LTST-C281KSKT イエローSMD LED データシート - 高さ0.35mm - 代表順電圧2.4V - 75mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C281KSKTは、極薄の垂直プロファイル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、超薄型表面実装チップLEDです。このデバイスは、明るい黄色光を発光するためにAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を利用しています。その主な設計目標は、自動化組立プロセスとの互換性、環境規制への準拠、そしてコンパクトなフォームファクターにおける信頼性の高い性能です。

このLEDの中核的な利点は、0.35mmという非常に低いプロファイルにあり、超薄型ディスプレイ、薄型民生機器のバックライト、高密度実装PCBのインジケータランプなど、スペース制約が厳しいアプリケーションに適しています。8mmテープに包装され、7インチ径のリールに供給されるため、高速ピックアンドプレース製造を容易にします。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は、周囲温度（Ta）25°Cで定義されます。これらの定格を超えると永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 電力損失（Pd）：75 mW。これは、LEDが劣化することなく熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順方向電流（I_F(PEAK)）：80 mA。これは過熱を防ぐため、パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許容されます。
• 連続順方向電流（I_F）：30 mA DC。これは連続動作における最大推奨電流です。
• 逆方向電圧（V_R）：5 V。この限界を超える逆方向電圧を印加すると、LEDのPN接合が破壊される可能性があります。
• 動作温度範囲：-30°C から +85°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。
• 保管温度範囲：-40°C から +85°C。
• 赤外線リフローはんだ付け条件：ピーク温度260°Cを最大10秒間耐え、標準的な鉛フリーはんだ付けプロセスに対応しています。

2.2 電気光学特性

主要な性能パラメータは、Ta=25°C、標準試験電流I_F= 20mAで測定されます。

• 光度（I_V）：最小28.0 mcdから最大180.0 mcdの範囲です。代表値はこの広いビニング範囲内に収まります（セクション3参照）。測定は、CIE明所視感度曲線に合わせてフィルタリングされたセンサーを使用して行われます。
• 視野角（2θ_1/2）：130度。これは、光度が軸上測定値の半分に低下する全角です。広く拡散した光放射パターンを示し、面照明や広角インジケータに適しています。
• ピーク発光波長（λ_P）：588 nm。これはスペクトルパワー分布が最大に達する波長です。
• 主波長（λ_d）：587 nm から 597 nm。これは、CIE色度図から導出され、LEDの色（黄色）を定義する人間の目が知覚する単一波長です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm。このパラメータは、最大強度の半分で測定された、発光のスペクトル純度または帯域幅を表します。
• 順方向電圧（V_F）：代表値は2.4Vで、2.0Vから指定最大値までの範囲です。これは20mAを導通しているときのLED両端の電圧降下です。
• 逆方向電流（I_R）：5Vの逆バイアスを印加した場合、最大10 μAです。

3. ビニングシステムの説明

製造における色と明るさの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に仕分けられます。LTST-C281KSKTは3コードのビニングシステム（例：D4-P-K）を使用します。

3.1 順方向電圧ビニング

ビンは、回路内のLEDが同様の電圧降下を持つことを保証し、並列構成での電流不均衡を防ぎます。

• ビン D2： V_F= 1.80V - 2.00V @20mA
• ビン D3： V_F= 2.00V - 2.20V @20mA
• ビン D4： V_F= 2.20V - 2.40V @20mA
• ビンごとの許容差：±0.1V

3.2 光度ビニング

これはLEDを光出力の明るさによってグループ分けします。

• ビン N： I_V= 28.0 mcd - 45.0 mcd @20mA
• ビン P： I_V= 45.0 mcd - 71.0 mcd @20mA
• ビン Q： I_V= 71.0 mcd - 112.0 mcd @20mA
• ビン R： I_V= 112.0 mcd - 180.0 mcd @20mA
• ビンごとの許容差：±15%

3.3 主波長ビニング

色合わせが重要なアプリケーションにおいて、黄色の正確な色調を定義します。

• ビン J： λ_d= 587.00 nm - 589.50 nm @20mA
• ビン K： λ_d= 589.50 nm - 592.00 nm @20mA
• ビン L： λ_d= 592.00 nm - 594.50 nm @20mA
• ビン M： λ_d= 594.50 nm - 597.00 nm @20mA
• ビンごとの許容差：±1 nm

4. 性能曲線分析

データシート内で特定のグラフ曲線（図1、図6）が参照されていますが、その意味合いはAlInGaP LEDにおいて標準的なものです。

• I-V（電流-電圧）曲線：ダイオードの典型的な指数関係を示します。順方向電圧は正の温度係数を示し、所定の電流において、接合温度が上昇するとV_Fがわずかに減少することを意味します。
• 光度 vs. 順方向電流：通常動作範囲（最大30mAまで）では、光度は順方向電流にほぼ比例します。これを超えて駆動すると、効率低下や熱効果の増加により、比例以下の増加になります。
• 光度 vs. 周囲温度：AlInGaP LEDの光出力は、一般に周囲温度（および接合温度）が上昇すると減少します。高温環境ではこの熱的デレーティングを考慮する必要があります。
• スペクトル分布：発光スペクトルは588nm（黄色）を中心とし、比較的狭い15nmの半値幅を持ち、良好な色飽和度を示しています。
• 視野角パターン：130度の視野角は、ほぼランバート型の放射パターンを示唆しており、強度は軸外れの視野角に対してほぼ余弦依存します。

