SMD LED LTST-010VEKT データシート - AlInGaP 赤色 - 30mA - 75mW - 英語技術文書

1. 製品概要

LTST-010VEKTは、自動プリント基板実装を目的とした表面実装型発光ダイオードです。赤色光を発するために、Aluminum Indium Gallium Phosphide (AlInGaP) 半導体材料を採用しています。その小型サイズは、様々な電子機器分野における設置スペースが限られた用途に適しています。

1.1 中核的優位性

• 小型フットプリント: コンパクトなEIA標準パッケージにより、高密度なPCBレイアウトが可能です。
• 自動化互換性: 12mmテープに封入され7インチリールに巻かれており、自動ピックアンドプレースおよび表面実装技術(SMT)組立ラインと完全に互換性があります。
• 強固なプロセス互換性: 鉛フリー(Pb-free)製造プロセスで使用される標準的な赤外線(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。
• 環境適合性: 本製品はRoHS（有害物質使用制限）指令に適合しています。
• 信頼性: 部品はJEDEC Moisture Sensitivity Level 3に基づくプリコンディショニングを実施しており、はんだ付けプロセス中の信頼性を確保しています。

1.2 ターゲット市場と応用分野

このLEDは、信頼性の高い状態表示または低照度の照明が必要とされる、幅広い民生用、産業用、通信機器用電子機器を対象としています。

• 通信機器: ルーター、モデム、ネットワークスイッチにおける状態表示灯。
• オフィスオートメーション： プリンター、スキャナー、コピー機のパネルインジケーター。
• コンシューマーアプライアンス： テレビ、オーディオシステム、家電製品の電源オン/スタンバイインジケーター。
• 産業用制御パネル： 信号および故障表示。
• フロントパネルバックライト： ボタンとシンボルの照明。
• 屋内標識・シンボル用照明器具。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 Absolute Maximum Ratings

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

• 電力損失 (Pd): 75 mW。これは、周囲温度 (Ta) 25°Cにおいて、LEDパッケージが熱として放散できる最大電力です。
• DC順方向電流 (IF): 30 mA。印加可能な最大連続電流。
• ピーク順方向電流: 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、一時的に高い光出力を得るために使用される。
• 逆電圧 (VR): 5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合の即時破壊を引き起こす可能性がある。
• 動作温度範囲: -40°C ～ +85°C。信頼性のある動作が保証される周囲温度範囲。
• 保管温度範囲： -40°C から +100°C。

2.2 電気光学特性

特に断りのない限り、これらのパラメータはTa=25°C、IF=20mAの標準試験条件下で測定されたものです。

• 光度 (Iv)： 560 mcd（最小）から1120 mcd（最大）の範囲で、代表値はこの範囲内にあります。CIEの測光視感効率曲線にフィルタリングされたセンサーを用いて測定。
• 視野角 (2θ½)： 115度（標準）。この広い視野角は、中心軸から±57.5度の位置で光強度がピーク値の半分であることを示し、広い視認性が求められる用途に適しています。
• ピーク発光波長（λp）： 639 nm（標準）。スペクトルパワー出力が最大となる波長。
• 主波長（λd）： 617 nmから633 nmの間。これは人間の目が知覚する単一波長であり、「赤」色を定義します。ビン内での許容差は±1nmです。
• スペクトル線半値幅（Δλ）： 20 nm（標準）。発光強度がピーク強度の少なくとも半分であるスペクトル帯域幅であり、色純度を示します。
• 順方向電圧（VF）： 動作時のLED両端電圧は、20mA時に1.6V（最小）から2.5V（最大）の間です。
• 逆方向電流 (IR): 逆電圧5V印加時に10µA（最大）。このパラメータは主に品質試験用であり、本デバイスは逆方向動作用に設計されていません。

3. ビンランキングシステム

LEDは性能ビンに分類され、アプリケーションでの一貫性を確保します。設計者は、輝度、電圧、色に関する特定の設計要件を満たすビンを選択できます。

3.1 光度 (Iv) ランク

ビニングにより最低輝度レベルが保証されます。各ビン内の許容差は±11%です。

• U2: 560 mcd (最小) から 710 mcd (最大)
• V1: 710 mcd (最小) から 900 mcd (最大)
• V2: 900 mcd (最小) から 1120 mcd (最大)

