SMD LED LTST-E683FGBW データシート - オレンジ/グリーン/ブルー - 20mA - 80mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、LTST-E683FGBWとして識別される表面実装デバイス（SMD）LEDコンポーネントの仕様を詳細に説明します。これは、単一パッケージ内に3つの異なる発光チップ（オレンジAlInGaPチップ、グリーンInGaNチップ、ブルーInGaNチップ）を集積した多色LEDコンポーネントです。このデバイスは自動組立プロセス向けに設計されており、赤外線リフローはんだ付けに対応しているため、大量生産の電子機器製造に適しています。拡散レンズにより広い視野角を実現し、様々な角度からの視認性を高めています。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は、周囲温度（Ta）25°Cで定義されています。これらの定格を超えると、永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 電力損失（Pd）：オレンジ：72 mW；グリーン/ブルー：80 mW。このパラメータは、連続DC動作時にLEDが安全に熱として放散できる最大電力を示します。
• ピーク順電流（IFP）：オレンジ：80 mA；グリーン/ブルー：100 mA。これは、1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅で規定される最大許容パルス電流であり、短時間の高輝度フラッシュに有用です。
• DC順電流（IF）：オレンジ：30 mA；グリーン/ブルー：20 mA。これは、信頼性の高い長期動作のための推奨最大連続順電流です。
• 温度範囲：動作：-40°C ～ +85°C；保管：-40°C ～ +100°C。これらの範囲は、デバイスが使用時および非動作時に耐えられる環境条件を定義します。

2.2 電気的・光学的特性

主要な性能指標は、特に断りのない限り、Ta=25°C、標準試験電流（IF）20mAで測定されます。

• 光度（Iv）：ミリカンデラ（mcd）で測定され、光源の知覚される明るさを表します。オレンジとブルーLEDは140-355 mcdの典型的な範囲を持ち、グリーンLEDはより明るく、355-900 mcdの範囲です。測定はCIEの明所視感度曲線に従います。
• 典型的に120度です。これは、光度がピーク軸値の半分に低下する全角度であり、非常に広い放射パターンを示します。波長パラメータ：
• ピーク波長（λP）：
  • スペクトルパワー分布が最大となる波長です。代表値：オレンジ：611 nm、グリーン：518 nm、ブルー：468 nm。主波長（λd）：
  • LEDの色と知覚的に一致する単一波長です。代表値：オレンジ：605 nm、グリーン：525 nm、ブルー：470 nm。これはCIE色度図から導出されます。スペクトル半値幅（Δλ）：
  • 放射スペクトルの最大強度の半分における帯域幅です。代表値：オレンジ：17 nm（狭い）、グリーン：35 nm、ブルー：25 nm。順方向電圧（VF）：
• 指定電流を流したときのLED両端の電圧降下です。範囲：オレンジ：1.8-2.4V；グリーン/ブルー：2.8-3.8V。許容差は+/- 0.1Vです。これは駆動回路設計において重要です。逆方向電流（IR）：
• 逆方向電圧（VR）5Vで最大10 μA。このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータはリーク電流特性のためだけです。3. ビニングシステムの説明

LEDは、20mAでの測定光度に基づいてビンに分類され、生産ロット内での色と明るさの一貫性を確保します。

オレンジ＆ブルービン：

• コードR2、S1、S2、T1を使用し、光度範囲は140.0 mcd（R2最小）から355.0 mcd（T1最大）です。グリーンビン：
• コードT2、U1、U2、V1を使用し、より高い光度範囲は355.0 mcd（T2最小）から900.0 mcd（V1最大）です。許容差：
• 各光度ビンには、公称値に対して+/-11%の許容差があり、わずかなばらつきを考慮しています。設計者は、特に均一性が重要な複数LEDアレイにおいて、アプリケーションに必要な輝度レベルを保証するために、必要なビンコードを発注時に指定すべきです。

