SMD LED LTST-E681VEWT データシート - サイズ 2.8x3.5x1.9mm - 順電圧 2.2V - 消費電力 196mW - 赤色 - 技術文書

1. 製品概要

LTST-E681VEWTは、信頼性が高く効率的なインジケータ照明を必要とする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です。このデバイスは、鮮やかな赤色光を発光するためにAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を利用しています。自動実装プロセスと互換性のあるコンパクトな業界標準パッケージに収められており、大量生産に適しています。

このLEDの中核的な利点には、環境安全性を確保するRoHS（有害物質使用制限）指令への適合が含まれます。自動ピックアンドプレース装置の標準である、直径7インチのリールに巻かれた8mm幅のテープに梱包されています。また、表面実装技術（SMT）基板の組み立てにおける主要な方法である赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスとの互換性も備えています。主なターゲット市場は、スペースが限られており信頼性が重要な、民生用電子機器、産業用制御パネル、自動車内装照明、汎用インジケータアプリケーションなどです。

2. 詳細技術パラメータ分析

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生じる可能性がある限界を定義します。これらの値を超える条件下でのLEDの動作は推奨されません。

• 消費電力 (Pd):196 mW。これは、周囲温度（Ta）25°CにおいてLEDパッケージが熱として放散できる最大電力です。この制限を超えると、半導体接合部の過熱リスクがあり、寿命の短縮や致命的な故障を引き起こす可能性があります。
• ピーク順電流 (I_FP):100 mA。これは、1/10デューティサイクル、1msパルス幅で規定される、最大許容パルス順電流です。DC定格よりも大幅に高く、短時間の高輝度フラッシュを可能にします。
• DC順電流 (I_F):70 mA。これは、通常の動作条件下でLEDに印加できる最大連続順電流です。
• 動作温度範囲:-40°C から +85°C。LEDはこの周囲温度範囲内で正しく機能するように設計されています。
• 保管温度範囲:-40°C から +100°C。動作していない状態では、このより広い温度範囲内で劣化することなくデバイスを保管できます。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、特に断りのない限り、Ta=25°C、I_F=50mAの標準試験条件で測定されます。これらはデバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度 (I_V):900 から 2800 mcd（ミリカンデラ）。これは、特定の方向に放射される光の知覚される強さの尺度です。広い範囲は、ビニングシステムが使用されていることを示します（第3章で詳細）。測定には、人間の目の明所視応答（CIE曲線）に近似するフィルタをかけたセンサーを使用します。
• 指向角 (2θ_1/2):120度。これは、光度が軸上（0°）で測定された値の半分に低下する全角度です。120度の角度は、広く拡散した光パターンを示し、広い視認性を必要とするアプリケーションに適しています。
• ピーク発光波長 (λ_P):632 nm（代表値）。これは、発光のスペクトルパワー分布が最大となる波長です。可視スペクトルの赤色領域に該当します。
• 主波長 (λ_d):624 nm（代表値）。CIE色度図から導出され、LEDの知覚される色を最もよく表す単一波長です。色指定のための重要なパラメータです。
• スペクトル半値幅 (Δλ):20 nm（代表値）。これは、最大パワーの半分におけるスペクトル発光の幅です。20nmという値はAlInGaP赤色LEDの特徴であり、比較的純粋な色を示しています。
• 順電圧 (V_F):2.2 V（代表値）、許容差±0.1V。これは、指定された50mA電流で駆動したときのLED両端の電圧降下です。定電流回路を設計する上で極めて重要です。
• 逆電流 (I_R):10 μA（最大）、V_R=5V時。このパラメータは品質保証のためだけに試験されます。LEDは逆バイアス動作用に設計されていません。回路で逆電圧を印加すると損傷する可能性があります。

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは性能ビンに分類されます。LTST-E681VEWTは、50mA時の光度に基づくビニングシステムを使用しています。

ビンコード（V2、W1、W2、X1、X2）は、最小および最大光度の昇順の範囲を表します。例えば、ビンコードX2には、光度が2240 mcdから2800 mcdの間のLEDが含まれます。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、設計者はコストと性能のバランスを取りながら、アプリケーションに適した輝度グレードを選択できます。この特定の型番については、主波長や順電圧の別々のビンはデータシートに示されておらず、製造時にこれらのパラメータが厳密に管理されていることを示唆しています。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフは参照されていますが、提供されたテキストでは完全には詳細化されていません。このようなLEDの典型的な曲線には以下が含まれます：

