LTST-C281KGKT チップLED データシート - 外形寸法 2.8x1.2x0.35mm - 電圧 2.4V - 電力 75mW - 緑色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度かつコンパクトな形状が求められる現代の電子機器アプリケーション向けに設計された、超薄型表面実装チップLEDであるLTST-C281KGKTの完全な技術仕様を提供します。本デバイスは、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、従来のLED技術と比較して優れた発光効率を提供する緑色光を出力します。その主な設計目標は、高密度PCBレイアウトの実現、自動組立プロセスとの互換性、および標準リフローはんだ付け条件下での信頼性の高い性能です。

この部品の中核的な利点は、超薄型ディスプレイ、モバイルデバイス、バックライトユニットなど、厳しい高さ制限のあるアプリケーションにおいて極めて重要な、0.35mmという非常に低いプロファイルです。これはグリーン製品に分類され、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、環境配慮型設計に適しています。パッケージは、高速ピックアンドプレース製造を容易にするため、業界標準の7インチ径リールに巻かれた8mm幅テープ上で供給されます。

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のあるストレスの限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、信頼性の高い長期性能のためには避けるべきです。

• 電力損失 (Pd):75 mW。これは、周囲温度(Ta)25°Cにおいて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、半導体接合部の過熱リスクがあり、劣化の加速や致命的な故障を引き起こす可能性があります。
• 順方向直流電流 (IF):30 mA。LEDに印加できる最大連続順方向電流です。
• ピーク順方向電流:80 mA。これは、厳密に1/10のデューティ比、0.1msのパルス幅というパルス条件下でのみ許容されます。この定格は、マルチプレクシングや短時間の信号表示シナリオに関連します。
• 逆電圧 (VR):5 V。この値を超える逆バイアス電圧を印加すると、LEDのPN接合の破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作温度範囲:-30°C ～ +85°C。LEDが正しく動作することが規定されている周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲:-40°C ～ +85°C。非動作時の保存温度範囲です。
• 赤外線はんだ付け条件:260°C、10秒間。これは、鉛フリーリフローはんだ付けプロセス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

これらのパラメータは、特に断りのない限り、標準試験条件Ta=25°C、IF=20mAで測定されます。これらはデバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度 (Iv):35.0 mcd（代表値）、最小18.0 mcd。これは、特定の方向に放射される光の知覚されるパワーを測定したものです。これは、明所視（CIE）人間の目の応答曲線に近似したセンサー・フィルターの組み合わせを使用して測定されます。
• 指向角 (2θ1/2):130度（代表値）。これは、光度が中心軸（0°）での値の半分に低下する全角度です。このような広い指向角は、面照明に適した、より拡散したランバート型の放射パターンを示しています。
• ピーク発光波長 (λP):574 nm。これは、放射光のスペクトルパワー分布が最大強度に達する波長です。
• 主波長 (λd):571 nm（IF=20mA時の代表値）。これはCIE色度図から導出され、光の知覚される色を最もよく表す単一波長を意味します。ピーク波長よりも色をより正確に表します。
• スペクトル半値幅 (Δλ):15 nm。これは、最大強度の半分での放射スペクトルの幅（半値全幅 - FWHM）です。半値幅が狭いほど、スペクトル的に純粋で飽和した色であることを示します。
• 順方向電圧 (VF):2.4 V（代表値）、IF=20mA時最大2.4 V。これは、指定電流で動作しているときのLED両端の電圧降下です。
• 逆電流 (IR):VR=5V時、10 μA（最大）。これは、指定された逆電圧が印加されたときに流れるわずかなリーク電流です。

3. ビ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性能ビンに分類されます。LTST-C281KGKTは3次元のビニングシステムを使用しています。

3.1 順方向電圧ビニング

単位はボルト(V)、IF=20mAで測定。各ビンの許容差は±0.1Vです。

• ビン 4: 1.90V (最小) - 2.00V (最大)
• ビン 5: 2.00V - 2.10V
• ビン 6: 2.10V - 2.20V
• ビン 7: 2.20V - 2.30V
• ビン 8: 2.30V - 2.40V

このビニングにより、設計者は直列接続で均一な輝度を必要とするアプリケーションや、精密な電流制御のために、Vfが密に一致したLEDを選択することができます。

3.2 光度ビニング

単位はミリカンデラ(mcd)、IF=20mAで測定。各ビンの許容差は±15%です。

• ビン M: 18.0 mcd (最小) - 28.0 mcd (最大)
• ビン N: 28.0 mcd - 45.0 mcd
• ビン P: 45.0 mcd - 71.0 mcd
• ビン Q: 71.0 mcd - 112.0 mcd

この分類は、LEDを輝度出力によってグループ化し、特定の最小強度要件を持つアプリケーション向けの選択を可能にします。

3.3 主波長ビニング

単位はナノメートル(nm)、IF=20mAで測定。各ビンの許容差は±1 nmです。

• ビン C: 567.5 nm (最小) - 570.5 nm (最大)
• ビン D: 570.5 nm - 573.5 nm
• ビン E: 573.5 nm - 576.5 nm

