SMD LED LTST-C281TGKT-2A データシート - 外形寸法 1.6x0.8x0.35mm - 電圧 2.5-3.1V - 緑色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C281TGKT-2Aは、現代のスペース制約の厳しい電子機器アプリケーション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、自動化されたプリント基板（PCB）実装プロセスに最適化されたミニチュアLEDファミリーに属します。この部品の主な市場は、基板面積が限られている携帯型およびコンパクトな電子機器が含まれます。

このLEDの核心的な利点は、わずか0.35mmという非常に薄いプロファイルであり、超薄型ディスプレイ、キーパッドのバックライト、携帯機器の状態表示などに適しています。InGaN（窒化インジウムガリウム）半導体チップを採用しており、これは高輝度の緑色光を効率的に生成することで知られています。本デバイスは有害物質使用制限（RoHS）指令に完全に準拠しており、国際的な環境基準を満たしています。EIA規格に準拠した7インチ径リールに巻かれた8mmテープに梱包されており、高速・自動化されたピックアンドプレース製造を容易にします。

1.1 主な用途

このLEDは汎用性が高く、幅広い電子機器で使用されます。主な用途分野は以下の通りです：

• 通信機器：コードレス電話、携帯電話、ネットワークハードウェアにおける状態表示およびバックライト。
• オフィスオートメーション：ノートパソコンやその他の周辺機器のキーボードおよびキーパッドのバックライト。
• 民生用電子機器および家電製品：電源表示、機能状態表示ランプ、ディスプレイバックライト。
• 産業機器：制御システムにおけるパネル表示および信号灯。
• マイクロディスプレイおよびシンボル照明：コンパクトな情報表示およびアイコン照明に使用されます。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

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。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、信頼性の高い設計では避けるべきです。

• 電力損失（Pd）：76 mW。これは、性能や信頼性を低下させることなくLEDパッケージが熱として放散できる最大電力です。この限界を超えると、半導体接合部の過熱リスクがあります。
• ピーク順電流（I_FP）：100 mA。これは、許容される最大瞬間順電流であり、通常はパルス条件下（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で規定されます。これは、過渡状態を考慮して連続定格電流よりも大幅に高くなっていますが、DC動作には使用してはいけません。
• DC順電流（I_F）：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電流です。駆動回路をこの電流以下で動作するように設計することは、寿命にとって重要です。
• 動作温度範囲（T_opr）：-20°C から +80°C。LEDがその仕様に従って機能する周囲温度範囲です。この範囲外での性能は特性評価されていません。
• 保存温度範囲（T_stg）：-30°C から +100°C。電源が入っていない状態でデバイスを保管する温度範囲です。
• 赤外線はんだ付け条件：260°C、10秒間。これは、リフローはんだ付け中にLEDが耐えられる最大の熱プロファイルを定義し、鉛フリー実装プロセスにとって重要です。

2.2 電気的および光学的特性

これらは、標準周囲温度25°Cで測定された代表的な性能パラメータです。これらは、通常の動作条件下でのデバイスの期待される動作を定義します。

• 光度（I_V）：35.5 - 90 mcd（ミリカンデラ）、I_F= 2mA時。これは、人間の目で見たLEDの知覚される明るさの尺度です。広い範囲は、ビニングシステムが使用されていることを示しています（セクション3参照）。試験条件は、CIEの明所視感度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ます。
• 視野角（2θ_1/2）：130度。これは、光度が軸上（0°）で測定された値の半分に低下する全角です。このような広い視野角は、ランバートまたは準ランバート放射パターンを示しており、集光ビームではなく面照明に適しています。
• ピーク発光波長（λ_P）：525 nm。これは、発光のスペクトルパワー分布が最大となる波長です。これはInGaNチップの物理的特性です。
• 主波長（λ_d）：520.0 - 535.0 nm、I_F= 2mA時。これはCIE色度図から導出され、LEDの知覚される色（緑）を最もよく表す単一波長です。色の一貫性のための重要なパラメータです。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：25 nm。これは、最大パワーの半分での発光スペクトルの幅です。半値幅が狭いほど、スペクトル的に純粋で飽和した色であることを示します。
• 順電圧（V_F）：2.5 - 3.1 V、I_F= 2mA時。指定された電流で動作するときのLED両端の電圧降下です。この範囲は、電流制限回路の慎重な設計を必要とします。
• 逆電流（I_R）：10 μA（最大）、V_R= 5V時。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、逆電圧が誤って印加された場合の小さなリーク電流を示します。データシートは、デバイスが逆動作用に設計されていないことを明示的に警告しています。

