SMD LED LTW-C19DZDS5-NB データシート - InGaN 白色チップ - 10mA - 36mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTW-C19DZDS5-NBは、小型化と高信頼性を求める現代の電子機器アプリケーション向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDランプです。この製品は、自動プリント基板（PCB）実装プロセスに特化して設計されたコンポーネント群に属しており、大量生産に最適です。そのコンパクトなフォームファクタは、現代の携帯型および組み込み電子機器で一般的な、スペースに制約のある設計のニーズに対応しています。

1.1 中核的な利点と特徴

このLEDは、幅広い適用性に貢献するいくつかの主要な利点を提供します。有害物質使用制限（RoHS）指令に完全準拠しており、国際的な環境基準を満たしています。デバイスは、高輝度の白色光を生成するために超輝度窒化インジウムガリウム（InGaN）半導体材料を利用し、高い発光効率を提供します。そのパッケージは業界標準のEIA外形に準拠しており、既存の設計ライブラリや組立ラインへの容易な統合を可能にします。さらに、表面実装技術組立の標準である赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスとの互換性を持つように設計されています。コンポーネントは、自動ピックアンドプレース装置の標準パッケージである、直径7インチのリールに巻かれた8mmテープに実装された状態で供給されます。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

このSMD LEDの汎用性は、幅広い電子機器に適しています。主なアプリケーション分野には、コードレス電話や携帯電話などの通信機器、ノートパソコンなどのコンピューティングプラットフォーム、ネットワークインフラストラクチャシステムが含まれます。また、状態表示やバックライト目的で、様々な家電製品や民生電子機器にも一般的に使用されています。具体的な機能用途としては、キーボードやキーパッドのバックライト、状態および電源インジケータ、マイクロディスプレイの照明、屋内設定での一般的な信号またはシンボル照明が挙げられます。

2. パッケージ寸法と機械的仕様

このLEDは、黒いキャップを備えた黄色のレンズを特徴とします。正確な機械的寸法は、元のデータシート図面に記載されており、すべての測定値はミリメートルで指定されています。これらの寸法の標準公差は、図面に別段の記載がない限り±0.1 mmです。この精度レベルは、自動組立時の一貫した配置とはんだ付けを保証します。パッケージは超薄型チップLEDとして設計されており、最終製品の低プロファイル化に貢献します。

3. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

すべての定格と特性は、半導体デバイス試験の標準参照条件である、周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

3.1 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発生する可能性のある応力限界を定義します。連続動作を意図したものではありません。LTW-C19DZDS5-NBの絶対最大定格は以下の通りです：最大消費電力は36ミリワット（mW）です。1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅でパルス駆動した場合のピーク順電流は50 mAを超えてはなりません。最大連続DC順電流は10 mAです。デバイスは、人体モデル（HBM）を用いて2000ボルトの静電気放電（ESD）耐性を有します。許容動作温度範囲は-20°Cから+80°C、保管温度範囲はより広く-40°Cから+85°Cです。このコンポーネントは、ピーク温度260°C、最大10秒間の赤外線はんだ付け条件に耐えることができます。

3.2 無鉛プロセス推奨IRリフロープロファイル

LEDを損傷することなく信頼性の高いはんだ接合を確保するために、推奨リフローはんだ付けプロファイルが提供されています。プロファイルには通常、予熱段階、熱浸漬、制御されたピーク温度を持つリフローゾーン、冷却期間が含まれます。特に最大ピーク温度260°Cと液相線以上の時間を含むこのプロファイルへの準拠は、デバイスの完全性と長期信頼性を維持するために重要です。

3.3 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、通常の動作条件下でのLEDの典型的な性能を定義します。順電流（IF）5 mAで駆動した場合の光度（Iv）は、最小18.0ミリカンデラ（mcd）から最大45.0 mcdの範囲です。強度がピーク値の半分に低下する角度として定義される指向角（2θ1/2）は50度です。CIE 1931図上の色度座標は、5mA時で典型的にx=0.270、y=0.260です。順電圧（VF）は2.40V（最小）から3.20V（最大）の範囲で、IF=5mA時の代表値は2.70Vです。逆電流（IR）は、逆電圧（VR）5Vを印加した場合、最大10マイクロアンペア（µA）と規定されています。この逆電圧条件は試験目的のみであり、LEDは逆バイアス動作用に設計されていないことに注意することが重要です。

4. ビンランクシステムの説明

生産の一貫性を確保するために、LEDは主要パラメータに基づいて性能ビンに分類されます。これにより、設計者はアプリケーションの特定の要件を満たすコンポーネントを選択できます。

