SMD LED LTW-C19BZDS2-NB データシート - InGaN 白色チップ - 2.5-3.0V - 70mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、表面実装デバイス（SMD）LEDランプであるLTW-C19BZDS2-NBの完全な技術仕様を提供します。この部品は、自動化されたプリント基板（PCB）実装を想定して設計されており、設置スペースが限られる用途に適しています。LEDは、超輝度のInGaN（窒化インジウムガリウム）白色チップを光源として採用し、黄色レンズとブラックキャップを備えたパッケージに収められています。有害物質使用制限（RoHS）指令に準拠しています。

1.1 主な利点

このLEDの主な利点は、超薄型プロファイルであり、薄型デバイスへの組み込みを容易にすることです。8mm幅のエンボスキャリアテープに巻き取られ、直径7インチのリールに収められており、現代の電子機器製造で使用される高速自動実装機との完全な互換性があります。また、表面実装技術の標準である赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスにも対応しています。その電気的特性は集積回路（IC）互換であり、駆動回路設計を簡素化します。

1.2 ターゲット市場と用途

このLEDは、幅広い電子機器メーカーを対象としています。主な用途は以下に限定されません：

• 通信機器：ルーター、モデム、携帯電話の状態表示灯。
• オフィスオートメーション：ノートパソコン、電卓、制御パネルのキーパッドやキーボードのバックライト。
• 民生用電子機器および家電製品：電源状態ランプ、機能インジケーター。
• 産業機器：パネル表示灯および機械状態ランプ。
• マイクロディスプレイおよびシンボル照明：小規模な情報表示用照明。

2. 技術パラメータ詳細

本セクションでは、標準試験条件（Ta=25°C）におけるLEDの主要性能パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

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がある限界値を定義します。連続動作を意図したものではありません。

• 電力損失（Pd）：70 mW。これはLEDパッケージが熱として放散できる最大電力です。
• 連続順方向電流（IF）：20 mA DC。印加可能な最大定常電流です。
• ピーク順方向電流：100 mA。過熱を防ぐため、パルス条件（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）でのみ許容されます。
• 静電気放電（ESD）耐圧（HBM）：2000V。この人体モデル定格は中程度のESD感受性を示しており、適切な取り扱い手順が必要です。
• 動作温度範囲：-20°C から +80°C。信頼性のある動作が可能な周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲：-30°C から +100°C。
• 赤外線リフローはんだ付け条件：ピーク温度260°Cを最大10秒間耐えます。これは無鉛（Pbフリー）はんだプロセスの標準です。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、指定された試験条件（通常 IF = 2mA）で保証されます。

• 光度（Iv）：最小11.0 mcdから最大45.0 mcdの範囲で、代表値は28.0 mcdです。光度は、CIEの明所視感度曲線に合わせてフィルタリングされたセンサーを用いて測定されます。
• 視野角（2θ1/2）：80度。これは光度がピーク軸上値の半分に低下する全角であり、ビームの広がりを定義します。
• 色度座標（x, y）：CIE 1931色度図上で約（0.31, 0.31）。これはLEDの白色点の色を定義します。これらの座標には±0.01の許容差が適用されます。
• 順方向電圧（VF）：2mA時で2.50Vから3.00Vの間。代表値は2.70Vです。これは電流が流れているときのLED両端の電圧降下です。
• 逆方向電圧（VR）：5.0V から 9.0V。重要注意：このパラメータはIR試験特性評価のためのみです。デバイスは逆バイアス下での動作を想定して設計されていません。
• 逆方向電流（IR）：逆電圧5V印加時、最大10 μA。

3. ビン区分システムの説明

LEDは製造後、主要パラメータに基づいて選別（ビニング）され、一貫性を確保します。ビンコードは包装に印字されます。

3.1 順方向電圧（VF）区分

IF=2mAで選別。ビンコード（10, A10, B10, B11, 12）は、2.50-2.60Vから2.90-3.00Vまでの増加する電圧範囲を表し、各ビンには±0.1Vの許容差があります。

3.2 光度（Iv）区分

IF=2mAで選別。ビンコードL、M、Nは、それぞれ11.0-18.0 mcd、18.0-28.0 mcd、28.0-45.0 mcdの光度範囲を表し、各ビンには±15%の許容差があります。

3.3 色調（色）区分

IF=2mA時のCIE 1931図上の色度座標（x, y）によって定義されます。ビンコードS1、S2、S3、S5は、色度図上の特定の四角形領域を定義し、同一ビン内のLEDが視覚的に類似した白色を持つことを保証します。座標には±0.01の許容差が適用されます。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（図1、図5）が参照されていますが、以下の分析は提供された表形式データおよび標準的なLEDの動作特性に基づいています。