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に、LEDは主要なパラメータに基づいてビンに分類されます。これにより、設計者は色、明るさ、順電圧の特定の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順電圧（V_F）ランク

ビンは、試験電流2mAで2.5Vから3.1Vまで0.1Vステップで定義されます。例えば、ビンコード10はV_Fが2.5Vから2.6Vの間のLEDを含み、13は3.0Vから3.1Vの間のものを含みます。各ビンには±0.1Vの許容差が適用されます。厳密なV_FビンからLEDを選択することで、複数のLEDを並列駆動する際の均一な明るさを確保するのに役立ちます。

3.2 光度（I_V）ランク

ビンは、2mAで測定された光度に対して定義されます。コードはN2（35.5-45 mcd）からQ1（71-90 mcd）まであります。各ビンには±15%の許容差が適用されます。このビニングは、複数のインジケータまたはバックライトゾーンで一貫した知覚される明るさを必要とするアプリケーションにとって重要です。

3.3 色相（主波長）ランク

このビニングは色の一貫性を確保します。主波長は5nmステップでビニングされます：AP（520.0-525.0 nm）、AQ（525.0-530.0 nm）、AR（530.0-535.0 nm）。各ビンごとに±1 nmの厳密な許容差が維持されます。色合わせが重要なアプリケーション（例：多色ディスプレイや交通信号）では、狭い色相ビンを指定することが不可欠です。

4. 性能曲線分析

データシートは、様々な条件下でのデバイスの動作を理解するために不可欠な代表的な特性曲線を参照しています。具体的なグラフは本文では再現されていませんが、その意味を以下に分析します。

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

この曲線は、半導体ダイオードの電流と電圧の間の指数関数的関係を示します。LEDの場合、ターンオン電圧（約2.5-3.1V）とV_FがI_Fとともにどのように増加するかを示します。LEDは電流駆動デバイスであるため、適切な電流制限ドライバを設計する上でこの曲線は重要です。電圧の小さな変化が電流の大きな変化につながり、最大定格を超える可能性があります。

4.2 光度対順電流

このグラフは通常、通常の動作範囲（例：最大20mAまで）で光度が順電流とほぼ直線的に増加することを示しています。ただし、効率（ルーメン毎ワット）は最大定格よりも低い電流でピークに達する可能性があります。このピーク効率点を超えて動作すると、光出力の減少に対してより多くの熱が発生し、全体的な信頼性が低下します。

4.3 スペクトル分布

スペクトルグラフは、約25nmの特性幅（Δλ）を持つ525nmを中心とした単一のピークを示します。これは、InGaNチップからの単色緑色発光を確認します。スペクトルの形状と幅は、色純度およびLED光が他の色とどのように混合するかに影響を与えます。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはコンパクトなSMDフットプリントを持ちます。主要な寸法（特に明記しない限りすべてミリメートル、許容差±0.1mm）には、本体サイズが長さ約1.6mm、幅約0.8mmが含まれます。最も注目すべき特徴は、わずか0.35mmの高さであり、超薄型に該当します。パッケージはウォータークリアレンズを備えており、光を拡散せず、チップ本来の発光パターン（130°視野角）を保持します。

