LTSA-S089ZWETU SMD LED データシート - 黄色レンズ 白色光 - 50mA - 170mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTSA-S089ZWETUは、自動プリント基板（PCB）実装およびスペースが重要な制約となる用途向けに設計された表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）です。この部品は、InGaN（窒化インジウムガリウム）半導体を利用して白色光を生成し、それを黄色レンズでフィルタリングします。様々な電子機器における信頼性と性能のために設計されています。

1.1 主要な特徴と利点

• 環境適合性：本製品は、有害物質使用制限（RoHS）指令に準拠しています。
• 自動化対応パッケージング：直径7インチのリールに8mmテープで供給され、高速ピックアンドプレース組立プロセスを容易にします。
• 湿気感受性：JEDEC湿気感受性レベル2aを満たすように前処理されており、リフローはんだ付けプロセス中の信頼性を確保します。
• 自動車認定：認定プロセスは、自動車用途における個別光電子半導体のストレステスト認定規格であるAEC-Q102を参照しています。
• 標準化パッケージ：EIA（Electronic Industries Alliance）標準パッケージ外形を備えています。
• 互換性：本デバイスは集積回路（IC）互換であり、自動実装装置での使用に適しています。
• はんだ付けプロセス：赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに対応しており、これは鉛フリー実装の標準です。

1.2 ターゲット市場と用途

このLEDの主なターゲット市場は自動車産業、特にアクセサリー用途です。その堅牢な設計と認定は、車両内の過酷な環境条件に適しています。潜在的な使用例としては、室内照明、ダッシュボードインジケーター、スイッチのバックライト、車室内のその他の非重要照明機能などが挙げられます。

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生じる可能性のある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 電力損失（Pd）：170 mW。これは、LEDパッケージが熱限界を超えずに放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（I_FP）：100 mA。これは最大許容瞬間電流であり、通常は過熱を防ぐためにパルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で規定されます。
• 直流順電流（I_F）：50 mA。これは、信頼性の高い長期動作のために推奨される最大連続順電流です。
• 動作・保管温度範囲：-40°C から +100°C。この広い範囲により、寒冷時の始動から高温のエンジンルームまで、過酷な環境下での機能性が確保されます。

2.2 熱特性

熱管理はLEDの性能と寿命にとって極めて重要です。過度の接合温度は光出力の低下と故障の加速を引き起こします。

• 熱抵抗、接合部-周囲（R_θJA）：400 °C/W（標準値）。16mm²の銅パッドを持つFR4基板上で測定されたこの値は、半導体接合部から周囲空気へ熱がどれだけ効果的に移動するかを示します。値が低いほど優れています。
• 熱抵抗、接合部-はんだ付け点（R_θJS）：220 °C/W（標準値）。これは設計においてより有用な指標となることが多く、熱が主に放散される接合部からPCBパッドまでの抵抗を測定します。動作中の実際の接合温度を計算する際にこの値は重要です。
• 最大接合温度（T_J）：125 °C。半導体接合部の温度の絶対上限値です。

2.3 25°Cにおける電気光学特性

これらのパラメータは標準試験条件（T_a=25°C、I_F=20mA）で測定され、デバイスの性能を定義します。

• 光束（Φ_v）：7 lm（標準値）、範囲は6～8 lm。これは放射される光の総合的な知覚パワーです。
• 光度（I_v）：2450 mcd（標準値）、範囲は2100～2800 mcd。これは中心軸に沿って測定された単位立体角あたりの光パワー（カンデラ）です。高い値は明るく集光された出力を示します。
• 視野角（2θ_1/2）：120度（標準値）。これは光度が軸上の値の半分に低下する全角です。120度の角度は非常に広いビームを提供し、面照明に適しています。
• 色度座標（x, y）：(0.32, 0.31) 標準値。これらのCIE 1931座標はLEDの白色点の色を定義します。ビニングプロセスではこれらの座標に±0.01の許容差が適用されます。
• 順方向電圧（V_F）：20mA時で2.8V～3.4V、標準値はこの範囲の中間付近です。ビン内では±0.1Vの許容差が適用されます。
• ESD耐圧：2 kV（人体モデル、HBM）。この定格は、静電気放電に対する中程度の保護レベルを示し、管理された製造環境に適しています。

3. ビニングシステムの説明

生産における一貫した性能を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。LTSA-S089ZWETUは3コードシステム（例：D7/Y5/W30）を使用します。