4.1 順電圧（VF）ランク

LEDは、試験電流5mAにおける順電圧降下に従ってビン分けされます。ビンコードと対応する電圧範囲は以下の通りです：A10（2.40V - 2.60V）、A11（2.60V - 2.80V）、B10（2.80V - 3.00V）、B11（3.00V - 3.20V）。各ビンには±0.1Vの公差が適用されます。

4.2 光度（IV）ランク

コンポーネントは、5mA時の光出力に基づいて分類されます。定義されたビンは以下の通りです：M（18.0 mcd - 28.0 mcd）、N（28.0 mcd - 45.0 mcd）。各光度ビンには±15%の公差が適用されます。

4.3 色調（色度）ランク

CIE 1931（x, y）座標で定義される色点も、色の一貫性を制御するためにビン分けされます。データシートは、色度図上で四辺形を形成する特定の座標境界を持ついくつかの色調ビン（例：C01、C1、C2）を定義しています。ビン内の各座標には±0.01の公差が適用されます。

5. 性能曲線分析

元のデータシートには、様々な条件下でのデバイスの挙動に関する貴重な洞察を提供する典型的な特性曲線が含まれています。これらの曲線は通常、順電圧と順電流の関係（IV曲線）を示し、ダイオードの指数関数的性質を示します。また、順電流に対する光度の変化、および周囲温度に対する順電圧の依存性も描かれている場合があります。これらの曲線を分析することで、設計者はトレードオフを理解できます。例えば、より高い電流でLEDを駆動すると光出力は増加しますが、消費電力と接合温度も上昇し、寿命や色ずれに影響を与える可能性があります。

6. 機械的、組立、取り扱いガイドライン

6.1 推奨PCB実装パッドレイアウト

適切なはんだフィレット形成と機械的安定性を確保するために、PCBの推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。この推奨事項に従うことは、リフロー時の信頼性の高いはんだ接合を実現するために重要です。

6.2 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、指定された化学薬品のみを使用してください。データシートでは、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を推奨しています。指定外の化学液体の使用は、LEDパッケージを損傷する可能性があります。

6.3 保管条件

適切な保管は、リフローはんだ付け時にポップコーン現象（パッケージクラック）を引き起こす可能性のある湿気吸収を防ぐために不可欠です。防湿バリアバッグが密封されている場合、LEDは30°C以下、相対湿度（RH）90%以下で保管し、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60% RHを超えないようにしてください。元の包装から取り出されたコンポーネント（湿気感受性レベル3、MSL 3）については、1週間以内にIRリフローを完了することが推奨されます。元の袋の外で長期間保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器に保管する必要があります。1週間以上保管した場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間のベーキングが必要です。

6.4 はんだ付け指示

リフローはんだ付けの場合、予熱温度150-200°C、予熱時間最大120秒、ピーク温度260°C以下、ピーク時間最大10秒（最大2リフローサイクル）のプロファイルが推奨されます。はんだごてによる手はんだ付けの場合、先端温度は300°Cを超えず、接触時間は最大3秒（1回のみ）に制限する必要があります。

7. 包装および注文情報

標準包装は、8mm幅のエンボスキャリアテープに配置されたLEDで構成されています。このテープは、標準の7インチ（178mm）直径リールに巻かれています。フルリールあたり4000個が含まれています。フルリール未満の数量の場合、残数ロットの最小包装数量は500個です。包装はANSI/EIA 481仕様に従います。テープはカバーテープを使用して空のコンポーネントポケットを密封し、リール上の連続欠品ランプの最大許容数は2個です。

8. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

8.1 典型的なアプリケーション回路

典型的なアプリケーションでは、LEDは定電流源によって、または電源と直列に接続された電流制限抵抗を介して駆動されます。電流制限抵抗（R）の値は、オームの法則を使用して計算できます：R = (電源電圧 - LEDのVF) / IF。ここで、LEDのVFは所望の電流IFにおけるLEDの順電圧です。この計算でデータシートの最大VFを使用すると、個体差があっても電流が制限を超えないことが保証されます。

8.2 設計上の考慮事項

電流駆動：LEDを推奨の10mA DC順電流以下で動作させることは、信頼性のために重要です。絶対最大定格を超えると、たとえ短時間でも、半導体材料を劣化させ寿命を縮める可能性があります。熱管理：消費電力は低いですが、はんだパッド周囲に十分なPCB銅面積を確保することで、特に高周囲温度環境や複数のLEDが密接に配置されている場合に、放熱に役立ちます。ESD保護：デバイスは2000V HBM ESD耐性を有しますが、組立および取り扱い中に潜在的な損傷を防ぐために、標準的なESD取り扱い予防策（リストストラップ、接地作業台）を常に遵守する必要があります。光学設計：50度の指向角はビームパターンを定義します。異なる放射パターンを必要とするアプリケーションでは、二次光学部品（レンズ、導光板）が必要になる場合があります。

