SMD LED LTSA-S020ZWETA データシート - 白色光源 黄色レンズ - 30mA - 100mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、表面実装型（SMD）発光ダイオード（LED）であるLTSA-S020ZWETAの仕様を詳細に説明します。この部品は、自動化されたプリント基板（PCB）実装プロセス向けに設計されており、様々な電子機器分野におけるスペース制約のあるアプリケーションに適しています。

1.1 特長

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• 自動ハンドリングのため、7インチ径リールに12mmテープで梱包。
• JEDEC Moisture Sensitivity Level（MSL）2aに事前調整済み。
• 個別半導体部品向け規格であるAEC-Q101 Rev Dを参照した認定。
• 標準EIA（Electronic Industries Alliance）パッケージ外形。
• 集積回路（I.C.）互換の駆動レベル。
• 標準的な自動実装機と互換性あり。
• 赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに適しています。

1.2 用途

本LEDは、多種多様な電子機器での使用を意図しています。データシートでは特に、建設機械などの付属機能への応用例が言及されています。その一般的な特性から、黄色味を帯びた白色光源が求められる、民生電子機器、インジケータ、バックライトなどに適しています。

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

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のある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 消費電力（Pd）：100 mW。これはパッケージが熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順方向電流（I_F(PEAK)）：50 mA。これは最大瞬間電流であり、通常は熱ストレス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）で規定されます。
• 直流順方向電流（I_F）：30 mA。これは信頼性のある動作のための最大連続順方向電流です。
• 動作温度範囲（T_opr）：-40°C ～ +100°C。デバイスが機能するように設計された周囲温度範囲です。
• 保管温度範囲（T_stg）：-40°C ～ +100°C。非動作時の保管温度範囲です。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、標準周囲温度25°Cで測定され、デバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度（I_V）：180 - 450 mcd（ミリカンデラ）、試験電流（I_F）2 mA時。これは特定方向での知覚される明るさを測定します。広い範囲はビニングシステムが使用されていることを示します（セクション3参照）。
• 指向角（2θ_1/2）：120度（代表値）。これは光度が軸上（オンアクシス）値の半分に低下する全角であり、広い視野パターンを示します。
• 色度座標（x, y）：x=0.3197, y=0.3131、I_F=2 mA時。これらのCIE 1931座標は、色度図上の白色光の色点を定義します。
• 順方向電圧（V_F）：2.25 - 2.95 V、I_F=2 mA時。LEDが電流を導通するときの両端の電圧降下です。ここにもビニングシステムが適用されています。
• 逆方向電圧（V_Z）：6 - 8 V、I_Z=10 mA時。これはツェナーまたは降伏電圧です。重要：本デバイスは逆方向動作用に設計されていません。このパラメータはIR試験目的のみです。
• 逆方向電流（I_R）：10 μA（最大）、V_R=5V時。逆バイアスが印加されたときのわずかなリーク電流です。
• ESD耐圧：2000 V（人体モデル）。これは中程度の静電気放電保護レベルを示します。

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は主要パラメータに基づいて選別（ビニング）されます。LTSA-S020ZWETAは、Vf / Iv / 色度（例：E3 / S2 / LL）の3コードシステムを使用します。

3.1 順方向電圧（Vf）ビニング

LEDは、2 mA時の順方向電圧に基づいてビン（E1からE7）に分類されます。各ビンの範囲は0.1Vで、ビンごとの全体許容差は±0.1Vです。例えば、ビンE3はVf 2.45Vから2.55Vをカバーします。

3.2 光度（Iv）ビニング

LEDは、2 mA時の明るさに基づいてビン（S1, S2, T1, T2）に選別されます。ビンは光度レベルが増加することを表し、ビンT2が最高出力（355-450 mcd）を提供します。各ビンの許容差は±11%です。

