SMD LED LTST-M140TGKT データシート - 3.2x1.6x1.2mm - 最大3.8V - 80mW - グリーン ウォータークリアレンズ - 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）であるLTST-M140TGKT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）実装プロセス向けに設計されており、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。LEDは、緑色光を発するInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体チップを封入したウォータークリアレンズを特徴とします。

このLEDファミリーの主な設計目標には、大量生産との互換性、標準動作条件下での信頼性、および一貫した光学性能が含まれます。これらのLEDは、現代の電子機器の要件を満たすように設計されており、インジケータおよび照明機能において、サイズ、性能、コスト効率のバランスを提供します。

1.1 特徴

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• 自動ピックアンドプレース装置用に、直径7インチのリールに巻かれた業界標準の12mmテープに梱包。
• EIA（Electronic Industries Alliance）標準パッケージ外形。
• 入出力特性は、標準集積回路（IC）ロジックレベルと互換性があります。
• 自動実装・組立システムとの互換性を考慮して設計。
• 表面実装技術（SMT）で一般的に使用される赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに耐性があります。
• JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council）湿気感受性レベル3に事前調整済み。これは、バッグ開封後、<30°C/60% RH条件下で168時間のフロアライフを示します。

1.2 アプリケーション

このLEDは、幅広い電子製品において、状態表示灯、バックライト、または信号源として使用することを意図しています。典型的な適用分野は以下の通りです：

• 通信機器（例：ルーター、スイッチ、電話機）。
• オフィスオートメーション機器（例：プリンター、スキャナー、複合機）。
• 家電製品および民生用電子機器。
• 産業用制御パネルおよび機器。
• ディスプレイおよびボタンのフロントパネルバックライト。
• 屋内環境におけるシンボルまたは情報表示用照明器具。

2. パッケージ寸法および機械的情報

LTST-M140TGKTは、標準的なSMD LEDパッケージを採用しています。レンズ色はウォータークリア、光源色はInGaNチップによって生成されるグリーンと規定されています。

主要な機械的注意事項：

• パッケージ図面に記載されているすべての直線寸法はミリメートル（mm）単位です。
• 図面に別途指示がない限り、デフォルトの寸法公差は±0.2 mm（±0.008インチ）です。
• 本パッケージは、リフローはんだ付けプロセス中の安定性と、製品寿命にわたる信頼性の高い光学性能を確保するために設計されています。

3. 定格および特性

特に断りのない限り、すべての仕様は周囲温度（Ta）25°Cで定義されています。絶対最大定格を超えると、デバイスに永久的な損傷を与える可能性があります。

3.1 絶対最大定格

• 消費電力（Pd）：80 mW
• ピーク順電流（I_F(PEAK)）：100 mA（デューティ比1/10、パルス幅0.1msのパルス条件下での最大許容値）。
• 連続順電流（I_F）：20 mA（DC）。
• 動作温度範囲（T_opr）：-40°C ～ +85°C。
• 保存温度範囲（T_stg）：-40°C ～ +100°C。

3.2 無鉛プロセス推奨IRリフロープロファイル

本コンポーネントは無鉛はんだ付けプロセスに適合しています。推奨リフロープロファイルはJ-STD-020B規格に準拠しています。このプロファイルの主要パラメータには、制御された予熱、規定された液相線以上の時間、および260°Cを超えないピーク温度が含まれます。特定の昇温速度、ソーク時間、冷却速度は、特定のPCB実装に合わせて最適化する必要がありますが、このプロファイルにより、はんだ付け中のLEDパッケージの完全性が維持されます。

3.3 電気的・光学的特性

代表的な性能は、I_F= 20 mA、Ta = 25°Cで測定されます。

• 光束（Φ_v）：0.84 lm（最小）、2.70 lm（最大）。CIE明所視感度曲線に近似したセンサー/フィルターで測定。
• 光度（I_v）：280 mcd（最小）、900 mcd（最大）。これは参考のための光束から導出された値です。主要な光学仕様は光束です。
• 視野角（2θ_1/2）：120度（代表値）。強度がピーク軸上強度の半分となる全角として定義されます。
• ピーク発光波長（λ_P）：518 nm（代表値）。スペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：520 nm ～ 535 nm。色を定義する人間の目が知覚する単一波長です。各ビン内での公差は±1 nmです。
• スペクトル半値幅（Δλ）：35 nm（代表値）。ピーク強度の50%におけるスペクトル幅です。
• 順方向電圧（V_F）：2.8 V（最小）、3.8 V（最大）@20mA。特定のビン内での公差は±0.1Vです。
• 逆方向電流（I_R）：10 μA（最大）@ V_R= 5V。このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。この試験は品質確認のみを目的としています。

