SMD LED LTST-020KFKT データシート - 2.0x1.25x1.1mm - 1.8-2.4V - 72mW - オレンジ AlInGaP - 英語技術文書

1. 製品概要

本書は、表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）であるLTST-020KFKT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）実装および設置面積が厳しく制限される用途向けに設計されたミニチュアLEDファミリーに属します。本デバイスは、Aluminum Indium Gallium Phosphide（AlInGaP）半導体技術を利用して橙色光を出力します。そのコンパクトなフォームファクタと標準的な工業プロセスとの互換性により、多様な現代の電子機器への統合に適しています。

1.1 特長

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• 自動実装システム対応のため、業界標準の12mmテープに巻かれ、直径7インチのリールに収納。
• 標準EIA（Electronic Industries Alliance）パッケージ外形。
• 集積回路（I.C.）互換のロジックレベル。
• 自動実装・組立装置との互換性を考慮した設計。
• 赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに適しています。
• JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council） Moisture Sensitivity Level 3 に加速するためのプリコンディショニング済み。

1.2 アプリケーション

LTST-020KFKTは、複数の分野での多目的な使用を想定して設計されています。主な応用分野は以下の通りです：

• 電気通信： ルーター、モデム、ネットワークスイッチにおけるステータスインジケーター。
• オフィスオートメーション： プリンター、スキャナー、コピー機のキーとステータスインジケーターのバックライト。
• コンシューマーエレクトロニクス： スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、家電製品の電源/充電インジケーター。
• 産業用機器： 機械、制御システム、計装機器用のパネルインジケーター。
• 汎用表示： 信号およびシンボルの照明、前面パネルのバックライト、一般的な状態表示。

2. パッケージ寸法および機械的仕様

このLEDはコンパクトな業界標準の020パッケージに収められています。主な機械的寸法は以下の通りです:

• パッケージ長：2.0 mm
• パッケージ幅：1.25 mm
• パッケージ高さ: 1.1 mm
• リードピッチ: 1.05 mm

レンズカラー: ウォータークリア
発光色: Orange (AlInGaP)
注記： 全ての寸法はミリメートル単位です。特記なき場合、公差は±0.2mmです。本パッケージには、組立時の正しい向きを確認するための極性マーキング（通常はカソード表示）が付いています。

3. 定格および特性

特に断りのない限り、すべての仕様は周囲温度（Ta）25°Cで定義されています。絶対最大定格を超えると、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性があります。

3.1 絶対最大定格

• 消費電力（Pd）: 72 mW
• ピーク順方向電流 (I_F(peak)): 80 mA (デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms時)
• 連続順方向電流 (I_F): 30 mA DC
• 動作温度範囲 (T_opr): -40°C から +85°C
• 保存温度範囲 (T_stg): -40°Cから+100°C

3.2 電気的および光学的特性

以下の表は、デバイスが標準試験条件（I_F = 20mA)。

• 光度 (I_V): 90.0 - 280.0 mcd (millicandela)。測定は、CIE 明所視比視感度曲線に近似するフィルターを用いて行う。
• 指向角 (2θ_1/2): 110度（標準）。軸上強度が半減する全角度として定義される。
• ピーク発光波長（λ_p): 611 nm（標準）。
• 主波長（λ_d): 600 - 612 nm。CIE色度座標に基づく。
• スペクトル線半値幅（Δλ）： 17 nm（代表値）。
• 順方向電圧（V_F): 1.8 - 2.4 V。許容差は±0.1V。
• 逆方向電流 (I_R): V = 5V時、10 μA（最大）。_R 注記：このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータは赤外線テストの目的のみに使用されます。

4. ビンランキングシステム

生産および応用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。

4.1 順方向電圧 (V_F) ランク

Iにおけるビニング_F = 20mA。各ビンの許容差は±0.10Vです。
D2: 1.8V - 2.0V
D3: 2.0V - 2.2V
D4: 2.2V - 2.4V

4.2 光度 (I_V) ランク

Iにおけるビニング_F = 20mA。各ビンの許容差は±11%。
Q2: 90 - 112 mcd
R1: 112 - 140 mcd
R2: 140 - 180 mcd
S1: 180 - 220 mcd
S2: 220 - 280 mcd

4.3 主波長 (λ_d) ランク

Iにおけるビニング_F = 20mA。各ビンの許容差は±1nm。
P: 600 - 603 nm
Q: 603 - 606 nm
R: 606 - 609 nm
S: 609 - 612 nm

5. 典型的性能曲線と分析

動作条件と性能の関係を理解することは、最適な設計のために極めて重要です。

5.1 Forward Current vs. Forward Voltage (I-V Curve)

I-V特性は非線形であり、ダイオードに典型的なものです。順方向電圧（V_F) は正の温度係数を示し、所定の電流において接合温度が上昇するとわずかに減少することを意味します。設計者は電流制限回路を設計する際にこの点を考慮する必要があります。