4.1 順方向電流対順方向電圧（I-V曲線）

順方向電圧（VF）は、低い試験電流2mAで規定されています。典型的なInGaN LEDでは、VFは電流に対して対数的な関係を示します。最大連続電流20mAで動作させた場合、2mAで記載されている代表値2.70Vよりも高いVFとなります。設計者は、適切な直列抵抗または定電流駆動電圧を計算するために、完全なI-V曲線を参照または導出する必要があります。

4.2 光度対順方向電流

光度（Iv）は順方向電流に強く依存します。規定のIv値は2mA時のものです。光度は、熱や効率低下により高電流で飽和する可能性がある前に、電流に対して超線形的に増加するのが一般的です。最大連続電流定格20mAは、より高い出力を得るために試験条件よりも強く駆動できることを示唆していますが、これにより電力損失と接合温度が上昇し、寿命や色安定性に影響を与える可能性があります。

4.3 温度依存性

動作温度範囲は-20°Cから+80°Cです。すべてのLEDと同様に、このデバイスの性能は温度に敏感です。一般的に、順方向電圧（VF）は温度の上昇とともに減少します（負の温度係数）。より重要な点として、光度出力（Iv）は一般に接合温度の上昇とともに減少します。安定した光出力を必要とする用途では、PCBの熱管理とLEDの動作環境の考慮が不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

データシートには詳細な寸法図が含まれています。重要な注意点：すべての寸法はミリメートル単位であり、特に指定がない限り標準公差は±0.1 mmです。物理的なフットプリントは、互換性のためにEIA標準パッケージとして設計されています。

5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

信頼性の高いはんだ付けとリフロー工程中の適切な位置決めを確保するために、PCBの推奨ランドパターン（パッド形状）が提供されています。この推奨事項に従うことで、良好なはんだフィレットと機械的強度が得られます。

5.3 極性識別

データシートの図面には、デバイス上のカソードとアノードのマーキングが示されています。逆電圧を印加するとLEDが損傷する可能性があるため、組み立て時には正しい極性を守らなければなりません。

6. はんだ付けおよび組み立てガイドライン

6.1 赤外線リフローはんだ付けパラメータ（無鉛プロセス）

詳細なリフロープロファイルが提案されています。主要パラメータには、予熱ゾーン（150-200°C）、予熱時間（最大120秒）、ピーク温度260°C以下、260°C以上の時間は最大10秒に制限することが含まれます。LEDはこのプロファイルを最大2回まで耐えることができます。最適なプロファイルは特定のPCBアセンブリに依存するため、基板レベルでの特性評価が推奨されることが重要です。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、はんだごて先端温度を300°C以下に抑え、はんだ付け時間は最大3秒に制限する必要があります。これは1回のみ行ってください。

6.3 保管および取り扱い条件

ESD対策：デバイスのESD耐圧は2000V（HBM）です。静電気放電による損傷を防ぐため、静電気防止リストストラップの着用および適切に接地された設備上での取り扱いが必須です。

湿気感受性：LEDは乾燥剤とともに防湿バッグに包装されています。元の密封バッグを開封すると、部品のフロアライフは限られています（MSL 3）。開封後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。開封後の長期保管の場合は、はんだ付け前に60°Cで少なくとも20時間ベーキングするか、密封された乾燥環境（例：乾燥剤または窒素充填）で保管してください。

保管環境：未開封の包装は、温度30°C以下、相対湿度90%以下で保管してください。開封済みの包装または部品は、温度30°C以下、相対湿度60%以下で保管してください。

6.4 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。指定外の化学薬品はパッケージ材料を損傷する可能性があります。

7. 包装および発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは、8mm幅のエンボスキャリアテープに収められ、直径7インチ（178mm）のリールに巻き取られて供給されます。標準リール数量は4000個です。残数発注の場合、最小包装数量は500個です。包装はANSI/EIA 481規格に準拠しています。テープには部品ポケットを密封するためのカバーテープが付いています。

7.2 品番の解釈

品番LTW-C19BZDS2-NBには、製品ファミリー、色、特定のビン選択（おそらく光度と色）に関するコード化された情報が含まれています。正確な解読は非公開ですが、黄色レンズ/ブラックキャップおよびInGaN白色チップを備えたこの特定のバリアントを識別します。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

最も一般的な駆動方法は、電流を制限するための単純な直列抵抗です。抵抗値（R）は、R = （電源電圧 - VF） / IF として計算されます。ここで、VFは所望の動作電流（IF）における順方向電圧です。VFや電源電圧の変動にわたって安定した電流を得るためには、特に一貫した輝度を必要とする用途では、定電流ドライバ（リニアまたはスイッチング）の使用が推奨されます。

8.2 熱管理

最大電力損失が70mWであるため、信頼性のためには熱設計が重要です。PCBに、LEDパッドに接続された十分な銅面積を設け、ヒートシンクとして機能させるようにしてください。結果として生じる接合温度を評価せずに、高い周囲温度で最大電流で動作させることは避けてください。

