SMD LED LTST-N682VSQEWT データシート - 白色拡散レンズ - デュアルAlInGaP 黄/赤 - 20mA - 技術文書

1. 製品概要

LTST-N682VSQEWTは、自動プリント基板（PCB）実装向けに設計された表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）です。コンパクトなサイズが特徴で、スペースに制約のあるアプリケーションに適しています。本デバイスは白色拡散レンズを備えており、その内部にはアルミニウム・インジウム・ガリウム・リン化物（AlInGaP）技術に基づく、黄色光を発するチップと赤色光を発するチップという2つの独立した半導体チップが封入されています。このデュアルチップ構成により、単一パッケージから複数の表示状態を実現することが可能です。

1.1 特徴

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• 自動実装機用に、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完全対応。
• JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council） Moisture Sensitivity Level 3に適合するよう予備調整済み。

1.2 対象アプリケーション

本LEDは、信頼性の高い状態表示やバックライトが必要とされる、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。代表的な適用分野は以下の通りです：

• 通信機器（例：コードレス電話、携帯電話）。
• オフィスオートメーション機器（例：ノートパソコン、ネットワークシステム）。
• 家電製品および屋内看板。
• 汎用状態表示器、信号灯、フロントパネルバックライト。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

2.1 絶対最大定格

以下の限界値は、いかなる動作条件下でも超えてはなりません。超えるとデバイスに永久的な損傷を与える可能性があります。定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 消費電力（Pd）：チップ（黄および赤）あたり75 mW。このパラメータは、LEDが熱として放散できる最大電力を定義します。
• ピーク順電流（I_FP）：黄色：100 mA、赤色：80 mA。これは最大許容パルス電流であり、通常、1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅で定義され、短時間の高輝度フラッシュに使用されます。
• 直流順電流（I_F）：両色とも30 mA。これは通常動作で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ことが保証されています。
• 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、この範囲内で保存することができます。

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Ta=25°C、順電流（I_F）20 mAで測定されます。

• 光度（I_V）：光の知覚される強さの尺度です。黄色チップの場合、最小値は710 mcd、標準値は規定なし、最大値は1800 mcdです。赤色チップの場合、最小値は560 mcd、標準値は規定なし、最大値は1400 mcdです。広い視野角（2θ_1/2= 120° 標準）により、狭いビームではなく、拡散した広範囲の照明が得られます。
• ピーク発光波長（λ_P）：光出力が最大となる波長です。標準値は590 nm（黄）および630 nm（赤）です。
• 主波長（λ_d）：知覚される色（色相）を定義する単一波長です。黄色チップは585 nmから595 nmの範囲です。赤色チップは617 nmから627 nmの範囲です。許容差は±1 nmです。
• スペクトル半値幅（Δλ）：最大強度の半分における発光スペクトルの帯域幅です。両色とも標準値は20 nmであり、比較的純粋なスペクトル色を示しています。
• 順方向電圧（V_F）：20 mAで駆動したときのLED両端の電圧降下です。両チップとも1.7 V（最小）から2.5 V（最大）の範囲です。許容差は±0.1 Vです。
• 逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5V時、最大10 µA。このパラメータは赤外線試験目的のみであり、デバイスは逆バイアス下での動作用には設計されていません。

3. ビニングシステムの説明

生産の一貫性を確保するため、LEDは性能別にビン（区分）に分類されます。LTST-N682VSQEWTは、光度と主波長に基づく2次元ビニングシステムを採用しています。

