SMD LED LTST-C950TGKT データシート - 超高輝度グリーン InGaN - 20mA - 76mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、現代の電子機器アプリケーション向けに設計された高性能表面実装LEDの完全な技術仕様を提供します。このデバイスは、先進的なInGaN半導体チップを利用して鮮やかな緑色光を出力します。その小型フォームファクタと標準化されたパッケージは、自動組立プロセスやスペース制約のある設計に最適です。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、卓越した光度、環境規制への準拠、大量生産に適した堅牢な構造です。効率的なPCB実装に不可欠な、自動実装機の要求を満たし、標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロファイルに耐えるように設計されています。

ターゲット市場は、幅広い民生用および産業用電子機器を含みます。主な応用分野には、携帯電話やコードレス電話などの通信機器、ノートパソコンなどの携帯型コンピューティング機器、ネットワークインフラシステム、各種家電製品、屋内看板やディスプレイアプリケーションが含まれます。その信頼性と輝度は、状態表示、キーパッドやキーボードのバックライト、マイクロディスプレイへの統合にも適しています。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

このセクションでは、LEDの絶対最大定格および動作特性について詳述します。特に断りのない限り、すべてのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの限界値付近での連続動作は推奨されません。定格は以下の通りです：

• 消費電力（Pd）：76 mW。これはデバイス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_FP）：100 mA。この電流は、デューティ比1/10、パルス幅0.1msのパルス条件下でのみ許容されます。
• 連続順方向電流（I_F）：20 mA。これはDC動作における推奨最大電流です。
• 動作温度範囲：-20°C から +80°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作することが保証されています。
• 保存温度範囲：-30°C から +100°C。
• 赤外線はんだ付け条件：ピーク温度260°Cで10秒間耐性あり。これは鉛フリー（無鉛）組立プロセスの標準です。

2.2 電気的・光学的特性

以下の表は、通常動作条件（I_F= 20mA, Ta=25°C）における代表値および保証性能パラメータを示しています。

• 光度（I_V）：最小1120 mcdから最大7100 mcdの範囲で、代表値はこの広い範囲内に収まります。光度は、CIE明所視感度曲線に合わせてフィルタリングされたセンサーを使用して測定されます。
• 指向角（2θ_1/2）：25度。これは、中心軸で測定した光度の値が半分に低下する全角度です。比較的集中したビームパターンを示しています。
• ピーク発光波長（λ_P）：530 nm。これはスペクトル出力が最も強い波長です。
• 主波長（λ_d）：520 nm から 535 nm。このパラメータはCIE色度図から導出され、光の知覚色を定義し、ピーク波長よりも色の仕様に関連性が高いものです。
• スペクトル半値幅（Δλ）：35 nm。これは発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。
• 順方向電圧（V_F）：20mA時で2.8 V から 3.8 V。動作時のLED両端の電圧降下です。
• 逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5V時で最大10 μA。このデバイスは逆バイアス動作用に設計されておらず、この試験は品質検証のみを目的としています。

3. ビン区分システムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいて性能ビンに分類されます。これにより、設計者は特定の回路要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順方向電圧（V_F）ランク

LEDは、20mA時の順方向電圧降下によって分類されます。ビンコード（D7からD11）は、2.8V-3.0Vから3.6V-3.8Vまでの増加する電圧範囲を表し、各ビンの許容差は±0.1Vです。これは定電流回路の設計や並列配列における均一な輝度の確保に重要です。

3.2 光度（I_V）ランク

これは主要な輝度ビニングです。コードW、X、Y、Zは、1120-1800 mcdから4500-7100 mcdまでの昇順の最小/最大光度範囲を表し、各ビンの許容差は±15%です。選択は、アプリケーションに必要な輝度レベルに依存します。

3.3 色相（主波長）ランク

LEDは主波長を使用して色点ごとにビニングされます。コードAP（520-525 nm）、AQ（525-530 nm）、AR（530-535 nm）により、特定の緑色要件に合わせた選択が可能で、各ビンの許容差は±1 nmと厳密です。これにより、複数のLEDを並べて使用するアプリケーションでの色の一貫性が確保されます。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフィカルデータが参照されていますが、主要パラメータ間の典型的な関係を以下に説明します。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