3.3 色度（Chromaticity）ビニング

これは最も複雑なビニングパラメータです。LEDは、2 mAで測定されたCIE（x, y）色度座標に基づいて選別されます。データシートには、色度図上の四角形領域で定義されたビンコード（例：JL, JK, KL, LL, LK, ML, MK, NL, NK, OL, OK, PL, PK）の詳細な表が提供されています。各領域は4つの（x, y）座標点で指定されます。ビン内の色相（x, y）の許容差は±0.01です。通常、これらのビンを視覚化するために色度図が含まれます。

4. 性能曲線分析

データシートには、設計理解を助ける代表的な特性曲線が含まれています。

4.1 空間分布

極座標図（図2）は、LEDの空間放射パターンを説明します。120度の指向角はこの曲線によって確認され、中心軸からの角度に応じて光強度がどのように変化するかを示します。これは特定の照明パターンを必要とするアプリケーションにとって重要です。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

本LEDは標準的なSMDパッケージ外形に準拠しています。主要寸法には、本体サイズ、リード間隔、全高が含まれます。すべての寸法はミリメートルで提供され、特に記載がない限り代表的な許容差は±0.2 mmです。レンズ色は黄色で、光源チップ材料はInGaNであり、白色光を生成します。

5.2 推奨PCB実装パッド

信頼性の高いはんだ付けのための、PCB上の推奨銅パッドレイアウトを示すフットプリント図が提供されています。これには、リフロー時の適切なはんだ接合部形成と良好な機械的接着を確保するための、パッドサイズ、形状、間隔が含まれます。

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

J-STD-020規格に準拠した、鉛フリー（Pb-free）はんだプロセス向けの推奨赤外線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、リフローオーブンの重要なパラメータを定義します：予熱温度と時間、温度上昇率、ピーク温度、液相線温度以上時間（TAL）、冷却速度。このプロファイルに従うことは、LEDパッケージへの熱損傷を防ぐために不可欠です。

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。指定外の薬品はLEDパッケージ材料を損傷する可能性があります。

6.3 保管条件

• 未開封パッケージ：温度30°C以下、相対湿度（RH）70%以下で保管。乾燥剤入りの元の防湿袋で保管した場合、製品の保存寿命は1年です。
• 開封済みパッケージ：元の梱包から取り出した部品については、保管環境は温度30°C、湿度60%RHを超えないようにしてください。これらのフロアライフ部品は、リフロー時の湿気による損傷（"ポップコーン現象"）を避けるため、大気暴露後168時間（7日）以内にIRリフローはんだ付けを行うことを強く推奨します。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは業界標準のエンボスキャリアテープで供給されます。

• テープ幅：12 mm。
• リール直径：7インチ。
• 1リールあたり数量：2000個。
• 最小梱包数量：残数は500個から。
• 梱包はEIA-481-1-B仕様に準拠しています。テープはカバーテープで密封され、連続して最大2個の部品欠品が許容されます。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

本LEDは、民生および産業用電子機器における一般的なインジケータランプ、状態表示、バックライトに適しています。建設機械付属品での言及は、黄色味を帯びた白色光が美的または特定の機能要件のために求められる、計器盤インジケータ、制御盤バックライト、または外部付属品照明での使用を示唆しています。

8.2 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駆動回路を使用してください。電圧源に直接接続しないでください。最大連続直流電流は30 mAです。
• 熱管理：消費電力は低い（最大100mW）ですが、十分なPCB銅面積またはサーマルビアを確保することで、接合部温度を低く保ち、長寿命と安定した光出力を促進できます。
• ESD対策：2kV HBMに定格されていますが、実装時には標準的なESD取り扱い注意事項を遵守してください。
• 光学設計：120度の指向角は広い拡散を提供します。集光が必要な場合は、二次光学部品（レンズ、導光板）が必要になります。

9. 注意事項および信頼性に関する注記

記載されているLEDは、一般的な電子機器向けです。故障が生命や健康を危険にさらす可能性のある、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、この標準データシートを超えた特定の協議と認定が必須です。本デバイスは、アプリケーション回路での逆電圧動作用に設計されていません。

