サイドビュー SMD LED LTST-S110TGKT データシート - パッケージ寸法 - 順方向電圧 3.2V - 光度最大 450mcd - 緑色 530nm - 技術文書

1. 製品概要

本ドキュメントは、サイドビュー表面実装デバイス（SMD）LEDの包括的な技術仕様を提供します。この部品は、コンパクトなサイド発光パッケージから広い視野角と高輝度を必要とするアプリケーション向けに設計されています。InGaN（窒化インジウムガリウム）半導体チップを利用して緑色光を生成し、現代の電子アセンブリに適した効率と性能のバランスを提供します。

LEDは、直径7インチのリールに巻かれた8mmテープ上にパッケージングされており、量産で使用される高速自動実装機と完全に互換性があります。その設計はEIA（Electronic Industries Alliance）標準パッケージングに準拠しており、業界内での幅広い互換性を確保しています。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 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のあるストレスの限界を定義します。これらの値は周囲温度（Ta）25°Cで規定されており、いかなる動作条件下でも超えてはなりません。

• 消費電力（Pd）：76 mW。これは、LEDパッケージが熱限界を超えずに放散できる最大電力です。
• ピーク順方向電流（IFP）：100 mA。これは、チップの過熱を防ぐために、通常パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で規定される最大許容瞬間順方向電流です。
• DC順方向電流（IF）：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。
• 動作温度範囲：-20°C ～ +80°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作することが保証されています。
• 保管温度範囲：-30°C ～ +100°C。デバイスはこれらの限界内で劣化することなく保管できます。
• 赤外線リフローはんだ付け条件：ピーク温度260°C、最大10秒間。これは、鉛フリーはんだ付け組立プロセスの熱プロファイル耐性を定義します。

2.2 電気的・光学的特性

代表的な動作特性は、特に断りのない限り、Ta=25°C、順方向電流（IF）=20mAで測定されます。これらのパラメータは、通常使用時の期待される性能を定義します。

• 光度（Iv）：最小71.0 mcdから最大450.0 mcdの範囲。光度は、CIEの明所視（人間の目）応答曲線に一致するように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。特定ユニットの実際の値は、そのビンコードに依存します（セクション3参照）。
• 視野角（2θ1/2）：130度。これは、光度が中心軸（0°）での値の半分に低下する全角です。130°の広い視野角は、側面から光が見える必要があるバックライトやインジケータアプリケーションにこのLEDを適しています。
• ピーク発光波長（λP）：530 nm。これは、LEDのスペクトルパワー出力が最大となる波長です。
• 主波長（λd）：525 nm。これはCIE色度図から導出され、発光の知覚色を最もよく表す単一波長を表します。ピーク波長よりも色のより正確な表現です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：35 nm。このパラメータは、発光スペクトルの半値全幅（FWHM）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（VF）：代表値3.20 V、IF=20mA時で2.80 V（最小）から3.60 V（最大）の範囲。これは、動作時のLED両端の電圧降下です。
• 逆方向電流（IR）：逆方向電圧（VR）5V印加時、10 μA（最大）。このLEDは逆バイアス動作用に設計されていないことに注意することが重要です。この試験条件は漏れ電流特性評価のみを目的としています。

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は主要パラメータに基づいて性能ビンに分類されます。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 順方向電圧ビニング

ユニットは、20mA時の順方向電圧（VF）によって分類されます。各ビン内の許容差は+/-0.1Vです。

• ビン D7：VF = 2.80V - 3.00V
• ビン D8：VF = 3.00V - 3.20V
• ビン D9：VF = 3.20V - 3.40V
• ビン D10：VF = 3.40V - 3.60V

3.2 光度ビニング

ユニットは、20mA時の光度（Iv）によって分類されます。各ビン内の許容差は+/-15%です。

• ビン Q：Iv = 71.0 mcd - 112.0 mcd
• ビン R：Iv = 112.0 mcd - 180.0 mcd
• ビン S：Iv = 180.0 mcd - 280.0 mcd
• ビン T：Iv = 280.0 mcd - 450.0 mcd

3.3 主波長ビニング

ユニットは、20mA時の主波長（λd）によって分類されます。各ビン内の許容差は+/-1nmで、厳密な色の一貫性を確保します。

• ビン AP：λd = 520.0 nm - 525.0 nm
• ビン AQ：λd = 525.0 nm - 530.0 nm
• ビン AR：λd = 530.0 nm - 535.0 nm

