LTST-FS63HBGED SMD LED データシート - サイドビュー フルカラー - 0.30mm 超薄型 - 青/緑/赤 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-FS63HBGED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、高集積表面実装（SMD）LEDランプです。これは、自動化されたプリント基板（PCB）組立プロセスに特化して設計された、超小型LEDファミリーの中でも特殊な構成を代表するものです。このデバイスは、3つの異なる半導体光源を、極めて薄い単一パッケージ内に統合し、最小限の占有面積でフルカラー機能を実現します。

1.1 中核的利点と製品ポジショニング

このLEDの主な競争優位性は、サイドビュー部品となる0.30mmという超薄型プロファイルにあります。この形状は、超薄型モバイルデバイス、ウェアラブル技術、エッジライトパネルなど、垂直方向のスペースが極めて限られるアプリケーションにおいて重要です。ブルー（InGaN）、グリーン（InGaN）、レッド（AlInGaP）チップを統合することで、各チップを個別または組み合わせて制御することで広範な色を生成でき、複数の単色LEDを使用する必要がなくなります。パッケージは白色拡散レンズを採用しており、3つのチップからの光を混ぜ合わせ、オフアクシスで見た際により均一な外観を提供します。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

本デバイスは、幅広い電子機器メーカーをターゲットとしています。主なアプリケーション分野は以下の通りです：

• コンシューマーエレクトロニクス：コードレス/携帯電話、ノートパソコン、タブレット、リモコンのキーパッド、キーボード、ステータスインジケータのバックライト。
• オフィスオートメーション & ネットワークシステム：ルーター、スイッチ、モデム、プリンター、外付けストレージデバイスなどのステータスおよび動作インジケータ。
• 家電製品 & 産業機器：ユーザーインターフェースの照明、動作状態表示灯、制御パネル上のシンボル表示。
• ディスプレイ技術：マイクロディスプレイや、小規模な信号・シンボル照明用のコンパクトな光源として適しています。

本デバイスは、大量生産向けの自動実装装置および赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに完全対応しており、現代のRoHS準拠の製造ラインに適合します。

2. 詳細な技術パラメータ分析

信頼性の高い回路設計と所望の性能を達成するためには、電気的および光学的特性を十分に理解することが不可欠です。

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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。この限界以下または限界での動作は保証されません。

• 電力損失（Pd）：色によって異なります：ブルー：97.5 mW、グリーン：100.5 mW、レッド：81.0 mW。このパラメータは、熱抵抗（降伏曲線から示唆される）と組み合わせて、高温環境下での最大持続可能な順方向電流を決定します。
• 順方向電流：連続DC順方向電流は、3色すべてで定格30 mAです。100 mAのより高いピーク順方向電流は許容されますが、接合温度を管理するためにパルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ可能です。
• 静電気放電（ESD）閾値：定格2000V（人体モデル）。これは民生用部品の標準レベルであり、組立時には標準的なESD取り扱い予防策が必要です。
• 温度範囲：動作温度：-40°C ～ +85°C；保管温度：-40°C ～ +100°C。広い動作温度範囲により、民生用および一部の産業環境の両方に適しています。
• はんだ付け条件：ピーク温度260°Cで10秒間のIRリフローに耐え、無鉛（Pbフリー）はんだプロセスに対応しています。

