LTST-008GEBW SMD LED データシート - 白色拡散レンズ - RGBチップ - EIAパッケージ - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-008GEBW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です。白色拡散レンズを備え、単一パッケージ内に3つの異なる半導体チップ（緑色：InGaN、赤色：AlInGaP、青色：InGaN）を統合しています。この構成により、多様なカラー表示やバックライト用途が可能です。本デバイスは業界標準のEIAパッケージに収められており、幅広い自動実装機やリフローはんだ付け装置との互換性を確保しています。

1.1 特長

• RoHS環境指令に準拠。
• 量産実装向けに、7インチ径リールに巻かれた12mm幅テープに包装。
• 設計互換性のための標準EIAパッケージフットプリント。
• 集積回路との入出力互換性（I.C.互換）。
• 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。
• JEDEC Moisture Sensitivity Level 3に適合。

1.2 用途

このLEDは、省スペース化、信頼性の高い表示、または繊細なバックライトが求められる幅広い電子機器に適しています。主な用途分野は以下の通りです：

• 通信機器（ルーター、スイッチ、電話機など）。
• オフィスオートメーション機器（プリンター、スキャナー、複合機など）。
• 家電製品および民生用電子機器。
• 産業用制御パネルおよび装置。
• ステータスおよび電源インジケータ。
• 信号およびシンボル照明。
• フロントパネルおよびキーボードのバックライト。

2. パッケージ外形寸法とピン配置

LTST-008GEBWの機械的外形は、標準EIAパッケージ寸法に準拠しています。特に断りのない限り、指定された寸法はすべてミリメートル単位で、一般的な公差は±0.1 mmです。統合RGBチップのピン配置は以下の通りです：

• 緑色チップ：アノードはピン(0,1)、カソードはピン2。
• 赤色チップ：アノードはピン3、カソードはピン4。
• 青色チップ：アノードはピン5、カソードはピン(6,7)。

このピン配置は正しい回路設計に不可欠であり、個別の色制御を適切に行うためには必ず従う必要があります。

3. 定格と特性

3.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、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。これらの定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 電力損失：102 mW（緑、青）、72 mW（赤）。
• ピーク順電流：全色で100 mA（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅時）。
• DC順電流：全色で30 mA。
• 動作温度範囲：-40°C ～ +85°C。
• 保存温度範囲：-40°C ～ +100°C。

これらの範囲外での動作は推奨されず、信頼性や寿命に影響を与える可能性があります。

3.2 推奨IRリフロー・プロファイル

鉛フリーはんだ付けプロセスでは、推奨される赤外線リフロープロファイルはJ-STD-020B規格に準拠する必要があります。プロファイルは通常、予熱ゾーン、ソークゾーン、ピーク温度を持つリフローゾーン、冷却ゾーンを含みます。このプロファイルに従うことは、熱衝撃を防止し、LEDパッケージや内部ダイを損傷することなく信頼性の高いはんだ接合を確保するために不可欠です。

3.3 電気的・光学的特性

これらの特性は、指定された試験条件下でTa=25°Cにおいて測定され、代表的なデバイス性能を示します。

• 光束（Φv）：CIEの明所視応答に近似したセンサー/フィルターで測定。
  • 緑色（IF=25mA）：最小 2.81 lm、最大 7.12 lm。
  • 赤色（IF=20mA）：最小 1.07 lm、最大 2.71 lm。
  • 青色（IF=15mA）：最小 0.32 lm、最大 0.82 lm。
• 指向角（θ1/2）：代表値130度。これは、光度が0度（軸上）の値の半分になるオフアクシス角度です。
• 主波長（λd）：色として知覚される単一波長。
  • 緑色：518 nm ～ 533 nm。
  • 赤色：618 nm ～ 628 nm。
  • 青色：455 nm ～ 464 nm。
• スペクトル半値幅（Δλ）：代表値は33 nm（緑）、20 nm（赤）、22 nm（青）。
• 順方向電圧（VF）：公差は +/-0.1V。
  • 緑色：25mA時 2.9V ～ 3.4V。
  • 赤色：20mA時 1.8V ～ 2.4V。
  • 青色：15mA時 2.6V ～ 3.4V。
• 逆方向電流（IR）：VR=5V時、最大 10 μA。注記：本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IR試験認定のためのみです。

