LTST-C281KFKT オレンジLED データシート - 高さ0.35mm - 順電圧2.4V - 消費電力75mW - 技術文書

1. 製品概要

LTST-C281KFKTは、コンパクトで高輝度なインジケータを必要とする現代の電子機器アプリケーション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、その最小限のプロファイルと自動実装プロセスとの互換性を特徴とするチップLEDのカテゴリに属します。

中核的な利点：このLEDの主な利点は、スペースに制約のある設計での使用を容易にする、0.35mmという極めて薄いパッケージ高さです。高発光効率と安定したオレンジ色の光出力で知られるAlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体材料を採用しています。本デバイスはRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、グリーン製品に分類されます。7インチ径リール上の8mmテープへのパッケージングにより、高速自動ピックアンドプレース装置との完全な互換性を実現し、大量生産を効率化します。

ターゲット市場：このLEDは、信頼性の高い明るい状態表示が必要な、民生用電子機器、オフィスオートメーション機器、通信機器、一般家電製品内のアプリケーションをターゲットとしています。その設計パラメータは、標準的な赤外線リフローはんだ付け技術を使用したプリント基板（PCB）への組み込みに適しています。

2. 技術パラメータ詳細

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発生する可能性が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。

• 消費電力（Pd）：75 mW。これは、指定された周囲条件（Ta=25°C）下でLEDパッケージが熱として放散できる最大電力です。この限界を超えると熱劣化のリスクがあります。
• ピーク順電流（I_FP）：80 mA。これは、パルス条件下（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）でのみ許容される最大許容瞬間順電流です。これは、短い電流サージに対応するために、DC定格よりも大幅に高くなっています。
• DC順電流（I_F）：30 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。光学特性を試験するための典型的な動作条件は20 mAです。
• 逆電圧（V_R）：5 V。この値を超える逆バイアス電圧を印加すると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作・保管温度：デバイスは周囲温度-30°Cから+85°Cの範囲で動作できます。非動作時の保管では、-40°Cから+85°Cの範囲に拡張されます。
• はんだ付け条件：このLEDは、ピーク温度260°C、持続時間10秒の赤外線リフローはんだ付けに耐えることができ、一般的な鉛フリー（Pbフリー）はんだプロセスプロファイルに適合します。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、特に断りのない限り、標準周囲温度25°C、順電流（I_F）20 mAで測定されます。これらは、通常動作条件下でのデバイスの性能を定義します。

• 光度（I_V）：最小45.0 mcdから代表値90.0 mcdの範囲です。光度は、明所視（CIE）人間の目の応答曲線に近似したセンサ・フィルタの組み合わせを使用して測定されます。実際の光度はビニングシステムの対象となります（セクション3参照）。
• 指向角（2θ_1/2）：130度。これは、中心軸（0°）で測定された値の半分に光度が低下する全角度です。このような広い指向角は、レンズなし（ウォータークリア）パッケージのチップLEDに典型的で、広く拡散した照明を提供します。
• ピーク発光波長（λ_P）：611 nm。これは、発光のスペクトルパワー分布が最大に達する波長です。オレンジ色の光の知覚される色調を定義します。
• 主波長（λ_d）：605 nm。CIE色度図から導出され、LEDの出力の知覚される色を最もよく表す単一波長であり、標準的なオレンジ色です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：17 nm。このパラメータは、発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。これは、最大パワーの半分でのスペクトル分布の幅です。17 nmという値はAlInGaP材料の特徴であり、良好な色飽和度を提供します。
• 順電圧（V_F）：代表値2.40 V、I_F=20mAでの最大値2.40 V。最小値は2.0 Vと規定されています。これは、指定された電流が流れているときのLED両端の電圧降下です。
• 逆電流（I_R）：逆電圧（V_R）5Vを印加したときの最大10 μA。これはオフ状態でのリーク電流を示します。