5. 機械的仕様および包装情報

5.1 パッケージ寸法と極性

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、全高0.35mmが含まれます。パッケージはウォータークリアレンズを組み込んでいます。極性はカソードマーク、通常はパッケージまたはテープ上の切り欠き、緑色の点、またはその他の視覚的インジケータで示されます。正確なマーキングはパッケージ図面から確認してください。

5.2 推奨はんだランドパターン

リフロー中に信頼性の高いはんだ接合を形成するために、ランドパターン（はんだパッドフットプリント）が提供されています。このパターンは、適切なはんだ濡れ、リフロー中の部品の自己位置合わせ、長期的な機械的信頼性を促進するように設計されています。この推奨レイアウトに従うことは、トゥームストーニングや不良はんだ接続を防ぐために重要です。

5.3 テープ＆リール仕様

LEDは、保護カバーテープ付きのエンボスキャリアテープに包装され、7インチ（178mm）径のリールに巻かれています。

• ポケットピッチ：8mm（多くの小型SMD部品の標準）。
• リールあたりの数量：5000個。
• 端数品の最小発注数量（MOQ）：500個。
• 欠品部品：連続する空ポケットは最大2つまで許容されます。
• 標準：包装はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーはんだプロセス向けに、推奨される赤外線（IR）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°C から 200°C。
• 予熱時間：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（TAL）：ピーク温度の±5°C以内の持続時間は、最大10秒に制限する必要があります。部品はこのピーク温度を最大2回のリフローサイクルまで耐えることができます。

プロファイルはJEDEC標準に基づいています。エンジニアは、信頼性の高いはんだ接合を作成するために、特定のPCB設計、ソルダーペースト、およびオーブンに対してプロファイルを特性評価する必要があります。

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：リードごとに最大3秒。
• 制限：プラスチックパッケージと半導体ダイへの熱損傷を避けるため、手はんだ付けサイクルは1回のみ許可されます。

6.3 洗浄

ノークリーンソルダーペーストを使用したリフロー後は、通常洗浄は不要です。洗浄が必要な場合（例：フラックスを使用した手はんだ付け後）：

• 推奨溶剤：エチルアルコールやイソプロピルアルコール（IPA）などのアルコール系洗浄剤のみを使用してください。
• プロセス：LEDを常温で1分未満浸漬します。軽く攪拌しても構いません。
• 避けるべきこと：指定外の化学液体、超音波洗浄（機械的ストレスを引き起こす可能性あり）、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溶剤は使用しないでください。

7. 保管および取り扱い

7.1 湿気感受性

LEDパッケージは湿気に敏感です。吸収した湿気の急速な気化によるリフロー中のポップコーン現象（パッケージクラック）を防ぐために、保管条件の遵守が重要です。

• 密封バッグ（オリジナル包装）：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で保管してください。乾燥剤入りの防湿バッグに保管した場合の保存寿命は1年です。
• バッグ開封後：バッグ外での暴露時間は制限されます。リフロー前の推奨フロアライフは、温度≤30°C、相対湿度≤60%で保管した場合、672時間（28日間）です。
• 長期保管（開封後）：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てください。
• 再ベーキング：672時間以上暴露された部品は、吸収した湿気を除去するために、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングする必要があります。

7.2 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気放電による損傷を受けやすいです。すべての取り扱いおよび組立段階で予防措置を講じる必要があります。

• 作業者は接地されたリストストラップまたは帯電防止手袋を着用する必要があります。
• すべてのワークステーション、工具、および設備は適切に接地する必要があります。
• 作業台面には導電性または帯電防止マットを使用してください。
• 部品はESD保護包装で輸送および保管してください。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• ステータスインジケータ：民生機器（ルーター、セットトップボックス、スマートホームデバイス）、オフィス機器、産業用制御パネルにおける電源、接続性、機能ステータスランプ。
• バックライト：薄型機器のLCDディスプレイ用エッジライトまたはダイレクトバックライト、キーパッド照明、高さ制約のあるアイコン用バックライト。
• 自動車内装照明：ダッシュボードインジケータ、スイッチ照明、アンビエント照明（特定の自動車グレード要件の確認が必要）。
• 携帯型およびウェアラブルデバイス：バッテリーレベルインジケータ、スマートフォン、タブレット、フィットネストラッカーの通知ランプで、超低プロファイルの利点を活かせます。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：常に直列の電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F を使用して計算してください。電圧源に直接接続しないでください。
• 熱管理：電力損失は低いですが、特に最大電流付近または高温環境で動作する場合、はんだパッド下に十分なPCB銅面積または熱ビアを設けて熱を逃がし、光出力と寿命を維持してください。
• 並列接続：単一の電圧源から複数のLEDを直接並列接続することは避けてください。V_Fのわずかなばらつきが大きな電流不均衡を引き起こし、1つのLEDがほとんどの電流を消費する可能性があります。各LEDに個別の電流制限抵抗を使用するか、マルチチャンネルの定電流ドライバを使用してください。
• 光学設計：広い130度の視野角は、軸外れからの良好な視認性を提供します。集光が必要な場合は、外部レンズや光ガイドが必要になる場合があります。

