LTST-C28NBEGK-2A SMD LED データシート - 2.8x3.5x0.25mm - 赤/青/緑 - 10-20mA - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C28NBEGK-2Aは、現代のスペース制約の厳しい電子アプリケーション向けに設計された、フルカラーの超薄型表面実装デバイス（SMD）LEDです。このコンポーネントは、赤、青、緑の3つの異なるLEDチップを単一のコンパクトなパッケージ内に統合し、共通のフットプリントから各色の光を生成可能にしています。主な設計目標は、自動化組立プロセスを容易にしつつ、様々なインジケータやバックライト機能に適した高輝度出力を提供することです。

1.1 中核的利点

本デバイスは、設計者および製造者に対して複数の重要な利点を提供します。0.25mmという超薄型プロファイルは、超薄型モバイルデバイスやディスプレイなど、垂直方向のスペースが限られるアプリケーションに理想的です。パッケージはEIA規格に準拠しており、幅広い自動ピックアンドプレースおよび赤外線リフローはんだ付け装置との互換性を保証し、大量生産を効率化します。さらに、高度なInGaN（青/緑用）およびAlInGaP（赤用）半導体材料の使用により、高い発光効率と優れた色純度を実現しています。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

このLEDは、民生用電子機器、通信機器、産業機器市場をターゲットとしています。典型的なアプリケーションには、スマートフォン、タブレット、ノートPCのキーパッドやキーボードの状態表示およびバックライト、ネットワーク機器や家電製品の信号・シンボル照明、単一点光源から複数色が必要とされるマイクロディスプレイや装飾照明などが含まれます（これらに限定されません）。その信頼性と互換性は、携帯型および据置型電子製品の両方において汎用性の高い選択肢となります。

2. 詳細な技術パラメータ分析

電気的および光学的パラメータを徹底的に理解することは、回路設計と性能予測を成功させるために極めて重要です。

2.1 絶対最大定格

これらの限界を超えてデバイスを動作させると、永久損傷を引き起こす可能性があります。最大直流順方向電流（I_F）は、周囲温度（T_a）25°Cにおいて、青および緑チップで10mA、赤チップで20mAと規定されています。最大許容損失は、青/緑で38mW、赤で50mWです。デバイスは、パルス条件下（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で40mAのピーク順方向電流に耐えることができます。動作温度範囲は-20°Cから+80°C、保管条件は-30°Cから+85°Cです。このコンポーネントは、ピーク温度260°Cで最大10秒間の赤外線リフローはんだ付けに耐える定格を持ちます。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、標準試験条件（T_a=25°C、I_F=2mA）で測定されます。光度（I_V）は色によって異なります：青は18.0-45.0 mcd、赤は28.0-71.0 mcd、緑は112.0-280.0 mcdの範囲です。典型的な指向角（2θ_1/2）は120度で、広く拡散した光パターンを提供します。順方向電圧（V_F）は電源設計におけるもう一つの重要なパラメータです：青および緑LEDのV_F範囲は2.2Vから3.0Vであるのに対し、赤LEDは2mAで1.2Vから2.2Vの間で動作します。逆方向リーク電流（I_R）は、すべての色について、逆方向電圧（V_R）5Vにおいて10μA未満であることが保証されています。

2.3 分光特性

発光の色はその波長によって定義されます。典型的なピーク発光波長（λ_P）は、青で465 nm、赤で632 nm、緑で518 nmです。知覚される色により密接に関連する主波長（λ_d）には、指定されたビンがあります：青は465-475 nm、緑は525-535 nmの範囲です。色純度の指標であるスペクトル半値幅（Δλ）は、典型的に青で25 nm、赤で20 nm、緑で35 nmです。これらの値は、1931 CIE色度図に基づいています。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と輝度の一貫性を確保するため、LEDは主要な性能指標に基づいてビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