3.1 順方向電圧（Vf）ビニング

LEDは20mA時の順方向電圧降下によってグループ化され、並列回路または定電圧源で駆動される場合の均一な輝度と電流消費を確保します。

• ビン D7：Vf = 2.8V ～ 3.0V
• ビン D8：Vf = 3.0V ～ 3.2V
• ビン D9：Vf = 3.2V ～ 3.4V

3.2 光度/光束（Iv）ビニング

このビニングは一貫した光出力レベルを確保します。各ビンについて光束（lm）と軸上光度（mcd）の両方が規定されています。

• ビン Y5：6.0-6.5 lm / 2100-2275 mcd
• ビン Y6：6.5-7.0 lm / 2275-2450 mcd
• ビン Y7：7.0-7.5 lm / 2450-2625 mcd
• ビン Y8：7.5-8.0 lm / 2625-2800 mcd

各ビン内の光度/光束には±10%の許容差が適用されます。

3.3 色（色度）ビニング

複数のLEDを一緒に使用する用途では、色の一貫性が重要です。ビニングはCIE 1931（x, y）色度座標に基づいて行われます。

• ビン W30：このビンは、角点が（x,y）：点1 (0.312, 0.283)、点2 (0.306, 0.316)、点3 (0.331, 0.340)、点4 (0.331, 0.307) のCIEチャート上の四角形で定義されます。生産ロット内のすべてのLEDは、±0.01の許容差でこの領域内に色座標を持つことになります。

4. 性能曲線分析

データシートには空間分布図（図2）が提供されています。この極座標プロットは120度の視野角を視覚的に表し、観測角度が中心軸（0°）から離れるにつれて光度がどのように減少するかを示しています。広角LEDの場合、パターンは典型的にはランバート型またはバットウィング型であり、狭いスポットライトではなく広い領域に均一な照明を確保します。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは業界標準のSMDパッケージで提供されます。すべての寸法はミリメートル単位で、特に指定がない限り標準公差は±0.2mmです。パッケージには、はんだ付け性と耐食性を向上させるための金メッキバージョンがあります。具体的な寸法図は元のデータシートに含まれており、長さ、幅、高さ、およびリード/パッド間隔が詳細に記載されています。

5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

赤外線または気相リフローはんだ付け用のランドパターンデザインが提供されています。この推奨フットプリントは、適切なはんだ接合部の形成、熱緩和、および機械的安定性を確保します。この設計に従うことは、規定の熱性能（R_θJS）を達成するために重要です。

5.3 極性識別

カソードは通常、デバイス本体に緑色の色合い、切り欠き、またはレンズやパッケージの角切りなどでマークされています。PCBのシルクスクリーンは、組立時の逆実装を防ぐためにカソードパッドを明確に示すべきです。

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プロファイル

鉛フリープロセスに準拠した詳細なリフロープロファイルが提供されています。主要パラメータは以下の通りです：

• 予熱：150-200°Cまで上昇。
• ソーク/予熱時間：最大120秒で、温度均一化とフラックスの活性化を可能にします。
• ピーク温度：最大260°C。液相線以上（例：217°C）の時間は、LEDパッケージとエポキシレンズへの熱ストレスを最小限に抑えるために制御する必要があります。
• 冷却速度：熱衝撃を防ぐために制御されます。

6.2 保管と取り扱い

湿気感受性レベル（MSL）2aデバイスとして：

• 密封袋：30°C以下、70%RH以下で保管。袋の密封日から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。暴露後4週間以内にIRリフローを完了することが推奨されます。
• 長期保管（開封済み）：乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管してください。
• 再ベーキング：4週間以上暴露された場合は、はんだ付け前に少なくとも48時間60°Cでベーキングし、吸収した湿気を除去してリフロー中のポップコーン現象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許容されます。エポキシレンズやパッケージマーキングを損傷する可能性のある強力なまたは未指定の化学薬品は避けてください。

7. パッケージングおよび注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは8mm幅のエンボスキャリアテープにパッケージングされています。テープは標準の7インチ（178mm）直径リールに巻かれています。各リールには2000個が含まれます。パッケージングはANSI/EIA-481仕様に準拠しています。ポケットサイズ、テープピッチ、リールハブの主要寸法詳細はデータシートの図面に提供されています。

7.2 ラベル情報

リールラベルには、部品番号（LTSA-S089ZWETU）および電圧（Vf）、光度（Iv）、色（例：D7/Y5/W30）の特定のビンコードが含まれます。これにより、用途要件に応じた正確なトレーサビリティと選択が可能になります。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 自動車室内照明：マップライト、読書灯、足元照明、および一般的な室内環境照明。
• インジケーターおよびバックライト：ボタン、スイッチ、計器パネルグラフィックのバックライト。インフォテインメントや空調制御システムのステータスインジケーター。
• 民生電子機器：自動組立が使用される、明るく広角の白色照明を必要とするデバイスに適しています。

