SMD LED LTST-B680QEKT データシート - AlInGaP 赤色 - 120mW - 2.6V - 英語技術文書

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）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、設置スペースが重要な制約となる用途に適しています。本LEDは、Aluminum Indium Gallium Phosphide (AlInGaP) 半導体材料を利用して赤色光を発し、現代の電子設計において性能と信頼性のバランスを提供します。

1.1 機能と中核的優位性

このLEDは、主要な業界基準および製造要件を満たすように設計されており、設計者とメーカーに明確な利点を提供します。

• 環境適合性: 本デバイスは、有害物質使用制限(RoHS)指令に準拠しています。
• 製造互換性： 業界標準の8mmテープ（7インチリール）で供給されるため、高速自動実装装置との完全な互換性を有します。
• プロセス互換性： このパッケージは、表面実装技術（SMT）組立ラインで一般的に使用される標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに耐えるように設計されています。
• 信頼性： 本コンポーネントは、JEDEC Moisture Sensitivity Level 3に加速されたプリコンディショニング試験を実施しており、はんだ付け前の典型的な取り扱いおよび保管条件に適した堅牢なパッケージ構造を示しています。
• 電気インターフェース： これはI.C.（集積回路）互換であり、デジタル制御回路への直接的な統合を可能にします。

1.2 ターゲットアプリケーションと市場

そのコンパクトなサイズ、信頼性、および性能特性により、このLEDは幅広い電子機器をターゲットとしています。主な応用分野は以下の通りです：

• 通信機器： ルーター、モデム、ネットワークスイッチのステータスインジケーター。
• オフィスオートメーション： プリンター、スキャナー、および複合機のインジケーターランプ。
• コンシューマーエレクトロニクス： 家電製品およびオーディオ/ビデオ機器におけるフロントパネルのバックライト、電源状態インジケーター、および機能シンボル。
• 産業用機器： 機械の状態、故障表示、および操作フィードバックパネル。
• 汎用： コンパクトで明るく信頼性の高い赤色状態表示灯またはシンボリック照明を必要とするあらゆるアプリケーション向け。

2. 技術パラメータ詳細分析

本セクションでは、LEDの電気的、光学的、熱的特性に関する詳細かつ客観的な分析を提供します。これらのパラメータを理解することは、適切な回路設計と長期性能の確保に不可欠です。

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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらは通常動作の条件ではありません。

• Power Dissipation (Pd): 120 mW。これは、デバイスが損傷することなく熱として放散できる最大電力です。この制限を超えると、半導体接合部の過熱リスクがあります。
• ピーク順方向電流 (I_FP): 80 mA。これは最大許容瞬時順方向電流であり、通常、過度の発熱を防ぐためにパルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で規定されています。
• 連続順方向電流 (I_F): 50 mA。これは、規定された周囲温度条件下で連続的に印加できる最大直流電流です。
• 逆電圧 (V_R): 5 V。この値を超える逆電圧を印加すると、LED接合部の破壊や致命的な故障を引き起こす可能性があります。データシートでは、本デバイスが逆動作用に設計されていないことが明記されています。
• Operating & Storage Temperature Range: -40°C から +100°C。これは、動作時および非動作時の保管における環境温度の限界を定義し、パッケージおよびダイの材料の完全性を保証します。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは標準試験条件（Ta=25°C、I_F=20mA）下で測定され、デバイスの性能を定義します。

• 光度（I_V): 450 - 1120 mcd（ミリカンデラ）。これは、人間の眼の明所視応答に合わせてフィルタリングされたセンサーで測定される、LEDの知覚される明るさです。この広い範囲はビニングシステム（セクション3参照）によって管理されます。
• 視野角 (2θ)_1/2): 120度（標準）。これは、光度がピーク（軸上）値の半分に低下する全角です。120°の角度は、状態表示灯に適した広く拡散した発光パターンを示します。
• ピーク発光波長 (λ_P): 631 nm（代表値）。これはスペクトルパワー出力が最大となる波長です。AlInGaP材料の物理的特性です。
• 主波長 (λ_d): 624 nm（代表値）。これはLEDの色に最も近いと人間の目が知覚する単一波長です。CIE色度座標から導出されます。許容差は+/- 1nmです。
• スペクトル線半値幅 (Δλ): 15 nm（典型値）。これはスペクトル純度を測定し、発光される波長の範囲を示します。半値幅が狭いほど、より単色（純粋）な色であることを示します。
• 順方向電圧（V_F): 20mA時、1.8V（最小）から2.6V（最大）。これはLED動作時の電圧降下です。回路設計では、電流を一定に保つためにこの変動を考慮する必要があります。
• 逆方向電流（I_R): V_R=5V。これは逆電圧印加時に流れる微小なリーク電流であり、試験目的のみに関連します。

