SMD LED LTST-S220KGKT データシート - サイドビュー・チップ - グリーン (568nm) - 2.4V - 75mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度のサイドビューSMD（表面実装デバイス）LEDの技術仕様を詳細に説明します。このデバイスは、グリーン光を発光する先進的なAlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体チップを採用しています。自動組立プロセス向けに設計されており、赤外線（IR）リフローはんだ付けに対応しているため、大量生産に適しています。パッケージは、業界標準の8mmテープに巻かれ、7インチリールに収められて供給されます。

1.1 中核的利点

• 高輝度：優れた光度を実現する超高輝度AlInGaPチップを搭載。
• サイドビュー発光：側面から光を発するように設計されたパッケージで、薄型デバイスでの横方向照明や状態表示に最適です。
• 製造容易性：自動実装機および標準的なIRリフローはんだ付けプロファイルに対応。
• 環境適合性：RoHS（有害物質使用制限）指令に適合しています。
• 信頼性の高い構造：良好なはんだ付け性と長寿命を実現するスズメッキリードを採用。

1.2 主な用途

このLEDは、標準的な電子機器での使用を想定しています。典型的な用途は以下を含みますが、これらに限定されません：

• 民生電子機器におけるLCDパネルのバックライト。
• 通信機器、OA機器、家電製品における状態表示・インジケータランプ。
• 自動車のダッシュボードや制御パネルのパネル照明（非重要機能向け、特定の認定に依存）。
• コンパクトなSMDパッケージで、信頼性の高い明るいグリーンのサイド発光光源を必要とするあらゆる用途。

2. 詳細な技術パラメータ分析

特に断りのない限り、すべてのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

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がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 消費電力（Pd）：75 mW。これはパッケージが熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（I_FP）：80 mA。これは最大瞬間電流であり、パルス条件（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）でのみ許容されます。
• 連続順電流（I_F）：30 mA DC。これは連続動作時の最大推奨電流です。
• 逆電圧（V_R）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、LED接合部が損傷する可能性があります。
• 動作温度範囲：-30°C ～ +85°C。信頼性のある動作が可能な周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲：-40°C ～ +85°C。
• はんだ付け温度：ピーク温度260°C、最大10秒間のIRリフローはんだ付けに耐えます。

2.2 電気・光学特性

これらは、標準試験条件（I_F= 20mA）で測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_V）：18.0 - 35.0 mcd（ミリカンデラ）。軸上で測定された可視光の量です。実際の値はビニングされます（セクション3参照）。
• 指向角（2θ_1/2）：130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。130°という広い角度は、サイド照明に適した広く拡散した発光パターンを示しています。
• ピーク波長（λ_P）：574 nm。スペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：568 nm。これは、CIE色度座標から導き出され、人間の目が知覚するLEDの色を最もよく表す単一波長です。これがグリーン色を定義します。
• スペクトル半値幅（Δλ）：15 nm。発光スペクトルの最大パワーの半分の高さにおける幅（FWHM）です。狭い帯域幅は、よりスペクトル的に純粋な色を示します。
• 順電圧（V_F）：2.0V - 2.4V。20mAで駆動したときのLED両端の電圧降下です。このパラメータもビニングされます。
• 逆電流（I_R）：10 μA（最大）。5Vを逆バイアスで印加したときのリーク電流です。

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は主要パラメータに基づいて選別（ビニング）されます。これにより、設計者は色、輝度、電圧に関する特定の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順電圧ビニング

ビンにより、回路内のLEDが同様の電圧降下を持つことが保証され、並列駆動時の均一な輝度を促進します。各ビン内の許容差は±0.1Vです。

• ビン 4：1.90V - 2.00V
• ビン 5：2.00V - 2.10V
• ビン 6：2.10V - 2.20V
• ビン 7：2.20V - 2.30V
• ビン 8：2.30V - 2.40V

3.2 光度ビニング

ビンは、LEDをその輝度出力によって分類します。各ビン内の許容差は±15%です。

• ビン M：18.0 mcd - 28.0 mcd
• ビン N：28.0 mcd - 45.0 mcd
• ビン P：45.0 mcd - 71.0 mcd

3.3 主波長ビニング

これは色の一貫性を確保します。各ビン内の許容差は±1nmです。

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

特定の型番LTST-S220KGKTは、これらのビンの組み合わせ（おそらく特定のV_F、I_V、およびλ_dのビン）を意味します。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ（例：図1、図5）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 電流-電圧（I-V）特性

