LTST-C281KSKT-5A SMD LED データシート - 0.35mm高さ - 1.7-2.3V - 75mW - AlInGaP イエロー - 英語技術文書

製品概要

LTST-C281KSKT-5Aは、現代のスペース制約のある電子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）LEDランプです。これは、自動化されたプリント基板（PCB）組立プロセス向けに特別に設計されたミニチュアLEDファミリーに属します。信頼性が高く、コンパクトで明るい表示が必要とされる、多様な民生用および産業用電子機器への組み込みに適した部品です。

1.1 中核的優位性とターゲット市場

このLEDは、設計者にとって優先選択肢となるいくつかの主要な利点を提供します。その主な特徴は、高さがわずか0.35mmの超薄型プロファイルであり、超薄型デバイスでの使用を可能にします。Ultra Bright AlInGaP (Aluminum Indium Gallium Phosphide) チップを採用しており、黄色スペクトルにおいて高い発光効率と優れた色純度を実現します。本デバイスはRoHS (Restriction of Hazardous Substances) 指令に完全準拠しており、厳格な環境規制を持つ世界市場に適合します。8mmテープ・7インチリールへの包装は標準化 (EIA STD) されており、高速自動実装機との互換性を保証します。さらに、標準的な赤外線 (IR) リフローはんだ付けプロセスに耐える設計となっており、これは現代の表面実装技術 (SMT) 組立ラインにとって極めて重要です。

対象アプリケーションは多岐にわたり、通信機器（コードレス電話や携帯電話など）、オフィスオートメーション機器（ノートパソコン、ネットワークシステムなど）、家電製品、屋内サインなどに及ぶ。具体的な機能用途としては、キーパッドやキーボードのバックライト、電源や接続状態を示すステータスインジケータ、マイクロディスプレイへの統合、一般的な信号やシンボルの照明などが含まれる。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

LTST-C281KSKT-5Aの性能は、電気的、光学的、熱的パラメータからなる包括的な仕様によって定義される。これらの仕様を理解することは、適切な回路設計と長期信頼性の確保に極めて重要である。

2.1 Absolute Maximum Ratings

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ストレスの限界を定義します。通常動作を意図したものではありません。周囲温度（Ta）25°CにおけるLTST-C281KSKT-5Aの仕様は以下の通りです：最大連続電力損失は75mW；最大直流順電流は30mA；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）でのみ許容されるピーク順電流は80mA；印加可能な最大逆電圧は5V；動作温度範囲は-30°Cから+85°C；保存温度範囲は-40°Cから+85°Cです。特に、本デバイスは260°Cの赤外線はんだ付け条件を最大10秒間耐えることができ、これは一般的な鉛フリー（Pb-free）リフロープロファイルに適合しています。

2.2 電気的・光学的特性

これらは標準試験条件（Ta=25°C）下で測定された代表的な性能パラメータです。順電流（IF）5mAで駆動した場合、光度（Iv）は最小7.1ミリカンデラ（mcd）から最大45.0 mcdの範囲です。本デバイスは130度という非常に広い視野角（2θ1/2）を特徴としており、広範囲に光を放射するため、広角視認性が求められる用途に適しています。その光色は主波長（λd）が587.0 nmから594.5 nmの間で定義され、可視スペクトルの黄色領域に確実に位置付けられます。ピーク発光波長（λp）は代表値で591.0 nmです。電気的特性としては、LEDに5mAを流すために必要な順方向電圧（VF）は1.7Vから2.3Vの間です。逆方向電流（IR）は非常に低く、5Vの逆バイアスを印加した場合の最大値は10マイクロアンペアです。

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グループまたは「ビン」に分類されます。LTST-C281KSKT-5Aは、順方向電圧（VF）、光度（IV）、主波長（色相）に対して3次元ビニングシステムを採用しています。

3.1 順方向電圧（VF）ランク

LEDは、5mAの試験電流における順方向電圧降下に基づいてビニングされます。ビンは以下の通りです：E2（1.70V～1.90V）、E3（1.90V～2.10V）、E4（2.10V～2.30V）。各ビンには±0.1Vの許容差が適用されます。この情報は、定電流ドライバーの設計や直列構成における電圧降下の予測に不可欠です。