3. ビニングシステムの説明

半導体製造における自然なばらつきを管理するため、LEDは性能別のビンに仕分けされます。これにより設計者は、特定の輝度要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

光度は、最小値と最大値を持つ個別のビンに分類されます。各ビン内の許容差は+/-11%です。

• Bin U1: 450.0 mcd (最小) から 560.0 mcd (最大)
• Bin U2: 560.0 mcd (最小) から 680.0 mcd (最大)
• Bin V1: 680.0 mcd (最小) から 900.0 mcd (最大)
• Bin V2: 900.0 mcd (最小) から 1120.0 mcd (最大)

設計者は、アセンブリ内の複数ユニット間で輝度の一貫性を確保するため、発注時に必要なビンコードを指定すべきです。絶対的な輝度がそれほど重要でない用途では、より広いビン範囲の指定、または特定のビン指定なしでも問題ない場合があります。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（例：Figure 1、Figure 5）が参照されていますが、それらの示唆する内容は設計において極めて重要です。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V特性曲線)

順方向電流（I_F) および順方向電圧 (V_F) は非線形であり、標準ダイオードと同様です。20mA時の指定V_F 範囲 (1.8V-2.6V) が主要な設計ポイントです。V_F は温度上昇とともに低下するため、安定した光出力を維持し、熱暴走を防ぐには、定電圧ではなく定電流でLEDを駆動することが不可欠です。

4.2 光度と順方向電流の関係

光出力（I_V）は、動作範囲内では順方向電流にほぼ比例します。ただし、電流が非常に高い場合、発熱の増加により効率が低下する可能性があります。推奨される20mAの試験条件以下で動作させることで、最適な性能と長寿命が確保されます。

4.3 スペクトル分布

スペクトル出力曲線はピーク波長631 nmを中心としており、典型的な半値幅は15 nmです。これが特定の赤色の色調を定義します。主波長（624 nm）は、複数のLEDが同一に見える必要があるアプリケーションにおける色合わせの重要なパラメータです。

4.4 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。一般的に、接合温度が上昇すると光度は低下します。広い動作温度範囲（-40°C ～ +100°C）は、出力は変動するものの、デバイスが極限環境でも機能する定格であることを示しています。高電流または高周囲温度アプリケーションでは、輝度と寿命を維持するためにPCB上での適切な熱管理が必要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法および極性

このLEDはEIA標準のSMDパッケージフットプリントに準拠しています。データシートには、長さ、幅、高さ、リード間隔を含む詳細な寸法図が提供されています。全ての寸法はミリメートル単位で、標準公差は±0.2 mmです。パッケージは光を拡散しないウォータークリアレンズを採用しており、AlInGaP本来の赤色を見ることができます。極性（アノードとカソード）は部品本体の物理的なマーキングで示されており、実装時にこれを確認して正しい動作を保証する必要があります。

5.2 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に、推奨されるプリント基板実装パッドレイアウトが提供されています。このランドパターンに従うことは、信頼性の高いはんだ接合の実現、リフロー中の適切な自己位置合わせ、およびLED接合部からの効果的な放熱のために極めて重要です。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

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）IRリフローはんだ付けプロセスに対応しています。推奨プロファイルはJ-STD-020B規格に基づいています。主なパラメータは以下の通りです：

• プリヒート温度： 150°Cから200°C。
• 予熱時間： 最大120秒。
• ピーク体温： 最高260°C。
• 液相線以上時間： 標準JEDEC制限内（通常60-150秒）が推奨されます。
• 最大はんだ付けサイクル数： 2回。

最適なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、およびリフローオーブンに依存することを強調します。JEDECベースのプロファイルを目標として使用し、はんだペーストメーカーの推奨事項およびボードレベルの特性評価に基づいて最終調整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、細心の注意を払う必要があります：

• はんだごて温度： 最高300°C。
• はんだ付け時間： リードごとに最大3秒。
• 回数： 1回のみ。繰り返し加熱すると、パッケージおよび内部ダイボンドが損傷する可能性があります。