4. 性能曲線分析

データシートは典型的な特性曲線を参照しています（提供された抜粋では完全には詳細化されていません）。通常プロットされるこれらの曲線には以下が含まれます：

I-V（電流-電圧）曲線：

• 各色チップの順電流と順電圧の関係を示します。ダイオードの指数関数的なターンオン特性を示し、電流制限抵抗の選択や定電流ドライバの設計に役立ちます。光度 vs. 順電流：
• 光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、通常、非常に高い電流で効率が低下する前の推奨動作範囲内ではほぼ線形関係にあります。光度 vs. 周囲温度：
• 接合温度が上昇するにつれて光出力が低下する様子を示し、高出力または高周囲温度アプリケーションでの熱管理に重要です。スペクトル分布：
• 各LEDの相対放射パワーと波長の関係をグラフ化し、ピーク波長、主波長、スペクトル半値幅を視覚的に表現します。5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

デバイスはEIA標準SMDパッケージ外形に準拠しています。特に指定のない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般的な公差は±0.2 mmです。具体的な寸法図には、長さ、幅、高さ、リード間隔、レンズ形状が示されます。

5.2 ピン配置

この3色LEDは、共通カソードまたは共通アノード構成です（単一パッケージによる暗示）。ピン配置は以下の通りです：ピン1：オレンジアノード、ピン3：ブルーアノード、ピン4：グリーンアノード（共通カソードは、標準的な4ピンRGB LEDフットプリントに従い、おそらくピン2および/または5）。これは、正しいPCBレイアウトのために詳細なパッケージ図面と照合する必要があります。

5.3 テープ＆リール包装

コンポーネントは、自動ピック＆プレース組立を容易にするため、直径7インチ（178 mm）のリール上の産業標準エンボスキャリアテープで供給されます。

テープ寸法：

• テープ幅、ポケットピッチ、ポケット寸法は、標準フィーダ装置と互換性があるように規定されています。リール仕様：
• 2000個入りの標準7インチリール。端数リールの最小発注数量は500個です。カバーテープ：
• 空のポケットはトップカバーテープで密封されています。品質：
• ANSI/EIA-481仕様に準拠。テープ内で連続して欠品が許容される最大数は2個です。6. はんだ付け・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

デバイスは赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに対応しています。J-STD-020Bに準拠した鉛フリーはんだ付けプロファイルが推奨されます。

予熱：

• 150-200°C、最大120秒間で、基板を徐々に加熱し、フラックスを活性化させます。ピーク温度：
• 260°Cを超えてはなりません。液相線以上（例：217°C）の時間は、はんだペーストメーカーの推奨に従って制御する必要があります。はんだ付け時間：
• ピーク温度での総時間は最大10秒に制限する必要があります。リフローは最大2回まで実行可能です。注意：

最適なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、およびオーブンに依存します。JEDECベースのプロファイルは一般的な目標として機能します。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：

• 最大300°C。はんだ付け時間：
• 接合部ごとに最大3秒。制限：
• LEDパッケージやワイヤボンドへの熱ストレス損傷を避けるため、手はんだ付けは1回のみ行うべきです。6.3 洗浄

指定されていない化学洗浄剤は、LEDエポキシレンズやパッケージを損傷する可能性があるため避けるべきです。はんだ付け後の洗浄が必要な場合：

エチルアルコールやイソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤を使用してください。

• LEDを常温で浸漬してください。
• 浸漬時間は1分未満に制限してください。
• 6.4 保管・取り扱い

未開封パッケージ：

• 温度≤30°C、相対湿度（RH）≤70%で保管。乾燥剤入りの元の防湿袋で保管した場合の保存寿命は1年です。開封済みパッケージ：
• 大気にさらされたコンポーネントは、温度≤30°C、相対湿度≤60%で保管する必要があります。袋を開封してから168時間（7日）以内にIRリフロー工程を完了することが強く推奨されます。これは、湿気の吸収（リフロー中のポップコーン現象を引き起こす可能性がある）を防ぐためです。長期保管（開封済み）：
• 168時間を超えて保管する場合は、コンポーネントを乾燥剤入りの密閉容器または窒素パージ乾燥器中に保管してください。ベーキング：
• 元の包装から出して168時間以上保管されたコンポーネントは、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも48時間ベーキングして、吸収した湿気を除去する必要があります。7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーション例

この3色SMD LEDは、単一のコンパクトなコンポーネントから複数の状態色が必要な、民生用および産業用電子機器における汎用インジケータおよびバックライト用途向けに設計されています。例としては：