3.2 光度 (IV) ランク

このビンは輝度出力を定義します。5mAにおけるmcdで測定されたビンは以下の通りです：K（7.1～11.2）、L（11.2～18.0）、M（18.0～28.0）、N（28.0～45.0）。各ビンには±15%の許容差が適用されます。設計者は、アプリケーションの視覚要件を満たすために特定の輝度ビンを選択でき、複数LEDアレイの均一性を確保できます。

3.3 色相 (主波長) ランク

このビンは黄色の正確な色合いを制御します。主波長のビンは以下の通りです：J（587.0 nm～589.5 nm）、K（589.5 nm～592.0 nm）、L（592.0 nm～594.5 nm）。各ビンの許容差は±1 nmです。色の一貫性が重要なアプリケーション、例えば複数のLEDが同一に見える必要がある状態インジケータやバックライトでは、狭い色相ビンを選択することが極めて重要です。

4. 性能曲線分析

LED特性のグラフ表現は、様々な条件下での性能をより深く理解するためのものであり、堅牢な設計には不可欠です。

4.1 順方向電流対順方向電圧（I-V特性曲線）

I-Vカーブは、LEDを流れる電流とその両端の電圧との非線形関係を示す。本LEDに使用されているAlInGaP材料の場合、このカーブは約1.8-2.0V付近に特徴的な「膝」電圧を示し、それを超えると電圧のわずかな増加で電流が急激に増加する。これは、固定電圧源ではなく、電流制限機構（抵抗器または定電流ドライバ）を使用して、熱暴走とデバイスの破壊を防ぐことの重要性を強調している。

4.2 光度対順方向電流

この曲線は、駆動電流の増加に伴う光出力の変化を示しています。一般的に、低電流域では比較的線形な関係が見られますが、高電流域では接合温度の上昇や効率低下（efficiency droop）により、飽和または準線形（sub-linear）となる場合があります。LEDを規定の直流電流範囲（最大30mA）内で動作させることで、最適な効率と長寿命が確保されます。

4.3 スペクトル分布

AlInGaP黄色LEDのスペクトル出力曲線は、比較的狭い発光帯域を示し、通常、仕様通りスペクトル半値幅（Δλ）が約15 nmとなります。ピーク波長は591 nm付近に位置します。この狭い帯域幅により、蛍光体変換型白色LEDのような広帯域光源と比べて、飽和した純粋な黄色が得られます。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

物理構造と寸法は、PCBレイアウトおよび実装において極めて重要です。

5.1 パッケージ外形寸法と極性識別

このLEDは標準的なチップLEDのフットプリントを有しています。主要な寸法には全長、全幅、そして非常に低い0.35mmの高さが含まれます。カソード（負極）端子は通常、パッケージ上の緑色の点、切り欠き、または形状の異なるパッドなどのマーキングで識別されます。データシートには、パッド位置、部品外形、レンズサイズを含む全ての重要な寸法（ミリメートル単位）が記載された詳細な寸法図が提供されています。設計者は、適切なはんだ付けと位置合わせを確保するために、PCBのランドパターン（フットプリント）においてこれらの寸法を遵守しなければなりません。

5.2 推奨PCB実装パッド設計

リフロー時に信頼性の高いはんだ接合を形成するために、推奨ランドパターン（はんだパッドレイアウト）を提供します。このパターンは、はんだフィレットの形成を考慮し、トゥームストーニング（片側がパッドから浮き上がる現象）などの問題を防止します。パッドが大面積の銅面に接続されている場合、はんだ付け時の熱管理のため、通常サーマルリリーフ接続を含みます。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

適切な取り扱いと組立は、歩留まりと信頼性にとって極めて重要です。

6.1 IRリフローはんだ付けパラメータ

鉛フリー（Pb-free）プロセスでは、特定のリフロープロファイルが推奨されます。ピーク温度は260°Cを超えてはならず、260°Cを超える時間は最大10秒に制限する必要があります。温度を徐々に上昇させ、フラックスを活性化させるためには、プリヒート段階（通常150-200°C）が必要であり、最大プリヒート時間は120秒です。プロファイルは、特定のPCB、はんだペースト、およびオーブンに合わせて特性評価を行い、すべての部品が損傷なく適切にはんだ付けされることを保証する必要があります。

