SMD LED LTST-B680VSKT データシート - 黄色 AlInGaP - 20mA - 120mW - 英語技術文書

1. 製品概要

LTST-B680VSKTは、自動プリント基板（PCB）実装向けに設計された表面実装型（SMD）発光ダイオード（LED）です。スペースが限られた用途に適したミニチュアLEDファミリーに属します。このデバイスは、Aluminium Indium Gallium Phosphide（AlInGaP）半導体材料を用いて黄色光を生成し、ウォータークリアレンズパッケージに封止されています。その主な設計目標は、大量生産プロセスとの互換性と、様々な電子環境下での信頼性です。

1.1 中核的優位性とターゲット市場

このLEDの主な利点には、RoHS（有害物質使用制限）指令への準拠が含まれ、現代の電子機器にとって環境に優しいものとなっています。8mmテープにパッケージされ、7インチ径リールに巻き取られた標準（EIA）フォーマットで供給され、自動実装機との互換性があります。この特徴は組立ラインの効率化を大幅に促進します。また、この部品はSMD部品の実装で主流である赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスとの互換性も考慮して設計されています。その主なターゲット市場は、信頼性の高いコンパクトな表示灯が必要とされる、通信機器、OA機器、家電製品、産業用制御システム、屋内看板またはディスプレイアプリケーションです。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

このセクションでは、標準条件下におけるLEDの動作限界と性能特性について詳細な分析を提供します。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、これを超えるとデバイスに永久的な損傷が生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの定格は、周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。最大連続DC順方向電流（IF）は50 mAです。パルス動作では、0.1msのパルス幅で厳密に1/10のデューティサイクルの条件下で、80 mAのピーク順方向電流が許容されます。印加可能な最大逆電圧（VR）は5Vです。デバイスは最大120 mWの電力を消費できます。動作および保管温度範囲は-40°Cから+100°Cと規定されており、過酷な環境での使用に対する堅牢性を示しています。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、標準動作条件（Ta=25°C、IF=20mA）下で測定され、期待される性能を表しています。光度（Iv）の標準範囲は900 mcd（ミリカンデラ）から1800 mcdであり、インジケータ用途に適した明るい出力を示しています。指向角（2θ1/2）は120度で、非常に広いビームパターンを提供します。ピーク発光波長（λp）は標準的に591 nmであり、可視スペクトルの黄色領域に該当します。知覚される色を定義する主波長（λd）は、584.0 nmから594.0 nmの間で規定されています。20mA時の順方向電圧（VF）は最小1.8Vから最大2.4Vの範囲にあり、標準値はこの範囲内に含まれます。逆方向電流（IR）は非常に低く、5V逆バイアス時で最大10 μAです。

3. ビンランキングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは性能別にビニングされます。これにより設計者は、アプリケーションの特定の閾値要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順方向電圧（Vf）ランク

LEDは、20mA時の順方向電圧降下に基づいてビニングされます。ビンは以下の通りです：D2 (1.80V - 2.00V)、D3 (2.00V - 2.20V)、D4 (2.20V - 2.40V)。各ビンには±0.1Vの許容差が適用されます。共通の電圧源から複数のLEDを並列駆動する場合、同じVfビンからLEDを選択することで電流の均一性を維持するのに役立ちます。

3.2 光度（Iv）ランク

光束出力は、V2（900 - 1120 mcd）、W1（1120 - 1400 mcd）、W2（1400 - 1800 mcd）の3つのビンに分類されます。各光度ビンには±11%の許容差が適用されます。このランク分けは、複数のインジケータ間で一貫した輝度レベルを必要とする用途において極めて重要です。

3.3 主波長（Wd）ランク

色（主波長）は、H（584.0 - 586.5 nm）、J（586.5 - 589.0 nm）、K（589.0 - 591.5 nm）、L（591.5 - 594.0 nm）の4つのビンに分類されます。各ビンには±1 nmの許容差があります。これは色の一貫性を保証し、色合わせが重要なマルチLEDディスプレイやステータスインジケータにとって極めて重要です。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線が参照されていますが、その意味合いはここで説明します。典型的な曲線には、順方向電流（IF）と順方向電圧（VF）の関係が含まれ、ダイオードの指数関数的なI-V特性を示します。もう一つの重要な曲線は、相対発光強度と周囲温度の関係をプロットしたもので、通常、温度が上昇すると出力が低下する傾向を示します。スペクトル分布曲線は、591 nmを中心とした狭い帯域幅の発光を示し、これはAlInGaP技術の特徴であり、飽和した黄色の発色をもたらします。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

このLEDは標準的なSMDパッケージを採用しています。レンズカラーはウォータークリア、光源色はAlInGaPチップによる黄色です。特に断りのない限り、全てのパッケージ寸法はミリメートル単位で示され、標準公差は±0.2 mmです。データシートには、LED自体の詳細な外形図、赤外線または気相リフローはんだ付け用に推奨されるPCB実装パッドパターン、および包装（テープ＆リール寸法）が記載されています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 推奨IRリフロープロファイル

鉛フリーはんだ付けプロセスでは、J-STD-020Bに準拠したリフロープロファイルを推奨します。主要パラメータは、150°Cから200°Cのプリヒート温度、最大120秒までのプリヒート時間、および最大10秒間260°Cを超えないピークパッケージ本体温度です。最適なプロファイルは、使用する特定のPCB設計、はんだペースト、およびリフロー炉に依存するため、この点に留意することが極めて重要です。