10. 技術比較および製品ポジショニング

本LEDは、汎用的でコスト効率の高いSMD部品として位置づけられています。主な差別化要因には、白色光源と黄色レンズの特定の組み合わせ、AEC-Q101（自動車分野で一般的）を参照した認定、およびはんだ付け時の耐湿性向上のためのMSL 2aへの事前調整が含まれます。超高輝度または狭角LEDと比較して、適切な輝度、非常に広い指向角、量産商用アプリケーションに適した標準的な信頼性機能のバランスの取れた組み合わせを提供します。

11. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: レンズ色と光源色の違いは何ですか？

A: 光源色（InGaNチップからの白色）は内部で生成される光です。黄色レンズはフィルター/封止材として機能し、最終的に放出される光に色合いをつけ、暖かい白色または黄味がかった白色の外観をもたらします。

Q: アプリケーションに適したビンをどのように選択すればよいですか？

A: 色の一貫性が重要なアプリケーション（例：複数LEDアレイ）では、狭い色度ビン（例：LL）および可能であれば狭いVfビンを指定してください。絶対的な明るさが重要な単一インジケータでは、より高いIvビン（T1またはT2）を指定してください。ディストリビュータが在庫可能なビンを提供できます。

Q: このLEDを30mAで連続駆動できますか？

A: はい、30mAは最大定格連続直流電流です。ただし、最適な長寿命化と周囲温度上昇を考慮して、より低い電流（例：20mA）での駆動が推奨されることが多く、多くのアプリケーションで十分な明るさを提供します。

Q: 袋を開封後の保管条件がなぜ厳しいのですか（168時間）？

A: SMDパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部の剥離や亀裂（"ポップコーン現象"）を引き起こす可能性があります。168時間のフロアライフは、MSL 2a定格部品が湿気を除去するために再ベーキングされる前に許容される最大安全暴露時間です。

12. 実践的な設計および使用事例

シナリオ：産業用コントローラの状態表示パネルを設計。パネルには、電源、故障、待機状態を示す複数のLEDが必要です。設計者は、制御室の様々な角度から視認性を確保する広い指向角のためにLTSA-S020ZWETAを選択します。すべてのインジケータ間で均一な明るさと色を確保するために、設計者は部品表（BOM）で単一の光度ビン（例：T2）と単一の色度ビン（例：LL）を指定します。各LEDには20mAの定電流が選択され、代表的なVf（選択したVfビン、例：E3の2.5V）と電源電圧から計算された単純な抵抗が使用されます。PCBレイアウトは推奨パッドフットプリントに従い、実装業者は提供された鉛フリーIRリフロープロファイルを使用します。部品は袋開封後168時間のフロアライフ内で使用されます。

13. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、電流が流れると光を放出する半導体デバイスです。この現象はエレクトロルミネセンスと呼ばれます。LTSA-S020ZWETAでは、活性領域はインジウムガリウムナイトライド（InGaN）材料で作られており、青/紫外スペクトルの光子を放出するように設計されています。パッケージ内の蛍光体層は、この一次光の一部を吸収し、黄色光として再放出します。残りの青色光と変換された黄色光の組み合わせにより、白色光として知覚されます。外部の黄色味を帯びたエポキシレンズは、さらに色温度を調整し、環境保護と光束の機械的形状付けを提供します。

14. 技術トレンド

光エレクトロニクス産業は、このような部品に関連するいくつかの主要分野で進歩を続けています：発光効率の向上（電気入力1ワットあたりの光出力の増加）、白色LEDの演色評価数（CRI）の改善、過酷な環境条件（高温、高湿度）下での信頼性の向上などです。パッケージングのトレンドには、小型化、熱管理基板の改善、パッケージに統合されたより精密な光制御が含まれます。さらに、自動車および産業市場の要求を満たすために、試験、ビニング、信頼性認定（AEC-Q101など）におけるより高いレベルの標準化に向けた強い推進力があります。