SMD LED LTST-T680QEWT データシート - 白色拡散レンズ、AlInGaP赤色光源 - 50mA、2.4V、120mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、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）LEDの仕様を詳細に説明します。この部品はその小型サイズが特徴であり、幅広い電子機器におけるスペース制約のある用途に適しています。

1.1 中核的な利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、RoHS指令への準拠、自動実装プロセスに合わせた包装（7インチリール上の8mmテープ）、および標準的な赤外線リフローはんだ付け技術との互換性です。その設計はI.C.互換であり、現代のデジタル回路への統合を容易にします。デバイスはJEDEC Level 3規格に事前調整されており、要求の厳しいアプリケーションにおける信頼性を高めています。

ターゲットアプリケーションは、通信機器、オフィスオートメーション、家電製品、および産業機器に及びます。具体的には、状態表示、信号およびシンボル照明、フロントパネルのバックライトとしての使用を意図しています。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

2.1 絶対最大定格

すべての定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。これらの限界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：120 mW。これはデバイスが劣化することなく熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流：100 mA。これは熱負荷を管理するために、パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許容されます。
• 直流順電流：50 mA。これは信頼性の高い動作のために推奨される最大連続順電流です。
• 逆電圧：5 V。この限界を超える逆電圧を印加すると、接合部破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作温度範囲：-40°C から +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。
• 保管温度範囲：-40°C から +100°C。デバイスはこれらの限界内で劣化することなく保管できます。

2.2 電気的・光学的特性

これらの特性は、特に断りのない限り、Ta=25°C、順電流（IF）20mAで測定されます。

• 光度（IV）：最小560 mcdから最大1400 mcdの範囲で、代表値はこの範囲内に収まります。測定には、CIE明所視感度曲線に近似したセンサーとフィルターを使用します。
• 視野角（2θ1/2）：120度（代表値）。この広い視野角は拡散レンズの特徴であり、広く均一な光分布を提供します。
• ピーク発光波長（λP）：633 nm（代表値）。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（λd）：618 nmから630 nmの範囲で、代表値は624 nmです。このパラメータはLED（赤色）の知覚される色を定義します。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm（代表値）。これは発光のスペクトル純度を示します。
• 順電圧（VF）：IF=20mAで1.8 Vから2.4 Vの範囲で、許容差は±0.1Vです。これは駆動回路設計における重要なパラメータです。
• 逆電流（IR）：逆電圧（VR）5Vで最大10 μA。

3. ビニングシステムの説明

LEDの光度は、アプリケーションにおける一貫性を確保するために特定のビンに分類されます。ビニングは、20mAで測定した場合、以下のように定義されます：

• ビンコード U2：560 mcd（最小）から710 mcd（最大）
• ビンコード V1：710 mcdから900 mcd
• ビンコード V2：900 mcdから1120 mcd
• ビンコード W1：1120 mcdから1400 mcd

各光度ビンには±11%の許容差が適用されます。このビニングにより、設計者は特定のアプリケーションに必要な輝度レベルを持つLEDを選択でき、複数のLEDを使用する製品における視覚的一貫性を確保できます。

4. 性能曲線分析

データシートは、様々な条件下でのデバイス動作を理解するために不可欠な代表的な性能曲線を参照しています。具体的なグラフィカルデータは本文中には再現されていませんが、この種の文書に通常含まれる曲線は以下を分析します：

• 相対光度 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、最大定格限界までを示します。
• 順電圧 vs. 順電流：ダイオードのI-V特性を示し、熱管理とドライバ設計に重要です。
• 相対光度 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、高温または高電流アプリケーションにおいて極めて重要です。
• スペクトル分布：相対強度と波長の関係を示すプロットで、ピーク波長と主波長、スペクトル幅を示します。

これらの曲線により、エンジニアは25°Cおよび20mAという標準テストポイントを超えた、実際の動作条件における性能を予測できます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性識別

デバイスはEIA標準SMDパッケージに準拠しています。主要な寸法上の注意点は以下の通りです：すべての寸法はミリメートル単位であり、特に指定のない限り一般的な公差は±0.2 mmです。製品はAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）赤色光源を備えた白色拡散レンズを特徴とします。カソードは通常、パッケージ上のマーキングまたはフットプリント図上の特定のパッド形状によって識別されます。適切なはんだ接合部の形成と機械的安定性を確保するために、赤外線または気相リフローはんだ付け用の推奨PCB実装パッドレイアウトが提供されています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 推奨リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリー（Pbフリー）はんだ付けプロセスには、J-STD-020Bに準拠したプロファイルが推奨されます。主要なパラメータは以下の通りです：

• 予熱温度：150–200°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）。

はんだごてによる手はんだ付けの場合、先端温度は最大300°Cを超えてはならず、はんだ付け時間は単一操作で最大3秒です。はんだペーストメーカーの仕様に従い、基板固有の特性評価を行うことが重要です。異なる設計には調整されたプロファイルが必要です。

6.2 保管条件

適切な保管は、湿気吸収を防ぎ、リフロー中にポップコーン現象やクラックを引き起こすのを防ぐために不可欠です。

• 未開封パッケージ：30°C以下、70%RH以下で保管。乾燥剤入り梱包後1年以内に使用。
• 開封済みパッケージ：30°C以下、60%RH以下で保管。部品は開封後168時間（7日）以内にリフローする必要があります。
• 長期保管（開封済み）：乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管。
• 再ベーキング：168時間以上暴露した場合は、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ください。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、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1分未満浸漬します。指定外の化学液体は使用しないでください。

