SMD LED LTSA-E67RUWETU データシート - 白色InGaN、黄色レンズ - 50mA、170mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTSA-E67RUWETUは、自動組立プロセスとスペース制約のあるアプリケーション向けに設計された高輝度表面実装LEDです。インジウム・ガリウム・ナイトライド（InGaN）技術を利用した白色光源を特徴とし、黄色調のレンズパッケージ内に収められています。この組み合わせは、信頼性が高くコンパクトな照明ソリューションを必要とする現代の電子機器の要求を満たすように設計されています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDは、自動ピックアンドプレース装置および標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスとの互換性を特徴としており、大量生産に最適です。主なターゲット市場は、民生用電子機器、ネットワークシステム、そして特に車載アクセサリーアプリケーションを含みます。本デバイスはAEC-Q101規格（リビジョンD）に準拠しており、部品の信頼性が最も重要となる車載環境への適合性を強調しています。その他の特徴として、RoHS準拠、7インチリール上の8mmテープへの包装、JEDEC Moisture Sensitivity Level 2aに基づくプリコンディショニングが含まれ、保管および組立中の安定性を確保しています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

適切な回路設計と熱管理のためには、電気的、光学的、および熱的仕様の詳細な検討が不可欠です。

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を定義します。周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。最大連続順方向電流（DC）は50 mAです。パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）では、ピーク順方向電流100 mAが許容されます。最大電力損失は170 mWです。デバイスの動作および保管温度範囲は-40°Cから+100°Cです。これらの限界、特に接合温度を超えると、破滅的な故障や光出力および寿命の著しい劣化を引き起こす可能性があります。

2.2 電気的・光学的特性

Ta=25°C、標準試験電流（IF）30mAで測定した場合、本デバイスの典型的な光度は最小1800 mcdから最大3550 mcdの範囲です。順方向電圧（VF）は通常2.8Vから3.4Vの間にあり、電圧ビンごとに±0.1Vの許容差が規定されています。視野角（2θ1/2）（軸方向強度の半分となる角度として定義）は120度であり、広く拡散した光放射パターンを示しています。色度座標はCIE 1931図上でx=0.3197、y=0.3131と規定され、その白色点を定義しています。逆電流（IR）はVR=5Vで最大10 µAであり、静電気放電（ESD）耐圧は人体モデル（HBM）で2000Vです。本デバイスは逆バイアス下での動作を想定していないことに注意することが重要です。逆電圧試験条件は情報提供のみを目的としています。

2.3 熱的特性

効果的な熱管理は、LEDの性能と寿命にとって不可欠です。接合部から周囲への熱抵抗（RθJA）は、1.6mm厚、16mm²銅パッドのFR4基板上で測定した場合、典型的に280 °C/Wです。より重要なのは、接合部からはんだ付け点への熱抵抗（RθJS）が130 °C/Wであることです。この低い値は、LEDチップからプリント基板（PCB）への主要な熱伝導経路を表すため、設計上より関連性が高いです。絶対最大接合温度（TJ）は125°Cです。設計者は、電力損失と熱抵抗を使用して計算した動作接合温度が、信頼性を確保するためにこの限界を十分に下回るようにする必要があります。

3. ビニングシステムの説明

LTSA-E67RUWETUは、順方向電圧（VF）、光度（IV）、および色座標に基づいてユニットを分類する包括的なビニングシステムを採用しています。これにより、設計者はアプリケーションに適した一貫した性能を持つLEDを選択できます。

3.1 順方向電圧（VF）ビニング

ユニットは3つの電圧ビンに分類されます：H（2.8V - 3.0V）、J（3.0V - 3.2V）、K（3.2V - 3.4V）。各ビンには±0.1Vの許容差が適用されます。同じVFビンからLEDを選択することで、複数のLEDを並列接続する際の均一な電流分布を確保するのに役立ちます。

3.2 光度（IV）ビニング

強度ビンは一貫した輝度レベルを保証します。ビンは以下の通りです：X1（1800 - 2240 mcd）、X2（2240 - 2800 mcd）、Y1（2800 - 3550 mcd）。各ビン内には±11%の許容差が適用されます。これにより、出力要件に基づくグレーディングが可能となり、異なる製品階層におけるコストと選択に影響を与える可能性があります。

3.3 色座標ビニング

最も複雑な側面は色ビニングです。データシートは、CIE 1931チャート上で複数の四角形領域（ビン）（例：LL、LK、ML、MK、NL、NKなど）を定義する色度座標の詳細な表を提供します。各ビンは4つの（x, y）座標点によって定義されます。典型的な色点（x=0.3197、y=0.3131）はこれらのビンのいくつか（例：LL、LK、ML）内に収まります。ビン内の色相座標には±0.01の許容差が規定されています。この厳密な管理は、インジケータクラスタや複数のLEDが同時に視認されるバックライトなど、色の一貫性が重要なアプリケーションにおいて極めて重要です。

4. 機械的・包装情報

4.1 パッケージ寸法と極性

本LEDはEIA標準のSMDパッケージ外形に準拠しています。全ての寸法は特に断りのない限り±0.2 mmの一般公差でミリメートル単位で提供されます。重要な設計上の注意点として、アノードリードフレームはLEDの主要な放熱板としても機能します。これは、PCB上のアノードパッドが十分な熱容量を持つように設計され、場合によっては熱ビアやプレーンに接続されて効果的に熱を放散する必要があることを意味します。レイアウト時にアノードとカソードを正しく識別することは、正しい動作と最適な熱性能にとって不可欠です。