8.3 光学設計

80度の視野角は、広く拡散したビームを提供し、均一な照明が必要なインジケーターランプやバックライトに適しています。より集光した光が必要な場合は、二次光学系（レンズ）が必要となります。

9. 技術比較および差別化

このLEDの同クラスにおける主な差別化要因は、InGaN白色チップ（従来の青色チップ＋蛍光体技術に比べ、一部の側面でより高い効率と演色性を提供することが多い）の採用、美的または光学的フィルタリング目的の特定の黄色レンズ/ブラックキャップパッケージ、および色と光度の一貫性のための詳細なビニング構造の組み合わせです。70mWの電力定格と20mAの電流容量は小型SMD LEDの標準であり、汎用インジケーター用途に位置付けられます。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを3.3Vロジックで駆動できますか？

A: はい。2mA時の代表VFが2.7Vであるため、3.3V電源で単純な直列抵抗を使用できます。所望の動作電流に基づいて抵抗値を計算してください。

Q: 光度ビン（L、M、N）の違いは何ですか？

A: これらは異なる保証最小光出力レベルを表します。ビンNは最高光度（28-45 mcd）を提供し、ビンLは最低光度（11-18 mcd）です。アプリケーションの明るさ要件に基づいて選択してください。

Q: 逆方向保護ダイオードは必要ですか？

A: LEDは小さな逆方向電流（5V時最大10 μA）に耐えることができますが、逆方向動作を想定して設計されていません。逆電圧が印加される可能性のある回路（例：AC結合、誘導性負荷）では、LEDと並列に（カソードからアノードへ）外部保護ダイオードを接続することを強く推奨します。

Q: 色調ビン座標はどのように解釈すればよいですか？

A: S1、S2、S3、S5ビンは、CIE色度図上の領域を定義します。同じビン内のLEDは視覚的に類似した白色になります。複数のLED間での色合わせが重要な用途では、狭い色調ビンを指定することが不可欠です。

11. 実用的な使用例

シナリオ: 民生用ルーターの状態表示灯の設計。

LEDは電源オンとネットワーク活動を示す必要があります。電源には通常、安定した緑色の光が使用されますが、この白色LEDは色付き拡散板の背後で使用したり、現代的な白色光の美的効果のために使用したりできます。

設計手順：

1. 駆動回路：ルーターの3.3V電源ラインを使用します。過度な電力消費なく良好な視認性を得るために、動作電流を10mAを目標とします。VFを2.8V（控えめな見積もり）と仮定し、直列抵抗を計算：R = (3.3V - 2.8V) / 0.01A = 50オーム。標準の51オーム抵抗を使用します。

2. 熱：電力損失：Pd = VF * IF = 2.8V * 0.01A = 28mW。最大70mWを大幅に下回ります。

3. PCBレイアウト：データシートの推奨パッドレイアウトに従います。放熱のため、パッド周囲に少量の銅箔を追加します。

4. 部品選択：十分な明るさを得るために、ビンMまたはNから発注します。異なるルーターモデル間で複数のユニットを使用する場合は、色合わせを確保するために一貫した色調ビン（例：S2）を指定します。

12. 動作原理の紹介

このLEDは、InGaN（窒化インジウムガリウム）で作られた半導体チップに基づいています。この材料のp-n接合に順方向電圧を印加すると、電子と正孔が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。InGaN層の特定の組成は、青色または近紫外スペクトルの光を放出するように設計されています。白色光を作り出すために、この一次発光はパッケージ内部の蛍光体コーティングと組み合わされます。蛍光体は青色光の一部を吸収し、より長い波長（黄色、赤）で再放出し、残りの青色光と混合して白色の知覚を生み出します。黄色レンズは、スペクトル出力をさらに調整したり、拡散を提供したりする場合があります。

13. 技術動向と背景

InGaNベースの白色LEDは、固体照明における重要な進歩を表しています。この部品に関連する主要な業界動向は以下の通りです：

効率向上：継続的な材料科学研究により、チップの内部量子効率（IQE）と蛍光体の変換効率の向上が図られており、ワット当たりのルーメン（lm/W）が高まっています。

色品質：演色評価数（CRI）を向上させ、白色光をより自然に見せるための多蛍光体ブレンドおよび新規蛍光体材料の開発。

小型化：より薄く、より小さな民生用電子機器への要求は、このデバイスの超薄型特性のように、より小さなフットプリントと低いプロファイルを持つLEDへの需要を継続的に押し上げています。

信頼性と寿命：パッケージ材料と熱管理の改善により、SMD LEDの動作寿命が延びており、より要求の厳しい用途に適するようになっています。このデータシートの詳細な保管および取り扱いガイドラインは、サプライチェーンを通じて信頼性を維持することに焦点を当てた業界の動向を反映しています。