特定のビンから選択することで、ディスプレイやバックライトアレイなどのマルチLEDアプリケーションにおいて、正確な色合わせと輝度均一性を実現できます。

4. 性能曲線分析

データシートで参照されている特定のグラフ曲線（例：スペクトル分布の図1、視野角の図5）はありますが、ここではその典型的な意味合いを分析します。これらの曲線は、様々な条件下でのデバイス動作を理解するために不可欠です。

順方向電流 vs. 光度（I-Iv曲線）：LEDの光度は順方向電流に直接比例し、通常、推奨動作範囲内ではほぼ線形関係に従います。最大DC電流を超えると、輝度が非線形に増加するだけでなく、過剰な熱が発生し、寿命を短縮し、主波長をシフトさせる可能性があります。

順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）：LEDのI-V特性は指数関数的です。代表的な順方向電圧（例：3.2V）を超えるわずかな電圧増加は、駆動回路や直列抵抗によって適切に電流制限されていない場合、大きく、潜在的に破壊的な電流増加を引き起こす可能性があります。

温度依存性：LEDの性能は温度に敏感です。接合温度が上昇すると：

• 光度が低下します。高温により内部量子効率が低下し、同じ駆動電流での光出力が低下します。
• 順方向電圧が低下します。半導体のバンドギャップは温度とともにわずかに狭くなり、所定の電流を達成するために必要な電圧が減少します。
• 主波長がシフトします。通常、InGaNベースの緑色LEDでは、温度が上昇すると波長がわずかに長波長側（赤方偏移）にシフトし、色知覚に影響を与える可能性があります。

これらの要因は、PCB設計における適切な熱管理の重要性を強調しています。

5. 機械的・包装情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはサイドビューSMDパッケージを採用しています。本体の長さ、幅、高さ、リード位置を含むすべての重要な寸法は、データシートの図面に提供されており、一般公差は±0.10 mm（0.004"）です。この精度により、自動機械による信頼性の高い配置とはんだ付けが確保されます。

5.2 はんだパッドレイアウトと極性

データシートには、PCBレイアウトのための推奨はんだパッドフットプリントが含まれています。これらの推奨事項に従うことは、信頼性の高いはんだ接合と適切な位置合わせを実現するために重要です。部品には極性マーキング（通常、パッケージ本体上のカソードインジケータ）があります。逆電圧を印加するとLEDが瞬時に損傷する可能性があるため、組立時には正しい向きを守らなければなりません。

5.3 テープ＆リール仕様

デバイスは、保護カバーテープ付きのエンボスキャリアテープに供給され、直径7インチ（178 mm）のリールに巻かれています。標準リール数量は3000個です。主要なテープ仕様には、ポケットピッチ、テープ幅、リール寸法が含まれ、これらは自動取り扱い装置用のANSI/EIA-481-1-A標準に準拠するように設計されています。

6. はんだ付け・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提供されています。主要パラメータは以下の通りです：

• 予熱ゾーン：150°C ～ 200°C、最大予熱時間120秒で、基板と部品を徐々に加熱し、フラックスを活性化させ、熱衝撃を最小限に抑えます。
• ピーク温度：最大260°C。部品はこの限界を超える温度にさらされてはなりません。
• 液相線以上時間（TAL）：はんだが溶融している時間は、接合部形成に重要です。プロファイルでは、ピーク温度での最大10秒、リフローは2回までとすることが推奨されています。

このプロファイルはJEDEC標準に基づく一般的な目標値です。最終的なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、オーブン特性に対して検証する必要があります。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意が必要です：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：はんだ接合部あたり最大3秒。
• 頻度：プラスチックパッケージと内部ワイヤボンドへの熱ストレスを避けるため、1回のみ行うべきです。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、LEDのプラスチックレンズとパッケージを損傷しないように、指定された溶剤のみを使用してください。推奨される洗浄剤は、エチルアルコールやイソプロピルアルコール（IPA）などのアルコール系です。LEDは常温で1分未満浸漬してください。過酷または未指定の化学洗浄剤は避ける必要があります。

6.4 静電気放電（ESD）対策

LEDは静電気放電（ESD）や電気サージに敏感です。取り扱い時の予防措置は必須です：

• デバイスを取り扱う際は、接地された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。
• すべての作業台、設備、工具が適切に接地されていることを確認してください。
• 部品はESD保護包装で保管・輸送してください。