LEDは、ダイオードに典型的な非線形I-V特性を示します。順方向電圧（V_F）は電流とともに増加しますが、公称20mA駆動電流では指定されたビン範囲内に収まります。絶対最大電流を超えて動作させると、V_Fはより急激に上昇し、過剰な熱を発生させます。

4.2 光度 vs. 順方向電流

光出力（光度）は、通常動作範囲内では順方向電流にほぼ比例します。ただし、非常に高い電流では熱効果の増加により効率が低下する可能性があります。定格20mAでLEDを駆動することで、最適な性能と長寿命が確保されます。

4.3 温度特性

すべての半導体と同様に、LEDの性能は温度に依存します。順方向電圧（V_F）は通常、負の温度係数を持ち、接合温度が上昇するとわずかに減少することを意味します。より重要なことに、光度は温度が上昇すると減少します。アプリケーションにおける適切な熱管理は、指定された動作温度範囲内で一貫した輝度とデバイスの信頼性を維持するために不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性識別

このデバイスは、業界標準のSMDパッケージ外形に準拠しています。主要寸法には、本体サイズ、リード間隔、全高が含まれます。カソードは通常、パッケージ上の切り欠き、ドット、または対応するレンズ領域の緑色の着色などの視覚的マーカーで識別されます。正しい極性方向での実装は、正常な機能のために必須です。

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、推奨されるプリント回路基板（PCB）パッドレイアウトが提供されています。このパターンは部品のフットプリントを考慮し、リフロー時の良好なはんだフィレット形成を促進します。この推奨事項に従うことで、トゥームストーニング（部品の一端が浮き上がる現象）を防止し、適切な位置合わせを確保するのに役立ちます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けパラメータ

このデバイスは、鉛フリー（無鉛）赤外線リフローはんだ付けプロセスに対応しています。一般的に以下を含む推奨プロファイルが提供されています：

• プリヒート：150-200°C、最大120秒まで。基板を徐々に加熱し、フラックスを活性化させます。
• ピーク温度：最大260°C。部品本体はこの温度を超えてはなりません。
• 液相線温度以上時間（TAL）：ピーク温度の±5°C以内の時間は、最大10秒に制限する必要があります。
• サイクル数：デバイスは、これらの条件下で最大2回のリフローサイクルに耐えることができます。

最適なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、および使用するオーブンに依存するため、注意が必要です。提供された値はガイドラインであり、実際の生産セットアップで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。はんだごて先端温度は300°Cを超えてはならず、LEDリードとの接触時間は最大3秒に制限する必要があります。熱損傷を防ぐため、LED本体に直接ではなく、PCBパッドに熱を加えてください。

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。推奨される薬剤には、エチルアルコールまたはイソプロピルアルコール（IPA）が含まれます。LEDは常温で1分未満浸漬する必要があります。過酷または未指定の化学薬品は、エポキシレンズやパッケージ材料を損傷する可能性があります。

6.4 保管および取り扱い条件

静電気放電（ESD）：このデバイスはESDに敏感です。接地リストストラップ、帯電防止マット、ESD安全な包装および機器の使用を含む、適切な取り扱い手順に従う必要があります。

湿気感受性：このパッケージには湿気感受性レベル（MSL）定格があります。示されているように、元の密封防湿バッグが開封された場合、部品は1週間以内（MSL 3）にIRリフロー処理を受ける必要があります。元のバッグ外で長期間保管する場合は、乾燥キャビネットまたは乾燥剤を入れた密閉容器に保管する必要があります。1週間を超えて保管された部品は、はんだ付け前に吸収した湿気を除去するためにベーキング処理（例：60°Cで20時間）が必要になる場合があり、リフロー中のポップコーン現象による損傷を防ぎます。

