SMD LED LTST-M140TBKT データシート - サイズ 3.2x2.8x1.9mm - 電圧 2.8-3.8V - 電力 80mW - 青色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-M140TBKTは、現代のスペース制約のある電子機器アプリケーション向けに設計された表面実装型（SMD）発光ダイオード（LED）です。その小型フットプリントと標準化されたEIAパッケージは、自動化されたピックアンドプレース組立ラインに最適であり、生産効率を大幅に向上させます。本デバイスは、効率的な青色発光を実現するInGaN（窒化インジウムガリウム）技術を用いて構築されています。一次レンズはウォータークリアであり、光源の本来の色合いを着色することなく投影することができます。

このLEDの主な利点は、国際的な環境基準を満たすRoHS準拠と、鉛フリー（Pbフリー）赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスへの完全な互換性です。これにより、大量生産に適しています。その設計は、信頼性の高い長寿命のインジケータ照明が必要とされる、通信機器（ルーターやモデムの状態表示など）、オフィスオートメーション機器（プリンター、スキャナー）、家電製品、産業用制御パネル、屋内標識など、広範な市場をターゲットとしています。

2. 技術パラメータの詳細な客観的解釈

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、LEDに永久的な損傷が発生する可能性がある限界を定義します。これらの限界値付近または限界値でデバイスを連続動作させることは推奨されません。周囲温度（Ta）25°Cにおける絶対最大定格は以下の通りです：

• 電力損失（Pd）：80 mW。これは、性能や寿命を劣化させることなくLED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_F(PEAK)）：100 mA。この電流は、パルス幅0.1ms、デューティ比1/10のパルス条件下でのみ許容されます。短時間の高輝度フラッシュに使用されます。
• 連続順電流（I_F）：20 mA。これは、連続DC動作における推奨最大電流であり、最適な性能と長寿命を保証します。
• 動作温度範囲：-40°C から +85°C。LEDはこの広い温度範囲内で正しく機能するように設計されており、様々な環境条件に適しています。
• 保管温度範囲：-40°C から +100°C。動作していない状態では、この範囲内で安全に保管できます。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは標準試験条件（Ta=25°C、I_F=20mA）で測定され、LEDの性能を定義します。

• 光束（Φ_v）：0.42 から 1.35 Lm。これはLEDが発する光の総合的な知覚パワーです。広い範囲はビニングシステムによるものです（セクション3参照）。
• 光度（I_v）：140 から 450 mcd（ミリカンデラ）。これは特定の方向（通常は中心軸）における光出力を測定します。光度は参考値であり、主な測光量は光束です。
• 視野角（2θ_1/2）：120度（標準）。これは、光度が中心（0°）での光度の半分になる全角度です。120度の角度は非常に広い視野パターンを示し、広い範囲の位置からLEDを見る必要があるアプリケーションに優れています。
• ピーク波長（λ_P）：468 nm（標準）。これはスペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長（λ_d）：465 から 475 nm。これは、知覚される光の色（青色）を最もよく表す単一波長です。ビン内での許容差は±1 nmです。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：25 nm（標準）。これはスペクトル純度を示します。値が小さいほど単色光に近くなります。25nmは青色InGaN LEDの標準値です。
• 順電圧（V_F）：20mA時で 2.8 から 3.8 V。動作時のLED両端の電圧降下です。定電流回路の設計に非常に重要です。
• 逆電流（I_R）：V_R=5V時で 10 μA（最大）。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IR試験目的のみです。回路設計で逆電圧を印加することは避けてください。

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は性能別にビン（等級）に分類されます。LTST-M140TBKTは3次元のビニングシステムを採用しています。

3.1 順電圧（V_F）ランク

LEDは、20mA時の順電圧降下に基づいてビニングされます。これは、特に複数のLEDが直列接続される場合に、安定した駆動回路の設計に役立ちます。ビンは以下の通りです：D7 (2.8-3.0V)、D8 (3.0-3.2V)、D9 (3.2-3.4V)、D10 (3.4-3.6V)、D11 (3.6-3.8V)。各ビンの許容差は±0.1Vです。