4. ビンコード体系

LTST-008GEBWは、均一性を必要とする用途向けに光束と色度座標の一貫性を確保するため、ビンコード体系を用いて分類されています。

4.1 光束（IV）ランク

LEDは、指定された駆動電流での測定光束に基づいてビンに仕分けられます。ビンコード（H2, J1, J2, K1）は、最小から最大の光束値の範囲を定義します。各光束ビンの公差は +/- 11% です。

4.2 色度座標（CIE）ランク

色の一貫性は、詳細なCIE 1931色度座標ビニングシステムによって管理されます。データシートには包括的な表と、様々なビンコード（例：H2-H7, J2-J7, K2-K7など）をプロットした色度図が提供されています。各ビンは、4つの(x, y)座標点で指定されるCIEチャート上の四角形領域として定義されます。各色相ビン(x, y)の公差は +/- 0.01 です。この精密なビニングにより、設計者は、色合わせが重要なマルチLEDアレイやステータスインジケータ用に、ほぼ同一の色点を持つLEDを選択することができます。

5. 代表的な特性曲線

データシートには代表的な特性曲線のセクションが含まれており、様々な条件下でのパラメータ間の関係をグラフで表しています。これらの曲線は詳細な設計解析に不可欠です。提供された本文では具体的な曲線は詳細に記述されていませんが、通常は以下を含みます：

• 相対光度 vs. 順電流：各色の光出力が駆動電流とともにどのように変化するかを示します。
• 順方向電圧 vs. 順電流：各ダイオードのIV特性を示します。
• 相対光度 vs. 周囲温度：光出力の熱的デレーティングを示します。
• 分光パワー分布：各色チップの波長にわたる発光の相対強度をプロットします。

これらの曲線を参照することで、駆動回路の最適化、熱性能の管理、非標準動作条件下での挙動予測に役立ちます。

6. ユーザーガイドと実装情報

6.1 洗浄方法

実装後の洗浄は注意して行う必要があります。通常の室温でエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールのみを使用してください。LEDは1分未満浸漬するようにしてください。指定外の化学洗浄剤の使用は、LEDパッケージ材料、エポキシレンズ、または内部接続を損傷する可能性があります。

6.2 推奨PCBランドパターン

PCBの推奨フットプリント（ランドパターン）が提供されており、リフロー時の適切なはんだ接合形成、機械的安定性、熱管理を確保します。信頼性の高い表面実装着脱を実現するためには、このパターンに従うことが重要です。

6.3 テープ＆リール包装寸法

本デバイスは、7インチ（178mm）径リールに巻かれた標準12mm幅エンボスキャリアテープで供給されます。データシートには、自動実装装置のフィーダーとの互換性を容易にするため、テープポケット、カバーテープ、リールハブの詳細寸法が含まれています。

7. 設計上の考慮点とアプリケーションノート

7.1 電流制限

すべてのLEDと同様に、順電流は直列抵抗または定電流ドライバを使用して制限する必要があります。抵抗値は、電源電圧、所望の電流における特定の色チップの順方向電圧（VF）、および最大DC順電流定格（30mA）に基づいて計算する必要があります。長期信頼性のためには、代表的な試験電流（緑25mA、赤20mA、青15mA）以下で動作させることを推奨します。

7.2 熱設計

電力損失は比較的低いですが、特に高温環境下や複数のLEDを駆動する場合には、PCB上の適切な熱設計が重要です。PCBの銅面積はヒートシンクとして機能します。LEDのはんだパッドからより大きな銅面への良好な熱経路を確保することで、接合温度を低く保ち、光出力と動作寿命を維持するのに役立ちます。

