SMD LED グリーン GaP データシート - 3.2x2.8x1.9mm - 2.6V - 72mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度表面実装グリーンLEDの完全な技術仕様を提供します。本デバイスは、民生電子機器、オフィス機器、通信機器における汎用インジケータおよびバックライト用途向けに設計されています。主な利点は、自動実装装置との互換性、赤外線およびリフローはんだ付けプロセスへの適合性、鉛フリー（RoHS）要件への準拠です。標準EIAパッケージにより、業界内での幅広い互換性を確保しています。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は、周囲温度（Ta）25°Cで定義されています。これらの定格を超えると、永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 消費電力（Pd）：72 mW。これは、連続動作下でLEDが安全に熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（IFP）：80 mA。これは、パルス条件下での最大許容電流であり、デューティ比1/10、パルス幅0.1msで規定されています。短時間の高輝度フラッシュに対応するため、DC定格よりも大幅に高くなっています。
• DC順電流（IF）：30 mA。これは、信頼性の高い長期動作のための最大推奨連続順電流です。
• 逆電圧（VR）：5 V。この限界を超える逆電圧を印加すると、LEDの半導体接合部を損傷する可能性があります。
• 動作温度範囲：-40°C から +85°C。本デバイスは、この広い産業用温度範囲にわたって信頼性の高い性能を発揮するように定格されています。
• 保管温度範囲：-40°C から +100°C。

2.2 電気的・光学的特性

主要性能パラメータは、Ta=25°C、標準試験電流IF=20mAで測定されています。

• 光度（Iv）：最小7.1 mcdから代表値45.0 mcdの範囲です。実際の光度は、第3章で詳述するようにビニング（選別）されています。
• 指向角（2θ1/2）：120度。この広い指向角は、拡散レンスタイプを示しており、広い視認性が求められるアプリケーションに適しています。
• ピーク発光波長（λP）：565 nm。これは、スペクトル出力が最も強くなる波長です。
• 主波長（λd）：569 nm。これは、CIE色度図から導出される単一波長であり、LEDの知覚される色（緑）を定義します。
• スペクトル半値幅（Δλ）：30 nm。このパラメータはスペクトル純度を表します。幅が狭いほど、より単色性の高い光源であることを示します。
• 順電圧（VF）：代表値2.6V、20mA時で2.0Vから2.6Vの範囲です。代表値には±0.1Vの許容差があります。
• 逆電流（IR）：逆電圧5V印加時、最大10 µA。

3. ビニングシステムの説明

生産ロット間での輝度の一貫性を確保するため、光度はビン（等級）に分類されています。ビンコードは型番選択の一部です。

• ビンコード K：7.1 mcd（最小） から 11.2 mcd（最大）
• ビンコード L：11.2 mcd から 18.0 mcd
• ビンコード M：18.0 mcd から 28.0 mcd
• ビンコード N：28.0 mcd から 45.0 mcd

各光度ビンには±15%の許容差が適用されます。設計者は、アプリケーションに必要な輝度レベルに基づいて適切なビンを選択する必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートには、主要パラメータ間の関係を示す代表的な性能曲線が参照されています。具体的なグラフは本文中には再現されていませんが、その示唆する内容は設計上極めて重要です。

• I-V曲線：順電流（IF）と順電圧（VF）の関係を示します。ダイオードに典型的な非線形特性です。この曲線は、適切な電流制限抵抗の選択に役立ちます。
• 光度 vs. 順電流：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、動作範囲内ではほぼ線形関係にあります。最大電流を超えて動作させると、光出力の増加が鈍化し、発熱が増加します。
• 光度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下（デレーティング）を示します。これは、高出力または高周囲温度アプリケーションにおける熱管理にとって重要です。
• スペクトル分布：相対強度対波長のグラフで、565nmを中心に30nmの半値幅を持ち、緑色光出力を確認できます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 デバイス寸法

本LEDは、標準EIA SMDパッケージに準拠しています。主要寸法（ミリメートル）は、本体サイズが約3.2mm（長さ）x 2.8mm（幅）x 1.9mm（高さ）です。特に指定がない限り、公差は通常±0.2mmです。正確なPCBフットプリント設計には、詳細な寸法図を参照してください。

5.2 推奨PCBパッド設計

赤外線または気相リフローはんだ付け用のランドパターン推奨が提供されています。信頼性の高いはんだ接合、リフロー中の適切な自己位置合わせ、効果的な放熱を実現するには、この推奨フットプリントに従うことが不可欠です。設計には通常、はんだ付け温度を管理するためのサーマルリリーフパターンが含まれます。

5.3 極性識別

カソードは通常、デバイス上に刻印、緑色の点、またはレンズやパッケージの切り欠き角などでマーキングされています。組立時に正しい向きを確認するためには、データシートの図面を参照して正確なマーキング方式を確認する必要があります。

