SMD LED LTST-108KRKT データシート - 3.2x2.8x1.9mm - 1.8-2.4V - 72mW - ウォータークリア AlInGaP 赤色 LED - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、自動化されたプリント基板実装を目的とした小型表面実装LEDの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、幅広い電子機器におけるスペース制約の厳しいアプリケーション向けに設計されています。そのミニチュアフットプリントと標準的な実装プロセスとの互換性は、現代の電子機器製造における汎用性の高いコンポーネントとしての地位を確立しています。

1.1 中核的利点

• RoHS環境基準に準拠。
• 直径7インチのリールに巻かれた8mmテープに梱包されており、高速自動実装機に適しています。
• 設計の一貫性を保つため、EIA標準パッケージ外形を採用。
• 制御回路との容易な統合を可能にするIC互換のロジックレベル。
• SMT実装ラインで一般的な赤外線リフローはんだ付けプロセスに耐える設計。
• JEDEC Level 3の湿気感受性基準に基づくプリコンディショニングを施し、はんだ付け後の信頼性を向上。

1.2 対象アプリケーション

本LEDは、通信機器、オフィスオートメーション機器、家電製品、産業機器など、様々な分野における状態表示灯、信号灯、またはフロントパネルのバックライトとして使用するのに適しています。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、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。この限界値以下または限界値での動作は保証されません。

• 電力損失 (Pd):72 mW。これは周囲温度(Ta)25°Cにおいて、パッケージが熱として放散できる最大電力です。この限界を超えると過熱や寿命短縮のリスクがあります。
• ピーク順方向電流 (I_FP):80 mA。これはパルス条件（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）でのみ許容されます。短時間の高輝度フラッシュを可能にします。
• DC順方向電流 (I_F):30 mA。これは信頼性の高い長期動作のために推奨される最大連続電流です。
• 動作温度範囲:-40°C ～ +85°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作するよう定格されています。
• 保存温度範囲:-40°C ～ +100°C。デバイスはこれらの限界内で電源を印加せずに保管することができます。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、Ta=25°C、I_F=20mA（代表的な動作条件）で測定されます。

• 光度 (I_V):112 - 280 mcd（ミリカンデラ）。実際の出力はビニングされます（セクション4参照）。明所視（CIE）目の応答に近似するフィルターを用いて測定。
• 指向角 (2θ_1/2):110度（標準）。この広い角度は、拡散性で非集光の放射パターンを示し、面照明や広範囲視認性が求められるインジケータに適しています。
• ピーク発光波長 (λ_p):639 nm（標準）。スペクトルパワー出力が最も高くなる波長。
• 主波長 (λ_d):631 nm（標準）。色（赤）を定義する、人間の目が知覚する単一波長。許容差は±1 nm。
• スペクトル半値幅 (Δλ):20 nm（標準）。発光の帯域幅であり、色純度を示します。
• 順方向電圧 (V_F):20mA時、1.8V（最小）、2.4V（最大）。LEDが導通時の両端の電圧降下。許容差は±0.1V。
• 逆方向電流 (I_R):V_R=5V時、10 µA（最大）。本デバイスは逆バイアス動作用に設計されておらず、このパラメータは試験目的のみです。

3. ビニングシステムの説明

3.1 光度 (I_V) ビニング

生産ロット間で輝度の一貫性を確保するため、LEDは強度ビンに分類されます。ビンコードは、均一な外観が求められるアプリケーションにおいて重要です。

各光度ビンの許容差は±11%です。

4. 性能曲線分析

データシートには、設計解析に不可欠な代表的な特性曲線が含まれています。

• 相対光度 vs. 順方向電流:駆動電流と光出力の非線形関係を示します。出力は電流と共に増加しますが、高レベルでは飽和する可能性があります。
• 相対光度 vs. 周囲温度:光出力の負の温度係数を示します。光度は一般的に周囲温度の上昇と共に減少し、熱管理における重要な要素です。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流:ダイオードの指数関数的なI-V特性を示します。この曲線は、適切な電流制限抵抗の選択や電源要件の理解に役立ちます。
• スペクトル分布:波長全体にわたる相対放射パワーを示すグラフで、ピーク波長639 nmを中心に、標準的な半値幅20 nmを持ちます。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本LEDは標準的なSMDパッケージ外形に準拠しています。主要寸法（ミリメートル単位、特記ない限り許容差±0.2mm）は、本体サイズが約3.2mm x 2.8mm、高さ1.9mmです。カソードは通常、パッケージ上のマーキングまたは面取りされたコーナーで識別されます。

5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

リフロー時に適切なはんだ接合部を形成するために、ランドパターン図が提供されています。この推奨フットプリントに従うことは、機械的安定性、放熱性、およびトゥームストーニング防止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 IRリフローはんだ付けプロファイル（鉛フリー）

鉛フリープロセスに対応したJ-STD-020B準拠の推奨温度プロファイルが提供されています。主要パラメータは以下の通りです:

• 予熱:150°C ～ 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:プロファイル曲線に従い、標準的に60-90秒。
• 昇降温速度:熱衝撃を最小限に抑えるために制御。

注意:実際のプロファイルは、基板厚さ、部品密度、はんだペースト仕様を考慮し、特定のPCBアセンブリに対して特性評価を行う必要があります。

6.2 手はんだ付け

必要な場合、はんだごてによる手はんだ付けは、厳格な制限下で許可されます：はんだごて先端温度は300°Cを超えず、はんだ付け時間は1接合部あたり最大3秒、1回限り。

6.3 保管条件

• 未開封パッケージ:温度30°C以下、相対湿度70%以下で保管。防湿バッグ開封後1年以内に使用してください。
• 開封済みパッケージ:防湿バッグから取り出した部品については、周囲環境が30°C / 60% RHを超えないようにしてください。IRリフローは168時間（1週間）以内に完了することを推奨します。
• 長期保管（開封済み）: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。168時間を超えて暴露された場合は、はんだ付け前に少なくとも48時間、60°Cでベーキングを行い、吸収した湿気を除去し、リフロー時のポップコーン現象を防止する必要があります。

6.4 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコールやエチルアルコールなどのアルコール系溶剤のみを使用してください。常温で1分未満浸漬します。エポキシレンズを損傷する可能性のある指定外の化学洗浄剤は避けてください。

7. アプリケーション提案

7.1 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、電流の偏りを防ぐために、複数のLEDを同じ電圧ラインに並列接続する場合でも、各LEDに直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。抵抗値(R)はオームの法則を用いて計算できます：R = (V_電源- V_F) / I_F。ここで、V_Fは所望の電流I_F.

におけるLEDの順方向電圧です。

7.2 熱に関する考慮事項

電力損失は低い（最大72mW）ですが、接合温度を限界内に維持することは、長寿命と安定した光出力にとって極めて重要です。特に高温環境下または最大電流付近で動作する場合、デバイスの放熱パッド（該当する場合）の下に十分なPCB銅面積またはスルーホールを設け、熱を逃がすようにしてください。

7.3 光学設計

110度の指向角は、広く拡散した光を提供します。より指向性の高いビームが必要なアプリケーションでは、外部レンズや導光板が必要になる場合があります。赤色AlInGaPチップを搭載したウォータークリアレンズは、良好な色飽和度を提供します。

8. 技術比較および差別化

GaAsPなどの旧来技術と比較して、このAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）LEDは、はるかに高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより明るい出力を実現します。広い指向角は、パッケージおよびレンズ設計の特徴であり、狭角のストローハットLEDとは異なります。IRリフローおよびテープ＆リール梱包との互換性は、スルーホールLEDとの差別化要因であり、自動化された大量SMT生産に特化しています。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 このLEDを30mAで連続駆動できますか？

はい、30mAは推奨される最大DC順方向電流です。最適な寿命と信頼性のためには、アプリケーションの輝度要件が許す限り、20mA（試験条件）などのより低い電流で動作させることをお勧めします。

9.2 DC最大定格が30mAなのに、なぜ80mAのピーク電流定格があるのですか？

80mA定格は、低デューティサイクル（10%）での非常に短いパルス（幅0.1ms）用です。これにより、パルス間でLED接合部を冷却し、熱過負荷を防ぐことができます。マルチプレクシング方式や非常に明るいストロボ効果の作成に有用ですが、定常照明には適しません。

9.3 JEDEC Level 3プリコンディショニングとは何を意味しますか？

これは、部品が防湿バッグ開封後、工場条件（<30°C/60%RH）で168時間（7日間）のフロアライフを持つと分類されていることを意味します。この期間を超えると、リフローはんだ付け前にベーキングが必要になります。この情報は、湿気による欠陥を避けるための生産計画において重要です。

10. 実用的な使用例シナリオ：ネットワークルーター用の状態表示パネルの設計。_F複数のLTST-108KRKT LED（例：電源、LAN、WAN、Wi-Fi状態用）を使用します。均一な輝度を確保するために、調達時に同じ強度ビン（例：すべてR2またはS1）のLEDを指定します。推奨パッドレイアウトでPCBを設計します。5V電源ラインを使用します。各LEDの直列抵抗を計算します：典型的なV_Fを2.1V、目標I

を20mAと仮定すると、R = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145オーム。標準の150オーム抵抗が適しています。実装時にはリフロープロファイルガイドラインに従います。このアプローチにより、一貫性のある信頼性の高い視覚的インジケータが保証されます。

11. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネセンスによって光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域（この場合はAlInGaPで構成）で再結合します。この再結合時に放出されるエネルギーは、光子（光）として放出されます。特定の材料組成（AlInGaP）がバンドギャップエネルギーを決定し、これが発光の波長（色）を定義します（この場合は赤色）。エポキシレンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力パターンを形成します。

12. 技術トレンド