LEDは、標準試験電流2mAにおける光出力によって分類されます。各色には、最小および最大光度値を持つ特定のビンコードがあります。例えば、青LEDはビンM（18.0-28.0 mcd）とビンN（28.0-45.0 mcd）に分類されます。赤LEDはビンN（28.0-45.0 mcd）とビンP（45.0-71.0 mcd）を使用します。一般的に明るい緑LEDは、ビンR（112.0-180.0 mcd）とビンS（180.0-280.0 mcd）に分類されます。各光度ビン内には±15%の許容差が適用されます。

3.2 色相（主波長）ビニング

フルカラーディスプレイなど、正確な色合わせを必要とするアプリケーションでは、LEDは主波長によってもビニングされます。青LEDはビンB（465.0-470.0 nm）とビンC（470.0-475.0 nm）で入手可能です。緑LEDはビンC（525.0-530.0 nm）とビンD（530.0-535.0 nm）で入手可能です。各主波長ビンの許容差は厳密な±1 nmです。光度と波長の両方の特定のビンコードは製品パッケージに印字されており、設計者は正確な色と輝度要件を満たす部品を選択することができます。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのデバイスの挙動についてより深い洞察を提供し、堅牢な設計に不可欠です。

4.1 電流対電圧（I-V）特性および光度

LEDの順方向電圧（V_F）は一定ではなく、順方向電流（I_F）とともに増加します。典型的な曲線は、各色チップの関係を示しています。赤LEDは、与えられた電流に対して青および緑LEDと比較して一般的に低い順方向電圧を持ち、これは異なる半導体材料（AlInGaP対InGaN）と一致しています。同様に、光度は電流とともに超線形的に増加し、より高い電流で飽和する可能性があります。設計者は、これらの曲線を使用して、デバイスの熱的および電気的限界内に収まりつつ所望の輝度を達成するために、適切な電流制限抵抗または定電流ドライバを選択する必要があります。

4.2 温度依存性

LEDの性能は接合温度に大きく影響されます。温度が上昇すると、与えられた電流に対する順方向電圧は一般的にわずかに減少し、一方で光出力は減少します。データシートは、周囲温度の関数としての相対光度を示す典型的なデレーティング曲線を提供します。この関係を理解することは、広い温度範囲で動作する、または熱管理が不十分な環境で使用されるアプリケーションにおいて、長期の輝度安定性と色点に影響を与えるため、極めて重要です。

4.3 分光分布

分光パワー分布曲線は、各色について異なる波長にわたって放射される光の相対強度を示します。青および緑のInGaNチップは、一般的にピーク波長を中心としたより狭くガウス分布に近い分布を示します。赤のAlInGaPチップは、わずかに異なる分光形状を持つ場合があります。これらの曲線は、色センサやフィルタを伴うアプリケーション、または特定の分光成分が要求されるアプリケーションにおいて重要です。なぜなら、主色だけでなく、隣接する波長で放射される光の量も示すからです。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法とピン割り当て

LTST-C28NBEGK-2Aは、標準的なSMDフットプリントに準拠しています。パッケージ寸法は、すべての重要な寸法をミリメートル単位で示した詳細図で提供されます。ほとんどの寸法の公差は±0.1 mmです。デバイスは4つのピンを持ちます。ピン1は3つのLEDチップすべての共通アノードです。ピン2は赤チップのカソード、ピン3は青チップのカソード、ピン4は緑チップのカソードです。レンズはウォータークリアで、チップ本来の色が見えるようになっています。

5.2 推奨PCBパッド設計

信頼性の高いはんだ付けと最適な熱性能のために、PCBには特定のランドパターンが推奨されます。このパターンには、はんだパッドの寸法と間隔が含まれており、ブリッジングやトゥームストーニングを引き起こすことなくリフロー中に良好なはんだフィレット形成を促進するように設計されています。この推奨レイアウトに従うことは、強固な機械的接続とLED接合部からの効率的な放熱を確保するのに役立ちます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 赤外線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（Pbフリー）赤外線リフローはんだ付けプロセスと互換性があります。推奨される温度プロファイルが提供されており、通常、予熱段階（例：150-200°C）、制御された立ち上げ、液相線以上時間（TAL）、260°Cを超えないピーク温度、および制御された冷却段階を含みます。重要なパラメータは、コンポーネント本体が260°Cを超える温度に10秒以上さらされないことです。最適なプロファイルは、特定のPCBアセンブリ、はんだペースト、使用するオーブンによって異なる可能性があり、ボードレベルの特性評価が推奨されることが強調されています。

