SMT CBI LEDインジケータ LTL-M11KS1AH310Q データシート - 白色拡散レンズ付き黄色LED - 順電流10mA - 順電圧2.5V (Typ.) - 技術文書

1. 製品概要

LTL-M11KS1AH310Qは、表面実装技術(SMT)対応の回路基板インジケータ(CBI)です。特定のLEDランプと組み合わせるために設計された直角ブラックプラスチックホルダー（ハウジング）で構成されています。主な機能は、プリント回路基板(PCB)上の状態表示や電源インジケータとしての役割です。その設計は、自動化されたSMT生産ラインへの組み立てと統合の容易さを重視しています。

1.1 主な特長

• SMT互換性:標準的な表面実装組立プロセス向けに設計されており、大量生産や自動化されたPCB実装を可能にします。
• コントラスト向上:ブラックハウジング材質は、点灯したLEDに対して高いコントラスト比を提供し、視認性を向上させます。
• 設計の柔軟性:直角形状により、PCB面と平行に光を放射することができ、サイドビュー用途やスペースに制約のある設計に理想的です。
• 環境配慮:本製品は鉛フリーであり、有害物質使用制限(RoHS)指令に準拠しています。
• 信頼性:本デバイスはJEDEC Level 3に加速されたプリコンディショニングを実施しており、表面実装部品の湿気感受性と信頼性に重点を置いています。

1.2 対象アプリケーション

このインジケータは、信頼性の高い低消費電力の状態表示が必要な幅広い電子機器に適しています。代表的な適用分野は以下の通りです:

• コンピュータ周辺機器およびマザーボード
• 通信機器（ルーター、スイッチ、モデム）
• 民生電子機器（オーディオ/ビデオ機器、家電製品）
• 産業用制御システムおよび計測機器

2. 技術パラメータ詳細

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。これらの限界値付近または限界値での動作は推奨されません。

• 電力損失 (Pd):最大72 mW。これはデバイスが熱として放散できる総電力です。
• 直流順電流 (IF):最大30 mA（連続電流）。
• ピーク順電流:80 mA、パルス条件（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 0.1ms）でのみ許容されます。
• 動作温度範囲 (Topr):-40°C ～ +85°C。本デバイスは産業用温度環境に対応しています。
• 保存温度範囲 (Tstg):-40°C ～ +100°C。
• リードはんだ付け温度:最大260°C、5秒間（本体から2.0mmの位置で測定）。これはフローはんだ付けや手はんだ付けプロセスにおいて重要です。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、特に指定がない限り、周囲温度(TA)25°C、順電流(IF)10mAで測定した代表的な性能パラメータです。

• 光度 (Iv):8.7 mcd（最小）から50 mcd（最大）の範囲で、代表値は25 mcdです。光度は、明所視（人間の目）応答曲線(CIE)に近似したフィルターを用いて測定されます。具体的なIv分類コードは製品包装に印字されています。
• 指向角 (2θ1/2):40度。これは光度がピーク（軸上）値の半分に低下する全角です。LEDのビーム広がりを定義します。
• ピーク発光波長 (λP):592 nm。これはスペクトルパワー出力が最も高くなる波長です。
• 主波長 (λd):582 nm から 595 nm の範囲で、代表値は589 nmです。これはCIE色度図から導かれる、色（この場合は黄色）を定義する人間の目が知覚する単一波長です。
• スペクトル半値幅 (Δλ):15 nm。これは発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。
• 順方向電圧 (VF):2.0V から 2.5V の範囲で、IF=10mA時の代表値は2.5Vです。
• 逆方向電流 (IR):逆方向電圧(VR)5V印加時、最大10 μA。重要:このLEDは逆バイアス下での動作を想定していません。このパラメータは試験目的のみです。

3. 特性曲線分析

データシートには、設計エンジニアにとって必須の代表的な特性曲線が参照されています。具体的なグラフは本文中には再現されていませんが、その意味合いを以下に分析します。

3.1 順電流 vs. 順電圧 (I-V曲線)

この曲線は、LEDを流れる電流と両端の電圧との非線形関係を示します。10mA時の代表的なVF 2.5Vは重要な動作点です。設計者はこの曲線を用いて、所定の電源電圧に対する必要な電流制限抵抗値を計算します。