4.2 推奨PCB実装パッド

データシートには、赤外線リフローはんだ付け用のPCB上での推奨はんだパッドレイアウトの図が含まれています。これらの寸法に従うことで、信頼性の高いはんだ接合、適切な位置合わせ、およびLEDの熱パッド（アノード）からPCBへの効果的な熱伝達が確保されます。

4.3 テープ・リール包装

自動組立用に、LEDは8mm幅のエンボスキャリアテープに載せられ、7インチ（178mm）径のリールに巻かれて供給されます。各リールには2000個が含まれます。包装はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。主な注意点として、空の部品ポケットはカバーテープで密封されており、リールあたり最大2個の連続した欠品（ランプ）が許容されます。自動組立装置のプログラミングには、テープピッチとリール寸法の理解が必要です。

5. はんだ付け、組立、取り扱いガイド

5.1 IRリフローはんだ付けプロファイル

J-STD-020規格に準拠した、鉛フリーはんだプロセス用の推奨リフロープロファイルが提供されています。このプロファイルは通常、予熱、熱浸漬、リフロー（ピーク温度制限付き）、冷却の各段階を含みます。メーカー推奨のプロファイルに従うことは、熱衝撃、はんだ接合不良、またはLEDの内部構造やエポキシレンズへの損傷を防ぐために重要です。

5.2 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。指定外または強力な化学薬品の使用は、LEDのパッケージ材料を損傷し、変色、ひび割れ、または剥離を引き起こす可能性があります。

5.3 保管と湿気感受性

本製品はJEDEC J-STD-020に基づき、湿気感受性レベル（MSL）2aに分類されています。これは、密封防湿バッグ（内部に乾燥剤入り）を開封後、条件≤30°C / 60% RHで保管した場合、フロアライフが4週間であることを意味します。使用前の長期保管には、密封バッグを30°C以下、相対湿度70%以下で保管する必要があります。LEDは、密封防湿包装内での推奨使用期限は1年です。これらの注意事項を守らないと、リフロー中にポップコーン現象が発生し、吸収した湿気が気化してパッケージが割れる可能性があります。

6. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

6.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、コードレスおよび携帯電話、ノートパソコン、ネットワークシステム、各種車載アクセサリーアプリケーション（例：室内照明、スイッチバックライト、ステータスインジケータ）など、幅広い電子機器に適しています。そのAEC-Q101認定により、安全性が重要でない車載電子機器の候補となります。

6.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：常に直列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。順方向電圧には範囲（2.8-3.4V）があるため、最大VFを想定して設計することで、固定電圧源に接続したときにLEDが定格電流を超えないようにします。
• 熱管理：アノードが熱経路です。PCBのアノードパッドは十分な銅面積で設計してください。熱ビアを使用して内部または底面のグランド/電源プレーンに接続し、熱拡散を行います。予想される接合温度は、P_Dissipated = VF * IF および ΔT = RθJS * P_Dissipated を使用して計算します。
• ESD保護：2kV HBMに定格されていますが、PCB入力および取り扱い時に標準的なESD保護対策を実施することは、特に制御されていない環境では良い習慣とされています。

6.3 重要な注意事項

データシートは、これらのLEDが一般的な電子機器を対象としていることを明示しています。故障が生命や健康を脅かす可能性のある、例外的な信頼性を必要とするアプリケーション（例：航空、医療機器、輸送安全システム）では、設計前にメーカーに相談する必要があります。これは、部品の想定使用事例を強調する標準的な免責事項です。

7. 技術的詳細と分析

7.1 動作原理

LTSA-E67RUWETUは、白色光を生成するためにInGaN（インジウム・ガリウム・ナイトライド）半導体チップを利用しています。通常、これは黄色の蛍光体でコーティングされた青色発光InGaNダイを使用して達成されます。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は人間の目には白色として知覚されます。黄色調の外部レンズは、色温度をさらに調整したり、光出力を拡散させたりして、色度座標で指定された最終的な知覚色を作り出す役割を果たす可能性があります。

7.2 性能曲線分析

データシートには空間分布（放射パターン）曲線（図2）が含まれています。この曲線は、光度を視野角の関数としてグラフで表し、120度の視野角仕様を確認しています。拡散レンズを備えたLEDに一般的なランバート分布に似た分布を示しており、0度（軸上）で強度が最も高く、端に向かって滑らかに減少します。

7.3 一般的な技術的質問への回答

Q: このLEDを3.3Vで直接駆動できますか？

A: 電流制限機構なしでは確実に駆動できません。VFは最大3.4Vになる可能性があるため、3.3V電源では、より高い電圧ビン（Kビン）の一部のユニットが点灯しない可能性があります。より低いVF（例：2.9V）のユニットの場合、3.3Vを直接印加すると過剰な電流が流れ、50mAの最大値を超えてLEDを損傷する可能性があります。常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。

Q: "LL"や"MK"のような色ビンコードはどのように解釈すればよいですか？

A> これらは、色ビンテーブルで定義されたCIE色度図上の特定の四角形に対する任意のラベルです。これらは色点の密なグループを表します。組立体での一貫した外観を得るには、同じ色ビンコードのLEDを指定して使用してください。

Q: RθJSの値がRθJAよりも低いことの重要性は何ですか？

A> RθJAは、接合部からはんだ付け点への抵抗に加えて、PCBから周囲空気への抵抗を含みます。RθJSは、LEDパッケージとその基板への実装の性能を分離します。RθJSが低いということは、LED自体が熱をPCBに伝えるのが比較的効率的であることを意味します。最終的な冷却性能は、PCB設計（銅面積、層数、気流）に大きく依存します。