3.2 順方向電圧 (VF) ランク

ビニングは、一貫性のある電流駆動回路の設計に役立ちます。各ビン内の許容差は±0.1Vです。

• G1: 1.60 V (最小) ～ 1.90 V (最大)
• G2: 1.90 V (最小) ～ 2.20 V (最大)
• G3: 2.20 V (最小) ～ 2.50 V (最大)

3.3 主波長 (WD) ランク

色再現性が重要な用途において極めて重要。各ビン内の許容差は±1nm。

• R1: 617.0 nm (最小) ～ 621.0 nm (最大)
• R2: 621.0 nm (最小) ～ 625.0 nm (最大)
• R3: 625.0 nm (最小) ～ 629.0 nm (最大)
• R4: 629.0 nm (最小) から 633.0 nm (最大)

4. 性能曲線分析

データシートには具体的なグラフが参照されているが、このタイプのLEDの典型的な曲線は重要な設計上の洞察を提供する。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V カーブ)

I-V曲線は指数関数的である。点灯閾値を超えて電圧がわずかに増加すると、電流が大幅に増加する。これは、熱暴走を防止し安定した光出力を確保するために、定電圧源ではなく定電流源でLEDを駆動することの重要性を強調している。

4.2 光度 vs. 順方向電流

定格範囲内では、光束は順電流にほぼ比例します。絶対最大DC電流を超えて動作させると、光束維持率の急激な低下や寿命短縮を引き起こす可能性があります。

4.3 光度 vs 周囲温度

接合温度が上昇すると光度は低下します。AlInGaP LEDでは、高温時に光束が大幅に減少することがあります。高温環境下で性能を維持するには、PCB上での効果的な熱マネジメントが不可欠です。

4.4 分光分布

発光スペクトルは639nm（ピーク）を中心とし、代表的な半値幅は20nmで、これがその飽和した赤色を定義します。主波長ビンが正確な色調を決定します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

このLEDは標準的な表面実装パッケージです。主な寸法上の注意点は以下の通りです：

• 全ての寸法はミリメートル単位です。
• 特に指定がない限り、標準公差は±0.1 mmです。
• レンズカラーはウォータークリア、光源カラーはAlInGaPレッドです。

5.2 極性識別および推奨PCBパッドレイアウト

データシートには、赤外線または気相リフローはんだ付け用の推奨ランドパターンが記載されています。このパターンに従うことで、適切なはんだ接合の形成と位置合わせが保証されます。カソードは通常、デバイス上にマーキングされるか、フットプリント図で示されています。正しい極性は動作に不可欠です。

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

J-STD-020Bに準拠した、推奨される鉛フリーリフロープロファイルが提供されています。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。
• プリヒート時間： 最大120秒。
• ピーク温度： 最大260°C。
• 液相線以上時間： ソルダーペーストの仕様に従って制御する必要があります。
• 総はんだ付け時間： ピーク温度での最大保持時間は10秒で、リフローサイクルは最大2回までを推奨します。

注意： 最適なプロファイルは、特定のPCB実装に依存します。提供されたプロファイルはガイドラインであり、実際の生産環境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（必要な場合）

• はんだごて温度： 最高300°C。
• はんだ付け時間： パッドあたり最大3秒。
• 頻度： 一回限り。繰り返し加熱は避けてください。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、プラスチックパッケージの損傷を避けるため、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可能です。適合性が確認されていない限り、超音波洗浄は使用しないでください。

7. 保管および取り扱い上の注意

7.1 湿気感受性

本デバイスの湿気感受性レベル（MSL）定格は3です。

• シールドパッケージ： 30°C以下、相対湿度70%以下で保管。梱包日から1年以内に使用すること。
• 開封済み包装品： 防湿バリアバッグを開封した場合、部品は30°C以下、相対湿度60%以下で保管すること。
• フロアライフ： 工場の環境条件にさらされた部品は、168時間（7日）以内に実装すること。
• 長期保管/ベーキング： 168時間以上さらされた場合、はんだリフロー前に、吸湿を除去し実装時の「ポップコーン」現象による損傷を防止するため、60°Cで少なくとも48時間のベーキングが必要です。