9. 技術比較と差別化

LTW-C19DZDS5-NBは、白色光にInGaN技術を使用することで差別化されています。これは、黄色蛍光体を塗布した青色チップ（ただし、これも蛍光体変換白色）などの古い技術と比較して、通常、より高い効率と優れた演色性を提供します。その超薄型パッケージプロファイルは、超薄型デバイスにとって重要な利点です。電圧、光度、色度に関する包括的なビン分けシステムは、設計者に最終製品の電気的・光学的性能の一貫性を厳密に制御することを可能にし、均一性が重要なバックライトアレイなどのアプリケーションで重要です。

10. 技術パラメータに基づくよくある質問

Q: より高い輝度を得るために、このLEDを20mAで駆動できますか？

A: いいえ。絶対最大連続DC順電流は10 mAです。この定格を超えると、永久的な損傷のリスクがあり、信頼性仕様は無効になります。より高い光出力が必要な場合は、より高い光度のLEDビンを選択するか、より高い電流定格の製品を選択してください。

Q: 私の回路での順電圧は2.5Vですが、データシートでは代表値が2.7Vとあります。これは正常ですか？

A: はい、これは予想される変動の範囲内です。順電圧には規定の範囲（2.4Vから3.2V）があり、ビン分けもされています。測定値はA10またはA11電圧ビンに該当します。電流制限回路は、最悪ケースの最大VFに対して設計し、電流制限が決して超えないようにしてください。

Q: このコンポーネントの湿気感受性について心配する必要がありますか？

A: はい。このコンポーネントはMSL 3に定格されています。元の密封袋を開封したら、標準的な工場環境条件（30°C/60% RH以下）で1週間以内にリフローはんだ付けプロセスを完了する必要があります。この期間を超えた場合は、はんだ付け前にベーキングが必要です。

Q: このLEDを屋外看板に使用できますか？

A: データシートは屋内看板アプリケーションを含むアプリケーションを規定しています。動作温度範囲は-20°Cから+80°Cです。屋外使用の場合、環境条件（温度、湿度、紫外線暴露）がこれらの限界を超えないこと、および湿気の侵入に対して組立体が適切に密封されていることを確認する必要がありますが、これはこのコンポーネントのデータシートではカバーされていません。

11. 実用的な使用例

シナリオ：携帯型医療機器の状態インジケータの設計デバイスには3.3V電源ラインがあり、明確で明るい白色インジケータが必要です。設計では、可視性と消費電力のバランスを取るために、約5mAで駆動される単一のLEDが求められています。設計手順：1. 輝度、小型サイズ、信頼性のためにLTW-C19DZDS5-NBを選択。2. 電流制限抵抗を計算：最大VF 3.2Vを使用し、R = (3.3V - 3.2V) / 0.005A = 20オーム。標準の20オーム抵抗を使用。3. PCBレイアウトでは、データシートの推奨ランドパターンを使用。4. N光度ビンおよび特定の色調ビン（例：C1）からのコンポーネントを指定し、すべての生産ユニットで一貫した色と輝度を確保。5. 組立指示では、MSL 3の取り扱いと袋開封後の1週間のフロアライフを強調。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッセンスによって光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域（青色/白色LEDの場合は通常InGaNで構成）で再結合します。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。発光の波長（色）は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決まります。LTW-C19DZDS5-NBのような白色LEDは、通常、黄色蛍光体でコーティングされた青色InGaNチップを使用します。青色光の一部は蛍光体によって黄色光に変換され、青色光と黄色光の混合が人間の目には白色として知覚されます。

13. 技術トレンド

SMD LEDの分野は、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、より良い光質のための改善された演色評価数（CRI）、より小さなパッケージでの増加した電力密度に向けて進化し続けています。また、色と光束の両方についてより厳しいビン分け公差への傾向もあり、均一性が重要な高級ディスプレイバックライトや建築照明などのアプリケーションの要求を満たしています。さらに、パッケージ材料と設計の進歩は、熱性能を改善し、より高い駆動電流とより長い動作寿命を可能にすることを目指しています。制御電子機器（例：定電流ドライバ、アドレス指定可能性）をLEDパッケージに直接統合することは、スマート照明アプリケーションのシステム設計を簡素化するもう一つの重要なトレンドです。