SMD LED LTW-C283DS5 データシート - 2.8x3.5mmパッケージ - 順電圧3.2V - 白色 - 36mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTW-C283DS5は、自動プリント基板（PCB）実装向けに設計された表面実装型（SMD）LEDランプです。その小型フォームファクタは、幅広い電子機器におけるスペース制約のある用途に適しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDは、高輝度を実現する超薄型0.2mmのInGaN（窒化インジウムガリウム）白色チップを特徴とします。RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しています。デバイスは、EIA（電子工業会）規格に準拠した7インチ径リールに巻かれた8mmテープ上にパッケージングされており、高速自動実装機との互換性を保証します。その設計は、現代のPCB組立ラインで標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスにも対応しています。

主なターゲット市場は、通信機器、オフィスオートメーション機器、家電製品、産業機器を含みます。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、状態表示灯、マイクロディスプレイ、各種信号・シンボル照明などが挙げられます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

以下のセクションでは、LTW-C283DS5 LEDの電気的、光学的、熱的特性について詳細に説明します。

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値を定義します。周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 電力損失（Pd）：36 mW。これはLEDが熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（I_F(PEAK)）：50 mA。これは最大許容パルス電流であり、通常、デューティ比1/10、パルス幅0.1msの条件下で規定されます。連続動作には使用しないでください。
• 直流順電流（I_F）：10 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。
• 動作温度範囲：-20°C から +80°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作することが保証されています。
• 保存温度範囲：-40°C から +85°C。LEDはこれらの範囲内で損傷なく保管できます。
• 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パッケージが耐えられるピーク温度と時間プロファイルを定義します。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、特に断りのない限り、Ta=25°C、順電流（I_F）5mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_V）：最小112.0 mcdから最大280.0 mcdの範囲です。実際の値は、セクション4で説明するようにビンニング（分類）されます。測定は、CIE明所視感度曲線に近似したセンサーとフィルターを用いて行われます。
• 視野角（2θ_1/2）：130度。これは、0度（軸上）で測定したピーク光度の半分になる全角です。
• 色度座標（x, y）：CIE 1931色度図上での代表値はx=0.304、y=0.301です。これらの座標は発光の白色点を定義し、これもビンニングシステムの対象となります。
• 順電圧（V_F）：I_F=5mAにおいて、2.5Vから3.2Vの範囲です。正確な値はビンニングされます。
• 逆電流（I_R）：逆電圧（V_R）5Vを印加した場合、最大10 µA。このパラメータは赤外線（IR）テスト目的のみであり、LEDは逆バイアス下での動作を想定していないことに注意することが重要です。

2.3 熱に関する考慮事項

36 mWの電力損失定格と指定された動作温度範囲は、重要な熱パラメータです。周囲温度と順電流に影響される最大接合温度を超えると、発光出力の低下、劣化の加速、最終的には故障につながる可能性があります。特に最大定格電流付近で動作する場合、性能と信頼性を維持するためには、適切なPCB熱設計（放熱のための十分な銅パッド面積を含む）が不可欠です。

3. ビン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、LEDは主要パラメータに基づいてビン（区分）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要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順電圧（V_F）ビンニング

順電圧は、2.5V-2.6V（V1）から3.1V-3.2V（V7）まで、0.1V刻みの7つのビン（V1～V7）に分類されます。各ビンには±0.1Vの許容差が適用されます。これはドライバ回路の設計や、定電圧源で駆動されるアレイでの均一な輝度を確保する上で重要です。

3.2 光度（I_V）ビンニング

発光出力は、主に2つのビンに分けられます：

• ビン R：112.0 mcd から 180.0 mcd
• ビン S：180.0 mcd から 280.0 mcd

3.3 色調（色度）ビンニング

白色光の色は、CIE 1931図上の色度座標（x, y）によって定義されます。LTW-C283DS5は6つの色調ビン（S1～S6）を使用し、各ビンは色度図上の特定の四角形領域を表します。このビンニングにより、組立品内の複数LED間での色の一貫性が確保されます。各ビン内の（x, y）座標には±0.01の許容差が適用されます。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（例：代表的な順電流対順電圧、相対光度対順電流、相対光度対周囲温度）が参照されていますが、その傾向は分析的に記述できます。