このビニングは色の一貫性を保証します。同じビン内のLEDは、人間の目にはほぼ同一の緑色の色合いに見え、これは複数LEDアレイやディスプレイにとって極めて重要です。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線が参照されていますが（例：スペクトル分布の図1、指向角の図6）、代表的な関係性を説明することができます。

光度 vs. 順方向電流 (I-V曲線):AlInGaP LEDの場合、光度は順方向電流とほぼ線形関係で増加しますが、ある点を超えると熱の増加により効率が低下する可能性があります。推奨される20mA以下で動作させることで、最適な効率と長寿命を確保します。

順方向電圧 vs. 温度:LEDの順方向電圧(Vf)は負の温度係数を持ちます。つまり、接合温度が上昇すると減少します。これは定電圧駆動回路で考慮する必要があり、温度上昇は電流増加につながる可能性があります。

スペクトル分布:放射スペクトルは主波長（代表値571nm）を中心としています。15nmの半値幅は、比較的狭い帯域の緑色光を示し、良好な色純度に寄与します。ピーク波長は、接合温度や駆動電流の増加に伴い、わずかに（一般的には長波長側に）シフトする可能性があります。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本デバイスはEIA標準パッケージ外形に準拠しています。主要な寸法特徴には、"極薄"部品となる全高0.35mmが含まれます。長さと幅は詳細なパッケージ図面（データシート参照）で定義されています。特に指定のない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、標準公差は±0.10mmです。レンズ材料はウォータークリア（透明）であり、光取り出し効率を最大化し、意図した指向角パターンを提供します。

5.2 極性識別とパッド設計

データシートには、推奨はんだ付けパッドレイアウトが含まれています。適切なパッド設計は、信頼性の高いはんだ接合の達成、リフロー中の正しい位置合わせの確保、および放熱管理に極めて重要です。カソードは通常、ノッチ、緑色の点、または異なるリード長さ/形状などによってデバイス上にマーキングされています。推奨パッド寸法は、リフロー中のトゥームストーニング（部品が一端で立ち上がる現象）を防止し、良好なはんだフィレットを容易にするのに役立ちます。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

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。このプロファイルはJEDEC標準に準拠し、一般的な目標として機能します。主要パラメータは以下の通りです:

• プリヒート:150-200°C。
• プリヒート時間:最大120秒。均一な加熱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。部品はこの温度で10秒間耐える定格です。
• 液相線以上時間 (TAL):はんだが溶融している時間は、部品に過度のストレスを与えることなく良好な金属間結合を形成するために制御する必要があります。

最適なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、および使用するオーブンに依存することを強調します。特定の組立ラインでの特性評価が推奨されます。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払う必要があります:

• はんだごて温度:最大300°C。
• はんだ付け時間:パッドあたり最大3秒。これは、LEDチップとプラスチックパッケージへの熱ダメージを避けるため、一度だけ行うべきです。

6.3 保管・取り扱い

• ESD（静電気放電）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、帯電防止マット、接地設備を使用して行うべきです。
• 湿気感受性:表面実装プラスチックパッケージとして、湿気吸収に敏感です。元の密閉された防湿バッグを開封した場合、推奨保管条件（≤30°C、≤60% RH）下で、672時間（28日）以内にIRリフローはんだ付けを行う必要があります。この期間を超える保管や管理されていない環境での保管の場合、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間のベーキングが必要です。これは、"ポップコーニング"（リフロー中の急速な蒸気膨張によるパッケージ割れ）を防ぐためです。

7. 包装・発注情報

標準包装は、7インチ（178mm）径リール上の8mm幅エンボスキャリアテープです。各リールには5000個が含まれます。フルリール未満の数量については、残在庫に対して最小包装数量500個が適用されます。テープとリールの仕様はANSI/EIA-481に準拠しています。テープの空ポケットは、部品を保護するためにトップカバーテープでシールされています。標準に従い、連続して欠品可能な部品（空ポケット）の最大許容数は2個です。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、以下を含むがこれらに限定されない幅広いアプリケーションに適しています：民生電子機器（電話機、タブレット、ノートPC）の状態表示灯、小型LCDやキーパッドのバックライト、装飾照明、自動車内装照明、汎用パネル表示灯。その薄型プロファイルは、スペースに制約のある設計に理想的です。

8.2 駆動回路設計

電流制限は必須:LEDは電流駆動デバイスです。最大順方向直流電流（30mA）を超えないようにするため、常に直列の電流制限抵抗または定電流駆動回路を使用する必要があります。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (電源電圧 - LEDのVf) / 希望電流。代表Vf 2.4V、希望電流20mA、電源5Vの場合：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130オーム。標準の130または150オーム抵抗が適切です。

熱管理:電力損失は低い（最大75mW）ですが、熱パッド（指定されている場合）周囲または一般的な配線幅に十分なPCB銅面積を確保することは、熱を放散し、LEDの効率と寿命を維持するのに役立ちます。特に高温環境下や高電流で駆動する場合に重要です。

