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SMD LED LTST-C170KDKT データシート - 赤色 AllnGaP - 130° 視野角 - 2.8-28mcd @10mA - 1.6-2.4V - 50mW - 英語技術文書

LTST-C170KDKT SMD LEDの完全な技術データシート。特徴は、赤色AllnGaPチップ、130°視野角、最大28mcdの光度、順方向電圧1.6-2.4V、IRリフローはんだ付け対応を含む。
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PDF文書カバー - SMD LED LTST-C170KDKT データシート - Red AllnGaP - 130° 視野角 - 2.8-28mcd @10mA - 1.6-2.4V - 50mW - 英語技術文書

1. 製品概要

本書は、表面実装デバイス(SMD)LEDランプであるLTST-C170KDKTの完全な技術仕様を提供します。この部品は、自動化されたプリント基板(PCB)実装用に設計されたLEDファミリーに属し、スペースに制約のある用途に最適なコンパクトなフォームファクタを提供します。このLEDは、超輝度アルミニウムインジウムガリウムリン(AllnGaP)半導体チップを使用して赤色光を生成し、ウォータークリアレンズパッケージに封止されています。その設計は、現代の大量生産プロセスとの互換性を優先しています。

1.1 特徴

1.2 ターゲットアプリケーション

LTST-C170KDKTは、信頼性の高いコンパクトな状態表示やバックライトが必要な幅広い電子機器に適しています。主な応用分野は以下の通りです:

2. 技術パラメータ:詳細な客観的解釈

LEDの性能は、絶対最大定格と標準動作特性のセットによって定義されます。これらのパラメータを理解することは、信頼性の高い回路設計とデバイスの長期的な性能確保にとって極めて重要です。

2.1 絶対最大定格

これらの値は、LEDに永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を表しています。これらの条件下での動作は保証されません。すべての定格は周囲温度(Ta)25°Cで規定されています。

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、IF=10mA、特に記載がない限り)におけるLEDの代表的な性能を定義します。

2.3 熱に関する考慮事項

個別の熱抵抗パラメータとして明示的に詳細は記載されていないが、消費電力(50mW)と動作温度範囲(-30°C ~ +85°C)が主な熱的制約となる。これらの定格により間接的に制限される最大接合温度を超えると、発光出力と寿命が低下する。最大電流付近で動作する用途では、放熱のための適切なPCBレイアウトを推奨する。

3. ビニングシステムの説明

最終製品の輝度均一性を確保するため、LEDは測定された光度に基づいて選別(ビニング)されます。LTST-C170KDKTは赤色出力に関して以下のビンコードシステムを採用しています。

3.1 光度 (IV) ビニング

光度は順方向電流10mAで測定されます。各ビン内での許容差は±15%で、ビンは以下のように定義されます。

このシステムにより、設計者はコストと性能のバランスを取りながら、用途に適した輝度グレードを選択できます。例えば、高輝度のインジケーターにはBin Mが必要な場合がありますが、重要度の低いステータス灯にはBin HやBin Jが使用可能です。

4. Performance Curve Analysis

データシートには特定のグラフ曲線が参照されていますが(例:スペクトル出力の図1、視野角パターンの図5)、それらの一般的な意味合いは、標準的なLEDの動作と提供されたパラメータに基づいて以下に説明します。

4.1 電流-電圧(I-V)特性

順方向電圧(VF赤色AllnGaP LEDの典型的な順電圧は、10mA時に1.6Vから2.4Vの範囲です。I-V特性は標準的なダイオードと同様に指数関数的です。閾値電圧(この材料では約1.4-1.5V)以下では、ほとんど電流は流れません。この閾値を超えると、電圧のわずかな増加で電流が急激に増加します。このため、LEDは電圧源で直接駆動するのではなく、電流制限機構(抵抗器または定電流源)を用いて駆動する必要があります。

