SMD LED LTST-S320KGKT データシート - 外形寸法 3.2x1.6x1.2mm - 電圧 1.9-2.4V - 緑色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、表面実装デバイス（SMD）LEDランプの仕様を詳細に説明します。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、スペースが重要な制約となる用途に適しています。LEDは、超輝度のAlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体チップを利用して緑色光を生成し、ウォータークリアレンズパッケージに封止されています。

1.1 特長

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• はんだ付け性を向上させたスズメッキリードを備えた超輝度AlInGaPグリーンチップを採用。
• 7インチ径リール上の8mmテープにパッケージングされ、EIA（Electronic Industries Alliance）標準パッケージングに準拠。
• 集積回路（IC）互換の駆動特性。
• 自動ピックアンドプレース実装装置との互換性を考慮して設計。
• 赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスでの使用に適しています。

1.2 対象用途

このLEDは、以下のような幅広い電子機器での使用を意図しています（これらに限定されません）。

• 通信機器（例：コードレス電話、携帯電話）。
• オフィスオートメーション機器およびノートパソコン。
• 家電製品および産業用制御機器。
• ネットワークシステムおよび屋内看板。
• 具体的な機能としては、キーパッド/キーボードのバックライト、ステータスインジケータ、マイクロディスプレイ、信号/シンボルの照明などが挙げられます。

2. パッケージ寸法

LEDは標準的なSMDパッケージに収められています。レンズ色はウォータークリアで、光源はAlInGaPグリーンチップです。特に指定がない限り、すべての寸法公差は±0.1 mmです。具体的な長さ、幅、高さの寸法は、元のデータシート内の詳細な機械図面に記載されています。

3. 定格および特性

3.1 絶対最大定格

定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。これらの値を超えると、永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 電力損失（Pd）：62.5 mW
• ピーク順電流（I_F(PEAK)）：60 mA（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms時）
• 直流順電流（I_F）：25 mA
• 逆電圧（V_R）：5 V
• 動作温度範囲（T_opr）：-30°C ～ +85°C
• 保存温度範囲（T_stg）：-40°C ～ +85°C
• 赤外線はんだ付け条件：ピーク温度260°C、最大10秒間。

3.2 推奨IRリフロープロファイル（鉛フリープロセス）

鉛フリーリフローはんだ付けのための推奨温度プロファイルを提供します。これは通常、JEDEC標準に準拠しています。このプロファイルには、予熱、ソーク、リフロー、冷却の各段階が含まれ、重要なピーク温度制限は260°Cです。

3.3 電気的および光学的特性

代表的な性能パラメータは、特に記載がない限り、Ta=25°C、I_F=20mAで測定されています。

• 光度（I_V）：18.0 - 71.0 mcd（ミリカンデラ）。CIEの明所視応答に近似したフィルターを用いて測定。
• 指向角（2θ_1/2）：130度。強度が軸上値の半分に低下する全角として定義されます。
• ピーク発光波長（λ_P）：574 nm（代表値）。
• 主波長（λ_d）：567.5 - 576.5 nm。CIE色度座標から導出。
• スペクトル半値幅（Δλ）：15 nm（代表値）。
• 順電圧（V_F）：1.90 - 2.40 V。
• 逆電流（I_R）：10 μA（最大）、V_R=5V時。

測定上の注意：静電気放電（ESD）への注意が強調されています。デバイスを取り扱う際は、リストストラップや帯電防止手袋などを用いて、人員と設備を適切に接地することを推奨します。

4. ビンランクシステム

LEDは、アプリケーションでの一貫性を確保するために、主要パラメータに基づいてビンに分類されます。各ビンには公差が適用されます。

4.1 順電圧（V_F）ランク

I_F=20mAでビニング。ビンあたりの公差は±0.1V。

• ビン 4: 1.90V - 2.00V
• ビン 5: 2.00V - 2.10V
• ビン 6: 2.10V - 2.20V
• ビン 7: 2.20V - 2.30V
• ビン 8: 2.30V - 2.40V

