LTST-S110KRKT SMD LED データシート - サイドビュー - 赤色 - 20mA - 2.4V - 技術文書

1. 製品概要

LTST-S110KRKTは、サイド発光光源を必要とする用途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。主な用途は、スペースが制限されており、光を横方向に導く必要があるLCDバックライトモジュールです。本デバイスは、赤色スペクトルにおいて高効率・高輝度で知られるUltra Bright 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。パッケージはウォータークリアで、レンズ材料による色味の影響なく最大の光出力が得られます。

このLEDの主な利点は、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、環境に優しいグリーンプロダクトであることです。8mmテープに巻かれ、直径7インチのリールに収められており、標準的なEIA（Electronic Industries Alliance）包装および自動実装機と互換性があります。この互換性により、効率的な大量生産が可能です。また、本デバイスは、現代の電子機器組立で標準的な赤外線（IR）および気相リフローを含む一般的なはんだ付けプロセスに耐えるように設計されています。

2. 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性がある限界値を定義します。これらの定格は、周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。最大連続順方向電流（DC）は30 mAです。パルス動作では、特定の条件下（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1 ms）で、ピーク順方向電流80 mAが許容されます。最大許容損失は75 mWです。高温での信頼性を確保するため、50°C以上では0.4 mA/°Cのデレーティング係数が直線的に適用されます。これは、温度が50°Cを超えて上昇すると、許容順方向電流が減少することを意味します。

デバイスは最大5 Vの逆電圧に耐えることができます。動作および保管温度範囲は-55°Cから+85°Cと規定されており、幅広い環境条件に適していることを示しています。はんだ付けに関しては、260°Cで5秒間のウェーブはんだ付け、260°Cで5秒間の赤外線リフロー、215°Cで3分間の気相リフローに耐えることができます。組立プロセス中にデバイスの完全性を維持するためには、これらの限界を遵守することが重要です。

3. 電気光学特性

電気光学特性は、標準試験条件である周囲温度（Ta）=25°C、動作電流（IF）=20 mAで測定されます。知覚される明るさの尺度である光度（Iv）は、代表値が54.0ミリカンデラ（mcd）、最小値が18.0 mcdです。視野角（2θ1/2）は、強度が軸上の値の半分に低下する全角として定義され、130度であり、バックライト用途に適した非常に広いビームパターンを提供します。

ピーク発光波長（λP）は639ナノメートル（nm）で、可視スペクトルの赤色領域に位置します。知覚される色を定義する主波長（λd）は631 nmです。スペクトル半値幅（Δλ）は20 nmで、発光のスペクトル純度を示しています。順方向電圧（VF）は、20 mA時で代表値2.4 V、最大値2.4 Vです。逆電流（IR）は、逆電圧（VR）=5 V時で最大10マイクロアンペア（μA）です。デバイス容量（C）は、バイアス0 V、周波数1 MHzで測定した場合、40ピコファラッド（pF）です。

4. ビニングシステム

LEDの光度は、生産アプリケーションでの輝度の一貫性を確保するために、ビンに分類されます。ビニングは、20 mAで測定された最小および最大光度値に基づいています。ビンコードと対応する範囲は以下の通りです：ビンM（18.0-28.0 mcd）、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）。各光度ビンには+/-15%の許容差が適用されます。このシステムにより、設計者は特定の用途に保証された輝度範囲を持つLEDを選択でき、複数のLEDを使用する場合の均一な照明を確保できます。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

5.1 リフローはんだ付けプロファイル

データシートには、標準（スズ鉛）および鉛フリーはんだプロセス用の推奨赤外線（IR）リフロープロファイルが記載されています。通常SnAgCuはんだペーストを使用する鉛フリープロセスでは、プロファイルは部品の組立ラインと耐熱ラインの間に留まる必要があります。これらの温度-時間プロファイルを遵守することは、LEDパッケージの剥離やクラックなどの熱損傷を防止し、適切なはんだ接合部の形成を確保するために重要です。

5.2 洗浄

はんだ付け後のLEDの洗浄には注意が必要です。未指定の化学液体はプラスチックパッケージを損傷する可能性があるため使用しないでください。洗浄が必要な場合は、LEDを通常の室温で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。長時間の曝露や強力な溶剤の使用は、レンズ材料やエポキシ封止材を劣化させる可能性があります。

5.3 保管および取り扱い

長期保管には、LEDは30°C以下、相対湿度70%以下の環境に保管してください。元の防湿包装から取り出した場合、LEDは1週間以内にIRリフローはんだ付けを行う必要があります。元の包装外で1週間を超えて保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素雰囲気中に保管してください。このように1週間以上保管されたLEDは、組立前に約60°Cで少なくとも24時間ベーキングを行い、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する必要があります。

6. 機械的仕様および包装情報

LEDは自動組立と互換性のあるテープ＆リール形式で供給されます。テープ幅は8mmで、標準的な直径7インチ（178mm）のリールに巻かれています。各リールには3000個が収容されています。フルリール未満の数量の場合、残数については最小包装数量500個が規定されています。包装はANSI/EIA 481-1-A-1994仕様に準拠しています。テープ上の空の部品ポケットはトップカバーテープで密封されています。連続して許容される欠品（空ポケット）の最大数は2個で、自動機での供給信頼性を確保します。PCB設計および組立プロセス設定を支援するため、テープ、リール、およびPCB上の推奨はんだパッドレイアウトの詳細な寸法図が提供されています。