4.2 光度 vs. 順方向電流

光出力(光度)は、広い範囲で順方向電流にほぼ比例します。LEDを最大連続電流(20mA)で駆動した場合、標準試験条件である10mAで測定した光度の約2倍の光出力が得られるのが典型的ですが、高電流では発熱により効率がわずかに低下する可能性があります。

4.3 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:

  1. 順方向電圧 (VF): 低下します。これは負の温度係数を持ちます。
  2. 光度(IV): 低下します。温度が高くなると、半導体の内部量子効率が低下し、同じ駆動電流での光出力が低くなります。
  3. 主波長 (λd): 温度上昇に伴い、通常はより長い波長側(赤方偏移)へわずかにシフトすることがある。
これらの影響は、高信頼性または高輝度用途における熱管理の重要性を強調している。

4.4 スペクトル分布

スペクトル出力は、ピーク波長650nm、主波長630-645nmで特徴付けられる。スペクトル半値幅20nmは、白熱電球のような広帯域光源と比較して、比較的純粋で飽和した赤色を示している。この狭帯域幅は、AllnGaPのような直接遷移型半導体発光素子の特徴である。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

このLEDは標準的なEIA SMDパッケージ外形に準拠しています。PCBフットプリント設計および部品実装に必要な全ての重要寸法はデータシートの図面に記載されており、特に指定がない限り標準公差は±0.1mmです。本パッケージはウォータークリアレンズを採用しており、光を拡散させないため、チップ本来の広い130°視野角パターンを実現しています。

5.2 推奨PCBパッドレイアウト

適切なはんだ接合部形成をリフロー工程で確保するため、PCB用の推奨ランドパターン(はんだパッド形状)を提供しています。この推奨事項に従うことで、良好なはんだぬれ性、機械的強度、および部品の正確な位置合わせが促進されます。このパッド設計は必要なはんだフィレットを考慮し、トゥームストーニング(リフロー中に部品の一端が浮き上がる現象)を防止します。

5.3 極性識別

データシートには、アノード端子とカソード端子を示すマーキングまたは図が含まれています。正しい極性は動作に不可欠です。5V定格を超える逆バイアスを印加すると、即座に故障を引き起こす可能性があります。

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パラメータ

このLEDは鉛フリー(Pb-free)はんだ付けプロセスに対応しています。主要なパラメータは以下の通りです:

これらのパラメータは一般的なJEDEC業界プロファイルに準拠している。実際の温度プロファイルは、基板厚、層数、その他の部品を考慮し、特定のPCB実装に合わせて特性評価を行う必要がある。

6.2 手はんだ付け(必要な場合)

手動修理が必要な場合:

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合、プラスチック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すべきです。推奨される洗浄剤は、室温でのエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールです。LEDの浸漬時間は1分未満とします。指定外の化学洗浄剤の使用は避けてください。

6.4 保管および取り扱い

7. 包装および注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは自動実装のため、業界標準のエンボス加工済みキャリアテープに供給されます。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

LEDは電流駆動デバイスです。最も基本的で信頼性の高い駆動方法は、データシートの「Circuit A」に示すように直列電流制限抵抗を使用することです。電源電圧VCCの場合、抵抗値Rは次のように計算されます:R = (VCC - VF) / IF. 最大VF (2.4V)を使用して計算することで、低VF の部品であっても、電流が所望のIF を超えないことが保証されます。複数のLEDを使用する場合、順方向電圧は個々のデバイス間でばらつく可能性があるため、均一な輝度を確保するには、並列接続された各LEDに個別の抵抗器を使用することを強く推奨します。

8.2 設計上の考慮事項

9. Technical Comparison and Differentiation

LTST-C170KDKTの主な差別化要因は、技術とパッケージの組み合わせにあります:

  1. AllnGaPチップ対その他の技術: 従来のGaAsP(リン化ガリウムヒ素)赤色LEDと比較して、AllnGaPは著しく高い発光効率(単位電力あたりの光出力)と優れた温度安定性を提供します。これにより、より明るく、一貫した性能が実現します。
  2. 広視野角: 130°の角度は、指向性の高い光を目的とした多くのSMD LEDよりも明らかに広い。これは、集光ビームではなく、広く均一な照明を必要とする用途に優れている。
  3. 製造互換性: IRリフローおよび自動実装との完全な互換性により、現代の大量生産向け表面実装ラインにおいてコスト効率の高い選択肢となります。これは、手作業または波はんだ付けを必要とするスルーホールLEDとは異なります。

10. よくあるご質問(技術パラメータに基づく)

Q1: このLEDを3.3Vまたは5Vのマイクロコントローラピンから直接駆動できますか?
A1: いいえ、必ず直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。直接接続すると過剰な電流が流れようとし、LEDとマイクロコントローラの出力ピンの両方を損傷する可能性があります。抵抗値はセクション8.1で説明されている方法で計算してください。

Q2: 発光強度ビンコード(H, J, K, L, M)は、私の設計において何を意味しますか?
A2: それは輝度の範囲を定義します。設計が特定の仕様(例:太陽光下での視認性)を満たすための最低輝度を必要とする場合、その最低値を保証するビン(例:最高輝度のBin M)を選択しなければなりません。非重要なインジケータ用途では、より低いビンの方がコスト効率が良い場合があります。

Q3: データシートには最大はんだ付け温度が260°Cと記載されていますが、私の基板には250°Cを必要とする他の部品があります。これは問題ありませんか?
A3: はい。260°Cという定格は最大耐温度です。より低いピーク温度(例:250°C)のプロファイルは全く問題なく、LEDにかかる熱ストレスを軽減するため、信頼性にとって有益です。

Q4: LEDの寿命はどのくらいですか?
A4: LEDの寿命は、通常、光束が初期値の50%または70%に低下する点(L70/L50)として定義されます。この基本データシートでは明記されていませんが、AllnGaP LEDは、定格内(特に最大電流以下で)かつ適切な熱管理の下で使用した場合、一般的に非常に長い寿命(数万時間)を持ちます。

11. 実用的な設計と使用事例

事例:ネットワークルーター用ステータス表示パネルの設計
デザイナーは、コンシューマー向けルーターの「電源」、「インターネット」、「Wi-Fi」、「イーサネット」表示用に複数の赤色ステータスLEDを必要としている。LTST-C170KDKTは最適な候補である。

  1. 回路設計: ルーターは3.3Vレールを使用しています。控えめな10mAの駆動電流を目標とし、安全マージンとして最大VF 2.4Vを使用すると:R = (3.3V - 2.4V) / 0.010A = 90オーム。最も近い標準値である91オームが選択されました。4つのLEDそれぞれに個別の91オーム抵抗が使用されています。
  2. 輝度の均一性: 個別の抵抗器を使用することで、各LEDのVf(例えば、1つが1.8V、もう1つが2.2V)のばらつきがあっても、各LEDに流れる電流はそれぞれの抵抗器によって独立して設定されるため、顕著な輝度差は生じません。F アセンブリ:
  3. アセンブリ: LEDは推奨パッドレイアウトに従ってPCBに実装されています。基板全体はピーク温度245°Cの標準的な無鉛IRリフロー工程を経ており、これはデバイスの定格範囲内に収まっています。
  4. 結果: このパネルは、LEDの広い視野角を活かし、様々な角度から視認可能な、均一で明るい赤色の状態表示を高信頼性で提供します。

