LTST-C170TBKT-5A ブルーSMD LED データシート - 外形寸法 3.2x1.6x1.1mm - 電圧 2.8V - 電力 76mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C170TBKT-5Aは、現代のコンパクトな電子機器アプリケーション向けに設計された表面実装型（SMD）発光ダイオード（LED）です。高さわずか1.10mmの超薄型チップLEDファミリーに属し、厳しい空間制約のあるアプリケーションに適しています。本デバイスは、高輝度の青色光を効率的に生成することで知られるInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体チップを採用しています。業界標準の8mmテープに封入され、直径7インチのリールに巻かれており、電子機器製造で一般的に使用される高速自動実装機との互換性を確保しています。

このLEDはグリーン製品に分類され、有害物質使用制限（RoHS）指令に準拠しています。また、プリント基板（PCB）への表面実装部品の組み立て標準である赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに対応するように設計されています。その電気的特性は集積回路（IC）のロジックレベルと互換性があり、駆動回路設計を簡素化します。

2. 技術パラメータ詳細解説

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がある限界を定義します。周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 電力損失（Pd）：76 mW。これは、連続動作時にLEDパッケージが安全に熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順方向電流（I_FP）：100 mA。これは、過熱を防ぐために通常パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で規定される、許容される最大瞬間順方向電流です。
• DC順方向電流（I_F）：20 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方向電流です。
• 動作温度範囲：-20°C から +80°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：-30°C から +100°C。デバイスはこれらの限界内で劣化することなく保管できます。
• 赤外線はんだ付け条件：260°C、10秒間。これは、リフローはんだ付けプロセスのピーク温度と時間許容値を定義します。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、特に断りのない限り、Ta=25°C、標準試験電流（I_F）5 mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_V）：11.2 - 45.0 mcd（ミリカンデラ）。これは、人間の目で見たLEDの知覚される明るさの尺度です。広い範囲は、デバイスが異なる輝度ビンで入手可能であることを示しています（セクション3参照）。
• 指向角（2θ_1/2）：130度。これは、中心軸（0°）での光度値の半分に低下する全角度です。130°の角度は、非常に広い視野パターンを示しています。
• ピーク発光波長（λ_P）：468 nm。これは、光出力が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：470.0 - 475.0 nm。これは、CIE色度図から導出された、LEDの光の知覚される色を最もよく表す単一波長です。この範囲は青色に対応します。
• スペクトル半値幅（Δλ）：25 nm。これは、最大出力の半分における発光スペクトルの幅であり、青色光のスペクトル純度を示します。
• 順方向電圧（V_F):2.65 - 3.05 V（代表値 2.80V）。これは、指定された試験電流で駆動したときのLED両端の電圧降下です。電流制限回路を設計するための重要なパラメータです。
• 逆方向電流（I_R）：10 μA（最大）、V_R=5V時。LEDは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータは品質保証のためだけに試験されます。

重要な注意事項：光度は、人間の目の応答（CIE曲線）をシミュレートするフィルターを用いて測定されます。デバイスは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱い時には適切なESD対策（リストストラップ、接地設備）が必須です。

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は性能ビンに分類されます。LTST-C170TBKT-5A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）、I_F= 5 mAで測定。各ビンの許容差は±0.1Vです。

• ビンコード 1: 2.65V（最小） から 2.75V（最大）
• ビンコード 2: 2.75V から 2.85V
• ビンコード 3: 2.85V から 2.95V
• ビンコード 4: 2.95V から 3.05V

これにより、設計者は並列駆動時に均一な輝度を必要とするアプリケーション向けに、V_Fが密に一致したLEDを選択できます。

3.2 光度ビニング

単位はミリカンデラ（mcd）、I_F= 5 mAで測定。各ビンの許容差は±15%です。

• L1: 11.2 から 14.0 mcd
• L2: 14.0 から 18.0 mcd
• M1: 18.0 から 22.4 mcd
• M2: 22.4 から 28.0 mcd
• N1: 28.0 から 35.5 mcd
• N2: 35.5 から 45.0 mcd

この広範囲のビンにより、インジケータランプからバックライトまで、アプリケーションの輝度要件に基づいた選択が可能です。

3.3 主波長ビニング

単位はナノメートル（nm）、I_F= 5 mAで測定。許容差は±1 nmです。

• ビンコード AD: 470.0 nm から 475.0 nm

これにより、この型番のすべてのデバイス間で一貫した青色の色調が確保されます。

4. 性能曲線分析

データシートには、異なる条件下でのデバイスの挙動を理解するために不可欠な代表的な性能曲線が参照されています。具体的なグラフは本文には再現されていませんが、その意味合いを以下に分析します。