3.2 光度 vs. 順電流

この関係は、動作範囲内では一般的に線形です。順電流を増加させると光出力は増加しますが、電力損失と接合部温度も上昇し、寿命や色ずれに影響を与える可能性があります。

3.3 スペクトル分布

参照されるスペクトルグラフは、波長全体での相対パワー出力を示し、592 nm (λP)でピークを持ち、定義された半値幅15 nm (Δλ)を持つことを確認し、単色の黄色発光を裏付けます。

4. 機械的・包装情報

4.1 外形寸法と構造

本デバイスは直角ブラックプラスチックハウジングを特徴とします。主な機械的注意点は以下の通りです:

• 全ての寸法はミリメートルで提供され、特に指定がない限り公差は通常±0.25mmです。
• ハウジング材質はブラックプラスチックです。
• 内蔵LEDは白色拡散レンズを通して黄色光を放射し、指向角を広げ、光点を柔らかくするのに役立ちます。

4.2 極性識別

SMT部品の場合、極性は通常、ハウジング上のマーキングまたはPCBフットプリント上の非対称なパッド設計によって示されます。データシートの外形図がカソード/アノードの識別を規定します。

4.3 包装仕様

製品は、自動ピックアンドプレースマシンに適したテープ&リール包装で供給されます。

• キャリアテープ:黒色導電性ポリスチレン合金製、厚さ0.40mm。
• リール容量:標準13インチリールあたり1,400個。
• 段ボール包装:リールは乾燥剤と湿度指示カードと共に防湿バッグ(MBB)に梱包されます。3つのMBBが内装箱に梱包されます（合計4,200個）。10個の内装箱が外装箱に梱包されます（合計42,000個）。

5. はんだ付け・組立ガイドライン

5.1 保管条件

• 未開封包装:30°C以下、70%RH以下で保管。1年以内に使用すること。
• 開封済み包装:30°C以下、60%RH以下で保管。部品は大気暴露後168時間（1週間）以内にIRリフローはんだ付けする必要があります。それ以上保管する場合は、はんだ付け前に60°Cで48時間のベーキングを行い、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します。

5.2 はんだ付けプロセスパラメータ

手はんだ/フローはんだ付け:はんだごて温度最大350°C、3秒以内。フローはんだ付けの場合、レンズ/ホルダーからはんだ付けポイントまで最低2mmのクリアランスを確保します。リードはんだ付け温度は最大260°C、5秒間です。

リフローはんだ付け:プロセスはJEDEC標準の温度プロファイルに準拠する必要があります。主なパラメータは以下の通りです:

• 予熱: 150-200°C、最大120秒。
• ピークリフロー温度: 最大260°C。
• 液相線以上時間: 最大5秒。
• 重要:リフローサイクルの総数は2回を超えてはなりません。

プロファイルは、使用する特定のPCB設計、はんだペースト、およびオーブンに対して特性評価される必要があります。

5.3 洗浄・取り扱い

• 必要に応じて、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洗浄します。
• 取り扱いおよび組立中に、リードやレンズに機械的ストレスを加えないでください。

6. アプリケーション・設計上の考慮事項

6.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。均一な輝度を確保し、電流の偏りを防ぐために、直列の電流制限抵抗は必須です。これは、複数のLEDが同じ電源に並列接続される場合でも、各LEDに対して必要です（データシートの推奨回路Aを参照）。個別の抵抗なしでLEDを直接並列接続すること（回路B）は推奨されません。順方向電圧(VF)のわずかなばらつきにより、デバイス間で電流、ひいては輝度に大きな差が生じる可能性があるためです。

抵抗値(R)はオームの法則を用いて計算します: R = (電源電圧 - LEDのVF) / 希望電流。代表的なVF 2.5V、希望電流10mA、電源5Vの場合: R = (5V - 2.5V) / 0.01A = 250 Ω。標準的な240Ωまたは270Ωの抵抗が適しており、その電力定格を確認する必要があります (P = I²R)。