5.2 推奨PCB実装パッド

データシートはPCBのランドパターン設計を提供します。このパターンは、リフロー中に適切なはんだ接合部を形成し、良好な電気的接続、機械的強度、および放熱を提供するために重要です。推奨されるパッドレイアウトに従うことで、トゥームストーニング（一端が浮き上がる現象）を防止し、一貫した位置合わせを確保するのに役立ちます。

5.3 極性識別

SMD LEDにはアノード（+）とカソード（-）があります。データシートの図は通常、パッケージのカソード側をマークするか、内部チップの向きを示すことで極性を示します。動作には正しい極性が必須です。

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条件

鉛フリーはんだプロセスの場合、特定の熱プロファイルが推奨されます。ピーク温度は260°Cを超えてはならず、260°C以上の時間は最大10秒に制限する必要があります。プリヒート段階（例：150-200°C）は、アセンブリを徐々に加熱し、はんだペーストフラックスを活性化するために必要です。基板の厚さ、部品密度、およびオーブンの種類が結果に影響するため、プロファイルは特定のPCBアセンブリに対して特性評価されるべきです。データシートは、リフロープロファイリングに関するJEDEC規格への準拠を参照しています。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払って行う必要があります。推奨される最大はんだごて先温度は300°Cで、接点ごとの接触時間は3秒に制限する必要があります。過度の熱はLEDのエポキシパッケージおよび内部ワイヤーボンドを損傷する可能性があります。

6.3 洗浄

指定された洗浄剤のみを使用してください。推奨される溶剤は常温のエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールで、浸漬時間は1分未満に制限してください。過酷または未指定の化学薬品は、LEDレンズやパッケージ材料をクラックさせたり、曇らせたり、損傷させたりする可能性があります。

6.4 保管および取り扱い

• ESD対策：LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱いは、リストストラップ、帯電防止手袋、および適切に接地された作業台で行う必要があります。
• 湿気感受性：パッケージは湿気に敏感です。未開封のリールは、≤30°Cかつ≤90%RHで保管する必要があります。元の防湿バッグを開封すると、LEDは湿気感受性レベル（MSL）2aに分類され、工場の周囲条件（≤30°C/60%RH）に暴露されてから672時間（28日）以内にはんだ付けする必要があります。開封後の長期保管には、乾燥剤を入れた密閉容器に保管する必要があります。暴露時間が672時間を超える場合は、はんだ付け前に少なくとも20時間、60°Cでベーキングを行い、吸収された湿気を除去し、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。

7. 梱包および注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

LED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ます。テープ幅は8mmで、標準の7インチ（178mm）径リールに巻かれています。各リールには5000個が含まれます。フルリール未満の数量の場合、最小梱包数量は500個です。梱包はANSI/EIA-481規格に準拠しており、自動実装装置との互換性を確保しています。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

LEDは、定電流源で駆動するか、電源と直列に接続された電流制限抵抗を介して駆動する必要があります。抵抗値（R）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。最悪の場合の部品許容差があっても電流が限界を超えないようにするために、ビンまたはデータシートからの最大V_Fを使用することが重要です。例えば、5V電源、V_F3.1V、希望するI_F20mAの場合：R = (5 - 3.1) / 0.02 = 95オーム。標準の100オーム抵抗が安全な選択となり、わずかに低い電流になります。

8.2 熱管理

電力損失は低い（最大76 mW）ですが、適切な熱設計は寿命を延ばします。ヒートシンクとして機能するため、推奨されるPCBパッドを使用してください。LEDを他の発熱部品の近くに配置しないでください。より低い電流（例：20mAではなく10mA）で動作させると、内部発熱が大幅に減少し、動作寿命を劇的に延ばすことができます。

