SMD LED LTST-S43FBEGW データシート - 外形寸法 4.0x3.0x0.4mm - 電圧 1.7-3.1V - 電力 30-35mW - フルカラーRGB - 技術文書

1. 製品概要

LTST-S43FBEGWは、フルカラー表示またはバックライトを必要とするスペース制約のあるアプリケーション向けに設計された、コンパクトなサイドビュー型表面実装デバイス（SMD）LEDです。この部品は、青色発光用のInGaN（窒化インジウムガリウム）チップ、赤色発光用のAlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）チップ、および緑色発光用の2番目のInGaNチップという3つの異なる半導体チップを、超薄型0.4mmの単一パッケージ内に統合しています。これらの原色（RGB）の組み合わせにより、個別または組み合わせた制御を通じて広範囲の色を作り出すことが可能です。白色拡散レンズにより均一な光分布が確保され、一貫した広角の発光が求められる状態表示灯やバックライトに適しています。

その中核的な利点には、RoHS準拠、自動ピック＆プレース実装システムとの互換性、および標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスへの適合性が含まれます。主なターゲット市場は、最小限の占有面積で信頼性の高い多色表示が重要な、民生電子機器、通信機器、オフィスオートメーション機器、家電製品、および産業用制御パネルです。

1.1 特長

• RoHS（有害物質の使用制限）指令に準拠。
• 厚さわずか0.4mmの極薄設計。
• 白色拡散レンズを備えたサイドビュー形状。
• 高効率のInGaN（青/緑）およびAlInGaP（赤）半導体チップを内蔵。
• 端子ははんだ付け性を向上させるためスズメッキ処理。
• 自動実装のため、7インチ径リールに8mmテープでパッケージング。
• 標準EIA（Electronic Industries Alliance）パッケージ外形に準拠。
• 自動実装装置での使用を想定した設計。
• 赤外線リフローはんだ付けプロセスに適しています。

1.2 用途

• モバイルデバイスやコンピュータのキーパッドおよびキーボードのバックライト。
• ネットワーク機器や家電製品における多色の状態および電源表示灯。
• マイクロディスプレイやシンボリックルミナリーの照明。
• 通信機器および産業機器における汎用表示灯。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

このセクションでは、データシートで定義されているLEDの主要な性能特性について、詳細かつ客観的な分析を提供します。特に明記されていない限り、すべての値は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

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生じる可能性のある応力限界を定義します。これらは通常動作条件ではありません。

• 電力損失（Pd）：青色および緑色チップ：35 mW、赤色チップ：30 mW。このパラメータは、LEDパッケージ内で熱に変換されることのできる総電気出力を制限します。
• ピーク順方向電流（I_F(PEAK)）：青/緑：50 mA、赤：40 mA。これはパルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）下で許容される最大瞬間電流です。これを超えると致命的な故障を引き起こす可能性があります。
• DC順方向電流（I_F）：青/緑：10 mA、赤：20 mA。これは、信頼性の高い長期動作のために推奨される最大連続順方向電流です。
• 動作・保管温度：デバイスの周囲動作温度範囲は-20°Cから+80°Cです。保管温度範囲はより広く、-30°Cから+100°Cです。
• 赤外線はんだ付け条件：リフローはんだ付け中、パッケージは最大10秒間、ピーク温度260°Cに耐えることができます。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、通常動作条件（I_F= 5mA）下でのLEDの典型的な性能を定義します。

• 光度（I_V）：ミリカンデラ（mcd）で測定。最小値と最大値は色によって異なります：青（11.2-45.0 mcd）、赤（11.2-45.0 mcd）、緑（45.0-180.0 mcd）。同じ駆動電流に対して、緑色チップは著しく高い出力を示します。
• 指向角（2θ_1/2）：典型的な値は130度で、拡散レンズを備えたサイドビューLEDに特徴的な非常に広い発光パターンを示しています。
• ピーク波長（λ_P）：スペクトルパワー出力が最も高い波長。典型的な値は468 nm（青）、631 nm（赤）、518 nm（緑）です。
• 主波長（λ_d）：色を定義する、人間の目が知覚する単一波長。範囲は：青（465-475 nm）、赤（619-629 nm）、緑（525-540 nm）です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：最大強度の半分における発光の帯域幅。典型的な値は25 nm（青）、17 nm（赤）、35 nm（緑）です。半値幅が狭いほど、スペクトル的に純粋な色であることを示します。
• 順方向電圧（V_F）：5mAで駆動したときのLED両端の電圧降下。範囲は：青（2.60-3.10V）、赤（1.70-2.30V）、緑（2.60-3.10V）。赤色チップは、異なる半導体材料（AlInGaP対InGaN）を使用しているため、通常、順方向電圧が低くなります。
• 逆方向電流（I_R）：5Vの逆バイアスを印加した場合、すべての色で最大10 µA。データシートは、このデバイスが逆動作用に設計されていないことを明確に警告しています。このテストは情報提供/品質確認の目的のみです。