• I-V（電流-電圧）曲線:順電流と順電圧の間の指数関数的関係を示します。曲線は約1.8-2.0V付近に明確な膝電圧を持ち、その後はわずかな電圧増加で電流が急速に増加します。これが定電流駆動が不可欠である理由を強調しています。
• 光度 vs. 順電流:光出力が順電流にほぼ比例することを示しますが、非常に高い電流では飽和や効率の低下を示す可能性があります。
• 光度 vs. 周囲温度:接合温度が上昇すると光出力が減少することを示します。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な考慮事項です。
• スペクトル分布:相対パワー対波長のプロットで、約632nmにピークを持ち、ピークパワーの半分の幅が約20nmであることを示します。
• 指向角パターン:光強度の角度分布を示す極座標プロットで、拡散レンズによるランバートまたはニアランバート分布を持つ120°の指向角を確認します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 デバイス寸法

LEDはEIA標準のSMDパッケージに準拠しています。主要寸法（mm単位）は以下の通りです：

• 全長: 3.2 mm
• 全幅: 2.8 mm
• 全高: 1.9 mm
• レンズ幅: 2.2 mm
• レンズ長: 3.5 mm
• リード幅: 0.7 mm
• リード長: 0.8 mm

特に指定がない限り、許容差は±0.2mmです。詳細な寸法図は元のデータシートに提供されています。

5.2 極性識別とパッド設計

アノード（正極）接続が識別されています。確実なはんだ付けのため、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た、推奨プリント回路基板（PCB）実装パッドレイアウトが提供されています。適切なパッド設計は、トゥームストーニング（部品が一端で立ち上がる現象）を防止し、適切な量のソルダーペーストによる信頼性の高いはんだ接合を確保するために重要です。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

本デバイスは、鉛フリー（Pbフリー）IRリフローはんだ付けと互換性があります。推奨プロファイルはJEDEC規格J-STD-020Bに準拠する必要があります。主要パラメータは以下の通りです：

• 予熱:150-200°C、最大120秒間。基板と部品を徐々に加熱し、フラックスを活性化させ、熱衝撃を防止します。
• ピーク温度:最大260°C。液相線温度（鉛フリーはんだでは通常217°C）以上の時間は制御する必要があります。
• 総はんだ付け時間:ピーク温度での最大10秒間。リフローは最大2サイクルに制限する必要があります。

最適なプロファイルは、特定のPCB設計、部品、ソルダーペースト、およびオーブンに依存するため、各アプリケーションごとに特性評価を行う必要があることが強調されています。

6.2 手はんだ付け

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。
• はんだ付け時間:リードごとに最大3秒間、プラスチックパッケージと内部ワイヤーボンドへの過度の熱ストレスを防ぐため、はんだ付けサイクルは1回のみ許可されます。

6.3 保管条件

LEDは湿気敏感デバイス（MSD）です。

• 未開封パッケージ:温度≤30°C、相対湿度（RH）≤70%で保管してください。乾燥剤入りの元の防湿袋で保管した場合の保管寿命は1年です。
• 開封済みパッケージ:部品は、周囲空気に曝露してから168時間（7日）以内に使用する必要があります（≤30°C / ≤60% RH）。この時間を超えた場合は、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、ポップコーン現象（リフロー中の蒸気圧によるパッケージのひび割れ）を防止する必要があります。開封済みパッケージの長期保管には、乾燥剤入りの密閉容器または窒素充填デシケーターを使用してください。

6.4 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、常温で1分未満、エチルアルコールやイソプロピルアルコールなどの指定されたアルコール系溶剤のみを使用してください。指定外の化学薬品はプラスチックレンズやパッケージを損傷する可能性があります。

7. 梱包・発注情報

• テープ仕様:LEDは、8mm幅のエンボス加工キャリアテープに供給されます。
• リール仕様:テープは標準の7インチ（178mm）直径リールに巻かれています。
• 1リールあたりの数量:2000個。
• 最小発注数量（MOQ）:残数については500個。
• 規格:梱包はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。
• 型番:LTST-E681VEWT。命名規則には通常、シリーズコード（LTST）、パッケージ/スタイル、色/波長コード（E681VE）、およびその他のバリエーション（WT）が含まれます。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

8.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。特に複数のLEDを並列に駆動する場合、安定した均一な輝度を確保するために、各LEDに直列の電流制限抵抗は必須です。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算します：R = (V_電源- V_F) / I_F。代表的なV_F=2.2V、希望するI_F=20mA、電源5Vの場合：R = (5V - 2.2V) / 0.02A = 140オーム。標準の150オーム抵抗が適しています。電流制限なしで電圧源から直接LEDを駆動すると、過剰電流が流れ、急速に故障します。

8.2 熱管理

消費電力は比較的低い（196mW）ですが、長期的な信頼性と一貫した光出力を維持するためには、効果的な熱管理が依然として重要です。PCBがLEDの熱放散パッド（該当する場合）またはリードに接続された十分な銅面積を持つようにして、放熱を助けるようにしてください。絶対最大電流および温度限界で長時間動作することは避けてください。