重要な測定上の注意：

1. 光束が主要な測光量です。光度（mcd）は、標準測定条件に基づく参考値として提供されます。
2. 視野角は半値強度点によって定義されます。
3. 主波長はCIE色度座標から導出されます。
4. 逆電圧試験は内部品質保証のためのものです。アプリケーション回路ではLEDに逆バイアスを印加しないでください。

4. ビン区分システム

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに選別されます。これにより、設計者はアプリケーションの要件に適したビンを選択できます。

4.1 順方向電圧（V_F）区分

グリーン色について、I_F= 20 mAでビニング。

ビンコード D7: 2.8V - 3.0V

ビンコード D8: 3.0V - 3.2V

ビンコード D9: 3.2V - 3.4V

ビンコード D10: 3.4V - 3.6V

ビンコード D11: 3.6V - 3.8V

各ビン内の公差：±0.1V。

4.2 光束 / 光度区分

グリーン色について、I_F= 20 mAでビニング。光度は参考値です。

ビンコード E1: 0.84 lm - 1.07 lm (280 mcd - 355 mcd)

ビンコード E2: 1.07 lm - 1.35 lm (355 mcd - 450 mcd)

ビンコード F1: 1.35 lm - 1.68 lm (450 mcd - 560 mcd)

ビンコード F2: 1.68 lm - 2.13 lm (560 mcd - 710 mcd)

ビンコード G1: 2.13 lm - 2.70 lm (710 mcd - 900 mcd)

各光度ビンの公差：±11%。

4.3 色相（主波長）区分

グリーン色について、I_F= 20 mAでビニング。

ビンコード AP: 520.0 nm - 525.0 nm

ビンコード AQ: 525.0 nm - 530.0 nm

ビンコード AR: 530.0 nm - 535.0 nm

各ビン内の公差：±1 nm。

5. 代表的な性能曲線

設計を支援するため、主要特性のグラフ表示が提供されています。これらの曲線は代表的なものであり、周囲温度25°Cでの試験に基づいています。

• 相対光度 vs. 順電流：駆動電流と光出力の非線形関係を示します。
• 順方向電圧 vs. 順電流：ダイオードのI-V特性を示します。
• 相対光度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示します。
• スペクトルパワー分布：518 nmを中心とした、波長の関数としての相対放射パワーを描画します。
• 視野角パターン：光度の角度分布を示す極座標プロットです。

これらの曲線は、適切な駆動回路の設計、熱影響の管理、および光学システム設計のための空間的光分布を理解するために不可欠です。

6. ユーザーガイドおよび取り扱い説明

6.1 洗浄

指定されていない化学洗浄剤は、LEDパッケージ材料（エポキシレンズ）を損傷する可能性があるため使用しないでください。はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、推奨される方法は、LEDを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1分以内の時間浸漬することです。機械的ストレスを避けるため、攪拌は穏やかに行ってください。

6.2 推奨PCBランドパターン

赤外線または気相リフローはんだ付け用の推奨はんだパッドレイアウトが提供されています。このパターンは、信頼性の高いはんだ接合部の形成、表面張力によるリフロー中の適切な自己位置合わせ、および十分な放熱を確保するように設計されています。寸法は、はんだ量、接合強度、およびはんだブリッジの防止のバランスを取っています。

6.3 テープおよびリール梱包仕様

LEDは、保護カバーテープ付きのエンボスキャリアテープに梱包され、直径7インチ（178 mm）のリールに巻かれています。自動SMT装置フィーダーとの互換性を確保するため、ポケットサイズ、テープ幅、ピッチ、リールハブの詳細寸法が規定されています。標準リール数量は3000個です。

6.4 リールおよび梱包に関する注意

• テープ内の空ポケットはカバーテープで密封されています。
• 標準梱包：7インチリールあたり3000個。
• 残数については、最小発注数量（MOQ）500個が可能です。
• 梱包はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。
• テープ仕様により、連続する最大2個の欠品部品（空ポケット）が許容されます。

7. 注意事項およびアプリケーションノート

7.1 想定される用途

このLEDは、オフィスオートメーション、通信、家電製品、および一般的な表示用途を含む、標準的な商業用および産業用電子機器での使用を想定して設計されています。故障が生命、健康、または安全に直接的なリスクをもたらす可能性のある用途（例：航空管制、医療用生命維持装置、輸送安全システム）向けに特別に設計または試験されたものではありません。そのような高信頼性用途では、コンポーネントメーカーに適合性評価を相談することが必須です。

7.2 保管条件

密封防湿バッグ（MBB）：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤70%で保管してください。乾燥剤入りのオリジナルバッグで保管した場合、部品の賞味期限は製造日付コードから1年です。