8.3 光学設計

130度の視野角は、広く均一な照明を提供します。より集光したビームを必要とするアプリケーションでは、外部の二次光学系（レンズ）が必要になります。ウォータークリアレンズは可能な限り高い光出力を提供しますが、目に見える明るいチップ像（ホットスポット）を引き起こす可能性があります。拡散した均一な照明が必要な場合は、拡散レンズ付きのLEDを使用するか、アプリケーションに導光板/拡散フィルムを追加することを検討してください。

9. 技術比較および差別化

LTST-C281TGKT-2Aの主な差別化要因は、その超薄型0.35mmの高さです。0603（高さ0.8mm）や0402（高さ0.6mm）などの標準的なSMD LEDと比較して、このデバイスはより厳しいZ高さ制約のある設計を可能にします。InGaNチップの使用により、同様のパッケージサイズの緑色光用のAlGaInPなどの古い技術と比較して、より高い輝度と効率を提供します。標準的な赤外線リフロープロセスおよびテープアンドリール梱包との互換性により、小型化または性能向上を求める多くの既存設計へのドロップイン置換が可能です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを20mAで連続駆動できますか？

A: はい、20mAは推奨される最大DC順電流です。最大の信頼性と長寿命のためには、10-15mAなどのより低い電流で動作することを検討してください。

Q: なぜ光度（35.5から90 mcd）にこれほど広い範囲があるのですか？

A: これはビニングプロセスを反映しています。特定の明るさ範囲内のLEDを得るには、注文時に希望するIVビンコード（N2、P1、P2、Q1）を指定する必要があります。

Q: 製品内の複数のLEDで色を一貫させるにはどうすればよいですか？

A: 注文時に厳密な色相ビンコード（例：AQのみ）を指定してください。これにより、すべてのLEDの主波長が5nmの範囲内に収まり、視覚的に一貫した緑色になります。

Q: リフローオーブンのプロファイルはピーク250°Cです。これは許容されますか？

A: はい、ピーク温度250°Cは最大定格260°C以下であり、プロファイルの他の側面（液相線以上の時間、ランプレート）が制御されている限り、一般的に許容されます。

11. 実用的な使用例

シナリオ：医療機器用メンブレンキーパッドのバックライト。

このデバイスは、キーのための薄型で信頼性の高い緑色バックライトを必要とします。LTST-C281TGKT-2Aは、その0.35mmの高さがメンブレンスイッチの積層構造内に収まるため選択されました。すべてのキーで明るく均一で一貫した緑色照明を確保するために、Q1強度ビンおよびAQ色相ビンからのLEDが選択されます。これらはフレキシブルPCB上に配置され、15mAで各々定電流ドライバICを介して駆動され、明るさと長期信頼性のバランスを取ります。アセンブリは慎重にプロファイルされた赤外線リフロープロセスを受け、LEDは使用前にMSL要件に準拠するためにドライキャビネットに保管されます。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッセンスを通じて光を発する半導体デバイスです。半導体材料（この場合はInGaN）のp-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合します。この再結合プロセスは、光子（光粒子）の形でエネルギーを放出します。発光の波長（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ます。InGaNは、スペクトルの青色、緑色、シアン領域の光を生成するために一般的に使用されます。チップの特定のドーピングと構造は、高効率と525nmでの所望の緑色を達成するように設計されています。

13. 技術トレンド

民生用電子機器向けSMD LEDのトレンドは、さらなる小型化、効率向上（ルーメン毎ワット）、および信頼性の向上に向かって続いています。ここで説明した0.35mmプロファイルのような超薄型パッケージへの移行は、ますます薄い最終製品を可能にします。また、ディスプレイアプリケーション向けに色の一貫性を改善し、色域を拡大することにも焦点が当てられています。さらに、システム設計を簡素化するために、ドライバ回路または複数のLEDチップを単一パッケージ内に統合する（例：RGB LED）ことが成長しているトレンドです。特に緑色LEDのための基礎となる半導体技術は、グリーンギャップを埋め、青色および赤色LEDに匹敵する効率を達成するための活発な研究分野です。