SMD LED LTST-E682QETBWT データシート - 赤・青 2色 - 30mA - 75mW/108mW - 技術文書

1. 製品概要

LTST-E682QETBWTは、1つのパッケージ内に2色構成を備えた表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）です。自動プリント基板（PCB）実装プロセス向けに設計されており、大量生産に適しています。本コンポーネントは、赤色発光用のAlInGaPと青色発光用のInGaNという2つの異なる半導体材料を組み合わせており、それぞれが独立したアノード-カソードペアで制御されます。この設計は、スペースが限られた電子機器において、コンパクトで信頼性の高い状態表示やバックライトを必要とする用途を対象としています。

1.1 特長

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• 自動実装機（ピックアンドプレース）互換性のため、7インチ径リールに8mmテープで包装。
• 標準EIA（Electronic Industries Alliance）パッケージ外形。
• 集積回路（IC）互換の駆動レベル。
• 赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに適しています。
• JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council）湿気感受性レベル3に事前調整済み。

1.2 用途

本LEDは、信頼性の高い視覚的インジケータが必要とされる幅広い民生用および産業用電子機器を対象としています。典型的な使用例としては、通信機器（ルーター、モデム等）、オフィスオートメーション機器（プリンター、スキャナー等）、家電製品、各種産業用制御パネルにおける状態表示や電源表示が挙げられます。また、ボタンやシンボルのフロントパネルバックライト、特定の色の合図が必要な低解像度の屋内サインなどにも使用できます。

2. 技術仕様詳細

本セクションでは、LEDの動作限界と性能を定義する電気的、光学的、熱的パラメータについて詳細に分析します。

2.1 絶対最大定格

これらの値は、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表します。これらの限界値以下または等しい状態での動作は保証されません。すべての定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 許容損失（Pd）：赤：75 mW、青：108 mW。これは熱として許容される最大電力損失です。これを超えると接合温度の上昇や劣化の加速を招きます。
• ピーク順電流（I_FP）：両色とも100 mA。これは過熱を防ぐため、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。
• 直流順電流（I_F）：両色とも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に設計されています。
• 保存温度範囲：-40°C ～ +100°C。デバイスは電源を印加しない状態で、この範囲内で保存できます。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、標準試験条件である順電流（I_F）20mA、Ta=25°Cで測定されます。

• 光度（I_V）：知覚される光出力の主要な尺度です。赤色LEDの典型的な範囲は450-1080ミリカンデラ（mcd）です。青色LEDの範囲は280-680 mcdです。個々のユニットの実際の値は、そのビンランクに依存します。
• 指向角（2θ_1/2）：典型的に120度。これは光度がピーク軸値の半分に低下する全角です。拡散レンズにより、広角視認に適した広くランバート分布に近い発光パターンが形成されます。
• ピーク発光波長（λ_P）：赤：632 nm（典型）、青：468 nm（典型）。これはスペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：赤：616-628 nm、青：465-475 nm。これは人間の目がLEDの色に最も一致すると知覚する単一波長で、CIE色度座標から導出されます。
• スペクトル半値幅（Δλ）：赤：20 nm、青：25 nm（典型）。これはスペクトル純度を示し、値が小さいほどより単色に近い色となります。
• 順方向電圧（V_F）：赤：1.7-2.5V、青：2.6-3.6V（20mA時）。青色LEDは、InGaN材料のより広いバンドギャップのために高い電圧を必要とします。設計者は、同じ電圧レールから2色を駆動する際にこの違いを考慮する必要があります。
• 逆方向電流（I_R）：最大10 µA（逆方向電圧（V_R）5V時）。LEDは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータは主に品質試験用です。

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は性能ビンに分類されます。LTST-E682QETBWTは光度ビニングシステムを採用しています。

3.1 光度ビン

各色には3つの強度ビンがあり、各ビン内の許容差は±11%です。

• 赤色（AlInGaP）ビン：
  • R1：450 - 600 mcd
  • R2：600 - 805 mcd
  • R3：805 - 1080 mcd
• 青色（InGaN）ビン：
  • B1：280 - 375 mcd
  • B2：375 - 500 mcd
  • B3：500 - 680 mcd