6.2 保管および取り扱い上の注意

静電気放電（ESD）による損傷を防ぐため、適切な取り扱いが不可欠です。リストストラップまたは帯電防止手袋の使用、およびすべての設備を接地することが推奨されます。保管については、未開封の湿気敏感デバイス（MSL 3）は、温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で1年以内に使用する必要があります。元の密閉包装を開封した後は、LEDは温度≤30°C、相対湿度≤60%で保管する必要があります。乾燥パックから取り出して1週間以上経過した部品は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングして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。指定外または強力な化学洗浄剤の使用は、プラスチックパッケージやレンズを損傷し、光出力の低下や信頼性の問題を引き起こす可能性があります。

7. 包装および発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは、ANSI/EIA-481仕様に従い、7インチ（178mm）直径のリール上の8mm幅エンボスキャリアテープに包装されて供給されます。各リールには3000個が含まれます。テープは、標準的な自動供給装置との互換性を考慮して設計されたポケットピッチと寸法を持ちます。トップカバーテープが部品ポケットを密封します。包装仕様にはまた、連続する欠品（空ポケット）の最大許容数は2個であり、残数ロットの最小発注数量は500個であることも記載されています。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

8.1 回路設計

各色チャネル（赤、緑、青）は、共通アノード（ピン1）とそれぞれのカソードピンに接続された独自の電流制限回路によって独立して駆動する必要があります。異なる順方向電圧特性のため、均一な知覚輝度または特定の色混合を達成するには、各色に対して個別の電流設定計算が必要です。特にバッテリー駆動デバイスでは、温度および電源電圧変動に対する安定性を高めるため、単純な直列抵抗よりも定電流ドライバがしばしば好まれます。

8.2 熱管理

電力損失は比較的低い（チップあたり38-50 mW）ですが、特にLEDを最大定格電流付近または最大定格電流で駆動する場合、性能と寿命を維持するためには効果的な熱管理が依然として重要です。PCBが主要な放熱体として機能します。推奨パッド設計による良好な熱接続を確保し、必要に応じて、パッケージ下にサーマルビアまたは銅箔を使用することで、LED接合部からの熱伝導を助けます。

8.3 光学的統合

広い120度の指向角により、このLEDは集光ビームではなく、広く均一な照明を必要とするアプリケーションに適しています。バックライトパネルや導光板の場合、LEDの発光パターンと色点に効果的に作用するように、光学的結合および拡散材料を選択する必要があります。設計者はまた、複数のLEDが近接して配置された場合の色混合の可能性も考慮すべきであり、これはシアン、マゼンタ、黄色、または白色などの二次色を作成するために使用できます。

9. 技術比較および差別化

LTST-C28NBEGK-2Aは、その機能の組み合わせによって市場で差別化を図っています。主な利点は、3つの高輝度で異なる色のチップを業界標準の超薄型（0.25mm）パッケージに統合していることです。これは、3つの別々の単色LEDを使用する（より多くの基板スペースを消費する）方法や、カラーフィルタ付きの単一の白色LEDを使用する（効率が低く、彩度の低い色を提供する）方法などの代替案と対照的です。赤にAlInGaPを使用することは、GaAsPなどの古い技術と比較して、より高い効率と優れた熱安定性を提供し、より明るく一貫した赤色出力をもたらします。自動化組立およびリフロー標準への準拠は、手動はんだ付けを必要とするLEDと比較して、大量生産におけるコスト効率の高い選択肢となります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 3色すべてを最大電流で同時に駆動できますか？

いいえ、パッケージの総電力損失限界を超えずにはできません。3つのチップすべてを最大直流電流（赤：20mA、青：10mA、緑：10mA）および典型的な順方向電圧で駆動した場合、総電力は小さなパッケージの総合的な熱容量に接近または超過し、過熱と寿命の短縮を引き起こす可能性があります。設計では、デューティサイクルと熱環境を考慮する必要があります。完全な白色光（3色すべて点灯）の場合、総熱量を管理するために各チャネルをより低い電流で駆動することが一般的です。