3. ビニングシステムの説明

生産ロット間で輝度の一貫性を確保するために、LTST-C281KFKTの光度はビンに分類されます。各ビンは、順電流20 mAの標準試験条件で測定された特定の光度値の範囲を表します。

ビンコードリストは以下の通りです：

• ビンコード P：45.0 mcd（最小） ～ 71.0 mcd（最大）
• ビンコード Q：71.0 mcd ～ 112.0 mcd
• ビンコード R：112.0 mcd ～ 180.0 mcd
• ビンコード S：180.0 mcd ～ 280.0 mcd

各光度ビンには+/-15%の許容差が適用されます。これは、例えばビンQ内の個々のLEDは、71.0 mcdから112.0 mcdの間の光度を持つことが保証されますが、実際の分布は公称ビン範囲の周りに±15%の広がりを持つ可能性があることを意味します。設計者は、この許容差を考慮し、アプリケーションに必要な輝度レベルに基づいて適切なビンを選択する必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートで特定のグラフ曲線（例：図1、図6）が参照されていますが、その典型的な挙動は技術に基づいて説明できます。

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

LTST-C281KFKTのようなAlInGaP LEDの場合、I-V関係は標準的なダイオードと同様に指数関数的です。順電圧（V_F）は、他のいくつかのLEDタイプと比較して温度係数が比較的低いですが、所定の電流では接合温度が上昇するとわずかに減少します。20mAでの指定V_F2.4V（代表値）は、駆動回路設計のための重要なパラメータです。

4.2 光度対順電流

光出力（光度）は、通常動作範囲（DC最大30mAまで）では順電流にほぼ比例します。ただし、熱効果の増加やドループにより、非常に高い電流では効率が低下する可能性があります。代表的な20mAで動作させることは、輝度と寿命の良いバランスを提供します。

4.3 温度特性

すべてのLEDと同様に、LTST-C281KFKTの性能は温度に依存します。接合温度が上昇すると、光度は一般的に減少します。主波長（λ_d）も温度の上昇に伴ってわずかに赤方偏移（波長の増加）を経験する可能性があり、知覚される色の微妙な変化を引き起こすことがあります。アプリケーションにおける適切な熱管理は、一貫した光学性能を維持するために重要です。

4.4 スペクトル分布

スペクトル出力は611 nm（ピーク）を中心とし、半値幅は17 nmです。これにより、高い色純度を持つ単色のオレンジ色の光が得られます。このスペクトルには、蛍光体変換白色LEDに見られる広い白色光成分は含まれていません。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは、EIA（Electronic Industries Alliance）標準のパッケージフットプリントを備えています。定義上の特徴は、高さ（H）0.35 mmの超薄型プロファイルです。すべての寸法図は、特に断りのない限り、標準公差±0.10 mmでミリメートル単位の測定値を指定しています。パッケージはウォータークリアであり、封止材は拡散レンズなしで透明であることを意味し、広い130度の指向角に寄与しています。

5.2 極性識別

データシートには、PCB上の推奨はんだパッドレイアウトを示す図が含まれています。このレイアウトは通常、アノードとカソードの接続を示します。LEDが機能するためには正しい極性が不可欠です。定格5Vを超える逆電圧を印加すると、即座に損傷を引き起こす可能性があります。

5.3 テープおよびリールパッケージング

部品は、7インチ（178 mm）径のリールに巻かれた8mm幅のエンボスキャリアテープ上で供給されます。これは自動SMD実装のための標準的なパッケージングです。各リールには5000個が含まれています。テープには部品を汚染から保護するためのカバーシールがあります。仕様書には、連続する部品ポケットが最大2つ空いている場合があり、残数の最小発注数量は500個であることが記載されています。このパッケージングはANSI/EIA-481規格に準拠しています。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリープロセス向けの推奨赤外線（IR）リフロープロファイルが提供されています。主なパラメータは以下の通りです：

