SMD LED LTST-S110KGKT データシート - AlInGaP グリーン - 25mA - 62.5mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-S110KGKTは、自動化されたプリント基板（PCB）実装向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDランプです。これは、幅広い電子機器におけるスペース制約のある用途を目的とした、ミニチュアLEDファミリーの一部です。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDは、現代の電子機器製造において、いくつかの重要な利点を提供します。主な特徴には、RoHS（有害物質使用制限）指令への準拠が含まれ、厳しい環境規制のあるグローバル市場に適しています。このデバイスは、高効率とグリーンスペクトルにおける良好な色純度で知られる、超高輝度AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体チップを採用しています。パッケージは錫メッキ仕上げで、はんだ付け性と長期信頼性を向上させています。大量生産で標準的な自動実装機および赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに完全に対応しています。LEDは、効率的な取り扱いと実装を容易にするため、業界標準の7インチリール上の8mmテープで供給されます。

ターゲットアプリケーションは多岐にわたり、小型サイズ、信頼性、明確な視覚表示が重要な分野に焦点を当てています。これには、通信機器（例：携帯電話）、オフィスオートメーション機器（例：ノートパソコン）、ネットワークシステム、各種家電製品、屋内標識やシンボルの照明が含まれます。これらのデバイス内での具体的な用途としては、キーパッドやキーボードのバックライト、ステータスインジケータ、マイクロディスプレイ、一般的な信号灯があります。

2. 詳細な技術パラメータ分析

適切な回路設計と信頼性の高い動作のためには、電気的、光学的、熱的な仕様を徹底的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がある限界を定義します。周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。最大連続DC順方向電流（IF）は25 mAです。デューティサイクル1/10、パルス幅0.1msのパルス条件下では、デバイスは60 mAのピーク順方向電流を扱うことができます。最大許容逆電圧（VR）は5 Vです。総消費電力は62.5 mWを超えてはなりません。動作温度範囲は-30°Cから+85°C、保管温度範囲はやや広く-40°Cから+85°Cです。重要なことに、このLEDは、一般的な鉛フリー（Pbフリー）実装プロファイルに適合する、ピーク温度260°Cで最大10秒間の赤外線リフローはんだ付けに耐えることができます。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、標準試験条件下でTa=25°Cで測定された代表的な性能パラメータです。知覚される明るさの尺度である光度（Iv）は、標準試験電流20 mAで駆動した場合、最小18.0ミリカンデラ（mcd）から最大71.0 mcdの範囲です。視野角（2θ1/2（半値角の2倍）と定義）は130度です。この広い視野角により、オフアクシス位置からの視認性が重要なアプリケーションに適しています。

スペクトル特性は、いくつかの波長によって定義されます。ピーク発光波長（λP）は代表値574 nmです。知覚される色を定義する主波長（λd）は、20 mAで567.5 nmから576.5 nmの指定範囲を持ちます。スペクトル線半値幅（Δλ）は代表値15 nmで、発せられる緑色光のスペクトル純度を示しています。

電気的には、20 mAにおける順方向電圧（VF）は最小1.9 Vから最大2.4 Vの範囲です。逆電流（IR）は、逆電圧5 Vを印加した場合、最大10 μAと規定されています。

3. ビンランキ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、設計者はアプリケーションの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（VF）ランク

LEDは、20 mAにおける順方向電圧降下に従ってビン分けされます。ビンコード、最小および最大電圧は以下の通りです：コード4（1.9V - 2.0V）、コード5（2.0V - 2.1V）、コード6（2.1V - 2.2V）、コード7（2.2V - 2.3V）、コード8（2.3V - 2.4V）。各ビン内の許容差は±0.1ボルトです。同じVFビンからLEDを選択することで、個別の電流制限抵抗なしに複数のLEDを並列接続する場合の均一な輝度維持に役立ちます。

3.2 光度（IV）ランク

このビン分けは、20 mAでの光出力に基づいてLEDを分類します。ビンは以下の通りです：コードM（18.0 - 28.0 mcd）、コードN（28.0 - 45.0 mcd）、コードP（45.0 - 71.0 mcd）。各光度ビンの許容差は±15%です。これにより、設計者は高視認性が必要な場合や低消費電力が求められる場合など、アプリケーションに適した輝度レベルを選択できます。

3.3 色相（主波長）ランク

色の一貫性を制御するため、LEDは主波長によってビン分けされます。ビンは以下の通りです：コードC（567.5 - 570.5 nm）、コードD（570.5 - 573.5 nm）、コードE（573.5 - 576.5 nm）。各ビンの許容差は±1 nmです。複数のインジケータ間での色合わせが重要なアプリケーションでは、同じ色相ビンからのLEDを使用することが重要です。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、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、堅牢な設計に不可欠です。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

I-V特性曲線は、LEDを流れる電流とその両端の電圧との関係を示します。このような典型的なAlInGaP LEDの場合、曲線は指数関数的な上昇を示します。電流が著しく増加し始めるニー電圧は約1.8-1.9Vです。この点を超えると、電圧のわずかな増加が電流の大幅な増加を引き起こします。これは、熱暴走を防止し安定動作を確保するために、定電流ドライバまたは電流制限抵抗を使用することの重要性を強調しています。