このビニングにより、設計者はアプリケーションの特定の輝度要件を満たす部品を選択でき、製品内の複数ユニット間での視覚的一貫性を確保できます。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 パッケージ寸法とピン配置

本デバイスは標準SMDフットプリントに準拠しています。重要な寸法にはボディサイズとリード間隔が含まれ、これらはPCBランドパターン設計に不可欠です。ピン割り当ては以下の通りです：ピン1と2は青色LED用、ピン3と4は赤色LED用です。各色のカソードとアノードは内部で特定のピンに接続されています。正しい向きには詳細なパッケージ図面の参照が必要です。特に指定がない限り、すべての寸法公差は通常±0.2mmです。

4.2 推奨PCB実装パッド

赤外線または気相リフローはんだ付け用に、推奨ランドパターン（銅パッドレイアウト）が提供されています。この推奨に従うことで、はんだ付けプロセス中に信頼性の高いはんだフィレット、適切な位置合わせ、効果的な熱伝達を実現し、トゥームストーニングや位置ずれなどの欠陥を最小限に抑えることができます。

5. 実装および取り扱いガイドライン

5.1 はんだ付けプロセス

本コンポーネントは、鉛フリー（Pbフリー）赤外線リフローはんだ付けプロセスに対応しています。J-STD-020Bに準拠した推奨温度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：150-200°C、最大120秒間。基板を徐々に加熱し、フラックスを活性化します。
• ピーク温度：最大260°C。217°C（SnAgCuはんだの液相温度）以上の時間は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10秒、最大2回のリフローサイクルが許容されます。

5.2 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許容されます。過酷なまたは未指定の化学薬品は、エポキシレンズやパッケージを損傷し、変色やひび割れの原因となる可能性があります。

5.3 湿気感受性と保管

湿気感受性レベル3（MSL3）として包装され、乾燥剤入りの防湿バッグに密封されています。保管条件は、温度≤30°C、相対湿度（RH）≤70%です。元のバッグを開封した後、はんだ付けしなければならないまでのフロアライフは、条件≤30°C/60% RH下で168時間（7日間）です。この時間を超えた場合は、約60°Cで少なくとも48時間のベーキング（乾燥）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（パッケージ割れ）を防止する必要があります。

6. アプリケーションノートと設計上の考慮点

6.1 駆動方法

LEDは電流駆動デバイスです。均一な輝度を確保するため、特に複数のLEDを並列に接続する場合、各LEDまたは各色チャネルは定電流源または電流制限抵抗を介して駆動する必要があります。順方向電圧（V_F）には許容差があり、温度によって変化します。直列抵抗なしで定電圧源で駆動すると、過剰電流が流れ、急速に故障する可能性があります。

6.2 熱管理

電力損失は比較的低いですが、適切な熱設計は寿命を延ばし、安定した光出力を維持します。PCB自体が放熱体として機能します。サーマルパッド（存在する場合）またはLEDのリードに接続された十分な銅面積を確保することで、放熱を助けます。高い周囲温度で最大直流電流付近または等しい電流で動作すると、接合温度が上昇し、光度出力の低下や長期的な光束維持率の低下を加速させる可能性があります。

6.3 光学設計

120度の指向角と拡散レンズにより、視認が厳密に軸方向でないパネルインジケータに適した、広く柔らかい発光が得られます。より指向性の高い光が必要な用途では、二次光学部品（光導波管、レンズ等）が必要になる場合があります。混合光シナリオでの色バランスが重要な場合、赤色チップと青色チップの異なる光度は、独立した電流調整を必要とするかもしれません。

7. 信頼性と動作限界

本デバイスは汎用電子機器向けです。航空、輸送、医療生命維持装置、安全クリティカルシステムなど、極めて高い信頼性要件を伴う用途では、事前の協議と認定が必要です。指定された性能と寿命を確保するためには、絶対最大定格および実装ガイドラインで定義された動作限界を厳守しなければなりません。逆バイアスの印加、電流制限の超過、不適切なはんだ付けなど、これに従わない場合、信頼性に関する期待は無効となります。