• プリヒート：150°Cから200°Cの間の温度まで立ち上げます。
• プリヒート時間：最大120秒で、均一な加熱とソルダーペーストからの溶剤蒸発を可能にします。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間：LEDは最大10秒間ピーク温度にさらされるべきです。このプロファイルは、LEDパッケージを損傷することなく信頼性の高いはんだ接合部の形成を確保するために、JEDEC規格に準拠するように設計されています。ソルダーペーストメーカーの推奨事項に従い、基板固有の特性評価を実施することが重要です。異なるPCB設計や材料は熱プロファイルに影響を与えるためです。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、温度が300°Cを超えないはんだごてを使用してください。各はんだ接合部の接触時間は最大3秒に制限し、LEDへの熱ストレスを防ぐために、パッドごとに1回のみ行うべきです。

6.3 保管条件

適切な保管は、はんだ付け性を維持し、リフロー中の湿気による損傷（ポップコーン現象）を防ぐために不可欠です。

• 未開封パッケージ：乾燥剤入りの元の防湿バッグに入ったLEDは、温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で保管する必要があります。これらの条件下での推奨保管寿命は1年です。
• 開封済みパッケージ：防湿バリアバッグを開封したら、部品は温度≤30°C、相対湿度≤60%で保管する必要があります。開封後672時間（28日）以内にIRリフロー工程を完了することが推奨されます。
• 長期開封保管：672時間を超えて保管する場合は、部品を乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターに入れる必要があります。672時間以上開封状態で保管した場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間のベーキング（乾燥）を行い、吸収した湿気を除去する必要があります。

6.4 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、指定されたアルコール系溶剤のみを使用してください。LEDを常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。指定外の化学洗浄剤の使用は、LEDパッケージ材料を損傷する可能性があります。

7. アプリケーション提案

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、幅広い民生用および産業用電子機器における状態表示、小さなアイコンやシンボルのバックライト、パネル照明に適しています。例としては、ルーター/モデムの電源オンインジケータ、リモコンや家電製品のボタンのバックライト、コンピュータ周辺機器の状態ランプなどがあります。その薄型プロファイルは、内部スペースが限られている現代のスマートフォン、タブレット、ノートパソコンなどの超薄型デバイスに理想的です。

7.2 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。特に複数のLEDが並列に接続されている場合に均一な輝度を確保するために、各LEDと直列に電流制限抵抗を使用することを強く推奨します。単純な駆動回路は、電圧源（V_CC）、直列抵抗（R_S）、およびLEDで構成されます。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R_S= (V_CC- V_F) / I_F。ここで、V_FはLEDの順電圧（設計マージンとして2.4Vを使用）、I_Fは所望の動作電流（例：20mA）です。この構成は安定した電流調整を提供し、LEDを電流サージから保護します。

7.3 設計上の考慮事項

• ESD保護：AlInGaP LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱い手順には、適切なESD予防策（リストストラップ、静電気防止マット、接地設備の使用）を含める必要があります。LED自体にESD保護機能が統合されていない可能性があるため、ESDが発生しやすい環境では回路レベルの保護（例：サージ保護ダイオード）が必要になる場合があります。
• 熱管理：消費電力は低い（最大75 mW）ですが、PCBの銅パッドを通じた十分な放熱を確保することは、長期信頼性と一貫した光出力を維持するために重要です。特に高周囲温度条件下または最大電流付近で動作する場合に重要です。
• 光学設計：広い指向角とウォータークリアパッケージは、光が拡散して放射されることを意味します。より指向性のあるビームを必要とするアプリケーションでは、外部レンズや光導波路が必要になる場合があります。

