SMD LED LTST-C283KRKT-5A データシート - 2.0x1.25x0.2mm - 赤色 631nm - 30mA - 英語技術文書

1. 製品概要

本書類は、表面実装デバイス（SMD）LEDランプの完全な技術仕様を提供します。この部品は、プリント基板（PCB）への自動実装を目的として設計されており、スペースに制約のある用途に最適な小型フォームファクタを特徴とします。その主な機能は、表示、バックライト、信号目的のための高効率光源として機能することです。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本デバイスは、現代の電子機器製造に適したいくつかの主要な利点を提供します。RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しています。パッケージは高さがわずか0.2mmの極薄型であり、超薄型製品での使用を可能にします。赤色スペクトルで高い発光効率を生み出すことで知られるAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を採用しています。部品は業界標準の8mmテープに封入され7インチリールに巻かれており、高速自動実装機との完全な互換性があります。また、表面実装技術（SMT）組立ライン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セスに耐えるように設計されています。

対象アプリケーションは広範で、通信機器（コードレス電話機、携帯電話など）、オフィスオートメーション機器（ノートパソコン、ネットワークシステムなど）、家電製品、産業機器などを含みます。具体的な用途としては、キーパッドやキーボードのバックライト、ステータスインジケータ、マイクロディスプレイ、各種信号やシンボルの表示照明アプリケーションなどが挙げられます。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

本セクションでは、デバイスの絶対最大定格および標準動作特性について詳細に説明します。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

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。これらの条件下での連続動作は推奨されません。

• 電力損失 (Pd): 75 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_F(PEAK)): 80 mA。これは最大許容瞬時順方向電流であり、通常、熱負荷を管理するためにパルス条件（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）で規定されます。
• DC Forward Current (I_F): 30 mA。これは、信頼性の高い長期的な動作のために推奨される最大連続順方向電流です。
• 動作温度範囲： -30°C から +85°C。デバイスが機能するように設計されている周囲温度の範囲です。
• 保存温度範囲： -40°C から +85°C。非動作時の保管温度範囲です。
• 赤外線はんだ付け条件： 260°C、10秒間。鉛フリープロセスにおけるリフローはんだ付け時にパッケージが耐えられる最大の熱プロファイルです。

2.2 電気的および光学的特性

これらは標準試験条件下で測定された代表的な性能パラメータです。

• Luminous Intensity (I_V): 4.5 - 45.0 mcd (ミリカンデラ) at I_F = 5mA。この広範囲はビニングシステムによって管理される（セクション3参照）。強度は、CIE標準人間の眼の明所視応答曲線に一致するようにフィルタリングされたセンサーを用いて測定される。
• ビューイングアングル (2θ_1/2): 130度。これは、中心軸（0°）で測定された光度の値が半分となる全角度です。広い視野角は、より拡散した光放射パターンを示します。
• ピーク発光波長 (λ_P): 639 nm（標準）。これは、放射光のスペクトルパワー分布が最大値に達する波長です。
• 主波長 (λ_d): 631 nm（標準） at I_F = 5mA。これは、光の色を定義する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。
• スペクトル線半値幅（Δλ）： 20 nm（標準）。これは、最大強度の半分の値で測定されるスペクトル帯域幅（半値全幅 - FWHM）です。
• 順方向電圧（V_F): 1.70 - 2.3 V at I_F = 5mA。LED動作時の順方向電圧降下。この範囲はビニングによっても管理される。
• Reverse Current (I_R): 10 μA (maximum) at V_R = 5V。逆電圧印加時に流れる微小なリーク電流。

3. ビニングシステムの説明

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仕分けされます。これにより設計者は、輝度や電圧など特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順方向電圧 (V_Fビニング

赤色バリアントの場合、順電圧はテスト電流5mAで測定した際に3つのビンに分類されます。各ビン内の許容差は±0.1Vです。

• Bin Code E2: V_F 1.70Vから1.90Vの範囲。
• Bin Code E3: V_F 1.90Vから2.10Vの範囲。
• Bin Code E4: V_F 2.10Vから2.30Vの範囲。

3.2 光度 (I_Vビニング

光度は5つのビンに分類され、これもI_F = 5mAで測定される。各ビンの許容誤差は±15%。

• Bin Code J: 4.50 - 7.10 mcd
• Bin Code K: 7.10 - 11.20 mcd
• Bin Code L: 11.20 - 18.00 mcd
• Bin Code M: 18.00 - 28.00 mcd
• Bin Code N: 28.00 - 45.00 mcd