3. ビニングシステムの説明

LEDの光度は、生産ロット内での一貫性を確保するためにビンに仕分けられます。ビンコードは最小および最大の強度範囲を定義します。

3.1 光度ビニング

各色にはそれぞれのビンコードセットがあり、各ビン内の許容差は+/-15%です。

• 青色および赤色の強度ビン：
  • ビンコード L：11.2 mcd（最小） ～ 18.0 mcd（最大）
  • ビンコード M：18.0 mcd ～ 28.0 mcd
  • ビンコード N：28.0 mcd ～ 45.0 mcd
• 緑色の強度ビン：
  • ビンコード P：45.0 mcd ～ 71.0 mcd
  • ビンコード Q：71.0 mcd ～ 112.0 mcd
  • ビンコード R：112.0 mcd ～ 180.0 mcd

このビニングにより、設計者はカラーミキシングや特定の輝度要件を必要とするアプリケーションにおいて、予測可能な明るさレベルを持つLEDを選択することができます。

4. 機械的およびパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

LTST-S43FBEGWは標準的なSMDフットプリントに準拠しています。主要な寸法には、本体長約4.0mm、幅3.0mm、特徴的な超薄型高さ0.4mmが含まれます。特に明記されていない限り、すべての寸法公差は±0.1mmです。ピン割り当ては明確に定義されています：ピン1は緑色チップのアノード、ピン3は赤色チップのアノード、ピン4は青色チップのアノードです。正確なPCBランドパターン設計には、詳細な寸法図が不可欠です。

4.2 推奨PCBパッド設計と極性

データシートには、推奨されるプリント基板（PCB）取り付けパッドレイアウトが含まれています。この推奨事項に従うことは、適切なはんだフィレットの形成、機械的安定性の確保、およびリフロー工程中の信頼性の高い電気的接続を実現するために重要です。パッド設計は部品の熱容量を考慮し、トゥームストーニング（部品が直立する現象）の防止に役立ちます。LEDパッケージ上の極性マーキングは、PCBシルクスクリーン上の対応する極性マーキングと一致させなければなりません。

4.3 テープ＆リールパッケージング

部品は、幅8mmの産業標準エンボスキャリアテープに巻かれ、7インチ（178mm）径のリールに供給されます。各リールには4000個が含まれています。テープはトップカバーで密封され、部品が汚染や湿気から保護されます。パッケージングはANSI/EIA-481仕様に準拠しており、自動フィーダーとの互換性を確保しています。フルリール未満の数量については、最小梱包数量500個が利用可能です。

5. はんだ付けおよび実装ガイドライン

5.1 IRリフローはんだ付けプロファイル

データシートは、無鉛プロセスに準拠したIPC J-STD-020D.1に適合する推奨リフロープロファイルを提供します。主要なパラメータは以下の通りです：

• プリヒート温度：150°C ～ 200°C。
• プリヒート時間：最大120秒で、温度を徐々に上げ、フラックスを活性化します。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間（TAL）：部品は最大10秒間、ピーク温度にさらされるべきです。リフローは最大2回まで実行可能です。

最適なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、およびオーブン特性に依存するため、基板レベルでの特性評価が推奨されます。

5.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払う必要があります。推奨される最大はんだごて先温度は300°Cで、はんだ接点ごとの最大接触時間は3秒です。プラスチックパッケージおよび内部ワイヤーボンドへの過度の熱ストレスを防ぐため、手はんだ付けは単一の修理サイクルに限定すべきです。

5.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、指定された溶剤のみを使用してください。推奨される方法は、組み立て済み基板を室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です。指定外または強力な化学洗浄剤の使用は、LEDのプラスチックレンズやパッケージ材料を損傷する可能性があります。