2.2 電気的・光学的特性（Ta=25°Cにおける標準値）

これらは、設計およびビニングに使用される標準試験条件と代表的な性能値です。

• 光度（Iv）：特定の試験電流（ブルー：12mA、グリーン：30mA、レッド：30mA）で測定されます。代表値は2750 mcd（ミリカンデラ）で、最小値は1735 mcd、最大値は4265 mcdです。このばらつきはビニングシステムによって対応されます。
• 指向角（2θ1/2）：非常に広い130度（代表値）。これは、光度がオンアクシス値の半分に低下する全角であり、拡散レンズを備えたサイド発光LEDの特徴であり、広く均一な照明を提供します。
• 波長パラメータ：
  • ピーク発光波長（λP）：ブルー：466 nm、グリーン：516 nm、レッド：632 nm（代表値）。
  • 主波長（λd）：この範囲が知覚される色を定義します。ブルー：467-477 nm、グリーン：516-526 nm、レッド：618-628 nm。
  • スペクトル半値幅（Δλ）：ブルー：25 nm、グリーン：35 nm、レッド：20 nm（代表値）。これはスペクトル純度を示します。Δλが小さいほど、より単色光に近くなります。
• 順方向電圧（Vf）：試験電流におけるLED両端の電圧降下です。範囲は以下の通りです：ブルー：2.45-3.25V、グリーン：2.55-3.35V、レッド：1.90-2.70V。この範囲は、特に定電圧電源の場合、ドライバ設計で考慮する必要があります。
• 逆方向電流（Ir）：逆方向電圧（Vr）5Vで最大10 μA。この試験は品質保証のためのものであり、デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDはビンに分類されます。LTST-FS63HBGEDでは、主に2つのビニング基準が使用されています。

3.1 光度（Iv）ランク

LEDは、標準試験電流で測定された光度に基づいて分類されます。ビンは以下のように定義されます：

- ビン BB：1735 mcd（最小）から 2340 mcd（最大）。

- ビン CC：2340 mcd（最小）から 3160 mcd（最大）。

- ビン DD：3160 mcd（最小）から 4265 mcd（最大）。

各ビン内では+/-15%の許容差が適用されます。設計者は、アプリケーションに必要な最低輝度レベルを保証するために、必要なビンを指定する必要があります。

3.2 色相（色度）ランク

これは、CIE 1931（x, y）色度座標に基づく、より複雑な2次元ビニングです。データシートにはビンのマトリックス（例：B0, B1, B2, B3, C0, C1... D3）が提供されています。各ビンは、色度図上の四角形の領域によって定義されます。例えば、ビンB0は（x: 0.2685-0.2885, y: 0.2730-0.3010）で定義される境界内の座標をカバーします。ビン内の各（x, y）座標には+/- 0.01の許容差が認められています。このシステムにより、特定の色相ビン内のすべてのLEDは、標準条件下で視覚的に同一の色に見えることが保証され、複数のインジケータ間で均一な色見た目を必要とするアプリケーションにおいて重要です。

4. 性能曲線分析

提供されている特性曲線は、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ます。

4.1 相対強度 vs. 波長（図1）

このスペクトル分布曲線は、各波長における相対的な光出力を示します。各色チップのピーク波長（λP）とスペクトル半値幅（Δλ）を視覚的に確認できます。InGaN（ブルーとグリーン）の曲線は、AlInGaP（レッド）と比較して、通常より鋭いピークを示します。AlInGaPはわずかに広いスペクトルを持つ場合があります。

4.2 順方向電流 vs. 順方向電圧（図2）

このIV曲線は本質的に非線形で指数関数的であり、ダイオードに典型的なものです。曲線は、レッド（AlInGaP、～1.9V）とブルー/グリーン（InGaN、～2.5-3.0V）で異なるターンオン電圧を示します。動作領域における曲線の傾きは、LEDの動的抵抗を表します。このグラフは、順方向電圧範囲全体で安定した動作を確保するための定電流ドライバ設計に不可欠です。

4.3 順方向電流降伏曲線（図3）

これは信頼性にとって最も重要なグラフの一つです。周囲温度（Ta）の関数としての最大許容連続順方向電流を示しています。Taが上昇すると、LEDの接合温度が限界を超えないように最大電流を減らす必要があり、これを怠ると光束維持率の低下や寿命の短縮を加速します。曲線は通常、25°Cでの指定電流から最大接合温度（最大動作温度によって示唆される）でゼロまで直線的に降伏することを示しています。

4.4 相対光度 vs. 順方向電流（図4）

この曲線は、光出力（光度）が順方向電流とともに増加することを示していますが、特に高電流では効率が熱の増加により低下する可能性があるため、関係は完全に線形ではありません。これは、設計者が輝度と効率、寿命のバランスを取る動作電流を選択するのに役立ちます。