LEDの順電圧（V_F）は負の温度係数を持ちます；接合温度が上昇すると減少します。逆に、光度は通常、接合温度が上昇すると減少します。本製品のInGaN白色チップでは、最大動作温度を超えると光出力が大幅に低下することが予想されます。視野角特性はランバートまたは準ランバート分布を示し、強度は0度で最も高く、130度の円錐の端に向かって低下します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LTW-C283DS5は標準的な2835パッケージフットプリントを採用しています。主要寸法は長さ約2.8mm、幅約3.5mmで、高さには超薄型0.2mmチップが含まれます。特に指定のない限り、すべての寸法公差は±0.1mmです。レンズ色は黄色で、光源はInGaN白色チップです。

5.2 推奨PCB実装パッドと極性

適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するため、PCB用の推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。LEDにはアノードとカソード端子があります。データシートには、カソードマーキングを示す図が含まれており、順バイアス印加時にデバイスが点灯するよう、組立時の正しい向きを確保するために不可欠です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けパラメータ

鉛フリーはんだ付けプロセスでは、以下の特定のリフロープロファイルが推奨されます：

• 予熱温度：150°C から 200°C。
• 予熱時間：最大120秒。
• ピーク温度：最大260°C。
• ピーク温度保持時間：最大10秒。LEDは2回以上のリフローサイクルにさらさないでください。

6.2 保管および取り扱い

静電気放電（ESD）対策：本デバイスはESDに敏感です。取り扱いは、リストストラップと帯電防止手袋を使用し、すべての設備を適切に接地して行ってください。

湿気感受性：LEDは乾燥剤入りの防湿バッグにパッケージングされています。密封状態では、温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で保管し、1年以内に使用してください。バッグを開封した後は、部品は湿気感受性レベル（MSL）3と評価されます。温度≤30°C、相対湿度≤60%で保管し、1週間以内にIRリフローを行う必要があります。元のバッグから出した状態で長期間保管した場合は、はんだ付け前に60°Cで少なくとも20時間のベーキング（乾燥）を行い、リフロー中のポップコーン現象による損傷を防止してください。

6.3 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。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分未満浸漬することは可能です。指定外の化学薬品はパッケージ材料を損傷する可能性があります。

7. 包装および発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは幅8mmのエンボスキャリアテープに供給されます。テープは標準的な7インチ（178mm）径リールに巻かれています。各リールには5000個が収容されています。フルリール未満の数量の場合、端数ロットの最小包装数量は500個です。包装はANSI/EIA-481規格に準拠しています。

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 代表的なアプリケーション回路

LEDは、最適な安定性と長寿命のため、通常は定電流源で駆動されます。定電圧電源では、直列抵抗を使用することができ、抵抗値 R = (供給電圧 V_supply- V_F) / I_F で計算されます。選択する I_F は、最大直流順電流10mAを超えてはなりません。並列アレイの場合、V_F のビンニング変動を補償し、電流の偏りを防ぐために、各LEDに個別の電流制限抵抗を使用することを強く推奨します。

8.2 設計における熱管理

光出力と寿命を維持するためには、効果的な放熱が重要です。設計者は、推奨されるPCBパッドレイアウトを使用すべきであり、これはしばしば大きな銅面への放熱用接続を含みます。絶対最大定格電流および温度での動作を避けることで、信頼性マージンを確保できます。

8.3 適用上の制限

データシートでは、これらのLEDは一般的な電子機器を対象としていると規定されています。例外的な信頼性を必要とする用途、または故障が安全性を脅かす可能性がある用途（例：航空、医療生命維持装置、交通制御）では、使用前にメーカーに相談する必要があります。