8.3 適用範囲

このLEDは、オフィス機器、通信機器、家庭用機器などの一般的な電子機器を対象としています。故障が生命や健康に危険を及ぼす可能性のある安全クリティカルなアプリケーション（例：航空、医療生命維持装置、交通制御）向けに設計または認定されていません。そのようなアプリケーションでは、適切な信頼性認証を持つ部品を調達する必要があります。

9. 技術比較と差別化

LTST-E681VEWTの同クラスにおける主な差別化要因は以下の通りです：

• 材料技術:AlInGaPの使用により、GaAsPなどの旧来技術と比較して、赤色および琥珀色において通常、より高い効率と優れた温度安定性を提供します。
• 輝度:最大光度2800mcdにより、標準パッケージサイズで高輝度を実現します。
• 指向角:拡散レンズによる120°の広い指向角は、優れたオフアクシス視認性を提供し、狭ビームLEDよりもステータスインジケータに適しています。
• プロセス互換性:自動SMT実装および標準鉛フリーリフロープロファイルとの完全な互換性により、製造の複雑さとコストを削減します。

10. よくある質問 (FAQ)

Q: 電源が正確に2.2Vの場合、直列抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

A: いいえ。順電圧には許容差（±0.1V）があり、温度によって変化します。わずかな過電圧でも電流が大きく制御不能に増加し、LEDを破壊する可能性があります。常に電流制限機構を使用してください。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長は、物理的に最も多くの光エネルギーが放射される波長です。主波長は色座標から計算され、人間の目が知覚する色を表します。この赤色LEDのような単色LEDでは、これらはしばしば近い値になりますが、色合わせのための重要なパラメータは主波長です。

Q: 私の基板ははんだ付け後に洗浄されます。このLEDは互換性がありますか？

A: データシートでは、1分未満、アルコール系溶剤（イソプロピルまたはエチルアルコール）のみでの洗浄を指定しています。多くの水性または強力なフラックス洗浄剤はパッケージを損傷する可能性があります。特定の洗浄プロセスとの互換性を確認してください。

Q: 袋を開封してから168時間のフロアライフがあるのはなぜですか？

A: プラスチックパッケージは空気中の湿気を吸収します。リフローはんだ付けの高温中に、この湿気が急速に蒸気に変わり、内部圧力が発生してパッケージが割れたり内部層が剥離したりする可能性があります（ポップコーン現象）。168時間の制限とベーキング手順はこのリスクを管理します。

11. 実用的なアプリケーション例

シナリオ:12V DCルーターの電源ステータスインジケータを設計する。

設計手順:

1. 駆動電流の選択:長寿命と低発熱のために、控えめなI_F=15mAを選択します。

2. 抵抗値の計算:代表的なV_F=2.2Vを使用。R = (12V - 2.2V) / 0.015A = 653オーム。最も近い標準値である680オームを使用します。

3. 抵抗電力の計算: P_R= I_F²* R = (0.015)²* 680 = 0.153W。標準の1/4W（0.25W）抵抗で十分です。

4. PCBレイアウト:LEDとその680Ω抵抗を近くに配置します。確実なはんだ付けのために、データシートの推奨パッドレイアウトに従います。

5. 実装:JEDEC準拠の鉛フリーリフロープロファイルを使用します。LEDの袋を開封してから7日以上経過して基板を実装する場合は、まずLEDをベーキングしてください。

12. 動作原理

LTST-E681VEWTにおける発光は、AlInGaP材料で作られた半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスに基づいています。接合の内蔵電位を超える順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と、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、これが直接発光の波長（色）を定義します—この場合、約624-632 nmの赤色です。チップ上の拡散エポキシレンズは、半導体から光を取り出し、その角度分布を広い120度のパターンに形成する役割を果たします。

13. 技術トレンド

インジケータLEDの光エレクトロニクス産業は進化を続けています。LTST-E681VEWTのようなデバイスに関連する一般的なトレンドには以下が含まれます：

• 効率の向上:継続的な材料科学の改善により、ワットあたりのルーメン（lm/W）を増加させ、同じ電流でより明るい出力、または同じ輝度でより低い消費電力と発熱を実現することを目指しています。
• 小型化:このような標準パッケージは依然として主流ですが、ますます薄型化する電子機器のために、占有面積と高さを縮小する圧力が常に存在します。
• 信頼性の向上:パッケージ材料、ダイアタッチ技術、ワイヤーボンディングの改善により、動作寿命の延長と熱的・機械的ストレスへの耐性向上が図られています。
• 色の一貫性:より厳しいビニング許容差と高度な製造管理により、ロット間の色と輝度のばらつきが減少しており、複数のLEDを使用するアプリケーションにとって重要です。
• 統合:駆動回路、保護機能（ESDダイオードなど）、または複数のLEDチップ（RGB）を単一パッケージに統合する傾向がありますが、多くのアプリケーションではシンプルさとコストの点でディスクリートLEDが基本となっています。