6.2 保管条件

未開封の防湿バッグ（乾燥剤入り）は、相対湿度（RH）70%以下、温度30°C以下の環境で保管し、推奨保存期間は1年です。原包装を開封後は、LEDを相対湿度60%以下、温度30°C以下の環境で保管してください。開封後168時間（7日）以内にIRリフロー工程を完了することを強く推奨します。この期間を超えて保管した場合、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、吸湿した水分を除去し、リフロー中の「ポップコーン」現象による損傷を防止する必要があります。

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、指定されたアルコール系溶剤のみを使用してください。LEDは常温で1分未満浸漬するようにします。指定外の化学洗浄剤はパッケージ材料を損傷する可能性があるため、使用を避ける必要があります。

7. 包装および注文情報

標準包装は、直径7インチ（178mm）のリールに8mmテープを使用しています。標準13インチリールには8000個が収容されます。端数の最小注文数量は500個です。包装はANSI/EIA 481規格に準拠しており、テープ上で連続する欠品（空ポケット）は最大2つまで許容されます。

8. 応用に関する提案

8.1 代表的な応用回路

LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列に駆動する場合、信頼性の高い動作と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が不可欠です。これにより、各デバイスの順方向電圧（Vf）のわずかなばらつきを補償し、一つのLEDがより多くの電流を引き抜いて明るく見え、他のLEDが暗くなる「電流の奪い合い」を防ぎます。単純な直列抵抗回路が推奨される、最も信頼性の高い駆動方法です。

8.2 設計上の考慮事項

設計者は熱管理を考慮する必要があります。本デバイスは100°Cまで動作可能ですが、発光出力は接合温度の上昇とともに低下します。大電流または高周囲温度のアプリケーションでは、十分なPCBの銅面積またはサーマルビアが必要となる場合があります。120度の広い視野角により、このLEDはインジケータを広範囲の位置から視認する必要がある用途に適していますが、集光ビーム用途には適しません。

9. 技術比較と差別化

リン化ガリウム（GaP）などの旧来技術と比較して、AlInGaP LEDは赤から黄色の範囲の色において、より高い効率と明るい出力を提供します。拡散レンズや着色レンズとは対照的に、ウォータークリアレンズはチップから可能な限り高い光出力を実現し、光度を最大化します。標準EIAパッケージ、テープ・アンド・リール包装、およびIRリフロー互換性の組み合わせにより、このデバイスは現代の自動化電子機器製造に非常に適しており、スルーホールLEDと比較してコストと組立速度において優位性を提供します。

10. よくあるご質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを3.3Vまたは5Vのロジック電源から直接駆動できますか？
A: いいえ。必ず直列に電流制限抵抗を使用する必要があります。必要な抵抗値はオームの法則を用いて計算できます：R = (V_supply - Vf_LED) / I_desired。例えば、電源5V、Vf 2.2V、希望電流20mAの場合、R = (5 - 2.2) / 0.02 = 140オームとなります。

Q: Vf、Iv、Wdにビニングシステムが存在するのはなぜですか？
A: 半導体製造には自然なばらつきがあります。ビニングは部品を性能グループに分類し、設計者がアプリケーションに必要な一貫性レベルを選択できるようにし、最終製品における予測可能な動作を保証します。

Q: 絶対最大定格を超えた場合はどうなりますか？
A: これらの限界を超えると、たとえ一瞬でも、即時的または潜在的な損傷を引き起こし、寿命を縮めたり致命的な故障を招く可能性があります。常に安全マージンを考慮して設計してください。

11. 実用ユースケース例

複数の黄色状態インジケーターを備えた産業用機器の制御パネルを設計する場合を考えます。設計者は、均一な輝度と色を確保するために、W1強度ビン（1120-1400 mcd）およびK波長ビン（589.0-591.5 nm）のLEDを選択します。LEDは推奨パッドレイアウトでPCBに実装されます。オープンドレイン出力として設定されたマイクロコントローラのGPIOピンが、3.3Vレールに接続された150Ωの直列抵抗を介して各LEDを駆動します。この構成により、仕様内で確実に動作するよう、約18mAの電流（(3.3V - 2.2V)/150Ω ≈ 7.3mA、実際のVfに基づく再計算が必要）が供給されます。パネルは、データシートのガイドラインに準拠したプロファイルによるIRリフロー工程を用いて組み立てられます。

12. 動作原理の紹介

LEDは半導体p-n接合ダイオードです。ダイオードの閾値を超える順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子が活性層（この場合はAlInGaPで構成）内でp型領域からの正孔と再結合します。この再結合過程により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。発光の特定の波長（色）は、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ます。AlInGaPは、赤、オレンジ、アンバー、および黄色のスペクトル領域の光に対応するバンドギャップを持っています。

13. 技術動向

SMD LED技術の一般的な傾向は、より高い発光効率（電力入力1ワットあたりの光出力の増加）、演色性と彩度の向上、小型パッケージでの電力密度の増加に向かっています。また、信頼性の向上と動作寿命の延長への継続的な追求もあります。さらに、内蔵電流レギュレータやパルス幅変調（PWM）ドライバなどの制御エレクトロニクスとの統合は、高度なLEDパッケージでより一般的になりつつありますが、ここで説明するデバイスは基本的なディスクリート部品です。