3.1 光度（I_V）ビニング

黄色チップの場合：

ビンコード U：710 mcd ～ 965 mcd

ビンコード V：965 mcd ～ 1315 mcd

ビンコード W：1315 mcd ～ 1800 mcd

各ビンの許容差は±11%。

赤色チップの場合：

ビンコード T：560 mcd ～ 760 mcd

ビンコード U：760 mcd ～ 1030 mcd

ビンコード V：1030 mcd ～ 1400 mcd

各ビンの許容差は±11%。

3.2 主波長（W_d）ビニング

黄色チップのみ：

ビンコード J：585 nm ～ 590 nm

ビンコード K：590 nm ～ 595 nm

各ビンの許容差は±1 nm。

4. 特性曲線分析

データシートには、主要パラメータ間の関係を示す標準的な特性曲線が参照されています。具体的なグラフは本文では再現されていませんが、その意味合いを以下に分析します。

• I-V（電流-電圧）曲線：この曲線は、順方向電圧（V_F）と順方向電流（I_F）の間の指数関数的な関係を示します。20mA時の標準的なV_F範囲1.7-2.5Vは、回路設計における駆動電圧要件を示しています。
• 光度 vs. 順電流：この曲線は通常、光出力が最大定格電流まで電流とほぼ線形に増加することを示します。20mA以上で動作させると輝度は高くなりますが、消費電力と接合温度も上昇します。
• 光度 vs. 周囲温度：AlInGaP LEDの場合、光度は一般に周囲温度の上昇とともに減少します。設計者は高温環境でのこのデレーティングを考慮し、十分な輝度を確保する必要があります。
• スペクトル分布：グラフは、ピーク発光波長（λ_P）を中心に、標準半値幅20 nmで波長全体にわたる相対的な光出力を示します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法とピン割り当て

本デバイスは標準SMDパッケージ外形に準拠しています。特に断りのない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般公差は±0.2 mmです。ピン割り当ては以下の通りです：ピン1と2は黄色AlInGaPチップ用、ピン3と4は赤色AlInGaPチップ用です。白色拡散レンズは均一で広角の発光を提供します。

5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

赤外線または気相リフローはんだ付け用のランドパターン（フットプリント）図が提供されています。推奨されるパッド形状に従うことは、適切なはんだ接合部の形成、リフロー時の自己位置合わせ、長期的な機械的信頼性を達成するために極めて重要です。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けプロファイル

鉛フリープロセスに準拠したJ-STD-020B準拠の推奨リフロープロファイルが提供されています。主要パラメータは以下の通りです：

• 予熱温度：150°C ～ 200°C。
• 予熱時間：最大120秒。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間：最大10秒（最大2回のリフローサイクルが許可されます）。

注：実際のプロファイルは、使用する特定のPCB設計、はんだペースト、オーブンに合わせて特性評価する必要があります。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、温度300°C以下のはんだごてを使用し、接合部ごとはんだ付け時間を最大3秒に制限してください。手はんだ付けサイクルは1回のみ許可されます。

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。指定外の化学薬品はパッケージ材料を損傷する可能性があります。

6.4 保管および取り扱い

• 未開封パッケージ：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤70%で保管してください。乾燥剤入りの元の防湿バッグで保管した場合の保管寿命は1年です。
• 開封済みパッケージ：元の包装から取り出した部品については、保管環境は30°C、60% RHを超えないようにしてください。大気暴露後168時間（7日）以内にIRリフローを完了することを推奨します。より長期間の保管には、乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターを使用してください。168時間以上大気にさらされた部品は、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必要があります。

7. 包装および発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、幅8 mmのエンボスキャリアテープに収納され、7インチ（178 mm）径リールに巻き取られて供給されます。1リールあたり2000個入りです。テープはトップカバーで空ポケットをシールします。包装はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。端数ロットの最小発注数量は500個です。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 標準的なアプリケーション回路

各チップ（黄および赤）は独立して駆動されます。単純な直列電流制限抵抗が最も一般的な駆動回路です。抵抗値（R_limit）はオームの法則を用いて計算できます：R_limit= (V_supply- V_F) / I_F。保守的な設計のため、データシートの最大V_F（2.5V）を使用し、部品間のばらつきがあっても電流が所望のレベル（例：20mA）を超えないようにします。例えば、電源5Vの場合：R_limit= (5V - 2.5V) / 0.020A = 125 Ω。標準の120 Ωまたは150 Ω抵抗が適しています。