6.3 洗浄

はんだ付け後のクリーニングが必要な場合は、指定された溶剤のみを使用してください。データシートでは、LEDを常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ています。指定外の溶剤や強力な化学洗浄剤は、プラスチックレンズやパッケージ材料を損傷する可能性があります。

7. 保管および取扱い上の注意

7.1 湿気感受性と保管

LEDパッケージは湿気に敏感です。周囲湿度への長時間の曝露により、高温リフローはんだ付け工程中にポップコーンクラックが発生する可能性があります。

• Sealed Package: デバイスは30°C以下、相対湿度70%以下の環境で保管してください。乾燥剤入りの元の防湿バッグ内での保管寿命は1年です。
• 開封済みパッケージ： 密封袋を開封後、保管環境は30°C、60%RHを超えてはなりません。
• フロアライフ： 元の包装から取り出した部品は、168時間（7日）以内にIRリフローはんだ付けを行う必要があります。
• 延長保管： 168時間を超える保管の場合、LEDは乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーター内で保管してください。
• ベーキング： 168時間のフロアライフを超えて露出した部品は、吸収した湿気を除去するため、組み立て前に約60°Cで少なくとも48時間のベークアウトが必要です。

7.2 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を並列駆動する際の電流集中を防ぐため、各LEDに直列に電流制限抵抗を使用する必要があります。データシートは、個別の抵抗なしでLEDを直接並列接続する回路（回路B）よりも、この構成（回路A）を強く推奨しています。回路Bでは、わずかなVfのばらつきによる電流分配の不均一により、輝度ムラや故障の可能性が生じます。_F ユニット間のばらつき。

8. パッケージングおよび注文情報

8.1 テープ・リール仕様

この部品は、7インチ（178mm）径のリールに巻かれたエンボスキャリアテープに収められ、自動実装用に供給されます。

• ポケットピッチ： 8 mm.
• リールあたりの数量： 2000個。
• 最低発注数量（MOQ）： 残数は500個単位です。
• カバーテープ： 空の部品ポケットはトップカバーテープでシールされています。
• 欠品部品： 梱包仕様により、連続する最大2つの欠灯（空ポケット）が許容されます。
• 標準： 梱包はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。

9. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

9.1 代表的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、オフィスオートメーション、通信、家電、および一般的な産業制御を含む通常の電子機器での使用を意図しています。状態表示、前面パネルのシンボルバックライト、および汎用発光信号表示に適しています。

9.2 設計上の考慮事項

• 電流制御: 順方向電流を設定するには、常に直列抵抗または専用の定電流ドライバを使用してください。電圧源に直接接続しないでください。
• 熱管理： パッケージは小型ですが、特に最大連続電流（50mA）付近で動作する場合は、放熱器として機能するようPCBパッド上に十分な銅面積を確保してください。
• ESD保護： 明示的にセンシティブとは記載されていませんが、LEDを取り扱う際は標準的なESD（静電気放電）対策を講じることが推奨されます。
• 光学設計： ウォータークリアレンズは120°の視野角で集光ビームを生成します。より広範囲または拡散照明が必要な場合は、外部レンズや光ガイドの使用が必要となる場合があります。

10. 技術比較と差別化

この単体データシートでは他の型番との直接比較は提供されていませんが、この部品の主な差別化特徴は以下のように推測できます：

• Material (AlInGaP): 従来のGaAsPなどの技術と比較して、赤色LEDにおいて高効率と優れた色安定性を提供します。
• 広視野角 (120°): 広範囲な視認性を提供し、パネル取り付け型の状態表示灯に最適です。
• JEDEC Level 3 プリコンディショニング： 超乾燥保管を必要とせず、ロジスティクスを簡素化する、ほとんどの商業用途に適した良好な耐湿性レベルを示しています。
• 標準化パッケージング： EIAパッケージ規格およびANSI/EIA-481リール仕様への準拠により、自動組立ラインへのシームレスな統合が保証されます。

11. よくある質問 (FAQ)

Q: このLEDは電流制限抵抗なしで駆動できますか？
A: いいえ。LEDは制御された電流で駆動する必要があります。電圧源に直接接続すると過剰な電流が流れ、デバイスを瞬時に破損する可能性があります。常に直列抵抗または定電流回路を使用してください。