8. 技術比較・差別化

LTST-C281KFKTは、主にその超薄型0.35mm高さによって差別化されています。これは、多くの標準的なチップLED（例：高さが0.55-0.65mmであることが多い0603または0402パッケージ）よりも薄いです。これは、現代の携帯型およびウェアラブル電子機器にとって重要な利点です。AlInGaP技術の使用は、GaAsPなどの古い技術と比較して、オレンジ/赤色に対してより高い発光効率と優れた温度安定性を提供します。標準的な鉛フリープロセス用IRリフローおよびテープ・アンド・リールパッケージングとの互換性は、大量生産のためのコスト効率の高いソリューションを提供し、大量・自動製造に適合しています。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: このLEDを3.3Vまたは5Vのロジック出力から直接駆動できますか？

A: できません。直列電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、3.3V電源で目標電流20mAの場合、抵抗値は約（3.3V - 2.4V）/ 0.02A = 45オームになります。直接駆動すると、最大電流を超えてLEDを破壊する可能性が高いです。

Q2: ピーク波長（611nm）と主波長（605nm）の違いは何ですか？

A: ピーク波長は、スペクトル出力曲線上の文字通りの最高点です。主波長は、知覚される色を単一波長として表す、色彩科学から計算された値です。このオレンジLEDの場合、両方の値は近く、飽和した色であることを確認しています。

Q3: ビンコードがQです。どのくらいの正確な輝度を期待できますか？

A: 20mAで測定した場合、71.0 mcdから112.0 mcdの間の光度を期待できます。ビンに対する+/-15%の許容差のため、個々のLEDの実際の値はその範囲内のどこでもあり得ます。重要な輝度マッチングアプリケーションでは、試験と選別が必要になる場合があります。

Q4: 130度の指向角はどのように解釈すればよいですか？

A: これは、LEDを真上（0°）から見たときに最大輝度が見えることを意味します。軸から外れるにつれて輝度は低下します。中心から65°の角度（130°/2）では、輝度は軸上値の半分になります。この角度を超えても光はまだ見えます。

10. 実践的な設計・使用事例

事例：携帯型Bluetoothスピーカーの状態インジケータ設計

設計者は、充電中状態を示すための低電力で明るいオレンジ色のLEDを必要としています。スピーカーのメインPCBには厚さ制約があり、LEDは薄いプラスチック拡散板の後ろに配置する必要があります。

実装：LTST-C281KFKTは、その0.35mmの高さが機械的スタックアップ内に収まるため選択されます。駆動回路は既存の3.3Vシステムレールを使用します。直列抵抗として47オーム（標準値）が計算されます：（3.3V - 2.4V）/ 0.02A ≈ 45オーム、約19mAを供給します。広い130°の指向角により、スピーカーの様々な角度から充電ランプが見えることが保証されます。LEDは大量生産時の自動実装のためにテープ・アンド・リールに配置されます。設計者は、明るい部屋でも視認性の高い高輝度を保証するために、サプライヤーからビンコードR以上を指定します。

11. 技術原理の紹介

LTST-C281KFKTはAlInGaP半導体技術に基づいています。この材料はIII-V族の化合物半導体です。p-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入されます。それらの再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。結晶格子中のアルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが直接発光の波長（色）を決定します。このLEDの場合、バンドギャップはオレンジスペクトル（約605-611 nm）で光子を生成するように設計されています。ウォータークリアエポキシ封止材は半導体チップを保護し、機械的安定性を提供し、一次光学素子として機能して光出力パターンを形成します。

12. 技術トレンド

LTST-C281KFKTのようなインジケータLEDのトレンドは、より洗練された製品設計を可能にするための小型化（より小さなフットプリントと薄型プロファイル）に向かって続いています。効率向上（mAあたりのより多くの光出力）は、バッテリー駆動デバイスの消費電力を削減するための絶え間ない推進力です。また、色の一貫性の向上とより厳密なビニングにも焦点が当てられており、複数のLEDが完全に一致する必要があるアプリケーションの要求を満たしています。さらに、スマート照明アプリケーションでは、高度なパッケージングおよびドライバICとのマルチチップモジュールでの統合は新興トレンドですが、単純なインジケータについては、このようなLEDのような個別部品が依然として非常にコスト効率が高く汎用性があります。