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プロファイル

本デバイスは、鉛フリー（Pbフリー）リフローはんだ付けプロセスに対応しています。J-STD-020Bに準拠した推奨プロファイルが参照されています。主要パラメータは以下の通りです：

• 予熱温度：150°C から 200°C。
• 予熱時間：最大120秒。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間：はんだペースト仕様に従った推奨時間。
• 昇温・降温速度：熱衝撃を防ぐために制御します。

最適なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、およびリフロー炉に依存するため、注意が必要です。部品レベルおよび基板レベルでの検証が推奨されます。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、温度が300°Cを超えないはんだごてを使用してください。接点ごとの接触時間は最大3秒に制限し、プラスチックパッケージや内部ワイヤボンドを損傷しないよう、1回のみ行ってください。

6.3 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1分未満浸漬することは許容されます。指定外の化学薬品は、エポキシレンズやパッケージを損傷する可能性があります。

6.4 保管・湿気感受性

7. 梱包・発注情報

7.1 テープ&リール仕様

本デバイスは、標準的な自動実装装置に対応した、7インチ（178mm）径リール上の8mmキャリアテープで供給されます。

リールあたりの個数：

• 最小発注数量（MOQ）： 2000.
• 残数については500個。カバーテープ：
• 空のポケットはトップカバーテープでシールされています。欠品：
• 仕様（EIA-481-1-B）により、連続する最大2個のランプ欠品が許容されます。7.2 型番構成

型番 LTST-M670GKT は、以下の主要属性をコード化しています：

LTST：

• 製品ファミリーまたはシリーズを示すと思われます。M670：
• 特定のチップ/ダイタイプまたは光学設計を指す可能性があります。G：
• レンズ色（ウォータークリア）を示します。K：
• 光度ビンコードを表します（例：Kビン：7.1-11.2 mcd）。T：
• テープ&リール梱包を示すと思われます。希望の輝度レベルを得るためには、正しいサフィックス（ビンコード）を選択することが不可欠です。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

本LEDは、明るく信頼性の高いグリーンインジケータを必要とする幅広いアプリケーションに適しています。例：

民生電子機器（ルーター、モデム、オーディオ機器）のステータスインジケータ。

• メンブレンスイッチやパネルのバックライト。
• 計器盤や制御パネルの照明。
• 広い指向角が有利な汎用サインや装飾照明。
• 8.2 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、一貫した輝度を得るためには、各LEDに直列の電流制限抵抗を使用することを強く推奨します（回路モデルA）。電圧源からLEDを直接並列駆動すること（回路モデルB）は推奨されません。個々のLED間の順電圧（VF）特性のわずかなばらつきが、電流分担に大きな不均衡を生じさせ、結果として輝度の不均一を引き起こすためです。直列抵抗値はオームの法則を用いて計算できます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、Vccは電源電圧、VFはLED順電圧（信頼性のために最大値を使用）、IFは希望の順電流です。

8.3 熱管理消費電力は比較的低い（最大72mW）ですが、適切な熱設計は寿命を延ばし、安定した光出力を維持します。PCBパッド設計が十分な放熱を提供することを確認してください。LEDを絶対最大定格電流および温度定格付近で長時間動作させることは避けてください。8.4 ESD（静電気放電）対策ほとんどの半導体デバイスと同様に、LEDは静電気放電に敏感です。組立および取り扱い時には、接地された作業台、リストストラップ、導電性容器の使用を含む、標準的なESD取り扱い手順に従ってください。

9. 技術比較・差別化

従来のスルーホールLED技術と比較して、このSMDデバイスには以下のような大きな利点があります：

サイズ・プロファイル：

コンパクトな3.2x2.8mmフットプリントと低プロファイル（1.9mm）により、最終製品の小型化が可能です。

製造性：

高速自動SMT組立ラインとの完全な互換性により、生産コストが削減され、手挿入に比べて信頼性が向上します。

• 光学性能：高輝度（最大45 mcd）と広い120度指向角の組み合わせにより、優れた視認性を提供します。
• 信頼性：パッケージは堅牢な赤外線/リフローはんだ付けプロセス向けに設計されており、広い動作温度範囲（-40°C から +85°C）を提供します。 GaP（リン化ガリウム）基板上のGaP技術の使用は、安定した色と性能を持つグリーンLEDを製造するための成熟した信頼性の高いプロセスです。
• 10. よくある質問（FAQ）Q1: ピーク波長（λP）と主波長（λd）の違いは何ですか？
• A1: ピーク波長（565 nm）は、LEDが最も多くの光パワーを発する物理的な波長です。主波長（569 nm）は、知覚される色の単一波長を表す、測色学から計算された値です。このグリーンLEDのような単色光源では、通常これらは近い値になります。Q2: このLEDを30mAで連続駆動できますか？

