SMD LED LTST-S270KDKT データシート - 赤色 AllnGaP チップ - 20mA - 50mW - 技術文書

1. 製品概要

LTST-S270KDKTは、自動プリント基板（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。小型フォームファクタを特徴とし、スペースが限られたアプリケーションに適しています。本デバイスは、超輝度アルミニウムインジウムガリウムリン（AllnGaP）半導体チップを採用し、赤色光を発光します。ウォータークリアのレンズパッケージに収められており、高い信頼性と現代の製造プロセスとの互換性を求めるアプリケーション向けに設計されています。

1.1 特長

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• はんだ付け性を向上させたメッキリードを備えたサイドビュー型チップ構成。
• 高輝度を実現する超輝度AllnGaPチップ技術を採用。
• 自動ピック＆プレース実装向けに、7インチ径リールに8mmテープでパッケージング。
• EIA（Electronic Industries Alliance）標準パッケージ外形に準拠。
• IC互換の駆動特性。
• 自動実装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。

1.2 アプリケーション

このLEDは、小型サイズ、信頼性、効率的な実装が重要な幅広い電子機器を対象としています。代表的な適用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、ネットワーク機器の状態表示灯。
• オフィスオートメーションおよび民生機器：ノートパソコンやその他の携帯機器のキーパッドおよびキーボードのバックライト。
• 家電製品および産業機器：電源、モード、または状態表示灯。
• ディスプレイおよびサイネージ：屋内用途におけるマイクロディスプレイやシンボルの照明。

2. パッケージ寸法および機械的情報

LEDは標準SMDパッケージで提供されます。レンズ色はウォータークリア、光源色はAllnGaPチップによる赤色です。特に指定がない限り、すべての寸法公差は±0.1 mmです。部品の詳細な機械図面、推奨PCB実装パッド、テープ＆リール包装の詳細は原資料に記載されており、PCBレイアウト設計および実装プロセス計画に不可欠です。

3. 定格および特性

3.1 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。すべての値は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 電力損失（Pd）：50 mW
• ピーク順電流（I_F(PEAK)）：40 mA（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms時）
• 直流順電流（I_F）：20 mA
• 逆電圧（V_R）：5 V
• 動作温度範囲（T_opr）：-30°C ～ +85°C
• 保存温度範囲（T_stg）：-40°C ～ +85°C
• 赤外線はんだ付け条件：ピーク温度260°C、最大10秒間。

3.2 電気的・光学的特性

これらは、特に記載がない限り、Ta=25°C、I_F=20 mAで測定した代表的な動作パラメータです。

• 光度（I_V）：4.5 - 45.0 mcd（ミリカンデラ）。CIEの明所視感度曲線に近似するフィルターを用いて測定。
• 指向角（2θ_1/2）：130度。軸上（オンアクシス）値の半分の強度となる全角度として定義。
• ピーク発光波長（λ_P）：650.0 nm（代表値）。
• 主波長（λ_d）：630.0 - 645.0 nm。この単一波長が、CIE色度図上でLEDの知覚色を定義します。
• スペクトル半値幅（Δλ）：20 nm（代表値）。最大強度の半分の強度における発光スペクトルの幅。
• 順電圧（V_F）：1.6 - 2.4 V。
• 逆電流（I_R）：10 μA（最大）、V_R=5V時。

3.3 静電気放電（ESD）に関する注意

LEDは静電気放電および電圧サージに敏感です。取り扱いおよび実装時には適切なESD対策を実施する必要があります。これには、接地リストストラップや帯電防止手袋の使用、すべての装置および作業台が適切に接地されていることを確認することが含まれ、潜在的なまたは致命的なデバイス故障を防止します。

4. ビンランクシステム

生産における色および輝度の一貫性を確保するため、LEDは光度に基づいてビンに分類されます。LTST-S270KDKTの赤色出力には、20 mAで測定した以下のビンコードが使用されます。

• ビン J：4.5 - 7.1 mcd
• ビン K：7.1 - 11.2 mcd
• ビン L：11.2 - 18.0 mcd
• ビン M：18.0 - 28.0 mcd
• ビン N：28.0 - 45.0 mcd

各光度ビンの限界値には±15%の公差が適用されます。設計者は、最終アプリケーションで所望の輝度レベルを保証するために、必要なビンコードを指定すべきです。

5. 性能曲線分析

原資料には、様々な条件下でのデバイス挙動を理解する上で重要な代表的な性能曲線が含まれています。これらの曲線は通常、順電流と光度の関係（I_F対 I_V）、順電流と順電圧の関係（I_F対 V_F）、および周囲温度が光度に及ぼす影響を示しています。これらの曲線を分析することで、設計者は効率と輝度のために駆動電流を最適化し、電源設計のための電圧要件を理解し、高温環境での熱的デレーティングを考慮することが可能になります。

6. 実装および取り扱いガイドライン

6.1 洗浄

指定されていない化学洗浄剤はLEDパッケージを損傷する可能性があります。はんだ付け後や汚染による洗浄が必要な場合は、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を使用してください。エポキシレンズや内部構造への潜在的な損傷を防ぐため、浸漬時間は1分未満とすべきです。

6.2 はんだ付けプロセス

本デバイスは、SMD実装の標準である赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスと互換性があります。鉛フリー（Pbフリー）プロセスプロファイルが推奨されます。

• プリヒート：150°C ～ 200°C。
• プリヒート時間：最大120秒。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間：ピーク温度で最大10秒。リフローは2回を超えて実施すべきではありません。