7. アプリケーションノートおよび設計上の考慮点

7.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列に駆動する場合に均一な輝度を確保するためには、各LEDに直列に電流制限抵抗を使用することを強く推奨します（回路モデルA）。個別の抵抗なしでLEDを直接並列に駆動すること（回路モデルB）は推奨されません。個々のLED間の順方向電圧（VF）特性のわずかなばらつきが、大きな電流不均衡を引き起こし、輝度の顕著な差や、一部のデバイスの過負荷につながる可能性があります。

7.2 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気放電（ESD）およびサージに敏感で、即時または潜在的な損傷を引き起こす可能性があります。ESD損傷を防止するためには、適切な取り扱い手順に従う必要があります：作業者は導電性リストストラップまたは帯電防止手袋を使用してください。すべての設備、作業台、保管ラックは適切に接地してください。イオナイザー（イオンブロワー）を使用して、取り扱い中の摩擦によりプラスチックレンズに蓄積する可能性のある静電気を中和できます。ESD損傷を受けたLEDは、光出力の低下、リーク電流の増加、完全な故障などの異常な動作を示す可能性があります。

7.3 適用範囲および信頼性

これらのLEDは、OA機器、通信機器、家電製品などの一般的な電子機器での使用を目的としています。故障が生命や健康を脅かす可能性がある、航空、輸送、医療システム、安全装置など、例外的な信頼性を必要とする用途では、使用前に追加の協議および認定が必要です。

8. 性能曲線および代表特性

データシートには、様々なパラメータ間の関係をグラフで表す代表的な性能曲線が参照されています。これらの曲線は、通常、順方向電流または周囲温度に対してプロットされ、順方向電圧（VF）対順方向電流（IF）、光度（Iv）対順方向電流（IF）、光度対周囲温度などが含まれます。これらの曲線を分析することで、設計者は異なる動作条件下でのデバイスの挙動を理解できます。例えば、光度は通常、周囲温度が上昇すると減少するため、熱管理において考慮する必要があります。順方向電圧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。

9. 技術比較および利点

赤色チップにAlInGaP技術を使用することは、GaAsP（ガリウムヒ素リン）などの古い技術と比較して明確な利点があります。AlInGaP LEDは一般に、より高い発光効率、優れた温度安定性、および長い動作寿命を提供します。サイドビューパッケージ形状は重要な差別化要因であり、実装面と平行に光を放射することが可能です。これは、民生電子機器、自動車ダッシュボード、産業用パネルなどで一般的なLCDディスプレイのエッジライト式バックライトシステムにおいて、垂直方向のスペースが極めて限られている場合に不可欠です。130度の広い視野角により、バックライト領域全体での良好な光拡散と均一性が確保されます。

10. よくある質問（FAQ）

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λP）は、光出力が最大となる波長です。主波長（λd）はCIE色度図から導出され、光の知覚される色に最も一致する単一波長を表します。この赤色LEDのような単色LEDでは、これらはしばしば近い値ですが、同一ではありません。

Q: 最大DC電流の30mAでこのLEDを連続駆動できますか？

A: 可能ではありますが、最適な寿命と信頼性のためには、アプリケーションで必要な場合を除き推奨されません。代表的な20mA条件またはそれ以下で動作させることで、熱ストレスを低減し、寿命を延ばすことができます。周囲温度50°C以上のデレーティングを常に考慮してください。

Q: なぜ並列接続の各LEDに直列抵抗が必要なのですか？

A: LEDの順方向電圧（VF）には製造ばらつきがあります。個別の抵抗がない場合、わずかにVFが低いLEDが不均衡に多くの電流を引き込み、輝度の不一致や過電流故障の原因となります。抵抗は、各LEDに対するシンプルで効果的な電流調整器として機能します。

Q: はんだ付け前のベーキングは常に必要ですか？

A: ベーキングは、LEDが元の防湿包装から取り出され、管理されていない環境で1週間以上保管された場合にのみ必要です。このプロセスにより、吸収された湿気を除去し、高温リフローはんだ付けプロセス中の蒸気圧による損傷を防止します。

11. 設計および使用事例

携帯型医療機器の小型モノクロLCDディスプレイ用バックライトを設計する場合を考えます。ディスプレイは、夜間の視認性のため均一な赤色バックライトを必要とします。LTST-S110KRKTは、サイド発光プロファイルとスリムなベゼルへの適合性から選択されます。4個のLEDが導光板の一端に配置されます。必要な輝度と導光板の効率に基づき、設計者は十分な強度を確保するためビンN（28-45 mcd）のLEDを選択します。定電流ドライバが使用され、各LEDには5V電源から20mAの駆動電流を得るために計算された100オームの直列抵抗が設けられます。PCBレイアウトは、適切なはんだ付けと位置合わせを確保するため、推奨パッド寸法に従います。組立中はESD対策を厳守し、推奨される鉛フリーリフロープロファイルが使用されます。最終製品は、低消費電力と高信頼性で均一な照明を実現します。

12. 動作原理

LEDは半導体p-n接合ダイオードです。順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が接合領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。発光の特定の波長（色）は、半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決定されます。このLEDで使用されているAlInGaP材料系は、赤色光に対応するバンドギャップを持っています。サイドビューパッケージは、成形プラスチックレンズを組み込んでおり、発光を整形して部品の上面から横方向に導きます。

13. 技術トレンド

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）、改善された演色性、およびより高い信頼性に向かっています。インジケータおよびバックライト用途では、小型化が進み、より小さなパッケージサイズが標準となっています。また、熱に敏感な基板に対応するため、先進的な低温はんだ付けプロセスとの互換性向上にも焦点が当てられています。さらに、小型パッケージでの高輝度化の要求が、チップ設計およびパッケージ内の熱管理の進歩を推進しています。サイドビューLEDフォーマットは、モバイルおよびウェアラブル電子機器における超薄型ディスプレイ設計において引き続き重要です。