6.2 熱管理

電力損失は低い（最大72mW）ですが、デバイスが定格温度範囲内で動作することを確保することは、長期信頼性にとって重要です。パッド周囲の十分なPCB銅面積が放熱に役立ちます。熱解析で安全であることが確認されない限り、絶対最大電流(30mA)での連続動作は避けてください。

6.3 光学的統合

直角設計により、光はPCBに沿って水平方向に放射されます。ベゼル、ライトパイプ、または表示パネルに対する配置を考慮してください。白色拡散レンズは、透明レンズと比較して、より柔らかく広がりのある光点を提供します。

7. 技術比較・差別化

このSMT CBIの主な差別化要因は、その属性の特定の組み合わせです。直角ブラックハウジング、高効率と安定性で知られる黄色AlInGaPチップ技術、指向角と外観のための統合白色拡散レンズ、そしてJEDEC Level 3プリコンディショニングを含む標準SMTリフロープロセスへの適合性です。これにより、信頼性と一貫した性能が重要なプロフェッショナルおよび産業用電子機器の自動製造において、堅牢な選択肢となります。

8. よくある質問（技術パラメータに基づく）

8.1 袋に印字されているIv分類コードの目的は何ですか？

LEDの光度(Iv)は、指定された最小/最大範囲内でロットごとに変動する可能性があります。分類コードにより、厳密な輝度マッチングが必要なアプリケーションでのトレーサビリティと選択が可能になります。

8.2 このLEDを10mAではなく20mAで駆動できますか？

はい、最大連続直流順電流は30mAです。20mAで駆動すると、より高い光出力が得られます（Iv vs. IF曲線を参照）が、電力損失(Pd = VF * IF)と接合部温度も上昇します。総Pdが72mWを超えず、熱条件が許容範囲内であることを確認してください。

8.3 袋を開封して168時間以上経過した場合、なぜベーキングが必要なのですか？

SMTプラスチックパッケージは大気中の湿気を吸収します。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、内部圧力が発生してパッケージの層間剥離やダイのクラック（ポップコーン現象）を引き起こす可能性があります。ベーキングはこの吸収された湿気を追い出し、部品をリフローに安全な状態にします。

9. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ:産業用ルーターの状態表示パネルを設計中。4つの同一の黄色の電源/アクティビティインジケータが必要で、PCBの一端に沿って配置され、前面パネルから視認可能。

実装:

1. 部品選定:LTL-M11KS1AH310Qは、直角発光（光がパネル端に向かう）、SMT互換性（自動組立）、および産業用温度定格のために選定されました。
2. PCBレイアウト:4つの同一フットプリントを、レンズが基板端を向くように配置。カソード/アノードの向きは統一。放熱のため、サーモパッドに少量の銅箔を接続。
3. 回路設計:共通の5Vラインを使用。各LEDには、約10mAの駆動電流（(5V - 2.5V)/240Ω ≈ 10.4mA）で計算された専用の240Ω電流制限抵抗が直列に接続され、均一な輝度を確保します。
4. 製造上の注意:組立業者には、ピーク温度≤260°CのJEDECリフロープロファイルに従うよう指示。部品は168時間のフロアライフに準拠するため、SMTライン設定直前に密封バッグから取り出します。

10. 動作原理

本デバイスは発光ダイオード(LED)です。特性順電圧(VF)を超える順方向電圧が印加されると、半導体材料（AlInGaP - アルミニウムインジウムガリウムリン）内で電子と正孔が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。半導体層の特定の組成が発光の波長（色）を決定し、この場合は黄色領域（主波長約589 nm）です。白色拡散エポキシレンズがチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力を整形（指向角40度）し、光源を拡散させてより柔らかい外観にします。

11. 技術トレンド

黄色LEDへのAlInGaP材料の使用は、成熟した高効率技術を表しています。インジケータLEDの一般的なトレンドには、継続的な小型化、発光効率の向上（ワットあたりの光出力増加）、高信頼性パッケージングおよび試験規格（JEDEC MSLレベルなど）の広範な採用、回路設計を簡素化するための内蔵抵抗やICドライバなどの機能の統合が含まれます。RoHSおよびその他の環境適合規格への注力は、業界全体で強く続いています。