はんだごてによる手動リワークの場合、先端温度は300°Cを超えず、接点ごとの接触時間は最大3秒に制限すべきです。信頼性の高いはんだ接合を確保し、LEDへの熱損傷を防止するため、JEDEC標準のリフロープロファイルおよびはんだペーストメーカーの推奨事項に従うことが極めて重要です。

6.3 保管条件

適切な保管は、はんだ付け性およびデバイスの信頼性を維持するために重要です。

• 未開封パッケージ：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で保管。乾燥剤入りの元の防湿バッグで保管した場合の棚寿命は1年です。
• 開封済みパッケージ：元の包装から取り出した部品の場合、保管環境は30°Cまたは60% RHを超えてはなりません。IRリフローは1週間以内に完了することが推奨されます（湿気感受性レベル3、MSL 3）。元のバッグ外での長期保管には、乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターを使用してください。1週間以上保管された部品は、はんだ付け前に吸収した湿気を除去するため、約60°Cで少なくとも20時間ベーキングする必要があります。

7. 包装および発注情報

大量実装向けの標準包装は、7インチ（178mm）径リールに巻かれた8mm幅エンボスキャリアテープです。各リールには4000個が含まれます。テープはトップカバーテープでシールされています。包装はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。少量の場合、最小500個単位での供給が可能です。テープは、連続する最大2個の部品欠落（空ポケット）を許容するように設計されています。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。特に並列構成で複数のLEDを駆動する場合、均一な輝度を確保するためには、各LEDと直列に電流制限抵抗を使用することが不可欠です。これにより、デバイスごとの順電圧（V_F）の自然なばらつきを補償します。電流制御なしで電圧源から直接LEDを駆動すると、過剰電流、熱暴走、および寿命短縮を引き起こす可能性があります。シンプルな直列抵抗方式（原資料の回路A）は、信頼性が高く一般的なアプローチです。

8.2 熱管理

パッケージは小型ですが、電力損失（最大50 mW）および動作温度範囲（-30°C ～ +85°C）は遵守されなければなりません。光度出力は一般に、接合温度が上昇すると低下します。LEDを最大電流付近で駆動するアプリケーション、または高い周囲温度環境では、銅パッドやトレースによる十分な放熱を提供するためのPCBレイアウトを考慮すべきです。

8.3 適用範囲および信頼性

本製品は、標準的な商業用および民生用電子機器での使用を意図しています。故障が安全性や健康を脅かす可能性があるような、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、交通制御）では、追加の認定および協議が必要です。適切に保護されない限り、本デバイスは連続的な屋外暴露や過酷な環境での使用には設計されていません。

9. 技術比較およびトレンド

赤色LEDへのAllnGaP技術の使用は、ガリウムヒ素リン（GaAsP）などの旧来技術に比べて大きな進歩を表しています。AllnGaPは優れた発光効率を提供し、同じ駆動電流でより高い輝度と、より良い温度安定性を実現します。サイドビュー型パッケージ（トップエミッティング型とは対照的に）は、光をPCB表面と平行に導く必要があるアプリケーション、例えばエッジライトパネルやキーボードバックライト用の導光アプリケーションに特に有利です。SMD LEDのトレンドは、より高い効率、より小型のパッケージ、および鉛フリーリフローはんだ付けのような自動化された高温実装プロセスとの幅広い互換性に向かって続いています。

10. よくある質問（FAQ）

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λ_P）は、光出力が最大となる波長です。主波長（λ_d）は、人間の目が知覚する単一波長であり、CIE色座標から計算されます。λ_dは色仕様により関連性が高いです。

Q: 直列抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

A: 強く推奨されません。順電圧には範囲（1.6V ～ 2.4V）があります。わずかにV_Fを上回る電圧源に直接接続すると、制御されない大きな電流が流れ、LEDを瞬時または時間の経過とともに破壊する可能性があります。

Q: なぜ指向角は130°と広いのですか？

A: 広い指向角は、サイドビュー型パッケージおよびレンズ設計の特徴です。焦点を絞ったスポット光ではなく、広範囲に均一な照明を必要とするアプリケーションに有益です。

Q: 正しいビンコードをどのように選択すればよいですか？

A: ビンコードの選択は、アプリケーションで必要な最小輝度に依存します。設計で少なくとも15 mcdが必要な場合は、ビンL以上（L、M、N）を指定すべきです。より高いビンを使用することで、-15%の公差があっても輝度要件が満たされることを保証します。

11. 設計および使用事例

シナリオ：メンブレンキーパッドのバックライト

設計者は、低照度操作のために赤色バックライトを必要とするシリコンゴムキーパッドを備えた医療機器を開発しています。キーパッド背面のスペースは非常に限られています。

設計上の選択：

1. LTST-S270KDKTは、そのサイドビュー発光特性から選択されました。これは、光を導光板の端に結合させたり、PCBレベルから半透明キーパッドレジェンドの側面を直接照明したりするのに理想的です。

2. 超輝度AllnGaPチップにより、ゴムキーパッド素材を通して拡散された後でも十分な光出力が確保されます。

3. 長期信頼性を確保し、密閉デバイス筐体内の発熱を最小限に抑えるため、駆動電流は15 mA（最大20 mA以下）が選択されました。

4. すべてのキーで明るく一貫した外観を保証するため、ビンM（18.0-28.0 mcd）が指定されました。

5. PCBレイアウトには推奨はんだパッド寸法が含まれ、各LEDと直列に0805サイズの電流制限抵抗が使用され、電源電圧およびLEDの代表的なV_Fに基づいて計算されました。

6. 実装業者は提供されたIRリフロープロファイルに従い、デバイスは使用前にMSL3要件に準拠するため管理された環境で保管されました。

このアプローチにより、最終製品の美的および機能的要求を満たす、信頼性が高く均一に照明されたキーパッドが実現しました。