ネットワーク機器、ルーター、サーバー上のマルチステータスインジケータ（例：電源/アクティビティ/エラー）。

• コントロールパネル、リモコン、または家電製品のボタンやアイコンのバックライト。
• 自動車内装の装飾照明またはステータス表示（非安全機能）。
• 携帯電子機器のステータスインジケータ。
• 重要なアプリケーション制限：

データシートは、これらのLEDが通常の電子機器用であることを明示しています。航空、医療生命維持、または輸送安全システムなど、故障が生命や健康を危険にさらす可能性のある安全クリティカルなアプリケーションには適格ではありません。そのようなアプリケーションでは、適切な信頼性認定を持つコンポーネントを調達する必要があります。7.2 設計上の考慮点

電流制限：

• 各色チャネルに対して、常に外部の電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。抵抗値は、供給電圧、LEDの順方向電圧（VF、安全のために最大値を使用）、および所望の順方向電流（IF、DC定格を超えない）に基づいて計算します。熱管理：
• 電力損失は低いですが、高周囲温度または最大電流で動作する場合、接合温度を限界内に保ち、長期信頼性と安定した光出力を確保するために、十分なPCB銅面積または熱ビアを確保してください。PCBパッド設計：
• データシートのパッケージ図面からの推奨パッドレイアウトに従い、リフロー中の適切なはんだ接合部形成と機械的安定性を確保してください。ESD保護：
• 明示されていませんが、組立時には半導体デバイスに対する標準的なESD取り扱い予防措置が推奨されます。8. 技術比較・差別化

この単一の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、このコンポーネントの主要な差別化機能は以下のように推測できます：

1パッケージ3色：

• 3つの個別の色を集積し、3つの別々の単色LEDを使用する場合と比較してPCBスペースと組立コストを節約します。広視野角（120°）：
• 拡散レンズにより全方向の視認性を提供し、集光ビーム用の狭角LEDよりも優れています。高輝度グリーン：
• グリーンチップは、オレンジとブルーと比較して著しく高い光度（最大900 mcd）を提供し、人間の目の感度による色間の知覚される明るさのバランスを取るように設計されている可能性があります。堅牢なパッケージング：
• IRリフローおよび自動実装との互換性は、近代的で信頼性の高いSMT組立プロセス向けに設計されたパッケージであることを示しています。標準化されたビニング：
• 定義されたビニング構造により、生産ロットで予測可能で一貫した光学性能が得られます。9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: 3色すべてを最大DC電流（オレンジ30mA、グリーン/ブルー20mA）で同時に駆動できますか？

A: できません。総電力損失（Pd）の絶対最大定格を超えてはなりません。最大電流での同時動作は、パッケージの80mW制限を超える総電力損失をもたらします（各チップのVF*IFを計算して合計）。総Pd制限内に収まるように、動作電流を低下させるか、パルス動作を使用する必要があります。

Q2: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λP）は、LEDが放射する光スペクトルの物理的なピークです。主波長（λd）は、CIEチャート上の単一波長として知覚される色相を表す計算値です。単色LEDではしばしば近い値ですが、より広いスペクトル（グリーンのような）ではより大きく異なることがあります。λdは色合わせにより関連性があります。

Q3: LEDが逆動作用でないなら、なぜ逆電流定格が重要ですか？

A: IR定格（5Vで最大10 μA）はリーク仕様です。これは、小さな逆電圧が誤って印加された場合（例：回路過渡時やマルチプレックス設計で）、デバイスが過剰な電流を引かないことを保証します。これは動作条件ではなく、信頼性パラメータです。

Q4: 袋を開封してからの168時間のフロアライフはどれほど重要ですか？

A: リフローはんだ付けにとって非常に重要です。プラスチックパッケージに吸収された湿気は、高温リフローサイクル中に急速に気化し、内部剥離、クラック、またはポップコーン現象を引き起こし、故障につながります。歩留まりと信頼性のために、168時間のウィンドウを遵守するか、ベーキング手順に従うことが不可欠です。

10. 実践設計例

シナリオ：

5V電源ラインで動作するデバイスのステータスインジケータを設計します。インジケータは、スタンバイ時はオレンジ、通常動作時はグリーン、エラー時はブルーを表示する必要があります。一度に1色のみ点灯します。設計手順：