12. Operating Principle Introduction

発光ダイオード(LED)は、電気エネルギーを直接光に変換する半導体デバイスであり、この過程はエレクトロルミネセンスと呼ばれます。LTST-C170KDKTのコアは、アルミニウムインジウムガリウムリン(AllnGaP)で作られたチップです。この材料は直接遷移型半導体です。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部を越えて注入されます。これらの電荷キャリアが接合部の活性領域内で再結合すると、エネルギーを放出します。間接遷移型材料では、このエネルギーは主に熱として放出されます。AllnGaPのような直接遷移型材料では、このエネルギーの大部分が光子(光粒子)として放出されます。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、これは赤色光(ピーク波長約650nm)を生成するために結晶成長プロセス中に設計されます。透明なエポキシ樹脂パッケージは、壊れやすい半導体チップを封入・保護し、そのドーム形状は光を効率的に取り出すのに役立ち、広い視野角に貢献しています。

13. 技術トレンド

LED技術の分野は、より高い効率、より低いコスト、そして新たなアプリケーションへの需要によって進化し続けています。LTST-C170KDKTのような表示用LEDに関連するいくつかのトレンドがあります:

  1. 効率向上: 材料科学の継続的な研究は、AllnGaPやその他の化合物半導体の内部量子効率(IQE)と光取出効率の向上を目指しており、同じ駆動電流でのより明るいLED、またはより低い電力での同じ輝度を実現する。
  2. 小型化: ますますコンパクト化する携帯型電子機器においてPCBの占有面積を節約するため、より小さなパッケージサイズ(例:0402、0201メトリック)への絶え間ない要請がある。
  3. 信頼性と堅牢性の向上: 包装材料とダイボンド技術の改善により、耐湿性、温度サイクル性能、および全体的な寿命が向上します。
  4. 統合: これは個別部品ですが、複数のLEDチップ(RGB、多色)を単一パッケージに統合したり、LEDと制御ICを組み合わせて「スマート」照明ソリューションを実現する傾向があります。ただし、これらは基本的なインジケーターよりも照明グレードの製品でより一般的です。
  5. 拡張色域: 量子ドットや新規蛍光体などの材料開発により、より鮮やかで精確な色彩が可能となり、これは特殊な表示用途のインジケータ市場にも波及する可能性がある。
LTST-C170KDKTは、この進化する環境において、成熟した、信頼性が高く、コスト最適化されたソリューションであり、民生用および産業用電子機器におけるその意図された用途に適している。

LED Specification Terminology

LED技術用語の完全解説

光電性能

用語 単位/表現 簡単な説明 重要性の理由
Luminous Efficacy lm/W (ルーメン毎ワット) 電力1ワットあたりの光束出力。値が高いほどエネルギー効率が良いことを意味します。 エネルギー効率等級と電気料金を直接決定します。
光束 lm (ルーメン) 光源から放射される総光量、一般的に「明るさ」と呼ばれる。 光が十分に明るいかどうかを判断する。
Viewing Angle °(度)、例:120° 光束幅を決定する、光強度が半減する角度。 照明範囲と均一性に影響します。
CCT (色温度) K (ケルビン)、例:2700K/6500K 光の温かみ・冷たさ、数値が低いと黄色みがかった温かみ、高いと白みがかった冷たさ。 照明の雰囲気と適したシナリオを決定します。
CRI / Ra 無次元、0〜100 物体の色を正確に再現する能力。Ra≥80は良好とされる。 色彩の忠実度に影響し、ショッピングモールや博物館などの高要求場所で使用される。
SDCM MacAdam楕円ステップ、例:「5ステップ」 色の一貫性指標、ステップ数が小さいほど色の一貫性が高いことを意味します。 同一バッチのLED間で均一な色を保証します。
主波長 nm(ナノメートル)、例:620nm(赤) カラーLEDの色に対応する波長。 赤、黄、緑の単色LEDの色調を決定する。
Spectral Distribution 波長対強度曲線 波長にわたる強度分布を示す。 色再現性と品質に影響します。