3.2 光束/光度ランク

このビニングは、LEDを総光出力によって分類します。これにより、アレイ内の均一な輝度レベルが保証されます。ビンは以下の通りです：C2 (0.42-0.54 Lm / 140-180 mcd)、D1 (0.54-0.67 Lm / 180-224 mcd)、D2 (0.67-0.84 Lm / 224-280 mcd)、E1 (0.84-1.07 Lm / 280-355 mcd)、E2 (1.07-1.35 Lm / 355-450 mcd)。光度は参考値として提供され、ビンごとの許容差は±11%です。

3.3 色相（主波長）ランク

このビニングは色の一貫性を保証します。主波長のビンは以下の通りです：AC (465.0-470.0 nm) および AD (470.0-475.0 nm)。ビン内での許容差は±1 nmです。この厳密な管理は、多色インジケータクラスタやバックライトなど、正確な色合わせが必要なアプリケーションにおいて極めて重要です。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線が参照されていますが、その意味合いは設計にとって重要です。

• 相対光度 vs. 順電流：この曲線は、光出力が電流とともに増加するが線形ではないことを示しています。推奨値20mAを超えると、効率は通常低下し、発熱が大幅に増加します。
• 順電圧 vs. 順電流：この指数関数的な曲線は、適切な電流制限抵抗を選択するか、定電流ドライバを設計するための基本です。V_F値は固定ではなく、電流と温度によって変化します。
• 相対光度 vs. 周囲温度：温度が上昇すると、LEDの光出力は一般的に減少します。このデレーティングを理解することは、高温環境で動作するアプリケーションにおいて十分な輝度を確保するために不可欠です。
• スペクトル分布：このグラフは、468nm付近にピークを持つ特性形状と半値幅を示しており、青色の仕様を確認できます。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは標準的なSMDパッケージ外形に準拠しています。主要寸法は、標準的な長さ3.2mm、幅2.8mm、高さ1.9mmです。特に指定がない限り、すべての寸法の許容差は±0.2mmです。カソードは通常、パッケージ上のマーキングまたは面取りされたコーナーで識別されます。

5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

リフロー時に適切なはんだ接合部を形成するために、ランドパターン図が提供されています。この推奨事項に従うことで、トゥームストーニング（一端が浮き上がる）やはんだ不足などの問題を防ぎます。パッド設計は熱容量を考慮し、信頼性の高いはんだ付けを促進します。

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

データシートには、鉛フリープロセスに準拠したJ-STD-020Bに適合する詳細な温度プロファイルが記載されています。主要パラメータは以下の通りです：予熱ゾーン（150-200°C、最大120秒）、ピーク温度260°C以下、使用するはんだペーストに適した液相線以上時間（TAL）。このプロファイルを遵守することは、LEDのエポキシレンズおよび内部ダイボンドへの熱損傷を防ぐために重要です。

6.2 保管および取り扱い

LEDは湿気に敏感です（MSLレベル3）。乾燥剤入りの密閉防湿バッグ内では、保管条件が30°C以下、相対湿度70%以下の場合、1年間の保存寿命があります。バッグを開封した後は、部品は30°C以下、相対湿度60%以下の条件下で168時間（1週間）以内に使用する必要があります。この暴露時間を超えた場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも48時間のベーキング（乾燥）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。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコール（IPA）やエチルアルコールなどのアルコール系溶剤のみを使用してください。LEDは常温で1分未満浸漬するようにします。強力な洗浄剤や未指定の化学薬品は、パッケージ材料や光学特性を損傷する可能性があります。