4.1 電流-電圧（I-V）特性曲線

このようなInGaN LEDのI-V曲線は、特徴的な指数関数的上昇を示します。順方向電圧（V_F）は、所定の電流に対して比較的一定ですが、負の温度係数を持ちます—接合温度が上昇するとわずかに減少します。これは、熱暴走を避けるために定電圧駆動方式で考慮する必要があります。

4.2 光度-順方向電流特性

光出力（光度）は、代表的な動作範囲（最大20mAまで）では順方向電流にほぼ比例します。しかし、効率（ルーメン毎ワット）は通常、最大定格よりも低い電流でピークに達し、発熱の増加や半導体内のドループ効果により、より高い電流では低下します。

4.3 スペクトル分布

スペクトル出力曲線は、468-470 nm付近を中心とした単一のピークを示し、代表的な半値幅は25 nmです。主波長（知覚される色）はこのスペクトルから導出されます。スペクトルは電流に対してほぼ安定していますが、ピーク波長は接合温度の変化に伴ってわずかにシフトする可能性があります（通常 0.1-0.2 nm/°C）。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

このLEDは業界標準のEIAパッケージ外形を備えています。主要寸法には、本体サイズが約3.2mm（長さ）x 1.6mm（幅）、そして特徴的な超薄型プロファイルである高さ1.10mmが含まれます。詳細な機械図面に特に指定がない限り、すべての寸法公差は通常±0.10mmです。レンズはウォータークリアであり、色を変えないため青色LEDに最適です。

5.2 極性識別とパッド設計

部品にはアノードとカソードがあります。極性は通常、パッケージ上の刻印（切り欠き、点、角切りなど）で示されます。データシートには、PCBレイアウト用のはんだ付けパッド寸法の提案が含まれています。これらの推奨事項に従うことは、信頼性の高いはんだ接合の達成、リフロー時の適切な位置合わせ、熱応力の管理にとって重要です。パッド設計はまた、トゥームストーニング（はんだ付け時の一端の浮き上がり）を防止するのにも役立ちます。

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

本デバイスは、鉛フリーはんだペースト用の赤外線リフローはんだ付けに対応しています。一般的にJEDEC標準に従う提案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：

• プリヒート：150-200°C、最大120秒間。基板を徐々に加熱し、フラックスを活性化します。
• 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以内の時間は、最大10秒に制限する必要があります。リフローは2回以上行わないでください。

正確なプロファイルは、使用する特定のPCB設計、部品、およびオーブンに対して特性評価を行う必要があります。

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：

• はんだごての温度は300°Cを超えないようにしてください。
• 接触時間はパッドごとに最大3秒に制限してください。
• プラスチックパッケージと半導体ダイへの熱ダメージを避けるため、手はんだ付けは1回のみ行ってください。

6.3 保管・取り扱い

保管（密封袋）：LEDは湿気に敏感（MSL）です。乾燥剤入りの元の防湿袋で保管する場合、温度≤30°C、湿度≤90%RHの環境で保管し、袋の封入日から1年以内に使用してください。保管（開封後）：開封後は、周囲環境が30°C / 60%RHを超えないようにしてください。暴露後672時間（28日）以内にIRリフローを完了することを推奨します。より長く暴露した場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングを行い、吸収した湿気を除去し、ポップコーニング（リフロー中のパッケージ割れ）を防止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、イソプロピルアルコール（IPA）やエチルアルコールなどの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は常温で1分未満浸漬してください。指定外の化学洗浄剤は、プラスチックパッケージ材料やレンズを損傷する可能性があります。

7. 梱包・発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープに収納され、カバーテープで密封され、直径7インチ（178mm）のリールに巻かれています。

• 1リールあたりの数量：3000個。
• 最小発注数量（MOQ）：残数については500個。
• 梱包標準：ANSI/EIA-481-1-A-1994に準拠。
• 品質：テープ内の連続欠品（欠灯）の最大数は2個です。

この梱包は、自動SMT実装ラインに最適化されています。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的な適用例

その超薄型プロファイル、広い指向角、青色により、このLEDは以下に適しています：

• 状態表示：民生電子機器、ネットワーク機器、家電製品の電源、接続、動作インジケータ。
• バックライト：小型LCDディスプレイのエッジライト、キーパッド照明、薄型機器の装飾照明。
• 民生電子機器：高さが重要なスマートフォン、タブレット、ゲーム周辺機器、ウェアラブル機器の装飾照明。
• 車載インテリア照明：動作温度範囲を考慮し、ダッシュボードインジケータやアンビエント照明用。