8.2 重要な設計上の考慮事項

• 電流駆動：LEDは常に定電圧源ではなく定電流源で駆動してください。規定の光学特性を得るための推奨動作電流は20mAです。50mA DCを超えると絶対最大定格に違反します。
• 熱設計：予想される接合温度（T_J）を次の式を使用して計算してください：T_J= T_A+ (R_θJA× P_D)、ここでP_D= V_F× I_F。信頼性のためにT_Jが125°Cを十分に下回るようにしてください。推奨されるPCBパッドレイアウトと十分な銅面積をヒートシンクとして使用してください。
• 光学設計：120度の視野角は非常に広い拡散を提供します。より集光された光が必要な場合は、二次光学系（レンズまたは反射器）が必要になります。
• ESD保護：2kV HBMに定格されていますが、PCB上に標準的なESD保護対策（例：過渡電圧抑制ダイオード）を実装することは良い習慣です。特に自動車環境では重要です。

9. 技術比較および差別化

LTSA-S089ZWETUは、自動車アクセサリー市場向けに調整された属性の組み合わせによって差別化されています：

• 自動車グレード認定：AEC-Q102への参照は、民生グレードLEDとの重要な差別化要因であり、より厳しい環境ストレス条件（温度サイクル、湿度など）下でのテストを意味します。
• 広い動作温度範囲：-40°Cから+100°Cの範囲は、通常+85°Cで上限となる典型的な民生LED仕様を超えています。
• 特定の色ビニング（W30）：定義された白色点を提供し、複数のユニット間で色の一貫性を必要とする用途にとって重要です。
• 高光度：20mA時で標準2450 mcdは、広角SMD LEDとしては比較的高い出力であり、良好な輝度効率を提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 このLEDを50mAで連続駆動できますか？

直流順電流の絶対最大定格は50mAですが、電気光学特性は20mAで規定されています。50mAで動作するとより多くの光を生成しますが、同時に大幅に多くの熱を発生させます（電力損失 ～ Vf * 50mA）。これにより接合温度が上昇し、寿命が短縮され、光出力がより速く劣化する可能性があります。最大電流付近で動作させる場合は、徹底的な熱解析を実行することが不可欠です。

10.2 光束（lm）と光度（mcd）の違いは何ですか？

光束（ルーメン）は、LEDが全方向に放射する可視光の総量を測定します。光度（カンデラ）は、特定の方向、通常はその中心軸に沿って、LEDがどれだけ明るく見えるかを測定します。このLEDは高い軸上光度（mcd）を持ちながらも広いビーム（120°）を持ち、中程度の総光束（lm）をもたらします。面照明には光束がより関連し、指向性インジケーターには光度がより関連します。

10.3 なぜ保管とベーキング手順がそれほど重要ですか？

エポキシベースのパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に蒸発し、内部圧力を発生させることがあります。これにより、エポキシとリードフレーム間の剥離や、パッケージのクラック（ポップコーン現象）を引き起こし、即時または潜在的な故障につながります。MSL 2a取り扱い手順に従うことで、この故障モードを防止します。

11. 実用的なアプリケーションケーススタディ

シナリオ：自動車センターコンソールバックライトの設計設計者は、いくつかのボタンと小さなグラフィック表示を照らす必要があります。彼らは自動車認定、白色光、広い視野角のためにLTSA-S089ZWETUを選択します。推奨パッドレイアウトを使用してPCBを設計し、各LEDに20mA定電流駆動ICを使用します。すべてのボタン間で均一な輝度と色を確保するために、同じ光度ビン（例：Y6）と色ビン（W30）からLEDを選択します。PCBは、放熱を助けるためにLEDパッドに接続されたグランドプレーンで設計されます。組立中、密封リールはそのフロアライフ内で使用され、IRリフロープロファイルは厳密に守られます。最終製品は、自動車の温度および寿命要件を満たす、一貫性のある信頼性の高い照明を提供します。

12. 技術原理の紹介

LTSA-S089ZWETUは、InGaN（窒化インジウムガリウム）半導体技術に基づいています。白色LEDでは、青色発光InGaNチップが蛍光体層でコーティングされています。チップが青色光を発すると、蛍光体はその一部を吸収し、より長い波長（黄色、赤）で光を再放射します。残りの青色光と蛍光体変換光の組み合わせが、人間の目には白色に見えます。黄色レンズは最終的なフィルターとして機能し、色温度を調整したり、特定の美的効果を提供したりする可能性があります。この蛍光体変換白色LED技術は効率的で、様々な白色点の作成を可能にします。

13. 業界動向と発展

自動車および一般照明向けSMD LEDのトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、改善された演色性指数（CRI）、およびより高い接合温度での信頼性に向かって続いています。また、光出力を維持または増加させながらパッケージの小型化に向けた動きもあります。さらに、制御電子機器をLEDと直接統合したスマート照明システムがより一般的になっています。自動車室内では、マルチカラーおよび調光機能を備えたダイナミックな環境照明が成長傾向にありますが、この特定の部品は、コスト効率の高い機能的な照明用途に適した単色の静的ソリューションです。