順電圧（V_F）は正の温度係数を持ち、電流に対して対数的に増加します。代表的な20mAで動作させることで、規定のV_F範囲2.0-2.4V内での安定した性能が確保されます。絶対最大DC電流（30mA）を超えてLEDを駆動すると、過剰な熱が発生し、効率（発光効率）が低下し、寿命が短縮します。

4.2 温度依存性

AlInGaP LEDは、温度による性能変化を示します。一般的に、接合温度が上昇すると光度は低下します。-30°Cから+85°Cの指定動作範囲は、LEDが公表された仕様内で機能する周囲条件を定義します。最適な寿命と安定した光出力を得るためには、適切なPCB熱設計により低い動作温度を維持することが推奨されます。

4.3 スペクトル分布

主波長568nm、スペクトル半値幅15nmで、このLEDは比較的純粋なグリーン光を発光します。ピーク波長（574nm）は主波長よりわずかに高く、これはグリーンAlInGaP LEDでは典型的です。130°という広い指向角は、サイドビューチップから発せられた光を拡散させるパッケージレンズ設計に起因します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性

このLEDは、サイドビューLED向けのEIA標準パッケージ外形に準拠しています。詳細な寸法図はデータシートに記載されており、本体の長さ、幅、高さ、リード間隔が含まれます。カソードは通常、パッケージ上の切り欠き、グリーンドット、または短いリードなどの視覚的マーカーで識別されます。損傷を防ぐため、組立時には正しい極性を守る必要があります。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

信頼性の高いはんだ付けと適切な位置合わせを確保するため、PCB向けの推奨ランドパターン（はんだパッド設計）が提供されています。このパターンに従うことで、良好なはんだフィレット、機械的強度、サイド発光レンズの正確な位置決めが実現できます。データシートでは、潜在的なはんだ付け不良を最小限に抑えるための、はんだ波またはリフロー工程の最適な向きも提案されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けプロファイル

このLEDは、鉛フリーはんだ付けプロセスに対応しています。JEDEC標準に準拠した詳細なリフロー温度プロファイルが提案されています。主要パラメータは以下の通りです：

• プリヒート：150-200°C、最大120秒間で、アセンブリを徐々に加熱し、フラックスを活性化します。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間（TAL）：ピーク温度の±5°C以内の時間は、最大10秒間に制限する必要があります。
• サイクル数：LEDは、これらの条件下で最大2回のリフローサイクルに耐えることができます。

最適なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、およびオーブンに依存するため、注意が必要です。提供されたプロファイルは、実際の生産セットアップで検証する必要がある出発点として機能します。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払う必要があります：

• 温度制御付きはんだごてを使用し、最大300°Cに設定します。
• リードごとはんだ付け時間を最大3秒間に制限します。
• 熱をLED本体に直接加えるのではなく、PCBパッドに加えます。
• 接合部の間に十分な冷却時間を設けます。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、プラスチックレンズやパッケージを損傷しないよう、指定された溶剤のみを使用してください。推奨される薬剤はエチルアルコールまたはイソプロピルアルコール（IPA）です。LEDは常温で1分未満浸漬する必要があります。過酷または未指定の化学薬品は避ける必要があります。

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。取り扱い時には、接地リストストラップ、帯電防止マット、導電性容器の使用を含む適切なESD対策が必要です。

湿気感受性：このパッケージは湿気に敏感です。未開封のリール（乾燥剤入りで密封）は、温度≤30°C、相対湿度≤90%で保管し、1年以内に使用してください。元の包装を開封した後は、LEDを温度≤30°C、相対湿度≤60%で保管してください。元の袋の外で長期保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器に保管してください。元の袋から出して1週間以上保管された部品は、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。

7. 包装および注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは、自動組立用のエンボスキャリアテープに供給されます。

• テープ幅：8 mm。
• リール直径：7インチ（178 mm）。
• 1リールあたりの数量：4000個（標準フルリール）。
• 最小梱包数量：部分リールまたは残数の場合は500個。
• 包装標準：ANSI/EIA-481仕様に準拠。
• カバーテープ：キャリアテープ上の空ポケットは、トップカバーテープで密封されています。

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 電流制限

LEDは電流駆動デバイスです。電圧源から駆動する場合は、直列の電流制限抵抗が必須です。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_電源- V_F) / I_F。最悪ケース設計では、電流が所望のレベル（例：20mA）を超えないようにするため、データシートの最大V_F（2.4V）を使用してください。精度や長期安定性が必要な場合は、定電流駆動回路の使用を検討してください。

