SMD LED LTST-C21RKGKT データシート - 3.2x1.6x1.9mm - 2.4V - 75mW - 緑色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高性能表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。本製品は、超高輝度アルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体材料を使用し、緑色光を発するトップマウントチップLEDです。自動実装装置および赤外線（IR）リフローはんだ付けとの互換性を備え、現代の電子実装プロセス向けに設計されています。本デバイスはRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、環境配慮型製品として分類されます。効率的な大量生産のために、業界標準の8mmテープに巻かれ、7インチ径リールで供給されます。

1.1 主な特長

• 高輝度：先進的なAlInGaP技術を採用し、優れた光度を実現。
• 現代の製造プロセス対応：自動ピック＆プレースシステムおよび鉛フリーIRリフローはんだ付けプロファイルに完全対応。
• 標準化されたパッケージング：EIA（Electronic Industries Alliance）標準に準拠したテープ＆リールパッケージングにより、幅広い互換性を確保。
• 環境規制対応：RoHS要件を満たし、厳しい環境規制を持つ世界市場に適しています。
• 設計の柔軟性：ウォータークリアレンズは、様々な製品デザインに調和するニュートラルな外観を提供します。

2. 詳細技術パラメータ分析

特に断りのない限り、全てのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。これらのパラメータを理解することは、信頼性の高い回路設計と期待される性能の達成に不可欠です。

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発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの限界での動作は保証されておらず、信頼性の高い動作のためには避けるべきです。

• 電力損失（Pd）：75 mW。デバイスが熱として放散できる最大総電力。
• ピーク順電流（IFP）：80 mA。パルス条件下（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）で許容される最大電流。短時間の高輝度フラッシュに使用されます。
• DC順電流（IF）：30 mA。定常状態動作のための最大連続順電流。
• 逆電圧（VR）：5 V。LEDにかけることができる逆方向の最大電圧。
• 動作温度範囲：-30°C ～ +85°C。デバイスが機能するように設計された周囲温度範囲。
• 保管温度範囲：-40°C ～ +85°C。非動作状態での保管温度範囲。
• 赤外線はんだ付け条件：260°C、10秒間。リフローはんだ付け中の最大熱プロファイル暴露。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、標準試験条件（IF = 20mA）における代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：28.0 - 180.0 mcd（ミリカンデラ）。人間の目（CIE曲線）で測定される光源の知覚される明るさ。広い範囲はビニングシステムによって管理されます。
• 指向角（2θ_1/2）：70度（代表値）。光度が0度（軸上）の強度の半分になる全角。これがビームの広がりを定義します。
• ピーク発光波長（λ_P）：574 nm（代表値）。スペクトルパワー分布が最大となる波長。
• 主波長（λ_d）：567.5 - 576.5 nm。LEDの色と知覚的に一致する単一波長で、CIE色度図から導出されます。これは色仕様のための重要なパラメータです。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm（代表値）。最大強度の半分で測定されるスペクトル帯域幅（半値全幅 - FWHM）。値が小さいほど、より単色光に近いことを示します。
• 順電圧（V_F）：1.80 - 2.40 V。指定された順電流（20mA）で動作するときのLED両端の電圧降下。
• 逆電流（I_R）：10 μA（最大） at V_R= 5V。デバイスが逆バイアスされたときに流れるわずかなリーク電流。

3. ビニングシステムの説明

生産における一貫した色と明るさを確保するため、LEDは測定された特性に基づいてビンに仕分けされます。これにより、設計者は均一性のための特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

試験電流20mAでビニング。各ビン内の許容差は +/-15%。

• ビン N：28.0 - 45.0 mcd
• ビン P：45.0 - 71.0 mcd
• ビン Q：71.0 - 112.0 mcd
• ビン R：112.0 - 180.0 mcd

3.2 主波長ビニング

試験電流20mAでビニング。各ビンの許容差は +/- 1nm。

• ビン C：567.5 - 570.5 nm
• ビン D：570.5 - 573.5 nm
• ビン E：573.5 - 576.5 nm

光度と波長のビンを組み合わせる（例：RC、QD）ことで、アセンブリにおける色と明るさの一貫性のための精密な仕様が得られます。

4. 性能曲線分析

データシートで特定のグラフ曲線が参照されていますが、以下の分析は標準的なLEDの動作と提供されたパラメータに基づいています。

4.1 順電流 vs. 順電圧 (I-V 曲線)