4.2 光度（I_V）ランク

I_F=20mAでビニング。ビンあたりの公差は±15%。

• ビン M: 18.0 - 28.0 mcd
• ビン N: 28.0 - 45.0 mcd
• ビン P: 45.0 - 71.0 mcd

4.3 主波長（λ_d）ランク

I_F=20mAでビニング。ビンあたりの公差は±1 nm。

• ビン C: 567.5 - 570.5 nm
• ビン D: 570.5 - 573.5 nm
• ビン E: 573.5 - 576.5 nm

5. 代表性能曲線

データシートには、設計を支援するための主要特性のグラフ表示が含まれています。これらの曲線は、通常、順電流または周囲温度に対してプロットされ、以下のようなパラメータの関係と傾向を示します。

• 相対光度 vs. 順電流（I_F)
• 順電圧（V_F） vs. 順電流（I_F)
• 相対光度 vs. 周囲温度（T_a)
• ピーク波長 vs. 周囲温度（T_a)
• スペクトル放射分布（発光ピークと半値幅を示す）

これらの曲線は、異なる動作条件下でのデバイスの挙動を理解し、正確な回路設計と熱管理を行うために不可欠です。

6. 実装および取り扱いに関するユーザーガイド

6.1 洗浄

未指定の化学洗浄剤は、LEDパッケージを損傷する可能性があるため避けてください。洗浄が必要な場合は、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分未満浸漬することを推奨します。

6.2 推奨PCBパッドレイアウトおよびはんだ付け方向

適切なはんだ接合部の形成と機械的安定性を確保するために、PCBの推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。図面には、PCBパッドに対するLEDの正しい方向（通常、デバイス上のカソードインジケータで示される）も示されています。

6.3 テープおよびリールパッケージング仕様

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープに収められ、7インチ（178mm）径のリールに巻き取られて供給されます。主要仕様は以下の通りです。

• テープ幅：8 mm。
• 部品収納用ポケットのピッチおよび寸法。
• ポケットを密封するカバーテープ。
• リールハブ径、フランジ径、全体寸法。
• 標準梱包数量：リールあたり3000個。
• 残数リールの最小発注数量：500個。
• ANSI/EIA-481仕様に準拠。

7. 重要な注意事項およびアプリケーションノート

7.1 意図された適用範囲

このLEDは、通常の電子機器（例：オフィス、通信、家庭用）での使用を目的として設計されています。事前の協議および特定の認定なしに、故障が直接生命や健康を脅かす可能性のある用途（例：航空、医療用生命維持装置、重要な安全システム）には意図されていません。

7.2 保存条件

• 未開封パッケージ：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で保存。乾燥剤と共に梱包された状態で1年以内に使用してください。
• 開封済みパッケージ：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤60%で保存。部品は開封後1週間以内にIRリフローはんだ付けを行う必要があります（湿気感受性レベル3、MSL 3）。
• 長期保存（開封後）：乾燥剤を入れた密閉容器または窒素デシケーター内で保存してください。
• 再乾燥：元の梱包から出して1週間以上保存されたLEDは、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20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。

7.3 はんだ付けプロセスガイドライン

信頼性の高い実装を確保するための詳細なはんだ付けパラメータを提供します。

リフローはんだ付け（鉛フリー推奨）：

• 予熱温度：150°C – 200°C
• 予熱時間：最大120秒
• ピーク温度：最大260°C
• ピーク温度保持時間：最大10秒（最大2回のリフローサイクルまで可）

手はんだ付け（はんだごて）：

• はんだごて先温度：最大300°C
• はんだ付け時間：パッドあたり最大3秒（1回のみ）

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、はんだペースト、オーブンに依存します。提供されているプロファイルはJEDEC準拠の一例です。堅牢なプロセスのためには、ボードレベルの特性評価が不可欠です。実装プロセスを検証するために、部品およびボードレベルの信頼性試験を実施する必要があります。

8. 設計上の考慮事項および技術分析

8.1 電流制限および駆動回路

駆動回路を設計する際には、20mA時の順電圧（V_F）範囲1.9Vから2.4Vを考慮する必要があります。絶対最大直流順電流25mAを超えないようにするためには、定電流源または電圧源と直列に接続した電流制限抵抗が必須です。電流制限抵抗（R_limit）の値は、オームの法則を用いて計算できます：R_limit= (V_supply- V_F） / I_F。ビンから最大のV_Fを使用することで、個体差があっても電流が所望のレベルを超えないようにすることができます。