8.2 熱管理

消費電力は低い（最大75mW）ですが、信頼性と光出力維持のためには効果的な熱管理が重要です。PCBに、LEDの熱放散パッド（該当する場合）またははんだパッドに接続された十分な銅面積を確保し、接合部から熱を逃がしてください。LEDを他の発熱部品の近くに配置しないでください。

8.3 光学設計

サイドビュー発光と130°の指向角により、このLEDは、光をPCB表面と平行に導く必要がある用途、例えばエッジライト式ディスプレイの導光板への光導入や隣接部品の照明に適しています。所望の光学効果を得るために、ライトパイプ、拡散板、または開口部を設計する際には、レンズ形状と発光パターンを考慮してください。

9. 技術比較および差別化

GaP（リン化ガリウム）グリーンLEDなどの旧技術と比較して、AlInGaPは大幅に高い輝度と効率を提供します。InGaN（窒化インジウムガリウム）ベースのグリーンLEDと比較して、AlInGaPは通常、真のグリーンから黄緑色スペクトル（約570nm付近）で優れた性能を提供し、温度や電流に対する波長の安定性が高く、効率も優れています。サイドビューパッケージは、上面発光LEDとの差別化要素であり、設計上の特定の空間的制約を解決します。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 5V電源で使用する場合、どの抵抗を使用すべきですか？

最大V_F2.4V、目標I_F20mAを使用すると：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130オーム。最も近い標準値は130Ωまたは150Ωです。150Ωの抵抗を使用すると、電流がわずかに低くなり、安全で消費電力も節約できます。

10.2 このLEDを電流制限抵抗なしで駆動できますか？

いいえ。LEDを電圧源に直接接続すると、過剰な電流が流れ、急速に過熱してデバイスが破損します。直列抵抗または定電流回路は常に必要です。

10.3 なぜビニングシステムがあるのですか？

半導体製造には自然なばらつきがあります。ビニングは、LEDを厳密に管理されたパラメータ（色、輝度、電圧）のグループに選別し、設計者がアプリケーションに一貫した性能を持つ部品を調達できるようにし、最終製品での均一な外観と機能を保証します。

10.4 カソードをどのように識別しますか？

データシートのパッケージ外形図を参照してください。このサイドビューパッケージの場合、カソードは通常、パッケージ上面のグリーンドットまたは本体一端の切り欠き/面取りでマークされています。カソードに接続されたリードは、わずかに短い場合もあります。

11. 実用的なアプリケーション例

シナリオ：携帯機器の状態インジケータ

設計者が薄型ハンドヘルドスキャナーを開発しています。準備完了状態を示すための低電力で明るいグリーン光が必要です。メインPCBの端にはスペースが非常に限られています。

解決策：LTST-S220KGKTは理想的な選択肢です。そのサイドビュー発光により、PCB上に平らに実装でき、レンズをボードの端に正確に配置できます。筐体の小さなライトパイプまたは透明窓を通して光を外部に導くことができます。設計者は、マイクロコントローラのGPIOピンと直列抵抗を使用して15mA（代表的な20mA以下）で駆動し、十分な輝度を提供しながらバッテリ寿命を節約します。リフローはんだ付けへの対応により、PCB全体の自動組立が簡素化されます。

12. 技術原理の紹介

このLEDはAlInGaP半導体技術に基づいています。チップは、基板上にエピタキシャル成長させたアルミニウム、インジウム、ガリウム、リン化物合金の層で構成されています。順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合して光子（光）の形でエネルギーを放出します。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、それが直接発光の波長（色）を定義します—この場合は568nmのグリーンです。サイドビューパッケージは、リードフレーム上にマウントされ、ワイヤーボンディングされ、光出力を成形する成形プラスチックレンズで封止されたチップを組み込んでいます。

13. 業界動向と発展

LED技術の一般的なトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン数の増加）、電力密度の向上、および色の一貫性と制御性の向上に向かっています。インジケータおよびバックライト用途では、光学性能を維持または向上させながら小型化が進んでいます。また、自動車および産業用途向けに、より広い動作温度範囲と強化された信頼性が重視されています。この特定の部品は成熟した信頼性の高い技術を表していますが、継続的な材料科学とパッケージングの革新により、固体照明および表示技術の可能性の限界が押し広げられ続けています。