SMD LED LTST-B680VEKT データシート - AlInGaP 赤色 - 20mA - 710-1400mcd - 英語技術文書

製品概要

この文書は、表面実装デバイス（SMD）LED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）実装用に設計されており、スペースが限られた用途に適した小型フォームファクタを特徴とします。LEDは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赤色光を出力します。その設計は標準的な赤外線リフローはんだ付けプロセスに対応しており、大量生産に最適です。

1.1 特徴

• RoHS（有害物質の使用制限）指令に準拠。
• 自動実装機用に、7インチ径リールに8mmテープで梱包。
• 標準EIA（Electronic Industries Alliance）パッケージ外形。
• 集積回路（IC）のロジックレベルと互換性のある入力。
• 赤外線リフローはんだ付けプロファイルとの互換性を考慮した設計。
• JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council） Moisture Sensitivity Level 3に準拠したプリコンディショニング済み。

1.2 応用分野

このLEDは、以下に限定されない幅広い電子機器に適しています：

• 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（例：ノートパソコン、ネットワークシステム）。
• 家電製品および民生用電子機器。
• 産業制御および計装パネル。
• 屋内サインおよびディスプレイ用途。

2. パッケージ外形寸法および機械的特性データ

このLEDは標準的なSMDパッケージを採用しています。レンズはウォータークリアです。主要寸法は長さ、幅、高さを含み、詳細な寸法図面に別段の指示がない限り、一般的な公差は±0.2mmです。極性はパッケージ上のカソードマークで示されています。適切なはんだ接合の形成と熱管理を確保するため、赤外線または気相リフローはんだ付け用の推奨PCB実装パッドレイアウトが提供されています。

3. 技術仕様詳細解説

3.1 絶対最大定格

これらの定格は、これを超えるとデバイスに永久損傷が生じる可能性のある限界値を定義します。この条件下での動作は保証されません。

• 電力損失 (Pd): 周囲温度Ta=25°C時、130 mW。
• ピーク順方向電流 (I_F(peak))): 100 mA (パルス動作、デューティ比1/10、パルス幅0.1ms)。
• Continuous Forward Current (I_F): 50 mA DC。
• 逆電圧 (V_R): 5 V. 注記：本デバイスは逆バイアス下での動作を想定していません。この定格は主に試験条件を対象としています。
• 動作温度範囲 (T_opr): -40°Cから+100°C。
• 保存温度範囲 (T_stg): -40°Cから+100°C。

3.2 電気的・光学的特性

これらは、周囲温度（T_a）25°C、順方向電流（I_F特に断りがない限り、20 mA。

• 光度（I_V): 最小710 mcdから最大1400 mcdの範囲。測定には、CIE比視感度曲線に近似したフィルターを装着したセンサーを使用。
• 指向角（2θ_1/2): 120度（標準）。これは、中心軸で測定された光度の値が半分となる全角度です。
• 主波長（λ_d): 617.0 nmから630.0 nmの間で、知覚される赤色を定義します。許容差は±1 nmです。
• スペクトル線半値幅（Δλ）： 約15 nm（典型的）、発光のスペクトル純度を示す。
• 順方向電圧（V_F): 20 mA時、1.8 Vから2.6 Vの間。
• 逆方向電流（I_R): 逆電圧5V印加時の最大電流は10μAです。

4. Bin Rank Systemの説明

アプリケーション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選別（ビニング）されます。これにより、設計者は回路の特定の電圧または輝度要件を満たす部品を選択できます。

4.1 順方向電圧 (V_F) ビニング

I_F = 20 mA でビニング。各ビンの許容差は ±0.1V。

• ビン D2: V_F = 1.8V から 2.0V
• Bin D3: V_F = 2.0V から 2.2V
• Bin D4: V_F = 2.2V から 2.4V
• Bin D5: V_F = 2.4V から 2.6V