7. 保管・取り扱い条件

特に湿気に敏感なSMDパッケージでは、はんだ付け性とデバイスの信頼性を維持するために適切な保管が不可欠です。

• 未開封パッケージ：元の未開封の防湿バッグ（乾燥剤入り）に入ったLEDは、温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で保管する必要があります。これらの条件下での推奨保存期間は1年です。
• 開封済みパッケージ：防湿バッグを開封したら、保管環境は30°C、60% RHを超えないようにしてください。開封後1週間以内にIRリフローはんだ付けプロセスを完了することを強くお勧めします。
• 長期保管（開封済み）：1週間を超える保管の場合は、部品を新しい乾燥剤を入れた密閉容器または窒素パージデシケーターに入れる必要があります。
• ベーキング：部品が1週間以上大気条件にさらされた場合は、はんだ付け前にベーキングプロセス（約60°Cで少なくとも20時間）を行うことをお勧めします。これにより吸収された湿気を除去し、リフロー中の"ポップコーニング"（パッケージクラック）を防ぎます。

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

サイドビュー発光プロファイルと広い視野角により、このLEDは以下のアプリケーションに最適です：

• 垂直パネルの状態表示灯：ネットワークハードウェア、オーディオミキサー、産業用制御パネルなど、PCBがユーザーの視線に対して垂直に取り付けられる機器に最適です。
• エッジライトバックライト：小型ディスプレイ、キーパッド、装飾パネルの光ガイドを側面から照らし、均一な輝きを作り出すために使用できます。
• 民生電子機器：スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、ゲーム機、家電製品のインジケータライト。
• 自動車内装照明：動作温度と信頼性要件が満たされている場合、非クリティカルな内装状態表示灯用。

8.2 設計上の考慮点

• 電流制限：LEDは常に定電流源または直列の電流制限抵抗で駆動してください。抵抗値は次の式で計算できます：R = (電源電圧 - VF) / IF。ここでVFは、すべての条件下で安全な動作を確保するためにデータシートから取得した代表値または最大順方向電圧です。
• 熱管理：消費電力は低い（76 mW）ですが、PCB上のはんだパッド周囲に十分な銅面積を確保することで放熱を助け、特に高温環境や密閉空間でのLED性能と寿命を維持します。
• 光学設計：光パイプ、レンズ、または拡散板を設計する際は、130°の視野角を考慮して、発光を効果的に捕捉・導光してください。
• ESD保護：ESDイベントが発生しやすいアプリケーションでは、LED駆動ラインに過渡電圧サプレッション（TVS）ダイオードやその他の保護回路を追加することを検討してください。

9. 技術比較・差別化

標準的な上面発光SMD LEDと比較して、このサイドビュー型は、上面の基板スペースが限られている場合や、光を水平方向に導く必要があるアプリケーションで明確な利点を提供します。その主な差別化要因は以下の通りです：

• 発光方向：主な光出力はパッケージの側面からであり、上面からではありません。
• 広い視野角：130°の視野角は、多くの上面発光LEDよりも通常広く、より広い視認性を提供します。
• 互換性：手組立が必要な特殊なサイドエミッタとは異なり、標準的なSMD組立プロセス（リフローはんだ付け、ピックアンドプレース）との完全な互換性を維持しています。
• InGaN技術：緑色光にInGaNを使用することで、特定の緑色波長用のAlInGaPなどの古い技術と比較して、より高い効率と優れた性能安定性を提供します。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λP）は、LEDが最も多くの光パワーを発する単一波長です。主波長（λd）は、CIE色座標から計算され、知覚される色を表します。この緑色LEDのような単色LEDでは、これらはしばしば近い値ですが、人間中心のアプリケーションにおける色仕様ではλdがより関連性の高いパラメータです。

10.2 このLEDを電流制限抵抗なしで駆動できますか？

No.LEDの順方向電圧は負の温度係数を持ち、ユニットごとに異なります（ビニングで示される通り）。代表的なVFに一致する電圧源に直接接続しても、制御されない電流が流れ、絶対最大定格を超えてデバイスを瞬時に破壊する可能性が高いです。直列抵抗または定電流ドライバは必須です。

10.3 なぜビニングシステムがあるのですか？どのビンを選ぶべきですか？

ビニングシステムは、半導体製造における自然なばらつきに対応するためのものです。これにより、特定のニーズを満たす部品を選択できます：

• 特定の主波長ビン（AP, AQ, AR）を選択すると、ディスプレイ内の複数LED間で厳密な色の一貫性が得られます。
• より高い光度ビン（S, T）を選択すると、最大輝度が優先されます。
• 特定の順方向電圧ビン（D7-D10）を選択すると、非常に正確な電源電圧マージンで設計できます。