7.3 拡散レンズを用いた光学設計

白色拡散レンズは、小さく明るいチップ光源からの光を散乱させることで、広く均一な指向角（代表値130°）を提供します。これにより、広い角度から視認性が必要なステータスインジケータに最適です。グレアやホットスポットを低減し、パネルバックライトに適した柔らかく均一な照明を作り出します。設計者は、特定の用途向けに光出力をモデル化する際に、この拡散効果を考慮する必要があります。

7.4 独立した色制御

各色チップに独立したアノード/カソードペアを持つLTST-008GEBWは、完全な独立制御を可能にします。これにより、3つの異なる状態（緑、赤、青）の静的表示、または個々のチャネルでパルス幅変調（PWM）を使用して多数の混合色を作り出すことができます。3つの独立した電流制限経路を管理するためには、慎重な回路設計が必要です。

8. 比較と選定ガイダンス

LTST-008GEBWは特定のニッチを占めています。主な差別化要因は、単一の標準SMDパッケージに統合されたRGB機能と、広角視認のための拡散レンズです。LEDを選定する際、エンジニアは以下を比較する必要があります：

• 単色 vs. マルチチップ：本デバイスは3つのインジケータを1つのフットプリントに統合し、基板スペースを節約します。
• クリアレンズ vs. 拡散レンズ：拡散レンズは、ピーク軸上強度と引き換えに、より広く均一な視認性を提供します。
• 光束ビニング：複数ユニット間で一貫した輝度を必要とする用途では、より狭い光束ビン（例：K1）を指定することが望ましいです。
• 色ビニング：色が重要な用途では、特定のCIEビンコードを指定することで、異なる製造ロット間や隣接するLED間の視覚的一貫性を確保できます。

9. よくあるご質問（FAQ）

Q: 3色すべてを最大DC電流で同時に駆動できますか？

A: できません。パッケージの絶対最大電力損失を超えてはなりません。定格最大値で緑（102mW）、赤（72mW）、青（102mW）を同時に駆動すると、パッケージの熱容量を大幅に超えます。電流をデレートするか、マルチプレキシング/PWMを使用して総電力を管理してください。

Q: JEDEC Level 3のプリコンディショニングの目的は何ですか？

A: デバイスの湿気感受性を示します。Level 3は、パッケージがリフローはんだ付け前にベーキングが必要となるまで、工場環境（≤30°C/60% RH）に最大168時間曝露できることを意味します。これはポップコーン現象（気化した湿気によるパッケージ割れ）を防止するためです。

Q: CIEビンコード表はどのように解釈すればよいですか？

A: 各ビンコード（例：H2）は、CIE 1931色度図上の小さな四角形領域を定義します。表内の4組の(x,y)座標ペアは、その領域の角です。測定された色度座標がその領域内に収まるLEDに、そのビンコードが割り当てられます。

Q: 逆方向保護ダイオードは必要ですか？

A: 本デバイスは試験目的で5Vの逆電圧に耐えられますが、逆バイアス動作用に設計されていません。逆電圧トランジェントが発生する可能性のある回路（誘導性負荷、ホットプラグなど）では、LEDの損傷を防ぐために、直列ダイオードやLED両端のTVSダイオードなどの外部保護を強く推奨します。

10. 技術原理とトレンド

10.1 動作原理

LEDの発光は、半導体材料におけるエレクトロルミネセンスに基づいています。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。特定の半導体化合物（緑/青：InGaN、赤：AlInGaP）がバンドギャップエネルギー、したがって発光の波長（色）を決定します。白色拡散レンズは通常、エポキシまたはシリコーンに散乱粒子（例：二酸化チタン）を添加して、チップからの点光源を拡散させるように作られています。

10.2 業界トレンド

SMD LED市場は、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、改善された演色性、およびより大きな小型化に向けて進化し続けています。LTST-008GEBWのようなマルチチップパッケージは、部品点数と実装の複雑さを減らす機能統合のトレンドを表しています。さらに、フルカラーディスプレイや建築照明など一貫性が最も重要とされる用途の要求を満たすため、光束と色の両方でより厳しいビニング公差が重視されています。自動車および産業用途におけるより高い信頼性への要求も、パッケージ材料と熱性能の進歩を推進しています。