動作電流の選択：

1. すべての色に対して、長寿命と熱負荷低減を確保するため、DC最大値を十分に下回る15mAのような安全な標準値を選択します。電流制限抵抗の計算：
2. 安全マージンのためにデータシートの最大VFを使用：オレンジ：2.4V、グリーン：3.8V、ブルー：3.8V。
   • 供給電圧（Vs）= 5V。式：R = (Vs - VF) / IF。
   • R_オレンジ = (5V - 2.4V) / 0.015A ≈ 173 Ω（標準値180 Ωを使用）。
     • R_グリーン = (5V - 3.8V) / 0.015A ≈ 80 Ω（標準値82 Ωを使用）。
     • R_ブルー = (5V - 3.8V) / 0.015A ≈ 80 Ω（標準値82 Ωを使用）。
     • 標準抵抗での実際の電流を再計算：I_オレンジ = (5-2.4)/180 ≈ 14.4mA（安全）。
   • 電力損失の確認：
3. 最悪ケースの単一LED電力：P = VF * IF。推定に代表VFを使用：P_グリーン ≈ 3.3V * 0.0144A ≈ 47.5 mW、これはグリーン/ブルーチップの80 mW制限以下です。オレンジチップの損失はさらに少ないです。一度に1つしか点灯しないため、総パッケージPdは超えません。
   • PCBレイアウト：
4. LEDとその3つの抵抗を近くに配置します。機械図面からの推奨パッドレイアウトを使用します。正しいピン配置（1=オレンジ、3=ブルー、4=グリーン）が駆動回路（例：直列抵抗付きマイクロコントローラGPIOピン）にマッピングされていることを確認します。駆動回路：
5. オープンドレイン構成または直列抵抗付きのマイクロコントローラピンを使用し、電流をグランドにシンク（共通カソードの場合）またはソース（共通アノードの場合）します。11. 動作原理紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッセンスによって光を放射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、n型材料からの電子が活性領域でp型材料からの正孔と再結合します。この再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。放射される光の特定の波長（色）は、活性領域で使用される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。

オレンジLED：

• アルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体を使用し、赤/オレンジ/琥珀色光に対応するバンドギャップを持ちます。グリーン＆ブルーLED：
• インジウムガリウムナイトライド（InGaN）半導体を使用します。インジウム/ガリウム比を変化させることで、バンドギャップを調整し、ブルー、グリーン、シアンスペクトル全体で発光させることができます。InGaNで効率的なグリーン発光を達成することはブルーよりも困難であり、これは異なる性能特性（例：順方向電圧、効率）に反映されています。3つのチップは、プラスチックパッケージ内の反射キャビティに実装されています。拡散エポキシレンズがチップを封止し、環境保護を提供し、光出力ビームを形成（120°視野角）、および個々のチップからの光を混合して（複数が同時に点灯した場合、他の色（このRGBデバイスには存在しませんが、蛍光体があれば白色など）を作り出します。

12. 技術トレンド

このコンポーネントが表す技術は、光エレクトロニクスのより広範なトレンドの中に位置づけられます：

効率向上：

• 継続的な材料科学とチップ設計の改善により、LEDの発光効率（ルーメン毎ワット）が向上し続け、より低い電流でより明るい出力、または消費電力の削減が可能になっています。小型化：
• これは標準パッケージですが、業界は超コンパクト設計のためのより小さなチップスケールパッケージ（CSP）LEDに向けて進んでいますが、しばしば熱性能と取り扱いの容易さを犠牲にしています。色の一貫性向上：
• エピタキシャル成長とビニングプロセスの進歩により、波長と強度の分布がより狭くなり、複数ユニット間で均一な色見えを必要とするアプリケーションに重要です。統合：
• 1パッケージ内のマルチチップを超えて、LEDドライバIC（定電流源、PWMコントローラ）をLEDパッケージ自体に統合するトレンドがあり、回路設計を簡素化します。信頼性＆堅牢性：
• 強化されたパッケージ材料と構造技術により、熱サイクル、湿度、機械的ストレスに対する耐性が向上し、動作寿命が従来の限界をはるかに超えて延長され、LEDがより過酷な環境に適するようになっています。この特定のコンポーネントは、標準インジケータ用途におけるLED技術の成熟した、費用対効果の高い応用例であり、性能、信頼性、製造可能性のバランスを取っています。

This particular component exemplifies the mature, cost-effective application of LED technology for standard indicator purposes, balancing performance, reliability, and manufacturability.