ほとんどの一般的な用途では、範囲を指定する（例：色用にビンAQ、輝度用にビンRまたはS）だけで十分であり、コスト効果的です。

10.4 "260°C for 10 seconds" とはんだ付け条件はどのように解釈しますか？

これは、リフローはんだ付けプロセス中、LEDのリードまたはパッケージ本体で測定される温度が260°Cを超えてはならないことを意味します。さらに、温度がこのピーク付近（通常ピークの5-10°C以内）にある時間は10秒を超えてはなりません。これらの限界を超えると、プラスチックパッケージ、内部ダイボンド、またはワイヤボンドが損傷する可能性があります。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：携帯型医療機器の状態表示灯を設計。PCBは薄型筐体内に垂直に取り付けられる。表示灯は広い角度から明確に見え、一貫した緑色を示す必要がある。

実装：

1. 部品選定：このサイドビューLEDを選択。色の一貫性を確保するため、設計ではビンAQ（525-530nm主波長）を指定。適切な輝度のために、ビンS（180-280 mcd）を選択。
2. 回路設計：デバイスは5Vシステム電源で駆動。安全性のためにデータシートの最大VFを使用して直列抵抗を計算：R = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70オーム。最も近い標準値68オームを選択し、電流は約(5V - 3.2V)/68Ω ≈ 26.5mAとなり、代表的な20mAをわずかに超えますが、絶対最大DC定格電流内に収まります。マイクロコントローラ制御用に小信号MOSFETを追加可能。
3. PCBレイアウト：データシートの推奨はんだパッドレイアウトを使用。カソードとアノードパッドに追加のサーマルリリーフ銅面を追加し、手直しを困難にすることなく放熱を助ける。
4. 光学統合：サイド発光をデバイスのフロントパネルの小さな開口部に導くためのシンプルな成形プラスチック光パイプを設計。LEDの130°視野角により、光パイプへの効率的な結合が確保される。
5. 組立：LEDは使用直前まで密封バッグで保管。組立済みPCBは、260°C 10秒の限界内に収まる検証済みプロファイルを使用してリフローはんだ付けされる。

このアプローチにより、アプリケーションに適した信頼性が高く、一貫性があり、明るい状態表示灯が実現される。

12. 技術原理紹介

このLEDはInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体技術に基づいています。中核原理はエレクトロルミネッセンスです。半導体のp-n接合に順方向電圧を印加すると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域（量子井戸）に注入されます。そこで電子と正孔が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。発光の特定の波長（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、それはInGaN合金の正確な組成（インジウムとガリウムの比率）によって制御されます。インジウム含有量が高いほど、一般に発光は長波長側（例：青ではなく緑）にシフトします。サイドビューパッケージは、半導体チップをリードフレームキャビティ内で横向きに実装し、その主発光面が成形プラスチックレンズの側面を通って外側を向くようにすることで実現されています。

13. 業界動向と発展

SMD LED市場は、いくつかの明確なトレンドとともに進化し続けています：

• 効率向上（lm/W）：継続的な材料科学とチップ設計の改善により、単位電力あたりの光出力が増加し、エネルギー消費と熱負荷が低減されます。
• 小型化：パッケージは（例：0603から0402、0201メトリックサイズへ）縮小し続けながら、光学的性能を維持または向上させ、より高密度でコンパクトな電子設計を可能にします。
• 色の一貫性とビニングの改善：エピタキシャル成長と製造管理の進歩により、パラメータ分布が狭まり、広範なビニングの必要性が減少し、歩留まりが向上します。
• 信頼性と寿命の向上：パッケージ材料（例：高温プラスチック、堅牢なダイボンド）とチップ技術の向上により、動作寿命が延び、LEDはより要求の厳しい自動車、産業、医療アプリケーションに適するようになります。
• 統合ソリューション：内蔵ドライバ（定電流IC）、保護機能（ESD、サージ）、さらにはアドレス可能なRGBアプリケーション用のマイクロコントローラ（例：WS2812タイプのLED）を備えたLEDの成長。

この特定のデータシートは成熟した信頼性の高い製品を表していますが、新しい世代では、より優れた性能指標と潜在的に小型のフォームファクタでこれらのトレンドを反映する可能性があります。