4.5 放射パターン（図5 & 図6）

これらの極座標図は、光強度の空間分布を示しています。拡散レンズを備えたサイドビューLEDは、通常、広くランバーシアンに近い放射パターンを示します。図5（水平）と図6（垂直）は、中心軸からの角度の関数としての強度を示し、130度の指向角を確認します。パターンは、オフアクシスでの外観を一貫させるために対称であるべきです。

5. 機械的仕様、パッケージング & 組立情報

5.1 パッケージ寸法とピン割り当て

本デバイスはEIA標準パッケージ外形に準拠しています。重要な寸法には、全長、全幅、そして極めて重要な0.30mmの厚さが含まれます。ピン割り当ては明確に定義されています：ピン3は共通カソード（またはアノード、内部構造による。データシートでは3色すべての共通ピンとして指定されています）。レッドチップのアノードはピン1、グリーンはピン2、ブルーはピン4です。この情報は、組立時の正しいPCBレイアウトと向きにとって極めて重要です。

5.2 推奨PCBパッド設計 & はんだ付け方向

データシートにはランドパターンの推奨が含まれています。これは、信頼性の高いはんだ接合を確保しつつ、トゥームストーニング（リフロー中に部品が一端で立ち上がる現象）を最小限に抑えるための、PCB上の銅パッドの最適なサイズと形状を示しています。また、自動実装機向けに、テープ上のLEDのPCBに対する適切な向きも示しています。

5.3 テープ&リール包装仕様

LEDは、7インチ（178 mm）径のリールに巻かれた8mm幅のエンボスキャリアテープ上で供給されます。主な仕様は以下の通りです：

- ポケット寸法：LEDを確実に保持するための正確なキャビティサイズ。

- ピッチ：部品ポケット間の距離（例：4mm）。

- リール寸法：ハブ径、フランジ径、全幅。

- 数量：フルリールあたり4000個。

- カバーテープ：ポケットを密封するために使用されます。実装機に適した正しい剥離強度を持っている必要があります。

- 包装標準：ANSI/EIA-481に準拠。

- 品質ルール：連続欠品は最大2個まで許容。端数パックの最小数量は500個。

6. 組立、取り扱い、およびアプリケーションガイドライン

6.1 はんだ付けプロセス

本デバイスは、無鉛プロファイルでの赤外線（IR）リフローはんだ付けに適合しています。絶対最大定格で定義されているように、重要なパラメータはピーク温度260°Cで10秒間の持続時間です。設計者は、プラスチックパッケージや内部ワイヤーボンドを損傷しないように、リフローオーブンのプロファイルがこれらの限界内に収まることを確認する必要があります。

6.2 洗浄

はんだ付け後の洗浄は注意して行う必要があります。指定された溶剤のみを使用してください。データシートでは、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に1分未満浸漬することを推奨しています。より強力な化学薬品や長時間の暴露は、エポキシレンズやパッケージマーキングを損傷する可能性があります。

6.3 静電気放電（ESD）予防策

2000V HBM定格ですが、デバイスはESD損傷を受けやすいです。適切な取り扱い手順が必須です：接地リストストラップ、帯電防止マットの使用、すべての設備が適切に接地されていることを確認してください。LEDは素手で直接取り扱わないでください。

6.4 保管条件

保存寿命を維持するため、LEDは元の防湿バッグに入れ、30°C以下、相対湿度90%以下の条件で保管する必要があります。推奨使用期限は、これらの条件下で保管された場合の出荷日から1年間です。バッグが開封された場合や湿度指示カードが過度の湿気暴露を示している場合は、リフロー前にベーキング（急速な蒸気膨張によるパッケージ割れポップコーン現象を防ぐため）が必要になる場合があります。