9. 技術比較と差別化

LTST-C281KSKTは、そのクラスにおいて特定の利点を提供します：

• 標準厚LED（0.6mm以上）との比較：主な差別化要因は0.35mmの高さであり、従来のLEDが収まらないスペース制約の厳しいアプリケーションでの設計を可能にします。
• 他の黄色LED技術との比較：AlInGaP半導体材料の使用は、GaAsPなどの古い技術と比較して、より高い発光効率（単位電力あたりの光出力）、より良い温度安定性、優れた色純度（狭いスペクトル）を提供します。
• リール包装されていないLEDとの比較：8mmテープオンリール包装は、大量生産において大きな利点であり、高速自動ピックアンドプレースマシンとの互換性を確保し、組立時間とコストを削減します。
• 適合性：RoHS（有害物質の使用制限）指令を満たし、グリーンプロダクトに分類されており、多くの世界市場で販売される電子機器の必須要件です。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_P）：LEDが最も多くの光パワーを発する物理的な波長です。スペクトルから直接測定されます。

主波長（λ_d）：人間の色知覚（CIE図）に基づく計算値です。LEDの広帯域スペクトル出力と同じ色に見える単色光の波長です。色の定義とマッチングには、主波長がより関連性の高いパラメータです。

10.2 このLEDを30mAで連続駆動できますか？

はい、30mAは定格最大DC順方向電流です。ただし、最適な寿命と、高温環境などの実際の条件を考慮するため、この値をデレートすることが良いエンジニアリング慣行とされています。20mA（標準試験条件）以下で動作させると、LEDの動作寿命が大幅に延び、より安定した光出力を維持できます。

10.3 ビニングはなぜ重要で、どのビンを選ぶべきですか？

ビニングは、アプリケーション内での外観と性能の一貫性にとって重要です。例えば、複数のステータスLEDが並ぶパネルでは、異なる光度や波長ビンのLEDを使用すると、明るさや色合いが目に見えて異なってしまいます。

アプリケーションのニーズに基づいてビンを選択してください：厳密な色合わせ（例：ブランド固有の黄色）には、狭い主波長ビン（J、K、L、M）を指定します。複数ユニット間で一貫した明るさには、光度ビン（N、P、Q、R）を指定します。並列ストリングでの電流バランスには、順方向電圧ビン（D2、D3、D4）を指定します。

10.4 ヒートシンクは必要ですか？

単一のLEDを30mA以下で動作させる場合、75mWという低い電力損失のため、専用のヒートシンクは通常必要ありません。ただし、PCBレベルでの効果的な熱管理は不可欠です。これは、LEDのはんだパッドに接続された十分な銅面積（熱パッド）を提供して、熱をPCB基板（熱拡散体として機能）に伝導することを意味します。これは、LEDアレイや高温環境での動作において特に重要です。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：携帯型医療機器用の低バッテリーインジケータを設計しています。機器筐体は、インジケータ領域のPCBおよびすべての部品に対して内部高さ制限0.5mmがあります。

課題：高さ0.6mmの標準LEDは収まりません。

解決策：高さ0.35mmのLTST-C281KSKTが選択されました。3.3V電源用の電流制限抵抗が計算されます：R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45Ω。47Ωの標準値抵抗が選択され、I_F≈ 19mAとなります。広い130度の視野角により、様々な角度からインジケータが見えます。黄色は普遍的な注意/警告インジケータとして選択されます。テープ＆リール包装により自動組立が可能となり、製造効率と信頼性が確保されます。

12. 技術原理の紹介

LTST-C281KSKT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。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、光子（光）の形でエネルギーを放出します。活性層中のアルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの特定の組成が半導体の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。黄色光（~590nm）には、特定のバンドギャップエネルギーが設計されています。ウォータークリアエポキシレンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力パターンを形成します。

13. 技術トレンド

インジケータおよびバックライト用途のSMD LEDの一般的なトレンドは、以下の方向に進み続けています：

• 効率向上：ワットあたりのルーメン（lm/W）を増加させ、同じ光出力に対して消費電力を削減する材料と構造の開発。
• 小型化：パッケージサイズ（フットプリントと高さ）のさらなる縮小により、より薄い電子機器を実現します。このデバイスの0.35mm高さはこのトレンドの一部です。
• 演色性と色域の改善：ディスプレイバックライト用途では、より狭いスペクトルピークと特定の波長を持つLEDへの移行があり、より広い色域（例：Rec. 2020）を実現します。
• 信頼性と寿命の向上：より高い接合温度と過酷な環境条件に耐えるための包装材料（エポキシ、シリコーン）およびダイアタッチ技術の進歩により、動作寿命が延びます。
• 統合：複数のLEDチップ（RGB、RGBW）を単一パッケージに組み込む、または駆動電子回路（IC）をLEDと統合して設計を簡素化する（スマートLED）。