LTST-C230TBKT-5A SMD LED データシート - リバースマウント - ブルー (InGaN) - 2.65-3.15V - 76mW - 技術文書

1. 製品概要

LTST-C230TBKT-5Aは、現代の電子実装プロセス向けに設計された表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）です。その中核部品は、青色光を発する超輝度インジウムガリウムナイトライド（InGaN）半導体チップです。この部品の重要な特徴は、リバースマウント設計であり、主な光はパッケージの基板側から放射されます。これはウォータークリアレンズの記述で示されており、拡散レンズと比較して、より広いまたは特定の視野角を可能にします。デバイスは8mmテープにパッケージングされ、7インチリールに巻かれており、大量生産で使用される高速自動ピックアンドプレース装置に完全に対応しています。

本製品はグリーン製品に分類され、有害物質使用制限（RoHS）指令に準拠しています。また、集積回路（IC）互換性があり、標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに耐える設計となっており、これは鉛フリー（Pbフリー）プリント基板（PCB）実装に不可欠です。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

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がある限界を定義します。周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 消費電力（Pd）：76 mW。これは、LEDが性能や寿命を劣化させることなく熱として放散できる最大電力です。この限界を超えると、特に周囲温度が高い場合、光束維持率の急速な低下や故障の可能性があります。
• ピーク順方向電流（I_F(PEAK)）：100 mA。これは最大許容瞬間順方向電流ですが、厳密に1/10のデューティ比と0.1msのパルス幅というパルス条件下のみです。連続動作には適しません。
• DC順方向電流（I_F）：20 mA。これは、信頼性の高い長期動作のための推奨最大連続順方向電流です。ほとんどの電気的・光学的特性は、標準テスト電流5 mAで測定されます。
• 動作・保管温度：デバイスは-20°Cから+80°Cの環境で動作し、-30°Cから+85°Cで保管できます。
• 赤外線はんだ付け条件：パッケージは、リフローはんだ付け中、ピーク温度260°Cを最大10秒間耐えることができ、一般的な鉛フリープロセス要件に適合します。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、特に断りのない限りTa=25°C、I_F=5 mAで測定され、LEDの性能を定義します。

• 光度（I_V）：最小11.2ミリカンデラ（mcd）から最大45.0 mcdの範囲です。代表値は指定されておらず、性能はビニング（セクション3参照）によって管理されていることを示します。光度は、人間の目の明所視応答（CIE曲線）に合わせてフィルタリングされたセンサーを使用して測定されます。
• 視野角（2θ_1/2）：130度。これは、光度が軸上（0度）で測定された値の半分に低下する全角です。このような広い視野角は、リバースマウントまたはサイドビューLEDの特徴であり、広い照明を必要とするバックライトやインジケータ用途に適しています。
• ピーク波長（λ_P）：468ナノメートル（nm）。これは、スペクトルパワー出力が最も高い波長です。
• 主波長（λ_d）：465.0 nmから476.5 nmの範囲です。これは、CIE色度図から導き出された、光の色を定義する人間の目が知覚する単一波長です。ピーク波長よりも色指定に関連性の高いパラメータです。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：25 nm。これは、最大強度の半分の幅として測定される、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（V_F）：5 mA時で2.65Vから3.15Vの範囲です。これは、LEDが電流を導通しているときの両端の電圧降下です。駆動回路設計における重要なパラメータです。
• 逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5Vで最大10 μA。このLEDは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータはリーク電流試験のみを目的としています。回路内で逆電圧を印加するとデバイスを損傷する可能性があります。

3. ビニ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は性能ビンに分類されます。LTST-C230TBKT-5Aは3次元ビニングシステムを使用しています。

3.1 順方向電圧ビニング

ビンは1から5までラベル付けされ、各ビンは5 mA時で2.65Vから3.15Vまでの0.1V範囲をカバーします。各ビン内の許容差は±0.1Vです。これにより、設計者は並列アレイでの電流均等化のために類似したV_Fを持つLEDを選択できます。