8.3 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。指定外または強力な化学洗浄剤の使用は、プラスチックパッケージとレンズを損傷し、変色や割れを引き起こす可能性があります。

9. 技術比較と差別化

この部品の主な差別化要因は、その超薄型0.35mmの高さおよび、緑色チップにAlInGaP技術を使用している点です。

• 従来のLEDパッケージとの比較:古いLEDパッケージ（例：3mmまたは5mmスルーホール）と比較して、このSMDチップLEDは劇的に小さな占有面積とプロファイルを提供し、現代の小型化設計を可能にします。また、完全自動組立も可能にします。
• AlInGaP vs. その他の技術:緑色および黄色の場合、AlInGaP LEDは、リン化ガリウム（GaP）などの古い技術と比較して、一般的に高い発光効率と優れた温度安定性を提供します。これにより、より明るい出力と、様々な動作条件下でのより一貫した色が得られます。
• ウォータークリアレンズ:ウォータークリア（非拡散）レンズは、可能な限り高い光出力と明確な指向角パターンを提供します。これは、光をより広く散乱させて柔らかい外観にする拡散レンズとは対照的です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを抵抗なしで3.3Vで駆動できますか？

A: いいえ。電流制限抵抗なしで3.3Vを直接印加すると、30mAの最大値をはるかに超える電流が流れ、LEDを瞬時に損傷する可能性があります。常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。

Q: ピーク波長（574nm）と主波長（571nm）の違いは何ですか？

A: ピーク波長はスペクトルパワーが最も高い場所です。主波長は色知覚（CIE図）から導出され、実際に知覚される色合いをよりよく表します。これらはしばしば近い値ですが、特に非対称スペクトルを持つLEDでは同一ではありません。

Q: 指向角は130度です。これは、この円錐内でのみ光が見えるということですか？

A: いいえ、光はほぼ半球状のパターンで放射されますが、その強度は角度とともに低下します。130度の仕様は、強度が軸上（0°）値の半分になる角度です。この角度の外側でもいくらかの光は見えますが、著しく暗くなります。

Q: バッグを開封後、保管時間が672時間に制限されているのはなぜですか？

A: これは湿気感受性レベル（MSL）によるものです。プラスチック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。リフローはんだ付けの高温中に、この湿気が急速に蒸気に変わり、パッケージを割る（"ポップコーニング"）内部圧力を引き起こす可能性があります。672時間の制限は適切な保管を前提としています。ベーキングは吸収された湿気を除去します。

11. 実践的な設計・使用例

例1: マルチLEDステータスバー:携帯機器上に5セグメントのステータスバーを設計します。均一な輝度と色を確保するために、同じ光度ビン（例：すべてビンN）および同じ主波長ビン（例：すべてビンD）からのLEDを指定します。共通の定電流回路または、順方向電圧ビンの最大Vf（例：ビン8、2.4V）を使用して計算した個別の抵抗で駆動し、最悪ケースのVf変動があってもすべてのLEDが点灯することを保証します。

例2: 薄膜スイッチのバックライト:ここでは0.35mmの高さが極めて重要です。LEDは、ほとんど厚みを追加することなく、薄膜層上の半透明アイコンの真後ろに配置できます。20mAの代わりに10-15mAの電流で十分な場合があり、暗い環境で十分な照明を提供しながら、消費電力と発熱を低減できます。

12. 動作原理

LTST-C281KGKTは、AlInGaP材料から形成されたPN接合に基づく半導体光源です。接合の内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると、N型領域からの電子とP型領域からの正孔が活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。AlInGaP合金の特定のエネルギーバンドギャップが、放出される光子の波長（色）を決定し、この場合は可視スペクトルの緑色領域（約571nm）です。ウォータークリアエポキシパッケージはレンズとして機能し、光出力を整形し、脆弱な半導体チップに対して機械的および環境的保護を提供します。

13. 技術トレンド

LTST-C281KGKTのようなLEDの開発は、いくつかの主要な業界トレンドに従っています:

• 小型化:パッケージサイズ（占有面積と高さ）の継続的な縮小により、ますます小型で薄型の電子製品を可能にします。
• 効率向上:エピタキシャル成長とチップ設計の進歩（AlInGaPの使用など）により、ワットあたりのルーメン（lm/W）が向上し、所定の光出力に対する消費電力が削減されます。
• 信頼性と互換性の向上:パッケージ材料と構造の改善により、260°Cの鉛フリーリフロープロファイルへの耐性など、より高い温度耐性が可能になり、これは現在業界標準となっています。
• 標準パッケージ外形（EIA）およびテープ＆リール包装の採用は、大量生産、自動表面実装技術（SMT）組立ラインとの互換性にとって極めて重要であり、製造コストの削減を推進します。Adoption of standard package outlines (EIA) and tape-and-reel packaging is critical for compatibility with high-volume, automated surface-mount technology (SMT) assembly lines, driving down manufacturing costs.