A2: はい、30mAは最大定格DC順電流です。最大の信頼性と長寿命を得るためには、この最大値よりわずかに低い、例えば20mA（標準試験条件）で動作させることがしばしば推奨されます。これは、ほとんどのインジケータ用途で十分な輝度を提供します。

Q3: 電源が電流制限付きであっても、なぜ直列抵抗が必要なのですか？

A3: 専用の直列抵抗は、電流を設定するためのシンプルでコスト効率が高く、堅牢な方法を提供します。また、電源電圧やLED順電圧のわずかな変動を吸収し、安定した動作を確保するのにも役立ちます。ほとんどの汎用LED回路におけるベストプラクティスと考えられています。

Q4: 防湿バッグ開封後の168時間フロアライフはどれほど重要ですか？

A4: プロセス信頼性にとって非常に重要です。この時間を超えてベーキングせずに放置すると、高温リフローはんだ付けプロセス中に湿気によるパッケージ損傷のリスクが高まり、即時故障や長期信頼性の低下につながる可能性があります。

11. 設計事例

シナリオ：

24個の同一グリーンポートアクティビティLEDを備えたネットワークスイッチ用ステータスインジケータパネルの設計。

設計手順：

輝度選択：

屋内機器で視距離1-2メートルの場合、中程度の輝度で十分です。発注情報からビンコード L（11.2-18.0 mcd）を選択します。

駆動回路：システムは3.3V電源ラインを使用します。最大VF 2.6V、目標IF 20mAを使用して、直列抵抗を計算します：R = (3.3V - 2.6V) / 0.020A = 35 オーム。最も近い標準値である33オームまたは39オームを選択し、電流をわずかに調整します。

PCBレイアウト：

1. データシートの推奨パッドレイアウトを使用します。3.3VおよびGNDのトレースを24個すべてのLEDに配線します。電流制限抵抗は各LEDのアノード近くに配置します。熱考慮：
2. 24個のLEDをそれぞれ約20mAで駆動する場合、総消費電力は低い（約1.5W）です。特別な放熱対策は必要ありませんが、筐体内の一般的な気流は確保してください。組立：
3. 推奨リフロープロファイルに従います。リールを開封した後は、168時間のウィンドウ内ですべての基板のSMT組立を完了する計画を立てるか、ベーキングスケジュールを実施してください。 このアプローチにより、均一な輝度、信頼性の高いはんだ付け、長期性能が確保されます。12. 技術原理の紹介
4. 本LEDは、リン化ガリウム（GaP）半導体材料に基づいています。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。GaPでは、この再結合プロセスにより、材料のバンドギャップエネルギーに対応する波長の光子（光）としてエネルギーが放出され、この特定の組成では緑色光（約565-569 nm）が得られます。ウォータークリアレンズはエポキシ製で、光を拡散させて広い120度の指向角を生み出すように設計されています。SMDパッケージは、半導体ダイ、ワイヤボンド、リードフレームを封止し、機械的保護と熱的・電気的接続を提供します。13. 業界動向と発展
5. 光エレクトロニクス業界は進化を続けています。このGaPベースのグリーンLEDは成熟した非常に信頼性の高い技術を代表していますが、以下のような動向があります：効率向上：

より広い色範囲のための材料（InGaNなど）やチップ設計の継続的な開発により、ワットあたりのルーメン（lm/W）を高め、所定の光出力に対する消費電力を削減しています。

小型化：

ウェアラブルデバイスや超コンパクトな民生電子機器など、空間制約の厳しいアプリケーション向けに、さらに小さなパッケージフットプリント（例：0201、01005）が開発されています。

統合ソリューション：

内蔵ドライバ（定電流IC）、保護ダイオード（ESD/逆電圧用）、または単一パッケージ内の複数色（RGB）を備えたLEDの増加により、回路設計が簡素化されています。

• 高信頼性要求：自動車、産業、医療分野への応用拡大により、拡張された温度範囲、より高い耐振動性、より長い動作寿命（多くの場合L70またはL90定格、つまり初期光度の70%または90%に低下するまでの時間）への要求が高まっています。 本データシートで説明されているデバイスは、実績ある性能、コスト効率、統合の容易さが評価され、確立された大量市場セグメントに確固たる地位を占めています。
• Miniaturization:Development of even smaller package footprints (e.g., 0201, 01005) for space-constrained applications like wearable devices and ultra-compact consumer electronics.
• Integrated Solutions:Growth of LEDs with built-in drivers (constant-current ICs), protection diodes (for ESD/reverse voltage), or multiple colors (RGB) in a single package, simplifying circuit design.
• High-Reliability Demands:Expansion of applications in automotive, industrial, and medical fields drives requirements for extended temperature ranges, higher vibration resistance, and longer operational lifetimes (often rated at L70 or L90, meaning time to 70% or 90% of initial luminance).

The device described in this datasheet sits firmly in the established, high-volume segment of the market, prized for its proven performance, cost-effectiveness, and ease of integration.