4.2 光度 vs. 順方向電流

この曲線は、光出力が駆動電流にどのように比例するかを示します。一般的に、光度はある点までは電流とほぼ線形に増加します。しかし、非常に高い電流では、チップ内での発熱増加により効率が低下します（効率ドループ）。推奨される20mA以下で動作させることで、最適な効率と長寿命を確保できます。

4.3 光度 vs. 周囲温度

LEDの光出力は温度に依存します。周囲温度（または接合温度）が上昇すると、光度は一般的に減少します。このデレーティング曲線は、特に上限の+85°C付近で、指定された動作温度範囲内で一定の輝度レベルを維持しなければならないアプリケーションを設計する上で重要です。

4.4 スペクトル分布

スペクトルパワー分布プロットは、各波長で発せられる光の相対強度を示します。緑色AlInGaP LEDの場合、この曲線は通常、主波長を中心とした単一の比較的狭いピークです。15 nmの半値幅（Δλ）は、適度に純粋な緑色を示しており、明確で鮮やかなインジケータに望ましい特性です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは、業界標準のSMDパッケージ外形に準拠しています。主要寸法には全長、幅、高さが含まれます。レンズはウォータークリアです。特に断りのない限り、すべての寸法は標準許容差±0.1 mmでミリメートル単位で提供されます。正確な寸法データは、正確なPCBフットプリントの作成と、適切な配置とはんだ付けを確保するために不可欠です。

5.2 推奨PCBランドパターンと極性

信頼性の高いはんだ接合の形成とリフロー中の適切な位置合わせを確保するために、推奨はんだパッドレイアウト（ランドパターン）が提供されます。この設計は、はんだフィレットの形成と熱緩和を考慮しています。カソード（負極）端子は、通常、パッケージ本体の刻印（切り欠き、ドット、緑色のマーキングなど）によって識別されます。デバイスが機能するためには、実装時の正しい極性方向が必須です。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 赤外線リフローはんだ付けパラメータ

鉛フリー（Pbフリー）はんだプロセスの場合、特定の温度プロファイルが推奨されます。このプロファイルには通常、予熱ゾーン（例：150-200°C）、制御された立ち上がり、ピーク温度ゾーン、冷却ゾーンが含まれます。重要なパラメータは、デバイス本体温度が260°Cを10秒以上超えてはならないことです。LEDのエポキシレンズ、内部ワイヤーボンディング、または半導体ダイ自体への損傷を防ぐためには、このプロファイルへの遵守が必要です。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払う必要があります。はんだごて先端温度は300°Cを超えてはならず、LED端子との接触時間は、1回のはんだ付け操作で最大3秒に制限する必要があります。過度の熱を加えると、部品に不可逆的な損傷を与える可能性があります。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄は、互換性のある溶剤で行わなければなりません。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洗浄剤のみを使用してください。LEDは常温で1分未満浸漬する必要があります。過酷または指定外の化学洗浄剤は、プラスチックパッケージを劣化させ、変色、ひび割れ、または光出力の低下を引き起こす可能性があります。

6.4 保管および取り扱い

はんだ付け性を維持するためには、適切な保管が重要です。乾燥剤入りの未開封の防湿バッグには賞味期限があります。元の包装を開封すると、LEDは周囲の湿気に敏感になります（湿気感受性レベル、MSL 3）。1週間以内に使用するか、乾燥環境（例：乾燥剤入りの密閉容器または窒素キャビネット）で保管する必要があります。周囲湿度に1週間以上さらされた場合は、はんだ付け前にベーキングプロセス（例：60°Cで少なくとも20時間）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。

6.5 静電気放電（ESD）対策

LEDは静電気放電に敏感です。取り扱い手順には適切な接地を含める必要があります。作業者はリストストラップまたは帯電防止手袋を使用する必要があります。すべてのワークステーション、設備、機械は、半導体接合を劣化または破壊する可能性のあるESDイベントを防止するために、正しく接地されていなければなりません。

7. 包装および注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

この製品は自動実装向けに供給されます。8mm幅のエンボス加工キャリアテープに包装されています。テープは標準の7インチ（178mm）直径のリールに巻かれています。各リールには3000個のLEDが含まれています。フルリール未満の数量の場合、最小包装数量は500個です。包装はANSI/EIA-481規格に準拠しており、実装機の標準テープフィーダーとの互換性を確保しています。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

8.1 電流制限

LEDは電流駆動デバイスです。電圧源から給電する場合、直列抵抗は電流を制限する最も簡単な方法です。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_source - VF_LED) / I_desired。例えば、5V電源、VF 2.1V、希望電流20mAの場合、抵抗値は(5 - 2.1) / 0.02 = 145オームとなります。標準の150オーム抵抗が適しています。抵抗の電力定格も考慮する必要があります：P = I^2 * R = (0.02)^2 * 150 = 0.06Wなので、1/8W（0.125W）以上の抵抗で十分です。

