SMD LED イエロー 拡散レンズ LTSN-B680VSST - パッケージ寸法 - 順方向電圧 1.8-2.4V - 光度 710-1400mcd - 技術仕様書

1. 製品概要

本資料は、表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。本デバイスは拡散レンズを備え、AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を用いて黄色光を発光します。SMD LED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、スペースが限られたアプリケーションに適したコンパクトな形状を提供します。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本LEDの主な利点は、大量生産の電子機器製造において標準的な、自動ピックアンドプレース装置および赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスとの互換性です。デバイスは直径7インチのリールに巻かれた8mmピッチのテープにパッケージングされており、効率的な取り扱いと実装を可能にします。本デバイスは関連する業界規格に準拠しており、幅広い民生用および産業用電子機器での使用を想定して設計されています。ターゲットアプリケーションは、信頼性の高いインジケータ照明が求められる通信機器、オフィスオートメーション機器、家電製品、産業用制御システム、屋内看板または表示アプリケーションに及びます。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

LEDの性能は、通常、周囲温度（Ta）25°Cという特定の試験条件下で定義されます。これらのパラメータを理解することは、回路設計と性能予測にとって極めて重要です。

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のあるストレスの限界を定義します。これらの限界を超えて動作させることは推奨されません。主な限界値には、最大電力損失120 mW、連続DC順方向電流（IF）50 mA、およびパルス条件下（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）でのピーク順方向電流80 mAが含まれます。最大逆電圧（VR）は5 V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。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、通常の動作条件下での典型的な性能パラメータです。順方向電流20 mAで駆動した場合の、知覚される明るさの尺度である光度（Iv）は、最小710 mcdから最大1400 mcdの範囲です。視野角（2θ1/2）は、強度が軸上の値の半分に低下する全角として定義され、通常120度であり、インジケータライトに適した広い視野パターンを示しています。20 mA時の順方向電圧（VF）は1.8 Vから2.4 Vの範囲であり、直列抵抗値の計算や電源設計において重要です。知覚される色を定義する主波長（λd）は586.5 nmから592.5 nmの間に規定され、スペクトルの黄色領域に位置します。逆電流（IR）は通常非常に低く、完全な逆電圧5Vでの最大値は10 µAです。

3. ビニングシステムの説明

大量生産における一貫性を確保するため、LEDは性能に基づいてビン（区分）に分類されます。これにより、設計者は特定の電圧、輝度、色の要件を満たす部品を選択することができます。

3.1 順方向電圧（Vf）区分

LEDは、20 mA時の順方向電圧降下に基づいてビニングされます。ビンコードD2、D3、D4は、それぞれ1.80-2.00V、2.00-2.20V、2.20-2.40Vの電圧範囲に対応し、各ビンの許容差は±0.1Vです。同じVfビンからLEDを選択することで、複数のデバイスを並列接続した際の電流の均一性を維持するのに役立ちます。

3.2 光度（Iv）区分

輝度は、20 mA時にビンV1（710-875 mcd）、V2（875-1120 mcd）、W1（1120-1400 mcd）に分類され、各ビンの許容差は11%です。これにより、LEDアレイ全体で輝度レベルを一致させることが可能です。

3.3 主波長（Wd）区分

色（波長）は、コードJ（586.5-589.5 nm）およびK（589.5-592.5 nm）にビニングされ、許容差は±1 nmです。これにより、均一な外観が重要なアプリケーションにおいて、色の一貫性が確保されます。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフィカルデータが参照されていますが、このようなデバイスの典型的な曲線は貴重な知見を提供します。順方向電流対順方向電圧（I-V）曲線は指数関数的関係を示し、動作点を決定する上で重要です。光度対順方向電流曲線は、通常、動作範囲内ではほぼ線形関係を示しますが、より高い電流では飽和が発生する可能性があります。スペクトル分布曲線は、約591 nmのピーク発光波長（λp）と約15 nmのスペクトル半値幅（Δλ）を示し、色純度を定義します。性能は温度によっても変化し、接合温度が上昇すると光度は一般的に低下します。

5. 機械的・パッケージ情報

LEDは標準的なSMDパッケージに収められています。詳細な寸法図が提供されており、長さ、幅、高さ、リード間隔、およびレンズ形状が規定されています。これらの寸法はPCBフットプリント設計にとって極めて重要です。本資料には、信頼性の高いはんだ付けのための推奨PCBランドパターン（パッド）設計が含まれており、リフロー中に適切なはんだ接合部が形成されるようにパッドサイズと間隔を規定しています。デバイスには極性マーキング（通常はパッケージ上のカソードインジケータ）があり、PCBフットプリントと正しく合わせる必要があります。

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に準拠したプロファイルが推奨されます。主なパラメータには、150-200°Cの予熱温度、260°Cを超えないピークボディ温度、および特定のはんだペーストに合わせた液相線以上時間（TAL）が含まれます。総予熱時間は最大120秒に制限する必要があります。これらの条件は、LEDパッケージやエポキシレンズへの熱損傷を防ぐために不可欠です。

6.2 保管条件

LEDは湿気に敏感です。乾燥剤入りの元の密閉防湿バッグで保管する場合、保管条件は30°C以下、相対湿度70%以下とし、推奨使用期限は1年です。バッグを開封した後は、保管環境を30°C以下、相対湿度60%以下とする必要があります。周囲環境に168時間以上さらされた部品は、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。