Electrical Parameters

用語 Symbol 簡単な説明 設計上の考慮事項
順方向電圧 Vf LEDを点灯させる最小電圧、「始動閾値」のようなもの。 ドライバ電圧はVf以上である必要があり、直列LEDでは電圧が加算される。
順方向電流 If 通常のLED動作時の電流値。 Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
Max Pulse Current Ifp 短時間許容ピーク電流、調光や点滅に使用。 Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
Reverse Voltage Vr LEDが耐えられる最大逆電圧。これを超えると破壊の可能性があります。 回路は逆接続や電圧スパイクを防止しなければなりません。
熱抵抗 Rth (°C/W) チップからはんだへの熱伝達に対する抵抗。低いほど良い。 高い熱抵抗は、より強力な放熱を必要とする。
ESD Immunity V (HBM)、例:1000V 静電気放電に対する耐性。値が高いほど影響を受けにくい。 生産時には静電気対策が必要、特に感度の高いLEDにおいて。

Thermal Management & Reliability

用語 主要指標 簡単な説明 インパクト
Junction Temperature Tj (°C) LEDチップ内部の実際の動作温度。 10°C低下するごとに寿命が倍増する可能性あり;高すぎると光減衰、色ずれを引き起こす。
光束減衰 L70 / L80 (時間) 初期輝度の70%または80%まで低下するまでの時間。 LEDの「寿命」を直接的に定義する。
Lumen Maintenance %(例:70%) 経過時間後の輝度保持率。 長期使用における輝度保持を示す。
色ずれ Δu′v′ または MacAdam ellipse 使用時の色変化の程度。 照明シーンにおける色の一貫性に影響を与える。
Thermal Aging 材料劣化 長期高温による劣化。 輝度低下、色変化、または開放故障を引き起こす可能性があります。

Packaging & Materials

用語 一般的なタイプ 簡単な説明 Features & Applications
パッケージタイプ EMC、PPA、セラミック チップを保護し、光学的・熱的インターフェースを提供するハウジング材料。 EMC:耐熱性に優れ、低コスト。セラミック:放熱性がより高く、寿命が長い。
チップ構造 フロント、フリップチップ チップ電極配置。 フリップチップ:放熱性が優れ、効率が高く、高出力用。
Phosphor Coating YAG、シリケート、窒化物 青色チップを覆い、一部を黄色/赤色に変換し、混合して白色を生成する。 異なる蛍光体は効率、相関色温度、演色評価数に影響を与えます。
レンズ/光学系 フラット、マイクロレンズ、TIR 表面の光学構造が光分布を制御する。 視野角と光分布曲線を決定する。

Quality Control & Binning

用語 ビニング内容 簡単な説明 目的
光束ビン コード例:2G、2H 明るさでグループ化され、各グループには最小/最大ルーメン値があります。 同一ロット内での均一な明るさを保証します。
Voltage Bin コード例:6W、6X 順方向電圧範囲でグループ化。 ドライバーのマッチングを促進し、システム効率を向上させます。
カラービン 5-step MacAdam ellipse 色座標でグループ分けし、狭い範囲を確保。 色の一貫性を保証し、器具内での色むらを防止。
CCTビン 2700K、3000Kなど CCTごとにグループ化され、それぞれに対応する座標範囲があります。 異なるシーンのCCT要件を満たします。

Testing & Certification

用語 標準/試験 簡単な説明 有意性
LM-80 光束維持試験 恒温下での長期点灯、輝度減衰を記録。 LED寿命の推定に使用(TM-21準拠)。
TM-21 寿命推定規格 LM-80データに基づき、実際の使用条件下での寿命を推定します。 科学的な寿命予測を提供します。
IESNA Illuminating Engineering Society 光学的、電気的、熱的試験方法を網羅しています。 業界で認められた試験基準。
RoHS / REACH 環境認証 有害物質(鉛、水銀)を含まないことを保証します。 国際的な市場参入要件。
ENERGY STAR / DLC エネルギー効率認証 照明のエネルギー効率と性能認証。 政府調達、補助金プログラムでの使用、競争力の向上。