3.2 光度ビニング

ビンはL1、L2、M1、M2、N1、N2とラベル付けされ、最小光度は11.2 mcdから35.5 mcdの範囲です。各ビンの許容差は±15%です。これにより、アプリケーションの輝度要件に基づいた選択が可能になります。

3.3 主波長ビニング

2つのビンが定義されています：AC（465.0-470.0 nm）およびAD（470.0-476.5 nm）。許容差は±1 nmです。これにより、LEDのバッチ内での色の一貫性が確保され、多セグメントディスプレイやカラーミックスバックライトなどの用途で重要です。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフデータは参照されていますが本文には記載されていません。このようなLEDの典型的な曲線には以下が含まれます：

• 相対光度 vs. 順方向電流（I_Vvs. I_F）：光出力が電流とともにどのように増加するかを示します。高電流では、発熱や効率低下により、一般的に準線形の挙動を示します。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流（V_Fvs. I_F）：ダイオードの指数関数的なI-V特性を示します。電圧は電流とともに増加し、接合温度の上昇とともに減少します。
• 相対光度 vs. 周囲温度：熱消光効果を示し、周囲温度（したがって接合温度）が上昇すると光出力が減少します。安定した輝度を維持するには、適切な熱管理が鍵となります。
• スペクトルパワー分布：ピーク波長468 nmを中心とした特徴的な半値幅を持つ、波長スペクトル全体での発光強度を示すプロットです。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはEIA標準パッケージ外形に準拠しています。主要な寸法公差は、特に断りのない限り±0.10 mmです。正確なフットプリントと部品高さは、データシートで参照される寸法図で定義されています。

5.2 極性識別とパッド設計

リバースマウントLEDの場合、極性識別（カソード/アノード）は通常、パッケージ上面にマークされているか、フットプリント図上の特定のパッド形状やサイズの違いで示されます。データシートには、信頼性のあるはんだ接合とリフロー中の適切な位置決めを確保するための推奨はんだパッド寸法が含まれています。これらの推奨事項に従うことは、機械的安定性と熱性能にとって重要です。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリープロセス向けの推奨赤外線（IR）リフロープロファイルが提供されています。主要パラメータには、予熱ゾーン（150-200°C）、ピーク温度260°Cを超えない制御された上昇、およびLEDに過度の熱ストレスを与えることなく適切なはんだ接合を形成するための液相線以上時間（TAL）が含まれます。部品はこのピーク温度を最大10秒間耐えることができます。プロファイルは信頼性を確保するためJEDEC標準に基づいています。

6.2 手はんだ付け

はんだごてによる手はんだ付けが必要な場合、先端温度は300°Cを超えてはならず、接触時間は単一操作で最大3秒に制限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に1分未満浸漬することを推奨します。指定外の化学薬品はプラスチックパッケージやレンズを損傷する可能性があります。

6.4 保管および取り扱い

• ESD対策：LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱いにはリストストラップ、静電気防止手袋、適切に接地された設備の使用が必要です。
• 湿気感受性：パッケージは湿気に敏感です。乾燥剤とともに密封された状態では、≤30°C、≤90% RHで保管し、1年以内に使用する必要があります。開封後は、保管環境が30°C、60% RHを超えないようにしてください。672時間（MSL 2aレベル）を超えて暴露された部品は、リフロー中のポップコーン現象を防ぐために、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングする必要があります。

7. 梱包および発注情報

標準梱包は、7インチ（178mm）直径リール上の8mmエンボスキャリアテープです。各リールには3000個が含まれます。テープの空ポケットはトップカバーテープで密封されています。梱包はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。フルリール未満の数量の場合、残数については最小梱包数量500個が適用されます。

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シナリオ

リバースマウント設計と広い視野角により、このLEDは以下に適しています：

• エッジライトバックライト：民生電子機器、家電、自動車内装のLCDディスプレイ向けで、光を側面から導光板に注入します。
• 状態表示灯：広い視野角が有利な機器の前面パネル上。
• 装飾照明：側面発光が必要な看板やアクセント照明。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動：安定した輝度を維持し、熱暴走を防ぐために、定電流ドライバまたはLEDと直列に電流制限抵抗を使用してください。標準動作点は5-20 mA DCです。
• 熱管理：消費電力は低いですが、LEDパッドからPCB銅への良好な熱経路を確保することは、特に高い周囲温度や駆動電流での性能と寿命の維持に役立ちます。
• 光学設計：ウォータークリアレンズは、拡散レンズと比較してより集光されたビームパターンを生成します。バックライト用途の導光板や拡散板の設計ではこれを考慮してください。