7.2 適用限界

本コンポーネントは、標準的な商業用および産業用電子機器向けに設計されています。事前の協議および特定の認定なしに、故障が生命や健康に危険を及ぼす可能性のある安全至上用途（例：航空、医療用生命維持装置、交通制御）には適格ではありません。

8. パッケージングおよび注文情報

8.1 標準パッケージング

• テープ： 12mm幅エンボス加工キャリアテープ。
• リール： 直径7インチ（178mm）のリール。
• リールあたりの数量： 4000個。
• 最小発注数量（MOQ）： 残数量は500個。
• 梱包規格： ANSI/EIA-481仕様に準拠。

9. アプリケーション設計上の考慮事項

9.1 駆動方式

LEDは電流駆動デバイスです。最も信頼性の高い方法は、定電流源または電圧源と直列に電流制限抵抗を使用することです。

直列抵抗（R_s）の計算：
R_s = (V_supply - V_F) / I_F
ここで、V_F LEDの順方向電圧（最悪ケース設計のためデータシートの最大値を使用）、I_F は所望の順方向電流（例：20mA）、V_supply は電源電圧。

例： 5V電源の場合、V_F(max)=2.5V、I_F=20mA。
R_s = (5V - 2.5V) / 0.020A = 125 Ω。標準的な120Ωまたは150Ωの抵抗が適しています。

9.2 熱管理

消費電力は低い（75mW）が、低い接合温度を維持することが長期信頼性と安定した光出力の鍵である。特に複数のLEDを使用する場合や周囲温度が高い場合は、PCBに十分な放熱対策を施すこと。発熱部品の近くに配置するのは避ける。

9.3 光学設計

115度の視野角は広い視認性を提供する。より集光されたビームが必要な用途では、二次光学部品（レンズ）を使用できる。水色透明レンズは、拡散せずにAlInGaPチップの真の色合いを求める用途に最適である。

10. よくあるご質問 (FAQ)

10.1 このLEDをマイクロコントローラのGPIOピンから直接駆動できますか？

GPIOピンの電流供給能力による。ほとんどのMCUピンは20-25mAを供給可能であり、これはLEDの動作範囲内である。しかし、 必須 セクション9.1で説明されているように、直列電流制限抵抗を使用してください。LEDを電源とGPIOピンの間に直接接続することは絶対に避けてください。過剰な電流により、LEDとマイクロコントローラのピンの両方が破損する可能性があります。

10.2 ピーク電流定格（80mA）がDC電流定格（30mA）よりも高いのはなぜですか？

ピーク定格電流は、マルチプレックス表示や短時間の高輝度フラッシュなど、パルス動作を可能にするためのものです。デューティ比（1/10）と短いパルス幅（0.1ms）により、平均電力と接合温度が安全限界を超えないことが保証されます。連続動作の場合は、30mAのDC制限を遵守する必要があります。

10.3 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λp） は、LEDが最大の光出力を発する物理的な波長です。 主波長 (λd) 人間の色知覚（CIE色度図）に基づく計算値であり、LEDと同じ色に見える単色光の波長です。視覚応用における色仕様には、λdがより関連性があります。

10.4 アプリケーションに適切なビンをどのように選択すればよいですか？

• 必要な最低輝度に基づいて、 Ivビン (U2, V1, V2) を選択してください。
• 必要な順方向電圧特性に基づいて、 VFビン (G1, G2, G3) 電圧降下の変動に敏感な設計の場合、特に複数のLEDを直列駆動する際には注意が必要です。
• 必要な順方向電圧特性に基づいて、 WDビン（R1-R4） 色調の一貫性が求められる用途、例えば複数ユニット間や他部品との色合わせが必要な場合に適しています。