LEDは典型的なダイオードのI-V特性を示します。順電圧（V_F）は、20mAで1.80Vから2.40Vの範囲で規定されています。V_Fは負の温度係数を持ち、接合温度が上昇するとわずかに減少することを意味します。安定した動作のため、定電圧源よりも定電流源でLEDを駆動することが強く推奨され、熱暴走を防ぎます。

4.2 光度 vs. 順電流

光度は、動作範囲内では順電流にほぼ比例します。ただし、非常に高い電流では発熱の増加により効率（ルーメン毎ワット）が低下する可能性があります。試験用に推奨される20mA以下で動作させることで、最適な効率と長寿命を確保します。

4.3 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。接合温度が上昇すると：

• 光束出力の減少：光出力が低下します。正確な減衰率は製品固有です。
• 順電圧の減少：I-V特性で述べた通り。
• 波長シフト：主波長はわずかにシフトする可能性があり、一般的に温度の上昇とともに長波長側（赤方偏移）に移動します。

特に高周囲温度または最大定格電流付近で動作する場合、性能と信頼性を維持するためには、PCB上の適切な熱管理（十分な銅面積、可能であればスルーホールビア）が不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 デバイス寸法

パッケージは標準的なSMDフォーマットです。主要寸法には、自動実装に適したボディサイズとリード構成が含まれます。特に指定がない限り、全ての寸法公差は通常±0.10mmです。設計者は、正確なランドパターン設計のために詳細な機械図面を参照する必要があります。

5.2 極性識別

カソードは通常、LEDパッケージ上の切り欠き、緑色の点、レンズの角切りなどの視覚的マーカーで示されます。デバイスが機能するためには、実装時に正しい極性を確認する必要があります。

5.3 推奨はんだパッドレイアウト

信頼性の高いはんだ接合、適切な位置合わせ、十分な機械的強度を確保するために、推奨フットプリント（ランドパターン）が提供されています。このレイアウトに従うことで、リフロー中のトゥームストーニング（部品の一端が浮き上がる現象）を防ぎ、PCBへの良好な熱接続を確保するのに役立ちます。

6. はんだ付け・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

本デバイスは鉛フリーはんだ付けプロセスに対応しています。JEDEC標準に準拠した推奨リフロープロファイルが提供されています。主要パラメータは以下の通りです：

• プリヒート：150-200°C
• プリヒート時間：最大120秒。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間：デバイスはピーク温度に最大10秒間さらされるべきです。リフローは最大2回まで実行可能です。

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

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：リードあたり最大3秒。
• 試行回数：はんだ付けは一度だけ行うべきです。繰り返し加熱は避けてください。

細い先端の温度制御付きはんだごての使用を推奨します。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合：

• 指定された洗浄剤のみを使用してください。指定外の化学薬品はエポキシレンズやパッケージを損傷する可能性があります。
• 推奨溶剤は、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です。
• 浸漬時間は1分未満にしてください。

6.4 保管・取り扱い

• ESD対策：LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱い時にはリストストラップ、静電気防止マット、適切に接地された設備を使用してください。
• 湿気感受性：業界標準に従い、本デバイスは湿気感受性である可能性があります。元の密閉防湿バッグを開封した場合：
  • 温度≤30°C、相対湿度≤60%で保管してください。
  • 開封後1週間以内にIRリフローを完了することを推奨します。
  • 元のバッグから出して長期間保管する場合は、乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管してください。
  • バッグから出して1週間以上保管されたデバイスは、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングし、吸収した湿気を除去して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。

7. パッケージング・発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

• リールサイズ：直径7インチ。
• テープ幅： 8mm.
• リールあたり数量：3000個（標準フルリール）。
• 最小梱包数量：残数は500個から。
• パッケージング標準：ANSI/EIA-481仕様に準拠。
• カバーテープ：空の部品ポケットはトップカバーテープで密封されます。
• 欠品：仕様上、連続する最大2つの欠品ランプ（空ポケット）が許容されます。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、コンパクトで明るい緑色のインジケータを必要とする幅広いアプリケーションに適しており、以下に限定されません：