8.2 熱管理

電力損失は62.5 mWと比較的低いですが、長寿命と安定した光出力のためには適切な熱設計が依然として重要です。周囲温度の上昇に伴う光度の低下（性能曲線に示されている通り）は、アプリケーションの輝度要件に考慮に入れる必要があります。LEDパッド周囲に十分なPCB銅面積を確保することで、放熱を助け、より低い接合温度を維持することができます。

8.3 均一照明のための光学設計

130度という広い指向角により、このLEDは集光ビームではなく、広く拡散した照明を必要とする用途に適しています。より指向性の高い光を必要とするバックライトパネルやインジケータには、二次光学系（導光板やレンズなど）が必要になる場合があります。ウォータークリアレンズは、パッケージ自体からの光拡散を最小限に抑えます。

8.4 波長選択とビニングの影響

主波長のビニング（C、D、E）により、設計者は特定の色要件に合わせてLEDを選択できます。例えば、色合わせや信号表示のために正確な緑色調を必要とするアプリケーションでは、より狭い波長ビンを指定することが有益です。代表的なピーク574 nmと15 nmのスペクトル幅が、発する緑色光の色純度を定義します。

8.5 他のLED技術との比較

緑色光にAlInGaP材料を使用することは、InGaN（青色および一部の緑色LEDに使用）などの他の技術と比較して、特定の面で利点があります。AlInGaP LEDは、従来、赤色から黄緑色のスペクトルで高い効率を示し、温度に対する良好な安定性を提供できます。具体的な選択は、必要な波長、効率、コスト、およびアプリケーション環境に依存します。

9. アプリケーション固有のガイダンスおよびトラブルシューティング

9.1 ステータス表示のための代表的なアプリケーション回路

簡単な実装方法として、LEDを電流制限抵抗と直列に接続し、マイクロコントローラのGPIOピンまたはシステム電圧レール（例：3.3Vまたは5V）に接続します。マイクロコントローラはピンを切り替えることでインジケータを点灯/消灯できます。5V電源で目標I_Fを20mAとする場合、保守的なV_Fとして2.4Vを使用すると、抵抗値はR = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130オームとなります。標準の130または150オームの抵抗が適しています。

9.2 一般的な問題と解決策

• 暗い、または点灯しない：極性（逆接続）を確認してください。特定のLEDビンの順電圧が駆動回路の計算と一致しているか確認します。マルチメータで実際の電流を測定してください。
• 複数のLED間で明るさが不均一：これは、個別の電流制限なしでLEDを並列接続した場合の順電圧（V_F）のばらつきによることが多いです。各LEDに個別の抵抗を使用するか、定電流ドライバアレイを実装してください。
• はんだ付け後のLED故障：手はんだ時の過剰な熱（>300°Cまたは>3秒）または不適切なリフロープロファイル（ピーク260°C超過）が原因である可能性があります。プロセスパラメータを確認し、パッケージが湿気にさらされた場合はMSL取り扱い規則が守られていたことを確認してください。
• ESD損傷：故障は直ちに発生する場合もあれば、時間の経過とともに性能が低下する形で現れる場合もあります。取り扱いおよび組立時には常にESD予防策に従ってください。

10. 動作原理と技術動向

10.1 基本的な動作原理

光は、AlInGaP半導体チップ内でのエレクトロルミネセンスによって生成されます。ダイオードの接合電位を超える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。この再結合時に放出されるエネルギーが光子（光）として放出されます。アルミニウム、インジウム、ガリウム、リン化物層の特定の組成が、バンドギャップエネルギー、したがって発光の波長（色）を決定します。この場合は緑色です。

10.2 業界動向

SMD LEDの一般的な傾向は、より高い発光効率（電気入力ワットあたりの光出力の増加）、より厳密なビニングによる色の一貫性の向上、より高温・高電流条件下での信頼性の向上に向かっています。パッケージングは、より優れた熱性能と光学制御のために進化を続けています。さらに、光出力を維持または増加させながら小型化を進めること、およびスマート照明ソリューションのための駆動電子機器との統合が継続的に推進されています。堅牢で鉛フリーはんだ付けに対応した材料とプロセスの使用は、世界的に標準的な要件となっています。