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を室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許容されます。指定外の化学薬品は、パッケージ材料やレンズを損傷する可能性があります。

7. 梱包および発注情報

標準梱包は、エンボス加工されたキャリアテープ（ピッチ8mm）にLEDを配置し、カバーテープで密封したものです。このテープは標準的な直径7インチ（178 mm）のリールに巻かれています。フルリール1本あたり2000個が含まれます。フルリール未満の数量では、最小梱包数量500個が用意されている場合があります。梱包はANSI/EIA-481規格に準拠しています。

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回路

LEDは電流駆動デバイスです。安定した均一な輝度を確保するためには、特に複数のLEDを使用する場合、各LEDを直列に電流制限抵抗を介して駆動する必要があります。抵抗値（R）は、次の式を使用して計算されます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、Vccは供給電圧、VFはLEDの順方向電圧（最悪ケースの電流計算には最大値を使用）、IFは所望の順方向電流（例：20 mA）です。VFのばらつきにより、電流の大きな不均衡や輝度の不均一を引き起こす可能性があるため、個別の抵抗なしでLEDを並列駆動することは推奨されません。

8.2 設計上の考慮事項

熱環境を考慮してください。最大定格電流付近またはその値で動作させると、より多くの熱が発生し、発光出力や寿命が低下する可能性があります。高電流または高周囲温度のアプリケーションでは、放熱のために十分なPCB銅面積またはサーマルビアが必要になる場合があります。信頼性の高いはんだ付けのために、PCBレイアウトが推奨パッド形状と一致していることを確認してください。光ガイドやベゼルを設計する際には、広い視野角（120°）を考慮してください。

9. 技術比較と差別化

従来のスルーホールLEDと比較して、このSMDタイプは大幅なスペース節約、自動実装へのより高い適合性、ワイヤボンドがないことによる信頼性の向上を提供します。SMDイエローLEDカテゴリ内では、この部品の主な差別化要因は、高光度（最大1400 mcd）、広視野角、およびAlInGaP技術の使用という特定の組み合わせにあります。AlInGaPは、黄色光用の他の半導体材料と比較して、一般的に高い効率と優れた温度安定性を提供します。詳細なビニング構造により、設計者は色と輝度の一貫性を精密に制御できます。

10. 技術パラメータに基づくよくある質問

Q: 5V電源の場合、どの抵抗値を使用すべきですか？

A: VFの最大値2.4Vと目標IF 20mAを使用します：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 オーム。標準の130または150オームの抵抗が適切です。抵抗での実際の電力損失を確認してください。

Q: このLEDを50 mAで連続駆動できますか？

A: 絶対最大定格はDC 50 mAですが、この限界値で動作させると寿命が短縮され、接合温度が上昇し、光出力が低下する可能性があります。最適な信頼性と性能を得るためには、典型的な試験電流である20 mA以下で駆動することを推奨します。

Q: アレイで均一な輝度を確保するにはどうすればよいですか？

A: 各LEDに個別の電流制限抵抗を使用し、可能であれば、調達時に同じ光度（Iv）および順方向電圧（Vf）ビンのLEDを指定してください。

Q: このLEDは屋外使用に適していますか？

A: データシートでは、屋内看板/表示を含むアプリケーションが規定されています。屋外使用の場合、レンズの紫外線耐性、より広い温度サイクル、防水シーリングなどの要素が重要であり、ここでは明示的にカバーされていません。本デバイスは主に屋内/穏やかな環境向けに設計されています。

11. 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用ステータスインジケータパネルの設計パネルには、リンクアクティビティとシステムステータスを表示するために10個の黄色インジケータライトが必要です。設計者は、その輝度、広い視野角、自動実装との互換性からこのLEDを選択します。各LEDは、3.3VマイクロコントローラGPIOピンとグランドの間に、56オームの直列抵抗（典型的なVF 2.2Vで約20mAになるように計算）を介して接続されます。PCBレイアウトでは推奨パッドフットプリントが使用されます。設計者は、マイクロコントローラピンからの一貫した輝度と電流消費を確保するために、Vf用にビンコードD3、Iv用にV2を指定します。LEDは、軽く拡散されたアクリルパネルの背後に配置されます。組み立てられた基板は、指定された鉛フリープロファイルを使用してIRリフローを行い、信頼性の高いはんだ接合部と完全に機能するインジケータが得られます。

12. 原理紹介

このLEDの発光は、AlInGaP材料で作られた半導体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、電子と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。AlInGaP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが今度は発光の波長（色）を定義します。この場合は黄色です。拡散レンズには散乱粒子が含まれており、光を広げるのに役立ち、クリアレンズと比較してより広く均一な視野角を生み出します。

13. 開発動向

SMD LEDの一般的な動向は、より高い発光効率（電気入力1ワットあたりのより多くの光出力）に向かって続いており、より明るい表示や低消費電力化を可能にしています。パッケージサイズは、光学的性能を維持または向上させながら、常に小型化されています。また、高品質な表示アプリケーションの要求を満たすために、色の一貫性の向上とより厳しいビニング許容差に焦点が当てられています。さらに、より高い温度および湿度条件下での信頼性の向上は、適切なアプリケーションの範囲を拡大するための継続的な開発分野です。鉛フリー、高温はんだ付けプロセスとの幅広い互換性への追求は標準的なままです。