バッグ開封後：≤30°C / ≤60% RHでのフロアライフは168時間（JEDEC MSL 3）です。この時間を超えて暴露された部品は湿気を吸収し、リフローはんだ付け中にポップコーン現象や剥離が発生する可能性があります。

長期保管（バッグ外）：168時間を超えて保管する場合は、部品を新しい乾燥剤を入れた密閉容器または窒素パージ乾燥器中に保管してください。

再乾燥：168時間のフロアライフを超えた部品は、はんだ付け前に吸収した湿気を除去するため、約60°Cで少なくとも48時間乾燥する必要があります。

7.3 はんだ付け推奨事項

リフローはんだ付け（主要方法）：

- 予熱温度：150-200°C。

- 液相線以上の時間（予熱時間）：最大120秒。

- ピークボディ温度：最大260°C。

- ピーク温度での時間：最大10秒。

- 最大リフローサイクル数：2回。

手はんだ付け（はんだごて）：修理またはリワークのみに使用してください。

- はんだごて先温度：最大300°C。

- リードあたりのはんだ付け時間：最大3秒。

- 最大手はんだ付けサイクル数：1回。

重要な注意：最適なリフロープロファイルは、特定のPCB設計、部品数、はんだペースト、およびオーブン特性に依存します。提供されるガイドラインとJEDECベースのプロファイルは、実際の生産組立ラインで検証する必要がある出発点です。

8. 設計上の考慮事項および技術分析

8.1 駆動回路設計

20mA時の順方向電圧（V_F）範囲が2.8Vから3.8Vであるため、特に複数のLEDを直列に使用する場合や明るさの一貫性が重要な場合、安定した光出力を得るには定電流駆動回路が必要です。単一LEDの低コストアプリケーションでは、単純な直列抵抗を使用できますが、電流はLEDの特定のV_Fと電源電圧によって変化します。例えば、5V電源で20mAを目標とする場合、直列抵抗（R_S）は R_S= (V_supply- V_F) / I_F として計算されます。最大V_F3.8Vを使用すると、R_S= (5 - 3.8) / 0.02 = 60Ωとなります。同じ抵抗で最小V_F2.8Vを使用すると、I_F= (5 - 2.8) / 60 ≈ 36.7mAとなり、絶対最大連続電流を超えます。したがって、定電流源の使用または最悪ケースのV_Fビンに基づいた慎重な抵抗選択が推奨されます。

8.2 熱管理

最大消費電力80mW（20mA、最大3.8V時）では、長寿命と安定した光出力を維持するために熱管理が重要です。特性曲線に示すように、光度は接合温度の上昇に伴って低下します。温度上昇を最小限に抑えるには：

1. 推奨PCBランドパターンを使用して、LEDパッケージから基板への十分な熱伝導を確保してください。

2. LEDの放熱パッド（該当する場合）の下のPCBに熱ビアを使用して、熱を内層または基板の反対側に伝導することを検討してください。

3. 絶対最大電流での長時間動作を避けてください。

4. 高密度レイアウトで消費電力が懸念される場合は、最終製品筐体内の十分な空気の流れを確保してください。

8.3 光学設計上の考慮事項

120度の視野角とウォータークリアレンズは、広い角度範囲から視認性が必要な状態表示灯に適した、広く拡散した発光パターンを生成します。より集光されたビームが必要なアプリケーションでは、二次光学部品（例：レンズ、ライトパイプ）が必要になります。主波長ビン（AP、AQ、AR）により、望ましい緑色の色合いに基づいて選択が可能であり、色分け表示灯やバックライトアレイの美的マッチングにおいて重要となる場合があります。

8.4 代替技術との比較

グリーンLEDへのInGaN技術の使用は、リン化ガリウム（GaP）などの旧来技術と比較して、効率と明るさの点で利点があります。InGaN LEDは通常、スペクトル帯域幅が狭く、より鮮やかな緑色を呈します。120度の視野角は一般的な標準であり、広い視認性と前方強度の良いバランスを提供します。さらに広い視野角が必要なアプリケーションでは、拡散レンズタイプまたはサイドビューパッケージが検討される場合があります。

8.5 信頼性および寿命要因

LEDの寿命は、主に動作接合温度と駆動電流の影響を受けます。例えば、20mAではなく15-18mAで動作するなど、規定限界内で十分に余裕を持って動作させることで、動作寿命を大幅に延ばすことができます。はんだ付けプロファイルへの適切な遵守は、熱衝撃とパッケージストレスを防止します。湿気感受性取り扱い手順（MSL 3）に従うことは、リフロー中の湿気誘発パッケージクラックによる潜在的な故障を防ぐために重要です。