8.2 熱管理

小型ですが、LEDは半導体接合部で熱を発生させます。過度の接合温度は光出力を減少させ、波長をシフトさせ、寿命を短縮します。高周囲温度または最大電流付近で動作する設計では、PCBレイアウトを考慮してください。LEDの熱パッド（存在する場合）の下にグランドプレーンまたは熱ビアを持つPCBを使用することで、放熱に役立ちます。他の発熱部品の近くにLEDを配置しないでください。

8.3 適用範囲と信頼性

このLEDは、標準的な商業用および産業用電子機器での使用を目的として設計されています。故障が安全性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（例：航空、医療生命維持装置、重要な輸送システム）では、追加の認定と具体的な協議が必要です。標準デバイスは、さらなる評価なしでは、そのような高信頼性アプリケーションには適さない場合があります。

9. 技術比較と差別化

LTST-S110KGKTは、AlInGaP技術に基づいており、特定の波長における従来のGaP（リン化ガリウム）やInGaN（窒化インジウムガリウム）などの他の緑色LED技術と比較して、明確な利点を提供します。AlInGaP LEDは、一般に、アンバーから赤色スペクトルでより高い効率と優れた温度安定性を提供し、特定の緑色波長では、古いGaP技術と比較して輝度と色安定性の点で優れた性能を発揮できます。その130度の視野角は、より指向性の高い光向けに設計されたサイドビューやトップビューパッケージよりも広く、広角視認性が有益なステータス表示用途での汎用性の高い選択肢となります。クリアレンズと高輝度AlInGaPチップの組み合わせにより、鮮やかで鮮やかな緑色が容易に識別できます。

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、スペクトルパワー分布曲線が最大強度に達する波長です。主波長（λd）はCIE色度図から導出され、LEDの知覚される色に一致する純粋な単色光の単一波長を表します。狭いスペクトルを持つLEDの場合、これらの値はしばしば近いですが、色の仕様にはλdがより関連性の高いパラメータです。

10.2 このLEDを電圧源で直接駆動できますか？

できません。LEDの順方向電圧は負の温度係数を持ち、個体ごとに異なります。電圧源に直接接続すると、制御されない電流が流れ、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。常に直列抵抗や定電流ドライバなどの電流制限機構を使用してください。

10.3 光度と波長にビン分けシステムがあるのはなぜですか？

製造上のばらつきにより、個々のLED間で性能にわずかな差が生じます。ビン分けは、特性が密接に一致するグループにそれらを分類します。これにより、設計者はアプリケーションに対して保証された最小/最大性能（例：輝度、色）を持つ部品を購入でき、特に複数のLEDを使用する場合に最終製品の一貫性を確保できます。

10.4 リフロー中に260°Cで10秒の制限を超えた場合、どうなりますか？

時間-温度プロファイルを超えると、いくつかの故障が発生する可能性があります：エポキシレンズの熱応力クラック、内部シリコーン封止材の劣化（黒ずみの原因）、ワイヤーボンディングの故障、または半導体チップ自体の損傷です。これにより、光出力の低下、色ずれ、またはデバイスの完全な故障が生じます。

11. 実践的な設計と使用例

11.1 民生機器のステータスインジケータ

ポータブルBluetoothスピーカーでは、単一のLTST-S110KGKTを電源/充電ステータスインジケータとして使用できます。メインの3.3Vまたは5Vレールから電流制限抵抗を介して10-15 mAで駆動することで、明確で明るい緑色の光を提供します。広い130度の視野角により、ほぼすべての角度からステータスが見えるようになります。設計には正しいPCBフットプリントを含め、LEDが高駆動電流を必要とする深い色合いや拡散レンズの後ろに配置されないようにする必要があります。

11.2 メンブレンキーパッドのバックライト

医療機器のキーパッドでは、同じ光度ビン（例：コードN）からの複数のLEDを周囲に配置して均一なバックライトを提供できます。均一な輝度を確保するために、適切な電流制限抵抗とともに直並列接続されます。狭い空間で多くのLEDを同時に駆動する場合は、熱管理を考慮する必要があります。

12. 技術紹介

LTST-S110KGKTは、基板上に成長させたAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を利用しています。順方向電圧が印加されると、電子と正孔がチップの活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP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、したがって発せられる光の波長（色）、この場合は緑色を決定します。チップはリードフレームパッケージに実装され、ワイヤーボンディングされ、チップを保護し出力ビームを形成するクリアエポキシレンズで封止されています。外部リードの錫メッキは、良好なはんだ付け性と酸化耐性を確保します。

13. 技術トレンド

SMDインジケータLEDの一般的なトレンドは、より高い効率（単位電力あたりのより多くの光出力）、改善された色の一貫性と鮮やかさ、より高密度なPCB設計を可能にする小型パッケージサイズに向かって続いています。また、高温高湿などの過酷な条件下での信頼性向上にも焦点が当てられています。小型化の追求は続いており、最もスペース制約の厳しい用途ではチップスケールパッケージ（CSP）LEDがより一般的になっています。さらに、制御電子機器をLEDダイと直接統合すること（例：定電流駆動や色混合のため）は、継続的な開発分野です。