このビニングにより、必要な輝度レベルに基づいた精密な選択が可能となり、均一性が重要なバックライトなどの用途では極めて重要です。

4. 性能曲線分析

典型的な性能曲線は、様々な条件下でのデバイスの動作を視覚的に理解するために役立ちます。これらの曲線は、回路設計と熱管理において不可欠です。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V カーブ)

I-V特性はダイオードに典型的な非線形特性を示します。この曲線は順方向電圧 (V_F) と順方向電流 (I_F設計者はこれを用いて、所望の動作電流に必要な駆動電圧を決定します。これは光出力に直接関係します。この曲線は温度によってシフトします。

4.2 光度 vs. 順方向電流

この曲線は、広い範囲で光度が順方向電流にほぼ比例することを示しています。しかし、非常に高い電流では、接合温度の上昇やその他の影響により効率が低下する可能性があります。推奨されるDC電流範囲内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

スペクトル分布曲線は、相対強度を波長に対してプロットしたものである。これにより、ピーク発光波長（約639 nm）とスペクトル半値幅（約20 nm）が確認され、このAlInGaPチップの純粋な赤色出力が定義されている。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本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。主要寸法は、長さ2.0 mm、幅1.25 mm、高さ0.2 mm（超薄型プロファイル）です。詳細な機械図面には、パッド位置や公差（通常±0.1 mm）を含む全ての重要寸法が規定されています。レンズはウォータークリアです。

5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

PCBレイアウト用のランドパターン設計を提供します。このパターンはリフロー時の適切なはんだ接合部形成を確保し、十分なサーマルリリーフを提供し、機械的安定性を維持します。この推奨フットプリントに従うことは、組立の成功と信頼性にとって極めて重要です。

5.3 極性識別

この部品にはマークされたカソード（負極端子）があります。データシートには、このマーキングがデバイス本体にどのように表示されるかが示されています（通常はカソード側の切り欠き、緑色の点、またはその他のインジケータ）。回路が機能するためには、実装時の正しい極性の向きが不可欠です。

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条件

鉛フリーはんだプロセスでは、特定のリフロープロファイルが推奨されます。主要パラメータは、150～200°Cの予熱温度、最大120秒までの予熱時間、260°Cを超えないピークボディ温度、および最大10秒に制限された260°C以上の時間を含みます。デバイスは2回を超えるリフローサイクルにさらされるべきではありません。これらの制限は、パッケージのクラックや内部材料の劣化を防ぐためのJEDEC規格に基づいています。

6.2 手はんだ付け

手動はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払って行う必要があります。推奨されるはんだごて先端の最高温度は300°Cで、接合部ごとのはんだ付け時間は3秒以内に制限してください。手動はんだ付けは一度のみ行ってください。

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。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は可能です。指定外の化学洗浄剤は、プラスチックパッケージやレンズを損傷する可能性があります。

6.4 保管条件

LEDは湿気に敏感です。乾燥剤入りの元の密封防湿バッグで保管する場合、30°C以下かつ相対湿度90%以下の環境で保管し、推奨使用期限は1年です。元の包装を開封した後は、保管環境が30°Cまたは相対湿度60%を超えないようにしてください。元の包装から取り出した部品は、理想的には1週間以内にリフローはんだ付けを行うことが推奨されます（湿気感受性レベル3、MSL 3）。元のバッグ外で長期間保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器で保管してください。1週間以上保管した場合は、組み立て前に約60°Cで少なくとも20時間のベーキングを行い、吸収した湿気を除去し、リフロー中の「ポップコーン現象」を防止することを推奨します。

7. 包装および注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

部品はエンボス加工されたキャリアテープに保護カバーテープを貼付して供給されます。テープ幅は8mmです。リールの標準直径は7インチ（178mm）です。各リールには5000個が収納されています。フルリール未満の数量については、残数ロットに対して最小包装数量500個が適用されます。包装はANSI/EIA-481規格に準拠しています。

8. アプリケーションの提案

8.1 代表的なアプリケーション回路

LEDは電流駆動デバイスです。特に複数のLEDを並列に使用する場合、均一な輝度を確保するためには電流制限機構が不可欠です。最も単純な方法は直列抵抗を使用することです。抵抗値（R_series）はオームの法則を用いて計算できます：R_series = (V_供給 - V_F) / I_Fより精密で効率的な制御のためには、定電流ドライバーまたは統合LEDドライバーICの使用が推奨されます。これにより、並列接続されたストリング間での電流の偏りを防止し、すべてのデバイスで均一な光出力を確保できます。また、Vfの自然なばらつきを補償します。_F.