• 民生電子機器（ルーター、充電器、家電）のステータスおよび電源インジケータ。
• キーボードやコントロールパネルのキーのバックライト。
• 表示パネルのステータスランプ。
• 自動車内装照明（非重要機能、追加の認定が必要）。
• 携帯型電子機器。

一般的な電子機器向けです。故障が安全性を脅かす可能性のある（航空、医療、輸送安全システムなど）特別な信頼性を必要とするアプリケーションでは、特定の相談と認定が必須です。

8.2 回路設計上の考慮点

• 電流制限：必ず直列の電流制限抵抗または専用の定電流LEDドライバ回路を使用してください。値はオームの法則を使用して計算します： R = (V_電源- V_F) / I_F。データシートの最大V_F（2.40V）を使用して、低V_F part.
• 並列接続：LEDを直接並列に接続することは避けてください。V_Fのわずかなばらつきにより電流の不均衡が生じ、1つのLEDが大部分の電流を消費して早期に故障する可能性があります。各LEDに個別の電流制限抵抗を使用するか、マルチチャンネルの定電流ドライバを使用してください。
• 直列接続：LEDを直列に接続すると、各デバイスに同一の電流が流れることが保証され、均一な明るさを得るのに適しています。電源電圧が全てのV_F降下の合計と電流レギュレータのヘッドルームに十分であることを確認してください。
• 熱管理：高電流での連続動作または高周囲温度環境では、PCBレイアウトを考慮してください。LEDの熱パッド（存在する場合）の下に小さな銅パッドを設けるか、カソードパッドをより大きな銅面に接続することで放熱を助けることができます。
• 逆電圧保護：LEDは最大5Vまでの逆電圧に耐えられますが、逆極性が発生する可能性のある回路（例：ユーザー取り付け可能モジュール）では、直列ダイオードやLEDに並列のシャントダイオードなどの保護を設けることが良い習慣です。

9. 技術比較・差別化

従来のGaP（リン化ガリウム）グリーンLEDなどの古い技術と比較して、このAlInGaPベースのデバイスは以下のような大きな利点を提供します：

• より高い輝度：AlInGaP材料は実質的に高い発光効率を提供し、同じ入力電流でより大きな光出力を実現します。
• より良い色純度：スペクトル半値幅は比較的狭く（代表値15nm）、広スペクトルの代替品と比べてより飽和した純粋な緑色を生成します。
• 現代のプロセス互換性：パッケージと材料は、鉛フリー高温IRリフロープロセスとの互換性のために特別に設計されており、現代のRoHS準拠製造に不可欠です。
• 標準化：EIAパッケージとテープ＆リールフォーマットにより、非標準またはバルク梱包部品と比較して、自動組立ラインへのシームレスな統合が確保され、セットアップ時間と実装エラーが削減されます。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_P)）は、LEDが最も多くの光パワーを発する物理的な波長です。主波長（λ_d)）は、知覚的な色の一致です。人間の目がLEDの混合出力と同じ色として知覚する単一波長です。この緑色LEDのような単色LEDでは、これらはしばしば近い値ですが、λ_d10.2 電源が正確に2.0Vの場合、電流制限抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

いいえ、これは推奨されず、危険です。

順電圧（V）は1.80Vから2.40Vまで変化します。2.0Vの電源とV_Fが1.85VのLEDがある場合、わずか0.15Vの差でも、LEDの動的抵抗と寄生回路抵抗によってのみ制限される大きな制御不能な電流が流れ、最大電流を超えてLEDを損傷する可能性が高いです。常に電流制限機構を使用してください。_F10.3 なぜビニングシステムがあるのですか？どのビンを選ぶべきですか？

製造上のばらつきにより、色と明るさにわずかな違いが生じます。ビニングは一貫性のためにLEDをグループに仕分けします。アプリケーションに基づいてビンを選択してください：

単一のインジケータの場合、通常どのビンでも問題ありません。

• 同じように見える必要がある複数のLED（例：一列のステータスランプ）の場合、同じ光度と波長のビン（例：全てQD）を指定して視覚的な均一性を確保してください。
• 最も明るい出力が必要な場合は、最高光度のビン（R）を指定してください。特定の緑色の色合いが必要な場合は、対応する波長ビン（C、D、またはE）を指定してください。
• 10.4 データシートに75mWの電力損失とありますが、これはどのように計算しますか？