5.2 光度 vs. 順方向電流

通常の動作範囲（定格連続電流まで）では、光出力（光度）は順方向電流にほぼ比例します。ただし、非常に高い電流では熱的影響の増大により効率が低下する可能性があります。絶対最大定格を一貫して超えて動作させると、ルーメン減衰を加速し寿命を短縮します。

5.3 光度対周囲温度

ほとんどのLEDと同様に、AlInGaPチップの光度は周囲温度（ひいては接合部温度）の上昇に伴って低下します。LEDが高温環境や放熱制限のある条件下で動作するアプリケーションでは、この熱的減衰を考慮する必要があります。データシートにはこの関係を示す曲線が記載されており、全ての想定動作条件下で一貫した輝度を確保するために極めて重要です。

5.4 分光分布

発光スペクトルは611 nm（オレンジ色）を中心としています。約17 nmのスペクトル半値幅は、蛍光体変換白色LEDのような広帯域光源と比較して、比較的純粋な単色オレンジ色であることを示しています。これにより、特定の色表示やフィルタリングを必要とする用途に適しています。

6. 組立および取り扱いガイドライン

6.1 推奨PCBパッドレイアウト

確実なはんだ付けと適切な位置合わせを保証するため、ランドパターン設計が提供されています。推奨パッド寸法は、リフロー工程におけるはんだフィレットの形成を考慮しています。指定されたパッド形状を使用することで、トゥームストーニング（部品の一端が浮き上がる現象）を防止し、良好な機械的・電気的接続を確保します。

6.2 はんだ付けプロセス

本デバイスは、鉛フリー（Pbフリー）はんだを含む赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに対応しています。J-STD-020Bに準拠した推奨リフロープロファイルを以下に示し、主要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
ピークリフロー温度： 最高260°C
液相線以上時間: ソルダーペースト仕様書に準拠
冷却速度: 熱応力を最小限に抑えるために制御されます。
注記： 実際のプロファイルは、基板の厚さ、部品密度、はんだペーストの種類を考慮し、特定のPCBアセンブリに対して特性評価を行う必要があります。

6.3 手動はんだ付け（必要な場合）

手動修理が必要な場合は、温度制御付きはんだごてを使用してください。
はんだごて先端温度： 最高300°C
はんだ付け時間： パッドごとに最大3秒。
はんだ付け中またははんだ付け後、LEDパッケージに機械的ストレスを加えないでください。

6.4 クリーニング

はんだ付け後のクリーニングが必要な場合は、承認済みの溶剤のみを使用してください。LED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分未満浸漬します。超音波洗浄や指定外の化学洗浄剤は、エポキシレンズやパッケージのシールを損傷する可能性があるため使用しないでください。

6.5 保管および湿気感受性

LEDは湿気に敏感です（MSL Level 3）。
シールドバッグ： 30°C以下、相対湿度70%以下で保管してください。バッグの封入日から1年以内に使用してください。
開封後： 30°C以下、60%RH以下で保管してください。大気にさらされた後、168時間（7日）以内にIRリフローを完了することを推奨します。
延長保管（開封済み）： 乾燥剤を入れた密閉容器または窒素デシケーター内で保管してください。
再ベーキング： 168時間以上大気に曝露された部品は、吸湿した水分を除去し、リフロー工程中の「ポップコーニング」を防止するため、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも48時間ベーキングする必要があります。

7. Packaging and Tape & Reel Specifications

本製品は、高速自動組立装置に対応したテープ＆リール形式で供給されます。

• リールサイズ： 標準7インチ（178mm）直径。
• テープ幅： 12 mm。
• ポケットピッチ： 4.0 mm.
• リールあたりの数量: 4,000個（フルリール）.
• 最小発注数量（MOQ）： 残りリールについては500個。
• カバーテープ： ポケット内のシール部品に適用。
• 包装基準： ANSI/EIA-481仕様に準拠。
• 欠品部品： リール仕様上、連続する空ポケットは最大2つまで許容されます。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮点

8.1 電流制限

LEDは電流駆動デバイスです。電圧源から駆動する場合、直列の電流制限抵抗は必須です。抵抗値（R）はオームの法則を用いて計算できます：R = (V_supply - V_F) / I_F. 最大Vを使用する_F データシートから（2.4V）を保守的な設計に用い、電流が所望の値を超えないようにする。例えば、5V電源から20mAで駆動する場合：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130Ω。電力定格（P = I²R）を考慮し、最も近い標準値（例：120Ωまたは150Ω）を選択する。