9. 技術比較と差別化

このLEDの主な差別化要因は、そのリバースマウント構造にあります。上面発光型LEDとは異なり、光は基板を通して放射され、しばしば低プロファイルの実装と、導光板への側面照射に理想的な非常に広い視野角を可能にします。InGaNチップの使用は、青色スペクトルで高い効率と輝度を提供します。自動実装およびIRリフロー規格への準拠により、現代の大量生産SMT組立ラインへのドロップイン部品として位置付けられ、旧式のスルーホールや手組立LEDとの差別化を図っています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを20 mAで連続駆動できますか？

A: はい、20 mAは推奨最大DC順方向電流です。最適な寿命と熱効果を考慮するため、この値以下、例えば標準テスト電流の5 mAで動作させるのが一般的です。

Q: 品番のビンコード（例：-5A）は何を意味しますか？

A: 抜粋では明示的に詳細は記載されていませんが、-5Aのような接尾辞は、提供されるビンコードリストに従って、順方向電圧、光度、および/または波長の特定のビン組み合わせを示すことが多いです。これにより、アプリケーションのニーズに合わせた精密な選択が可能になります。

Q: このLEDにヒートシンクは必要ですか？

A: 典型的な周囲条件下で20 mA以下で動作する場合、PCB銅自体が通常十分な放熱を提供します。高い周囲温度や絶対最大定格で駆動する場合は、PCBフットプリントの熱設計を強化することが望ましいです。

Q: 自動車外装照明に使用できますか？

A: データシートでは、このLEDは一般的な電子機器向けであると記載されています。自動車外装照明のような高い信頼性要件のある用途では、適合性を確認し、特定の自動車グレード認定を取得するために、メーカーへの相談が必要です。

11. 実用例

設計例：小型計器パネルディスプレイ用バックライト

設計者は、均一な照明で2インチモノクロLCDをバックライトする必要があります。側面発光特性からLTST-C230TBKT-5Aを選択します。4個のLEDをアクリル製導光板（LGP）の一辺に配置します。LEDは、LEDあたり15 mAに設定された定電流ドライバと直列に駆動され、均一な電流と輝度を確保します。130度の広い視野角により、光を効率的にLGPに結合します。設計者は、一貫した輝度と色をディスプレイ全体で保証するため、同じ光度ビン（例：M1）と波長ビン（例：AC）からLEDを選択します。PCBレイアウトは推奨パッド寸法に従い、放熱のためのグランドプレーンへのサーマルリリーフ接続を含みます。

12. 原理紹介

このLEDの発光は、InGaN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ッ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。InGaN半導体では、この再結合により主に青色光子の形でエネルギーが放出されます。特定の波長（青色）は、InGaN合金のバンドギャップエネルギーによって決定されます。リバースマウント設計は、チップが、光を生成する活性層がチップの透明基板を通して下方に発光するように実装されていることを意味し、その後、パッケージのウォータークリアエポキシレンズによって整形・指向されます。

13. 開発動向

このようなSMD LEDの動向は、より高い発光効率（電気入力ワットあたりのより多くの光出力）、より厳格なビニングによる色の一貫性の向上、およびより高い温度・湿度条件下での信頼性の向上に向かって続いています。パッケージング技術は、光出力を維持または増加させながら、さらに小さなフットプリントを可能にするように進化しています。また、世界的に進化する環境規制に対応するため、鉛フリーおよびハロゲンフリー材料のより広範な採用に向けた強い推進力があります。自動化組立および検査プロセスへのLEDの統合は、Industry 4.0スマート製造ラインとの互換性を確保するための重要な焦点であり続けています。