LEDの電力損失（P

）は主に以下のように計算されます： P_d≈ V_d* I_F。例えば、最大連続電流（I_F= 30mA）と代表的なV_F2.1Vの場合、P_F= 0.030A * 2.1V = 63mWとなり、最大75mWを下回ります。最悪ケースの計算には常に最大V_dを使用してください： 0.030A * 2.40V = 72mW。これにより小さな安全マージンが残ります。周囲温度を含む動作条件が、過熱なしにこの放散を許容することを確認してください。_F11. 実践的な設計・使用例

11.1 例1: シンプルな5Vインジケータ回路

目標：

5V DC電源から単一LEDをI= 20mAで駆動。_F計算：最悪ケースV= 2.40Vと仮定。 抵抗にかかる必要な電圧降下： V_F= 5V - 2.40V = 2.60V。 抵抗値（オームの法則）： R = V_R/ I_R= 2.60V / 0.020A = 130 Ω。_F部品選択：最も近い標準抵抗値、例えば130Ωまたは150Ωを選択。150Ω抵抗の場合、I≈ (5V - 2.40V)/150Ω = 17.3mAとなり、安全で十分な明るさです。_F抵抗電力定格：抵抗 P_{= I}* R = (0.020)²* 150 = 0.06W。標準の1/8W（0.125W）または1/4W抵抗で十分です。²11.2 例2: 12V電源から複数LEDを駆動

目標：

12V電源から3個のLEDを直列にI= 20mAで駆動。_F計算：LED総V（最悪ケース最大）： 3 * 2.40V = 7.20V。 抵抗にかかる電圧降下： V_F= 12V - 7.20V = 4.80V。 抵抗値： R = 4.80V / 0.020A = 240 Ω。_R利点：直列接続により、3つのLED全てに同一の電流が流れることが保証され、V値が異なっても均一な明るさが得られます。電流制限抵抗は1つだけで済み、3つの個別の抵抗と比較して効率が向上します。_F12. 技術紹介

12.1 AlInGaP半導体の原理

AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）は、主に高輝度赤色、橙色、黄色、および緑色LEDに使用されるIII-V族化合物半導体材料です。エピタキシャル成長中に結晶格子内のアルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの比率を精密に調整することにより、エンジニアは材料のバンドギャップを調整することができます。バンドギャップエネルギーは、接合部で電子と正孔が再結合するときに放出される光の波長（色）を決定します。AlInGaPは、黄色から赤色スペクトルの色に対して、古い材料と比較してより高い量子効率と熱安定性を提供し、より明るく信頼性の高いデバイスを実現します。この特定部品の緑色発光は、組成をより高いバンドギャップエネルギーに向けて調整することで達成されています。

13. 業界動向

13.1 インジケータLEDの進化

SMDインジケータLEDのトレンドは以下の方向に進んでいます：

効率の向上：

• 新しい半導体材料とチップ構造（フリップチップ設計など）の開発により、ワットあたりのルーメンを増加させ、特定の輝度に対する電力消費を削減。小型化：
• ウェアラブルや超薄型スマートフォンなどのますますコンパクトなデバイスで貴重なPCBスペースを節約するため、パッケージはより小型化（例：0402、0201メートルサイズ）されています。信頼性と堅牢性の向上：
• より高いリフロー温度、過酷な環境条件に耐え、より良い耐湿性を提供するための改良されたパッケージ材料とプロセス。統合ソリューション：
• 内蔵電流制限抵抗またはICドライバ（パッケージ内LEDドライバ）を備えたLEDの増加により、回路設計を簡素化し部品点数を削減。色域の拡大：
• 異なる基板上での窒化ガリウム（GaN）や量子ドット技術などの材料に関する継続的な研究により、より純粋で飽和した緑色およびシアン色を実現し、フルカラーディスプレイや照明に価値をもたらします。ここで文書化されているような、RoHS準拠、リフロー互換性、高輝度を備えたデバイスは、汎用インジケータアプリケーションにおける現在の主流標準を代表しています。

Devices like the one documented here, with their RoHS compliance, reflow compatibility, and high brightness, represent the current mainstream standard for general-purpose indicator applications.