8.2 設計上の考慮事項

• 熱管理： 電力損失は低いものの、接合温度を限界内に維持することが長期信頼性と安定した光出力の鍵です。特に最大電流付近で動作する場合、LEDパッド下に十分なPCB銅面積またはサーマルビアを確保し、熱を逃がすようにしてください。
• ESD保護： LEDは静電気放電（ESD）による損傷を受けやすいです。組立時には、接地された作業台、リストストラップ、導電性コンテナの使用を含む適切なESD取り扱い手順に従わなければなりません。
• 光学設計： 130度の広視野角は拡散光パターンを提供します。より集光されたビームが必要なアプリケーションでは、二次光学部品（レンズまたは光ガイド）が必要となる場合があります。

9. 技術比較と差別化

このAlInGaPベースの赤色LEDは、GaAsP（ガリウムヒ素リン化物）のような旧来技術と比較して明確な利点を提供します。主な差別化要因は、著しく高い発光効率であり、同じ入力電流（mA）に対してより多くの光（ミリカンデラ）を生成することを意味します。これにより、特定の輝度レベルでは消費電力が低減され、同じ電力予算内でははるかに高い輝度が実現します。超薄型0.2mmのプロファイルは、多くの標準SMD LEDに対する重要な機械的利点であり、ますます薄型化する民生電子機器の設計を可能にします。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_P) は、LEDが最大の光パワーを発する物理的な波長です。主波長（λ_d) は、人間の色知覚（CIE表色系）に基づいて計算された値であり、知覚される色を最も適切に表します。この赤色LEDのような単色LEDの場合、しばしば近い値ではありますが完全には一致しません。色度点（例：ディスプレイ）を考慮する設計者は、主波長を参照すべきです。

10.2 なぜ電流制限抵抗が必要なのですか？

LEDの順方向電圧は負の温度係数を持ち、個体によって異なる場合があります（ビニングで見られる通り）。電圧源に直接接続すると、Vのわずかな変化で_F 大きな、潜在的に破壊的な電流変化を引き起こす可能性があります。直列抵抗（または定電流源）は負帰還を提供し、これらの変動に対して動作電流を安定化させます。

10.3 このLEDをそのV_F?

はい、ただし必ず直列の電流制限素子（抵抗または能動回路）を含める必要があります。駆動電圧はLEDのVfよりも高くなければなりません。_F 電流を流すために、過剰な電圧は電流制限素子で降下させ、正しいIを設定します。_F.

11. 実用的なユースケース例

シナリオ: ネットワークルーターのステータス表示パネルを設計する。 このパネルには5つの赤色ステータスLEDが必要です。ユーザーエクスペリエンスのため、均一な明るさが極めて重要です。 設計手順： 1) 必要な輝度を決定：明瞭な視認性のためにBin L（11.2-18.0 mcd）を選択。 2) 駆動電流を決定：長寿命と低発熱のためにI_F = 5mA（標準試験条件）を選択。 3) 直列抵抗を計算：3.3V電源とBin E3からの代表的なV_F 2.0Vを仮定すると、R = (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260Ω。最も近い標準値（270Ω）を使用。 4) レイアウト：推奨PCBパッドレイアウトを使用。5つのLEDすべてを並列に接続し、それぞれに専用の270Ω抵抗を3.3Vラインに接続。これにより均一性のための個別電流制御を確保。 5) 実装：MSL-3ガイドラインと指定のリフロー・プロファイルに従う。

12. 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接合に順方向電圧を印加すると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が接合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、エネルギーを放出します。この特定のデバイスでは、半導体材料はAlInGaPであり、放出されるエネルギーが可視スペクトルの赤色領域（約631-639 nm）の光子（光）の形となるように設計されています。アルミニウム、インジウム、ガリウム、リン化物原子の特定の組成が、バンドギャップエネルギー、ひいては発光色を決定します。

13. 技術動向

SMD LED技術の一般的なトレンドは、より高い効率（ワット当たりのルーメン数の増加）、より小型のパッケージサイズ、そしてより高い信頼性に向かって継続しています。インジケータタイプのLEDについては、より低い電流での明るい出力の実現と、小型化する携帯電子機器の要求に応えるためのより薄いプロファイルの開発に焦点が当てられています。AlInGaPやその他の化合物半導体の改良されたエピタキシャル成長技術など、材料科学の進歩がこれらの性能向上に直接寄与しています。さらに、パッケージと組立プロセスの標準化は、進化する大量生産の自動化製造ラインとの互換性を確保します。