7. 包装および発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

部品は自動組立用に包装されて供給されます。エンボス加工されたキャリアテープに実装され、保護カバーテープが上部にシールされています。テープは標準の7インチ（178 mm）直径のリールに巻かれています。

主要な包装詳細は以下の通りです：

• 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、最低500個が指定されています。
• ポケットカバレッジ：テープ内の空の部品ポケットはカバーテープでシールされています。
• 欠品部品：包装標準により、連続して最大2個のランプの欠品が許容されます。
• 包装はANSI/EIA-481仕様に準拠しており、標準的な自動化設備との互換性を確保しています。

8. 応用提案および設計上の考慮事項

8.1 代表的な応用回路

最も一般的な駆動方法は、定電流源または電源と直列に接続した単純な電流制限抵抗です。抵抗値（R_limit）はオームの法則を使用して計算できます：R_limit= (V_supply- V_F) / I_F。この計算でビンの最大V_F（例：3.8V）を使用すると、V_Fが低い部品であっても電流が20mAを超えないことが保証されます。安定した輝度を必要とするアプリケーションでは、特にバッテリーのような可変電圧源から動作させる場合、専用のLEDドライバICの使用が推奨されます。

8.2 熱管理設計

消費電力は比較的低い（最大76mW）ですが、特に高温環境や密閉空間では、性能と寿命を維持するために効果的な放熱が重要です。PCBの銅パッドが主要な放熱体として機能します。カソードおよびアノードパッドに接続された銅面積を増やし、熱ビアを使用して内部または底面の銅層に接続し、十分な気流を確保することで、接合温度の管理に役立ちます。

8.3 光学的設計上の考慮事項

25度の指向角は集中したビームを提供します。より広い照明が必要な場合は、拡散板や導光板などの二次光学部品が必要になる場合があります。光度と主波長のビン選択は、最終アプリケーションの輝度と色の均一性の要件に基づいて行う必要があります。視覚的一貫性が重要な場合、単一製品内でビンを混在させることは推奨されません。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを5V電源と抵抗で駆動できますか？

A: はい。例えば、20mA時の典型的なV_Fが3.2Vの場合：R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90オーム。標準の91オーム抵抗が適しています。常に、特定のビンの実際のV_Fを使用して電流を確認してください。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λ_P）はスペクトル出力曲線の文字通りのピークです。主波長（λ_d）は、人間の目にLEDと同じ色に見える純粋な単色光の単一波長を表す計算値です。λ_dは色合わせにより関連性があります。

Q: 光度ビンコード（例：Y）をどのように解釈すればよいですか？

A: ビンコードは保証範囲を定義します。Yビンの部品は、標準条件（20mA, Ta=25°C）で測定した場合、光度が2800 mcdから4500 mcdの間になります。

Q: このLEDは屋外使用に適していますか？

A: データシートでは動作温度範囲が-20°Cから+80°Cで、典型的な屋内用途が指定されています。屋外使用の場合は、湿気、紫外線、指定範囲外の温度への曝露の可能性を考慮し、追加の保護対策や異なる製品グレードが必要になる場合があります。

10. 技術紹介とトレンド

10.1 InGaN半導体技術

このLEDは、窒化インジウムガリウム（InGaN）半導体材料に基づいています。InGaNは、青色、緑色、白色（蛍光体と組み合わせた場合）のスペクトル領域で効率的な光生成を可能にします。InGaN LEDの効率と輝度は、リン化ガリウム（GaP）などの初期技術と比較して大幅に改善され、高性能グリーンおよびブルーLEDの標準となっています。

10.2 業界トレンド

SMD LED技術の一般的なトレンドは、より高い発光効率（電力入力1ワットあたりの光出力の増加）、改善された演色性、および高密度設計を可能にする小型パッケージサイズに向かって続いています。また、様々な環境ストレス下での信頼性と寿命の向上にも重点が置かれています。このデバイスに見られるように、鉛フリー高温リフロープロセスへの適合性は、現在、世界的な環境規制（例：RoHS）によって推進される基本的な要件となっています。