4.2 光度 (I_V) ビニング

I_F = 20 mA。各ビンの許容差は±11%。

• ビン V1: I_V = 710 mcd から 900 mcd
• Bin V2: I_V = 900 mcd から 1120 mcd
• Bin W1: I_V = 1120 mcd から 1400 mcd

5. 性能曲線分析

典型的な性能曲線は、様々なパラメータ間の関係を示しています。これらは、異なる動作条件下でのデバイス挙動を理解するために不可欠です。

• 順方向電流対順方向電圧（I-V特性曲線）: 指数関数的関係を示しており、電流制限回路の設計に極めて重要です。
• 光度対順方向電流: 動作範囲内では、光出力が電流とほぼ線形関係で増加することを示しています。
• 光度と周囲温度の関係: 接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示しており、これは高電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極めて重要です。
• スペクトル分布: 相対放射パワー対波長のプロットで、主波長を中心とし、特徴的な半値幅を持つ。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 推奨リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリー（Pbフリー）はんだプロセスでは、J-STD-020に準拠したプロファイルに従ってください。主なパラメータは以下の通りです：

• プリヒート： 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準拠しますが、通常は最大10秒です。
• リフローサイクル最大回数： 2回。

注：実際のプロファイルは、使用する特定のPCB設計、部品、およびはんだペーストに合わせて特性評価を行う必要があります。

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。
• 最大はんだ付け試行回数： 1回のみ。

6.3 洗浄

承認された洗浄溶剤のみを使用してください。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が許容されます。指定外の化学液体の使用は避けてください。

7. 保管と取扱い

7.1 湿気感受性

本デバイスの湿気感受性レベルはMSL 3です。元の防湿バッグが乾燥剤と共に密封されている場合：

• 30°C以下、相対湿度70%以下で保存してください。
• 袋の封を閉じた日から1年間が賞味期限です。

元の袋を開封した後：

• 30°C以下、相対湿度60%以下で保管してください。
• IRリフローはんだ付けは168時間（7日）以内に完了することを推奨します。
• 168時間を超える保管には、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素デシケーターで保管してください。
• 168時間を超えて大気にさらされたデバイスは、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、リフロー中の「ポップコーニング」を防止してください。

7.2 静電気放電 (ESD)

本データシートでは明示的にESDに敏感なデバイスと評価されていませんが、静電気やサージによる損傷を防ぐため、LEDを含むすべての半導体部品を適切なESD対策（接地された作業台、リストストラップなど）で取り扱うことは業界標準の慣行です。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。均一な輝度を確保し、特に複数のLEDを並列接続する際の電流の偏りを防ぐため、各LEDには直列に電流制限抵抗を使用すべきです。電流制御なしで電圧源から直接LEDを駆動することは推奨されません。順方向電圧（V_F）のわずかな変動が、デバイス間で電流、ひいては輝度に大きな差を生じさせる可能性があるためです。

8.2 熱マネジメント

最大消費電力は130 mWです。最大連続順方向電流（50 mA）付近で動作させると発熱が生じます。接合部温度を安全な範囲内に保ち、長期信頼性と安定した光出力を確保するためには、実装パッドがヒートシンクとして機能する十分な銅面積を含む適切なPCBレイアウトが重要です。

8.3 光学設計

120度の広い視野角により、このLEDは広範囲の照明や広角度からの視認性が求められる用途に適しています。より集光されたビームが必要な用途では、二次光学部品（例：レンズ）が必要となります。

9. パッケージングと注文

標準梱包は、直径7インチ（178mm）のリールに巻かれた幅8mmのエンボスキャリアテープです。各リールには2000個が収納されています。テープのポケットはトップカバーテープで密封されています。梱包はANSI/EIA-481規格に準拠しています。残数数量については、最小注文数量が500個適用される場合があります。