9. 技術比較とポジショニング

LTW-C283DS5は、いくつかの重要な差別化要因で位置づけられています：その超薄型0.2mmチップにより、一部の標準LEDと比較してより薄型の設計が可能です。InGaN白色チップの使用は、一般的に、異なる基板を用いた蛍光体変換青色LEDなどの旧来技術よりも高い効率と優れた演色性を提供します。130度の広い視野角は、集光ビームではなく広い照射を必要とする用途に適しています。自動SMT実装および標準IRリフロープロセスへの完全な互換性は、現代のコスト効率の高い製造ワークフローに適合しています。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: 光度ビンRとSの違いは何ですか？
A1: ビンRは112-180 mcdの範囲を、ビンSは5mA時に180-280 mcdの範囲をカバーします。ビンSを選択することで、より高い最低輝度が保証されます。

Q2: このLEDを3.3V電源で駆動できますか？
A2: 可能ですが、順電圧（V_F）ビンに依存します。ビンV6（3.0-3.1V）およびV7（3.1-3.2V）の場合、特に許容差を考慮すると、3.3V電源では直列電流制限抵抗が効果的に動作するための十分な電圧マージンが得られない可能性があります。専用の定電流LEDドライバまたはより高い供給電圧の使用が、より信頼性の高い方法です。

Q3: なぜ逆電流定格はIRテストのみのためなのですか？
A3: この仕様は製造時のテストで使用されます。LEDの半導体接合は、大きな逆電圧を遮断するようには設計されていません。アプリケーション回路では、逆電圧が印加される可能性がある場合、並列ダイオードなどの保護対策を使用する必要があります。

Q4: 防湿バッグ開封後の1週間のフロアライフはどの程度重要ですか？
A4: MSL 3の部品の場合、この時間を超えてリフロー前にベーキングを行わないと、高温はんだ付けプロセス中の蒸気圧（ポップコーン現象）による内部パッケージ損傷のリスクが大幅に高まり、即時または潜在的な故障の原因となります。

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、パネル上の12個のキーを均一に照らす必要があります。キーごとに1個のLTW-C283DS5 LEDを使用し、導光板の下に配置する計画です。均一で高い輝度を得るためにビンSのLEDを、すべてのキー間で均一な白色を確保するために単一の色調ビン（例：S3）のLEDを選択します。LEDは5Vラインから並列駆動され、それぞれに150Ωの直列抵抗が設けられます（結果として I_F≈ (5V - 2.9V)/150Ω ≈ 14mAとなり、推奨最大値10mAを上回る設計誤りが明らかになります）。より良い設計としては、~9.5mAを得るための220Ω抵抗の使用、または定電流ドライバアレイの実装が考えられます。PCBレイアウトは、グランドプレーンへの熱接続を含む推奨パッドパターンに従います。組立済み基板は指定プロファイルを使用した鉛フリーリフローオーブンを通過し、キーパッドは均一で明るいバックライトを提供します。

12. 動作原理

LTW-C283DS5は、InGaN（窒化インジウムガリウム）半導体チップに基づいています。ダイオードの閾値を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。この過程をエレクトロルミネセンスと呼びます。InGaN合金の特定の組成により、青/紫外スペクトルの光を発することが可能です。白色光を作り出すために、この一次発光は通常、蛍光体コーティング（おそらく黄色レンズ内に含まれる）を使用して変換され、一部の青色光を吸収して黄色光として再放出します。残りの青色光と蛍光体によって生成された黄色光の組み合わせが、人間の目には白色として知覚されます。

13. 技術トレンド

固体照明産業は、いくつかの明確なトレンドとともに進化を続けています。エネルギー効率を向上させる、より高い発光効率（ワットあたりのルーメン）への絶え間ない追求があります。演色評価数（CRI）は、特にディスプレイや建築照明において重要性を増しており、より自然な白色光を生成する蛍光体システムが求められています。携帯機器や高密度電子機器向けには、本製品のような超薄型チップの使用を支える小型化が依然として重要です。さらに、ドライバ、センサー、または複数色チップを単一モジュールに統合するLEDパッケージに見られる統合化もトレンドです。最後に、より高い動作電流および温度下での信頼性と長寿命は、継続的な研究開発の領域です。