8.2 熱管理

消費電力は低い（チップあたり最大75 mW）ですが、長寿命と安定した光出力のためには、接合温度を限界内に維持することが重要です。特に高温環境または最大電流付近で動作させる場合は、はんだパッド周囲に十分なPCB銅面積を確保し、ヒートシンクとして機能させるようにしてください。

8.3 光学設計

白色拡散レンズと120°の視野角により、ホットスポットのない広く均一な照明が必要なアプリケーション、例えばフロントパネル表示器やシンボルのバックライトなどに最適です。より集光した光が必要な場合は、外部レンズや導光板が必要になる場合があります。

9. 技術比較および差別化要因

この部品の主な差別化要因は、1パッケージ内デュアルチップ設計と白色拡散レンズです。2つの別々の単色LEDを使用する場合と比較して、この設計はPCBスペースを節約し、実装を簡素化（2回ではなく1回の実装操作）、よりコンパクトな表示器を提供できます。AlInGaP技術は、黄色および赤色波長において高効率と良好な色純度を提供します。広い視野角は、エリア照明用途においてクリアレンズLEDに対する重要な利点です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 黄色と赤色の両チップを同時に20mAで駆動できますか？

A: 可能ですが、総消費電力に注意する必要があります。20mA（V_F~2.1V 標準）で同時動作させると、チップあたり約42 mW、合計84 mWとなります。これは絶対最大消費電力定格75 mW（チップあたり）を超えます。両方を絶対最大電流で連続駆動することは推奨されません。両方同時に動作させる場合は、電流をデレートするか、パルス動作を使用することをお勧めします。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λ_P）は、発光スペクトルが最も強くなる物理的な波長です。主波長（λ_d）は、光の知覚される色（色相）に対応する、CIE色度図から計算された値です。このような単色LEDの場合、通常これらは非常に近い値になります。

Q: 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

A: 特定のビンコード（例：高輝度黄色用のW、特定の黄色波長用のK）は、完全な発注コードの一部となる場合があります。入手可能な組み合わせについてはメーカーにご確認ください。より狭いビン（例：特定のI_VおよびW_dビン）を選択することで、生産ロット全体の輝度と色の一貫性を高めることができます。

11. 実用例

シナリオ：ネットワークルーターにおけるデュアル状態表示器。

LTST-N682VSQEWTは、ルーターの2つの異なる動作状態を示す単一LEDとして使用できます。

設計：マイクロコントローラユニット（MCU）は2つのGPIOピンを持ちます。一方のピンは電流制限抵抗を介して黄色チップを駆動し、電源オン/スタンバイモードを示します。もう一方のピンは別の抵抗を介して赤色チップを駆動し、データアクティビティ/故障モードを示します。白色拡散レンズは光を混ぜ合わせ、均一で美的に優れた表示器を提供し、黄色（スタンバイ）、赤色（故障）、または両方が短時間パルスされた場合（例：起動シーケンス中）の潜在的な混合色を示すことができます。この設計は、2つの別々のLEDを使用する場合と比較して、フロントパネルの煩雑さを軽減します。

12. 動作原理の紹介

AlInGaPチップにおける発光は、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスに基づいています。順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合中に放出されるエネルギーは光子（光）として放出されます。光の特定の波長（色）は、AlInGaP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、これは結晶成長プロセス中に黄色（~590 nm）および赤色（~630 nm）の光を生成するように設計されています。

13. 技術トレンド

AlInGaP技術は成熟しており、琥珀色、黄色、赤色波長において高効率を提供します。表示用LEDの現在のトレンドは、発光効率の向上（電気ワットあたりの光出力の増加）、高度なビニングによる色の一貫性の向上、鉛フリーはんだ付けに必要なより高温のリフロープロファイルに耐えるパッケージの開発に焦点を当てています。また、光学性能を維持または向上させながら小型化を進め、単一パッケージにより多くの機能（複数色や制御用内蔵ICなど）を統合する方向にも進んでいます。