10. 技術比較と選定ガイダンス

このLEDを選定する際の主な差異点は、そのAlInGaP技術にあります。この技術は、GaAsPなどの旧来技術と比較して、赤/オレンジ/琥珀色において一般的に高効率かつ優れた温度安定性を提供します。比較的高い光度（最大1400 mcd）と広い視野角の組み合わせが特筆されます。設計者はV_F ビニングとI_V 回路の電圧ヘッドルームと必要な輝度均一性に応じたビニングを行います。標準的なSMD実装プロセス（リフローはんだ付け、テープ＆リール）との互換性は、自動化生産において大きな利点です。

11. よくある質問 (FAQ)

11.1 このLEDを電流制限抵抗なしで駆動できますか？

回答: 強く推奨されません。順方向電圧は負の温度係数を持ち、個体間でばらつきがあります。電圧源から直接駆動すると、電流の増加が発熱を増大させ、V_Fをさらに低下させ、より多くの電流が流れる熱暴走を引き起こし、LEDを破損する可能性があります。常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。

11.2 Dominant WavelengthとPeak Wavelengthの違いは何ですか？

回答: 主波長（λ_d）はCIE色度図から導出され、LEDの出力が人間の目に同じ色に見える単色光の単一波長を表します。ピーク波長は、分光パワー分布が最大となる波長です。LEDにおいて、色の仕様を規定するためには主波長の方がより関連性の高いパラメータです。

11.3 開封後の保管条件がなぜ厳しいのですか？

回答: SMDパッケージは大気中の湿気を吸収することがあります。高温のリフローはんだ付け工程中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部圧力を発生させ、パッケージの層間剥離やダイのクラック（「ポップコーン現象」）を引き起こす可能性があります。168時間のフロアライフおよびベーキング要件は、このリスクを管理するための標準化された（JEDEC MSL）方法です。

12. 実践的な設計例

シナリオ: 5V DC電源で駆動する、5個の赤色LEDを並列接続した状態表示パネルを設計する。各LEDの目標順方向電流は20mA。

1. 直列抵抗の計算： 代表的なV_F = 2.2V（Bin D3）を使用。R = (V_電源 - V_F) / I_F = (5V - 2.2V) / 0.02A = 140 Ω。最も近い標準値である150 Ωを使用すると、I_F ≈ 18.7 mA.
2. 抵抗器の定格電力： P = I² * R = (0.0187)² * 150 ≈ 0.052 W。標準的な1/8W (0.125W) または 1/10W の抵抗器で十分です。
3. 回路レイアウト： 5つのLEDそれぞれに直列に150 Ωの抵抗を1つ配置してください。複数の並列LED間で単一の抵抗を共用しないでください。V_F のばらつきが輝度の不均一を引き起こすためです。
4. PCBの熱設計: LEDパッドには十分な放熱用銅面積を確保し、特に周囲温度が高い場合や筐体の通風が制限される場合に備えること。

13. 動作原理

このLEDは、AlInGaP材料から作製された半導体p-n接合を基盤としています。接合の障壁電位を超える順方向バイアス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際、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。AlInGaP合金の特定の組成は、バンドギャップエネルギーを決定し、それが発光の中心波長（この場合は赤色スペクトル、617-630 nm）を直接定義します。ウォータークリアエポキシレンズは半導体ダイを封止し、機械的保護を提供するとともに、光出力パターンを形成します。

14. 技術トレンド

SMD LEDは、より高い効率（ワット当たりのルーメン数の増加）、厳格なビニングによる色の一貫性の向上、および信頼性の向上に向けて進化を続けています。光出力を維持または増加させながら小型化する傾向があります。さらに、パッケージ材料の進歩は熱性能を向上させ、より高い駆動電流と電力密度を可能にします。赤、オレンジ、琥珀色におけるAlInGaP技術の広範な採用は、古く効率の低い材料に取って代わり、温度に対する性能と動作寿命の向上を提供しています。LEDとオンボード制御回路（例：定電流ドライバ、アドレス可能なRGB LED）の統合は、エンドユーザーのシステム設計を簡素化するもう一つの重要なトレンドです。