電流ですが、長期信頼性を確保し、実際の熱条件を考慮するため、駆動回路はより低い電流、例えば典型的な試験条件である20mAで設計することを推奨します。デレーティング使用は信頼性向上に寄与します。

10.3 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_P）はスペクトル出力が最も強い物理的波長です。主波長（λ_d）は、人間の色覚知覚（CIE図表）に基づいて計算された値であり、知覚される色を定義します。このような赤色LEDのような単色光源の場合、両者は近いですが必ずしも完全に同一ではありません。

11. 実際の設計事例

シーン：ステータス表示パネルを設計する。均一な輝度の赤色LEDを5個使用し、5V電源ラインから給電する。

1. 段階選択：Uグレード（450-710 mcd）を選択し、高く均一な輝度を得る。
2. 駆動電流：各LEDの目標電流を18mAに設定し、輝度と寿命の良好なバランスを実現する。
3. 直列抵抗計算：オームの法則を使用：R = (V_電源- V_F) / I_F。V_F範囲（1.6V-2.4V）に適応するため、保守的な設計を採用し、最大V_F値で計算する：R = (5V - 2.4V) / 0.018A ≈ 144 Ω。最も近い標準値は150 Ωである。最小V_Fに対して電流を再計算する：I_F= (5V - 1.6V) / 150Ω ≈ 22.7mA、安全限界内に収まっています。したがって、各LEDに直列に150Ω、1/8Wの抵抗を接続するのは適切です。
4. レイアウト：推奨されるパッドレイアウトに従ってLEDと抵抗を配置してください。放熱のため、LEDパッド周囲に十分な銅箔エリアを確保してください。

12. 原理の概要

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネセンスによって光を発する半導体デバイスです。順方向電圧がp-n接合に印加されると、電子と正孔が活性領域（この例ではAlInGaPチップ）で再結合します。この再結合は、光子（光）の形でエネルギーを放出します。半導体の特定の材料組成（アルミニウム、インジウム、ガリウム、リン）は、バンドギャップエネルギーを決定し、それによって発光の波長（色）を直接定義します——この例では赤色です。ドーム形状のエポキシ樹脂レンズは、チップを保護し、半導体から取り出される光を増強し、放射パターンを広視野角に形成するために使用されます。

13. 発展動向

SMD LED技術の全体的なトレンドは、より高い発光効率（ワット当たりの電力入力に対する光出力の増加）、より高い信頼性、およびより小型のパッケージサイズ（高密度設計を可能にする）に向けて継続して進化しています。同時に、フルカラーディスプレイや自動車照明など、正確な色合わせと均一性を必要とするアプリケーションの要求を満たすため、色と強度のより厳しいビニング公差にも重点が置かれています。さらに、パッケージ材料の進歩は、より優れた熱性能と、高湿度や温度サイクルなどの過酷な環境条件に対する耐性を提供することを目的としています。