7. 包装および発注情報

デバイスは、自動実装用の業界標準包装で供給されます：

• テープ：幅8mmのキャリアテープ。
• リール：直径7インチ（178mm）のリール。
• 数量：リールあたり2000個。
• ポケットシール：空の部品ポケットはトップカバーテープでシールされています。
• 欠品：包装仕様（ANSI/EIA 481）により、連続する最大2個の欠品（ランプ）が許容されます。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーション回路と設計上の考慮事項

LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列に駆動する際に均一な輝度を確保するためには、各LEDに直列に個別の電流制限抵抗を使用することを強く推奨します。個別の抵抗なしに単一の電流源から複数のLEDを並列に駆動することは推奨されません。各LEDの順電圧（VF）特性のわずかなばらつきが、電流分担、ひいては輝度に大きな差を生じさせるためです。直列抵抗は、各デバイスの電流を独立して安定化します。

8.2 静電気放電（ESD）対策

ほとんどの半導体デバイスと同様に、このLEDは静電気放電に敏感です。潜在的な損傷や致命的な損傷を防ぐために、実装および取り扱い中は標準的なESD取り扱い手順に従う必要があります。これには、接地された作業台、リストストラップ、導電性容器の使用が含まれます。

9. 注意事項および使用目的

このLEDは、オフィス機器、通信機器、家電製品などの一般的な電子機器での使用を目的として設計されています。特に高い信頼性が要求される用途、特に故障が生命や健康を脅かす可能性のある用途（例：航空、交通制御、医療/生命維持システム、重要な安全装置）に対しては、特別に設計または認定されていません。そのような用途では、設計導入前にメーカーに相談する必要があります。

10. 技術比較と差別化

この部品の主な差別化要因は、白色拡散レンズとAlInGaP赤色チップの特定の組み合わせにあります。拡散レンズは、複数の角度からの視認性が重要なインジケータ用途に理想的な、広く均一な視野角を提供します。AlInGaP材料システムは、GaAsPなどの古い技術と比較して、赤/オレンジ/琥珀色スペクトルにおける高効率と安定性で知られています。パッケージは、厳格なIRリフロープロセスを含む大量生産の自動SMT組立ラインとの互換性を考慮して設計されており、これは現代の電子機器製造における重要な要素です。

11. 技術パラメータに基づくよくある質問

Q: このLEDを50mAで連続駆動できますか？

A: はい、50mAは最大定格直流順電流です。特に周囲温度が高い場合、電力損失が最大（VF * IF）になるため、適切な熱管理（例：放熱のための十分なPCB銅面積）が行われていることを確認してください。

Q: なぜ光度にビニングシステムがあるのですか？

A: 製造上のばらつきにより、光出力にわずかな差が生じます。ビニングは、性能が類似したグループにLEDを分類し、設計者が製品に一貫した輝度の部品を調達できるようにし、ユニット間の目立つばらつきを回避します。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λP）はスペクトルパワーが最も高い波長です。主波長（λd）は、LEDの知覚される色に一致する単色光の単一波長です。λdはアプリケーションにおける色仕様により関連性があります。

Q: 防湿バッグを開封した後の168時間のフロアライフはどれほど重要ですか？

A: 非常に重要です。この時間を超えて再ベーキングを行わないと、高温リフローはんだ付けプロセス中に湿気によるパッケージ損傷のリスクがあり、内部剥離やクラックを引き起こす可能性があります。

12. 実践的な設計と使用事例

シナリオ: ネットワークルーターの状態表示パネルの設計パネルには、様々な角度から見える複数の赤色電源およびアクティビティLEDが必要です。設計者は、広い120度の視野角と柔らかく均一に照らされた外観を提供する白色拡散レンズを備えたLTST-T680QEWTを選択します。データシートから20mAでの代表的な順電圧~2.1Vと5Vシステム電源を使用し、直列抵抗値を計算します：R = (電源電圧 - VF) / IF = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145オーム。標準の150オーム抵抗が選択されます。パネル上の各LEDは、マイクロコントローラのGPIOピンに接続された独自の150オーム抵抗を持ち、個々のLED間のわずかなVFのばらつきに関係なく均一な輝度を確保します。設計者は、十分かつ一貫した輝度を保証するために、ビンコードV1（710-900 mcd）を指定します。

13. 動作原理の紹介

このLEDは半導体フォトニックデバイスです。その中核は、p-n接合を形成するAlInGaP材料で作られたチップです。接合部のしきい値を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が接合部を横切って注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。AlInGaP層の特定の組成がエネルギーバンドギャップを決定し、これが発光の波長（色）を決定します—この場合は赤色です。生成された光は、封止用エポキシレンズを通過します。レンズの白色拡散特性は、エポキシに散乱粒子を添加することで実現され、チップから出る光線の方向をランダム化し、狭いスポットライトではなく、広く指向性のないビームパターンを生み出します。

14. 技術トレンド

SMD LED技術の一般的なトレンドは、より高い発光効率（電気ワットあたりのより多くの光出力）、改善された色の一貫性と安定性、および高密度設計を可能にするより小さなパッケージサイズに向かって続いています。また、自動車および産業用途の要求を満たすために、より高い温度および電流ストレス下での信頼性向上にも焦点が当てられています。世界的な環境規制に準拠した鉛フリーおよびハロゲンフリー材料への移行は現在標準となっています。さらに、モジュール内でのインテリジェントドライバおよび制御回路との統合は、単純な個別部品を超えた継続的な開発分野です。