8.2 熱管理

LEDは小型ですが、半導体接合部で熱を発生します。定格電力損失（72mW）および動作温度範囲（-40°C ～ +85°C）を遵守する必要があります。最大電流（30mA）付近での連続動作時には、PCBが十分な放熱対策を提供していることを確認してください。これには、LEDの放熱パッド下（該当する場合）へのサーマルビアの使用、銅面への接続、密閉された換気のない空間での動作の回避などが含まれます。接合部温度が過度に上昇すると、光束出力の低下、寿命の加速、早期故障の可能性が生じます。

8.3 ESD（静電気放電）対策

このデータシートではESD耐性について明示的な定格は記載されていませんが、LEDは一般的に静電気放電（ESD）に対して敏感です。組み立ておよび取り扱い時には、標準的なESD対策を遵守してください：接地された作業台、リストストラップ、導電性容器の使用。

8.4 光学設計

110度の視野角は、様々な角度から視認されることを意図したステータスインジケータに適した、広く拡散する発光パターンを提供します。より集光されたビームが必要なアプリケーションでは、二次光学部品（レンズまたはライトパイプ）が必要となります。ウォータークリアレンズは、着色することなく真のチップ色（オレンジ）を見えるようにします。

9. 技術比較と選定ガイダンス

LTST-020KFKTは特定の属性の組み合わせを提供します。設計においてLEDを選定する際は、代替品と以下の点を比較してください。

• 技術 (AlInGaP): オレンジ/赤/琥珀色スペクトルにおいて、高効率と優れた色純度を提供します。GaAsPなどの旧来技術と比較して、一般的により優れた温度安定性と長寿命を有します。
• パッケージサイズ (020): 最小クラスの標準SMD LEDパッケージの一つで、高密度実装基板に最適です。より大きなパッケージ（例：0402、0603）は手作業での取り扱いが容易であったり、わずかに高い電力耐性を有する場合があります。
• 光度 (90-280mcd): この光度範囲は、屋内インジケータやバックライト用途に適しています。太陽光下での視認性が必要なアプリケーションや長距離信号表示には、より高輝度のLEDが必要となります。
• 電圧 (1.8-2.4V): 比較的低い順方向電圧により、電流制限抵抗での電圧降下を最小限に抑えつつ、低電圧ロジック電源（3.3V、5V）からの動作が可能となり、電力効率が向上します。

10. よくあるご質問 (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 (λ_p): 発光スペクトルが最大強度を持つ単一波長（このLEDでは典型的に611 nm）。
主波長（λ_d): 指定された白色基準光と組み合わせた時に、LEDの知覚色と一致する単色光の波長。CIE色度座標から導出され、人間の目の色知覚により密接に関連する（このLEDでは600-612 nm）。

10.2 このLEDを電流制限抵抗なしで駆動できますか？

いいえ。 電圧源からLEDを直接駆動すると、過剰な電流が流れ、順方向電流の絶対最大定格（30mA DC）を瞬時に超え、即座にまたは急速に故障します。直列抵抗または定電流駆動回路が常に必要です。

10.3 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？

完全な製品コード（例：LTST-020KFKT）には、V_F、I_V、およびλ_dの特定のビンを示す接尾辞が付いている場合があります。利用可能なビン組み合わせについては、メーカーまたは販売代理店にご確認ください。より厳格なビンを選択すると、生産ロット内の全ユニットの性能がより一貫しますが、コストや入手可能性に影響する可能性があります。

10.4 このLEDは自動車用途に適していますか？

この標準データシートにはAEC-Q101自動車認定は記載されていません。自動車環境（拡張温度範囲、振動、湿度）で使用するには、自動車規格に特化して認定されたLEDを選択すべきです。

11. 実践的な設計例

シナリオ: 3.3Vマイクロコントローラベースのデバイス用の電源「ON」インジケータの設計。
目標: 順方向電流を約15mA（長寿命を考慮した控えめな値）で、明確で視認性の高いオレンジ色の表示を実現すること。
手順:
1. パラメータ選択： データシートより、計算には典型的なV_F 2.1Vを使用する。目標I_F = 15mA。
2. 抵抗値計算： R = (V_supply - V_F) / I_F = (3.3V - 2.1V) / 0.015A = 80Ω.
3. Standard Value & Power Check: 標準的な82Ω抵抗を選択します。抵抗での電力損失：P = I²R = (0.015)² * 82 = 0.01845W。標準的な1/16W (0.0625W) または 1/10W の抵抗器で十分な余裕があります。
4. PCB レイアウト： LEDのアノードに直列に82Ω抵抗を配置してください。LEDのカソードはグランドに接続します。LEDについてはセクション6.1で推奨されているパッドレイアウトに従ってください。極性が正しいことを確認してください（PCBシルク上のカソードマークがLEDのマーキングと一致すること）。
5. 期待される性能： 15mAでは、発光強度は20mAの試験条件に比べて比例して低くなりますが、パネルインジケータとしては十分です。低い電流は接合温度も低下させ、長期信頼性を向上させます。