8.2 設計上の考慮点

電流駆動：常に直列の電流制限抵抗または定電流駆動回路を使用してください。電圧源からLEDを直接駆動すると、過剰電流が流れ急速に故障します。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (供給電圧 - V_supply- V_F) / I_F. 熱管理：電力損失は低いですが、サーマルパッド（もしあれば）周辺または基板全体の十分な銅面積を確保することは、LEDの効率と寿命を維持するのに役立ちます。特に最大電流付近または高温環境で動作する場合に重要です。光学設計：ウォータークリアレンズと広い指向角により、広く拡散した光パターンが得られます。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。青色光出力は、一部のアプリケーションで蛍光体と組み合わせて白色光を作り出すために使用できる範囲にあります。

9. 技術比較・差別化

LTST-C170TBKT-5Aの主な差別化要因は、その超薄型1.10mmの高さと、高輝度InGaNチップの使用です。GaP（リン化ガリウム）青色LEDなどの旧技術と比較して、InGaNは著しく高い発光効率とより鮮やかな青色を提供します。薄型プロファイルは、空間制約の厳しい現代の電子機器において、標準的なSMD LED（通常高さ1.5-2.0mm）に対する重要な利点です。また、集光照明に使用される狭角LEDと比較して、130度の広い指向角も注目に値します。

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）：光出力が文字通り最大となる特定の波長です。物理的な測定値です。
主波長（λ_d）：CIE色度図から計算された値で、人間の目にLEDの出力と同じ色に見える単色光の波長を表します。知覚される色を定義します。青色LEDの場合、このケースのように（468nm対470-475nm）、両者はしばしば近い値になります。

10.2 このLEDを20mAで連続駆動できますか？

はい、20mAは推奨される最大のDC順方向電流です。最適な寿命と効率のためには、5mA（試験条件）や10mAなど、より低い電流で駆動することが、インジケータ目的ではしばしば十分であり、発熱も低減します。

10.3 LEDにとってESD保護が重要な理由は？

LED、特に高輝度InGaNタイプの半導体接合部は、高電圧の静電気放電に非常に敏感です。人間が感知できない静電気ショックでも、微細な半導体層を損傷することで、LEDの発光能力を瞬時に劣化または破壊する可能性があります。常にESD安全な環境で取り扱ってください。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：携帯型Bluetoothスピーカーの低消費電力状態インジケータを設計。インジケータは日中でも視認可能で、広い指向角を持ち、高さ1.5mmの筐体に収まる必要がある。
選択理由：LTST-C170TBKT-5Aは、その1.10mmの高さと130°の指向角から選択されました。青色は良好なコントラストを提供し、Bluetooth技術と一般的に関連付けられています。
回路設計：スピーカーのメインボードには3.3Vラインがあります。良好な輝度と効率のために、順方向電流を10mAを目標とします。代表的なV_F2.8Vを使用：R = (3.3V - 2.8V) / 0.01A = 50オーム。標準の51オーム抵抗を選択。LEDでの電力損失はP = V_F* I_F= 2.8V * 0.01A = 28mWで、最大76mWを大幅に下回ります。
レイアウト：データシートの提案パッドレイアウトをPCBで使用。LEDの下には、はんだ吸い上げを防ぐために小さなキープアウトエリアを確保。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオードは、電気エネルギーを直接光に変換する半導体デバイスで、このプロセスをエレクトロルミネセンスと呼びます。LTST-C170TBKT-5AはInGaNベースのヘテロ構造を使用しています。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（量子井戸）に注入されます。この領域で電子と正孔が再結合すると、エネルギーが光子（光の粒子）の形で放出されます。InGaN材料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、この場合は青色スペクトル（約470 nm）になります。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、環境保護を提供します。

13. 技術トレンド

青色InGaN LEDの開発は、白色LED（蛍光体変換による）やフルカラーディスプレイの実現を可能にした、固体照明における基礎的なブレークスルーでした。このようなSMD LEDの現在のトレンドは、以下に焦点を当て続けています：

• 効率向上（lm/W）：同じ光出力に対するエネルギー消費の削減。
• 小型化：次世代超コンパクトデバイス向けのパッケージサイズ（占有面積と高さ）のさらなる縮小。
• 色の一貫性向上：大面積バックライトやビデオウォールなど、均一な色を必要とするアプリケーション向けのより厳しいビニング公差。
• 信頼性と寿命の向上：より高い動作温度や過酷な環境に耐えるためのパッケージ材料とチップ設計の改良により、自動車や産業用途への展開を拡大。

環境規制に準拠した鉛フリーおよびハロゲンフリー材料への移行も、業界標準の慣行です。