6. 保管および取り扱い上の注意

6.1 静電気放電（ESD）感受性

ほとんどの半導体デバイスと同様に、これらのLEDは静電気放電に敏感です。取り扱いおよび実装中は、適切なESD対策を講じる必要があります。これには、接地されたリストストラップ、帯電防止マットの使用、およびすべての機器が適切に接地されていることを確認することが含まれます。ESDは即時故障や、長期信頼性を低下させる潜在的な損傷を引き起こす可能性があります。

6.2 湿気感受性と保管

LEDは乾燥剤とともに防湿バッグに梱包されています。この密封状態では、30°C以下、相対湿度（RH）90%以下の環境で保管する必要があり、製造日コードからの推奨保管寿命は1年です。

元の梱包を開封すると、部品は湿気感受性レベル（MSL）3と評価されます。これは、30°C / 60% RHを超えない環境に暴露されてから168時間（7日）以内にIRリフローはんだ付けを実施しなければならないことを意味します。元のバッグ外でこの期間を超えて保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器に入れる必要があります。168時間を超えて暴露された部品は、はんだ付け前に吸収した湿気を除去するため、ベーキング処理（約60°Cで少なくとも20時間）が必要です。これにより、リフロー中のポップコーン現象やパッケージのクラックを防止します。

7. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

7.1 電流制限

LEDを駆動するための基本的な要件は、電流制限抵抗または定電流ドライバの使用です。LEDの順方向電圧（V_F）には許容差があり、温度によって変化します。LEDを電圧源に直接接続すると、制御不能な電流が流れ、絶対最大定格を超えてデバイスを破壊する可能性があります。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_supply- V_F) / I_F。すべての条件下で十分な電流制限を確保するために、データシートの最大V_Fを使用してください。

7.2 熱管理

電力損失は低い（30-35 mW）ですが、寿命と安定した性能のためには、PCB上での効果的な熱管理が依然として重要です。過度の接合温度は、光出力の低下（光束減衰）、主波長のシフト（色ずれ）、および加速劣化を引き起こします。PCBパッドに適切なサーマルリリーフを確保し、可能であればヒートシンクとして機能する銅箔領域に接続してください。

7.3 カラーミキシングと制御

特定の色（例：白、黄、シアン、マゼンタ）や動的なカラー効果を実現するには、3つのチップを独立して駆動する必要があります。これは通常、マイクロコントローラからのパルス幅変調（PWM）によって実装される3つの独立した制御チャネルを必要とします。バランスの取れた色出力を実現するには、回路設計および制御ソフトウェアにおいて、各色の異なる光度と順方向電圧を考慮する必要があります。

8. よくある質問（技術パラメータに基づく）

8.1 ピーク電流（50mA）でLEDを連続駆動できますか？

No.ピーク順方向電流定格（青/緑：50mA）は、パルス動作のみ（1/10デューティサイクル、0.1msパルス）を対象としています。これらの色に対する推奨最大連続電流（DC順方向電流）は10mAです。DC定格を超えると過度の発熱を引き起こし、急速な劣化と故障の原因となります。

8.2 赤色チップの順方向電圧が異なるのはなぜですか？

順方向電圧は、半導体材料のバンドギャップエネルギーの基本的な特性です。赤色チップはAlInGaPを使用しており、これは青と緑に使用されるInGaN（～2.5-3.4 eV）と比較して、より低いバンドギャップエネルギー（～1.9-2.0 eV）を持っています。より低いバンドギャップでは、電子が移動するために必要なエネルギーが少なくて済むため、順方向電圧降下が低くなります。

8.3 主波長とピーク波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_P）：LEDが最も多くの光パワーを発する物理的な波長。分光器によって直接測定されます。
主波長（λ_d）：知覚上の波長。CIE色度図から導出され、人間の目がLEDの色に最も近いと知覚する純粋なスペクトル光の単一波長を表します。広いスペクトルを持つLEDの場合、λ_dとλ_Pは異なることがあります。

8.4 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

この部品を生産用に指定する際は、各色に対して希望する光度ビンコード（例：青：N、赤：M、緑：Q）を要求すべきです。これにより、予測可能で狭い範囲内の明るさレベルを持つLEDを受け取ることができ、均一な外観や正確なカラーミキシングを必要とするアプリケーションにとって重要です。ビンが指定されていない場合、生産ビンのいずれかから部品を受け取る可能性があります。