Q: 発注時の「Bin Code」は何を意味しますか？
A: ビンコード（例：V1、U2）は、そのロットのLEDの保証された最小および最大光度を指定します。ビンを指定することで、製品内のすべてのLEDの輝度の一貫性が確保されます。色の一貫性が重要な場合は、波長ビンの指定も必要になる場合があります。

Q: 袋を開封した後、これらのLEDはどのくらいの期間保管できますか？
A: 確実なはんだ付けのため、保管環境が30°C/60% RH以下の場合、開封後168時間（7日）以内に使用してください。それ以上保管した場合は、使用前に60°Cで48時間のベーキングが必要です。

Q: このLEDは自動車や医療用途に適していますか？
A: データシートには、一般の電子機器を目的としていると記載されています。特に高い信頼性が要求される用途、または故障が安全性を脅かす可能性のある用途（航空、自動車、医療、生命維持装置など）では、メーカーに相談し、適合性を評価し、その特定用途向けに部品を認定する必要がある場合があります。

Q: このSMD LEDにウエーブはんだ付けは使用できますか？
A: データシートにはIRリフローとはんだごてによる手はんだのガイドラインのみが記載されています。このタイプのSMD部品は、熱衝撃や汚染の可能性があるため、一般的にウエーブはんだ付けは推奨されません。リフローはんだ付けが意図され、推奨される実装プロセスです。

12. 実践的な設計例

シナリオ: 5V DC電源ラインで動作するデバイスの電源「ON」インジケータを設計する。目標は、約15mAの順方向電流（長寿命のため20mAテストポイント以下）で良好な視認性を達成すること。

計算:
典型的順方向電圧（V_F）を2.2Vと仮定する。
直列抵抗（R_S）に必要な電圧降下は：V_supply - V_F = 5V - 2.2V = 2.8V.
オームの法則を使用: R_S = V / I = 2.8V / 0.015A = 186.67 Ω.
最も近い標準抵抗値は180Ωまたは200Ωです。

選択： 180Ωの抵抗を選択します。電流を再計算：I = (5V - 2.2V) / 180Ω ≈ 15.6mA。これは安全で許容範囲内です。
抵抗での消費電力： P = I²R = (0.0156)² * 180 ≈ 0.044W。標準的な1/8W (0.125W) または 1/10W の抵抗器で十分です。

PCB レイアウト： 180Ωの抵抗器をLEDのアノードと直列に配置します。LEDパッドについてはデータシートで推奨されているランドパターンに従い、放熱のための十分な銅面積を確保してください。PCBのシルクスクリーンには極性マーキング（例：アノードに「+」）を含めてください。

13. 動作原理

発光ダイオードは、電気エネルギーを直接光に変換する半導体デバイスであり、この過程はエレクトロルミネセンスと呼ばれます。p-n接合に順方向電圧を印加すると、n型材料からの電子とp型材料からの正孔が活性領域で再結合します。AlInGaP LEDでは、この再結合によりエネルギーが光子（光の粒子）として放出されます。発光の特定の波長（色）、この場合は約624-631 nmの赤色は、チップの構築に使用されたAluminum Indium Gallium Phosphide半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。ウォータークリアエポキシパッケージは、半導体ダイを封入・保護し、光出力を整形するレンズを形成し、電気接続と機械的支持を提供する金属リードフレームを含んでいます。

14. 技術動向

このようなSMD LEDの開発は、より広範なオプトエレクトロニクスおよび電子機器製造のトレンドの一部です。このような部品に影響を与える主なトレンドには以下が含まれます：

• 小型化： 高密度なPCBレイアウトとよりコンパクトな最終製品を実現するため、より小型のパッケージサイズに対する継続的な需要。
• 効率向上： 継続的な材料科学研究は、カラーLEDの発光効率（ルーメン毎ワット）の向上を目指しており、所定の光束出力に対する電力消費を低減する。
• 信頼性向上： パッケージ材料（エポキシ、シリコーン）およびダイ取り付け技術の改善により、高温高湿条件下での動作寿命の延長と性能向上が実現されます。
• 標準化： 業界標準のフットプリント、リールサイズ、性能指標（JEDEC MSL定格など）の採用により、サプライチェーンの効率化とエンジニアによる設計導入の簡素化が図られます。
• 統合: これは個別部品であるが、制御電子機器（電流レギュレータやドライバなど）をLEDパッケージに直接統合し、「スマート」LEDモジュールを構築する傾向がある。