7. 梱包および発注情報

標準梱包は、12mm幅のエンボスキャリアテープを7インチ（178mm）径のリールに巻いたものです。各リールには3000個が収容されています。テープおよびリール仕様はANSI/EIA 481に準拠しています。少量の場合は、最小梱包単位500個が利用可能です。テープはカバーテープで密封され、輸送および取り扱い中の部品を保護します。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 状態表示：民生電子機器、通信機器、産業機器における電源、ネットワークアクティビティ、バッテリー充電、システムレディ状態など。
• フロントパネルバックライト：制御パネルや家電製品のボタン、スイッチ、シンボルの照明。
• 信号およびシンボル照明：明確な青色信号が必要な屋内標識や機器での使用。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：連続動作のためには、常に直列抵抗または定電流ドライバを使用して順電流を20mA以下に設定してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F の式で計算し、ビンからの最大V_Fを使用して、V_F LED.
• が低い場合でも電流が限界を超えないようにします。電力損失は低いですが、高温環境または最大電流で動作する場合は、接合温度を安全限界内に維持するために、十分なPCB銅面積またはサーマルビアを確保してください。
• ESD保護：LEDは静電気放電に敏感です。組立時には標準的なESD取り扱い予防策を実施してください。

9. 技術比較および差別化

一般的な青色SMD LEDと比較して、LTST-M140TBKTは明確な利点を提供します：予測可能な性能のための標準化され文書化されたビニングシステム、優れたオフアクシス視認性のための広い120度視野角、そして現代のRoHS準拠製造に不可欠な鉛フリーIRリフロープロセスとの保証された互換性です。その詳細かつ控えめな最大定格およびアプリケーションノートは、より高い設計信頼性を提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを抵抗なしで3.3Vで駆動できますか？

A: できません。順電圧は2.8Vから3.8Vの範囲です。3.3V電源を直接接続すると、V_Fが低い（例：2.9V）LEDに過電流が流れ、破損する可能性があります。常に電流制限回路が必要です。

Q: なぜ光度は範囲で示され、参考とされているのですか？

A: 光束（ルーメン）は総光出力であり、光度（カンデラ）は特定方向の光です。広角LEDの場合、総光束の方がより意味のある指標です。光度は有用な参考値として提供されていますが、視野角によって大きく変化します。

Q: 特徴にあるI.C. compatibleとはどういう意味ですか？

A: これは、LEDの電気的特性（順電圧や電流要件など）が、マイクロコントローラのGPIOピンなどの標準集積回路（IC）出力に、通常は単純なトランジスタや抵抗を介して直接インターフェースするのに適していることを意味します。

11. 実践的な設計および使用事例

事例：マルチLEDステータスバーの設計：ネットワークスイッチ用に5個の青色LEDを持つステータスバーを設計することを想定します。均一な輝度を確保するために、同じ光束ビン（例：すべてE1）のLEDを指定します。駆動回路を簡素化するために、狭い順電圧ビン（例：すべてD9）のLEDを指定します。それらを並列に接続し、各LEDにビンからの最大V_Fを使用して計算された専用の電流制限抵抗を設けます。このアプローチは、自然なV_Fのばらつきを補償し、電流の偏りを防ぎ、すべてのインジケータで一貫した光出力をもたらします。

12. 原理紹介

このLEDは、半導体におけるエレクトロルミネッセンスの原理で動作します。活性領域はInGaNで作られています。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ます。それらが再結合すると、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。InGaN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、それが直接放出される光の波長（色）に対応します。この場合は青色です。ウォータークリアのエポキシレンズは半導体ダイを封止し、機械的保護を提供し、光出力を所望の120度視野パターンに形成します。

13. 開発動向

このようなSMD LEDの一般的なトレンドは、より高い効率（ワット当たりのルーメン数の向上）に向かっており、同じ光出力に対して消費電力と発熱を低減します。また、高精細ディスプレイや照明アプリケーションの要求を満たすために、色の一貫性の向上とビニング許容差の厳格化が継続的に進められています。さらに、パッケージング技術は、熱性能と信頼性を維持または向上させながら、さらに小型のフォームファクタを可能にするように進化しています。このデバイスに見られるように、自動化組立および鉛フリープロセスとの互換性は、依然として基本的な業界標準です。