10.2 なぜ各色の順方向電圧が異なるのですか？

順方向電圧は、半導体材料のバンドギャップエネルギーの基本的な特性です。青および緑LEDは、より大きなバンドギャップを持つ窒化インジウムガリウム（InGaN）を使用しており、電子を押し光を発生させるためにより高い電圧（典型的に〜2.8V）を必要とします。赤LEDは、より小さなバンドギャップを持つリン化アルミニウムインジウムガリウム（AlInGaP）を使用しており、より低い順方向電圧（典型的に〜1.8V）をもたらします。

10.3 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

発注時には、各色について希望する光度および主波長のビンコードを指定できます。例えば、青：ビンN、ビンBと発注すると、光度が28.0-45.0 mcd、主波長が465.0-470.0 nmの青LEDを要求します。ビンを指定することで、製品内の複数のユニット間で色の一貫性と輝度のマッチングをより厳密に制御することができ、ディスプレイやインジケータアプリケーションにおいて極めて重要です。

11. 実践的な設計および使用事例

LTST-C28NBEGK-2Aを制御ボタン周辺の多色状態表示に使用する携帯型ゲームデバイスを考えてみましょう。設計上の課題は、デバイスのバッテリーからの消費電力を最小限に抑えつつ、鮮やかでユーザーが選択可能な色（赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄、白）を提供することです。エンジニアは、低静止電流のトリプル出力定電流LEDドライバICを選択します。データシートのV_FおよびI_V曲線を使用して、ドライバをプログラムし、赤チャネルに5mA、青および緑チャネルに3mAを供給して、最低総電流でバランスの取れた白色光を作成します。高輝度を確保するために、赤にはビンP、緑にはビンSのLEDを選択し、すべてのユニットで一貫した色を保証するために厳密な波長ビン（青はB、緑はC）を指定します。PCBレイアウトは推奨パッド設計に従い、放熱のためのグランドプレーンへの小さなサーマルリリーフ接続を含みます。最終組立では指定されたIRリフロープロファイルを使用し、ユーザーエクスペリエンスを向上させる信頼性が高く明るく一貫したインジケータライトを実現します。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネセンスと呼ばれるプロセスを通じて光を放射する半導体デバイスです。半導体材料のp-n接合に順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子は接合を横断するのに十分なエネルギーを得て、p型領域の正孔と再結合します。この再結合イベントはエネルギーを放出します。LEDでは、このエネルギーが主に光子（光の粒子）の形で放出されるように半導体材料が選択されています。放射される光の特定の波長（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：より大きなバンドギャップはより短い波長（より青い）の光を生成し、より小さなバンドギャップはより長い波長（より赤い）の光を生成します。InGaN材料システムは青および緑LEDに使用され、AlInGaPは高効率の赤および琥珀色LEDに使用されます。SMDパッケージは微小な半導体チップを封止し、金属リードを介して電気的接続を提供し、光出力を形成する成形プラスチックレンズを含みます。

13. 技術トレンドと発展

SMD LEDの分野は、より高い効率、より小さなサイズ、より良い演色性、およびより低いコストへの要求によって進化し続けています。LTST-C28NBEGK-2Aのようなコンポーネントで観察可能なトレンドには、光出力を維持または増加させながら（ルーメン毎ワットのより高い効率で）パッケージの継続的な小型化が含まれます。InGaNおよびAlInGaPチップの背後にある材料科学の継続的な改善により、より高い電流での効率低下の減少および高温での性能向上がもたらされています。もう一つの重要なトレンドは、RGB LEDと専用ドライバICまたは制御ロジックを単一パッケージに組み合わせる（スマートLED）など、より多くの機能の統合です。さらに、白色LEDのための蛍光体技術の進歩、および次世代ディスプレイのためのマイクロLEDの追求は、多色SMD LEDが動作するより広範な光エレクトロニクスエコシステムに影響を与える並行した発展経路を表しています。