6.5 アプリケーション上の注意

データシートでは、意図された用途を通常の電子機器用と明記しています。故障が生命や健康を危険にさらす可能性のある、例外的な信頼性を必要とするアプリケーション（航空、医療、輸送安全システム）では、メーカーとの事前協議および適合性評価が必要です。これは、本コンポーネントが商業/産業用途に分類され、さらなる審査なしに安全クリティカルなアプリケーションに必ずしも適しているわけではないことを強調しています。

7. 設計上の考慮事項と代表的なアプリケーション回路

7.1 LEDの駆動

指数関数的なIV特性のため、安定した光出力を得るには、LEDは電圧源ではなく電流源で駆動する必要があります。最も簡単な方法は、電源と直列に電流制限抵抗を使用することです。抵抗値（R）は、R = (電源電圧 - Vf_LED) / If で計算されます。ここで、Vf_LEDは所望の電流（If）における特定の色チップの順方向電圧です。Vfには範囲があるため、最小Vfの場合でもIfが最大定格を超えないように抵抗を選択する必要があります。高精度またはバッテリー駆動のアプリケーションでは、専用の定電流LEDドライバICの使用が推奨されます。フルカラー混合を可能にするには、各色チップを独立して駆動する必要があります。

7.2 熱管理

小型であるにもかかわらず、接合温度の管理は長寿命化の鍵です。主な放熱経路は、はんだパッドを通じてPCBの銅へと伝わる経路です。したがって、推奨パッドレイアウトを使用し、パッドに接続された銅面積（サーマルリリーフ）を最大化することが重要です。特に高温環境では、絶対最大定格電流での動作を避け、降伏曲線を参照してください。

7.3 光学的統合

白色拡散レンズは、混合された光出力を提供します。特定のビームパターンを必要とするアプリケーションでは、LEDの周囲に二次光学系（光ガイド、反射板）を設計することができます。広い指向角は、ボタンバックライトで一般的に使用される薄い光ガイドのエッジライティングに適しています。

8. 技術比較と差別化

LTST-FS63HBGEDの市場における主な差別化要因は以下の通りです：

1. 形状：0.30mmの厚さは、超薄型設計の重要な実現要因であり、通常より背の高い標準的な上面発光SMD LEDと区別されます。

2. 集積度：3つの原色チップを1つのパッケージに組み合わせることで、PCBスペースを節約し、3つの別々のLEDを使用する場合と比較して組立を簡素化します。

3. 性能：ブルー/グリーンにInGaN、レッドにAlInGaPを使用することで、高効率と良好な色飽和度を実現しています。

4. 製造性：自動化された高速SMT組立ラインとの完全な互換性により、大量生産においてコスト効率が良くなっています。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 3色すべてを、それぞれ最大DC電流30mAで同時に駆動できますか？

A: できません。総電力損失を考慮する必要があります。それぞれ30mAで同時動作すると、パッケージの総電力損失能力を超え、過熱を引き起こす可能性が高いです。周囲温度に基づいて安全な同時動作電流を決定するには、降伏曲線と個々のPd定格を使用する必要があります。

Q: なぜブルーチップ（12mA）とグリーン/レッドチップ（30mA）で試験電流が異なるのですか？

A: これは、異なる半導体材料（InGaN対AlInGaP）の固有の効率と動作特性に関連しています。メーカーは、熱と寿命を管理しながら目標光度を達成するために、各チップの典型的で効率的な動作点を表す試験電流を選択しています。

Q: このRGB LEDで白色光を実現するにはどうすればよいですか？

A: 白色光は、3つの原色を特定の強度比で混合することで作成されます。これには、各チップの独立したパルス幅変調（PWM）またはアナログ電流制御が必要です。正確な比率は、使用する特定のLEDの色度ビンと目標白色点（例：クールホワイト、ウォームホワイト）によって異なります。

Q: 逆電圧保護は必要ですか？

A: デバイスは5V逆バイアス試験に耐えられますが、逆方向動作用に設計されていません。回路に逆電圧が印加される可能性がある場合（例：誘導性負荷やAC結合信号の場合）、構成に応じて直列または並列に外部保護ダイオードを使用する必要があります。