6.2 保管および取り扱い条件

LEDは湿気に敏感（MSL2a）です。乾燥剤入りの元の密封防湿バッグで保管する場合、温度は30°C以下、相対湿度（RH）は90%以下で、1年以内に使用する必要があります。バッグを開封した後は、保管環境が30°C、60% RHを超えないようにしてください。大気にさらされた部品は、672時間（28日）以内にIRリフローを行う必要があります。この時間を超えた場合、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（乾燥）を行い、吸収した湿気を除去し、リフロー中の「ポップコーン」現象による損傷を防止しなければなりません。

6.3 清掃

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。過酷または未指定の化学薬品は、プラスチックレンズやパッケージを損傷する可能性があります。

6.4 静電気放電（ESD）に関する注意

LEDは静電気や電圧サージによる損傷を受けやすい。デバイスを取り扱う際は、接地リストストラップまたは静電気防止手袋の使用を推奨する。ワークステーションや機械を含むすべての設備は、ESD発生を防止するため適切に接地されなければならない。

7. 梱包および注文情報

LTST-C281KSKT-5Aは、自動実装に適したテープ・アンド・リール形式で供給されます。テープ幅は8mmで、標準的な7インチ（178mm）直径のリールに巻かれています。各リールには5000個が収容されています。少量の場合は、端数用に最小500個の包装数量が用意されています。テープとリールの仕様はANSI/EIA 481規格に準拠しており、標準フィーダーシステムとの互換性を保証します。部品を保護するためのカバーテープが付いており、連続する部品ポケットが2つを超えて空であることは許容されない仕様があります。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

最も一般的な駆動方法は、電源（Vcc）に直列接続された電流制限抵抗です。抵抗値（R）はオームの法則を用いて計算されます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、VFはLEDの順方向電圧（保守的な設計のためにはビンまたはデータシートの最大値を使用）、IFは所望の順方向電流（例：5mA、10mA、最大30mAまで）です。一定の輝度を必要とする、または広い電圧範囲で動作させるアプリケーションには、定電流ドライバICの使用が推奨されます。

8.2 熱管理

消費電力は低い（最大75mW）ものの、効果的な熱管理はLEDの寿命維持と色ずれ防止のために依然として重要です。PCB自体が放熱体として機能します。LEDの放熱パッド（存在する場合）をPCB上の十分な銅面積に接続することで、放熱が促進されます。絶対最大電流と絶対最高温度での長時間の同時動作は避けてください。

8.3 光学設計上の考慮事項

130度の広い視野角により、このLEDは追加の拡散板なしで様々な角度から光を確認する必要がある用途に適しています。より指向性のある光が必要な場合は、外部レンズや導光板を使用できます。この特定モデルのウォータークリアレンズは、フィルタリングなしでネイティブなチップの色（黄色）を発光させることができます。

9. 技術的比較と差別化

LTST-C281KSKT-5Aは、主に0.35mmという超薄型プロファイルで差別化しており、多くの標準チップLED（例：高さが0.6-0.8mmの0603や0805パッケージ）よりも薄くなっています。これは、最新世代の超薄型モバイルデバイスやウェアラブルに最適です。AlInGaP技術の採用により、GaAsPなどの旧来技術と比較して、赤-琥珀-黄色の範囲でより高い効率と優れた色飽和度を実現しています。標準IRリフローおよびテープアンドリール包装との互換性は、大量自動製造プロセスに対応し、コスト効率が高く信頼性の高いソリューションを提供します。

10. よくあるご質問（技術パラメータに基づく）

10.1 主波長とピーク波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λp）は、発光スペクトルが最大強度を持つ単一波長です。主波長（λd）は、光の知覚色を表すCIE色度図から導出される計算値であり、LEDの混合出力の色感覚に一致する単一波長です。この黄色AlInGaP LEDのような単色光源では、通常これらは非常に近い値になりますが、色指定に関してはλdがより関連性の高いパラメータです。

10.2 このLEDを抵抗なしで3.3V電源で駆動できますか？

いいえ、推奨されず、LEDを破損する可能性が高いです。順方向電圧はわずか1.7-2.3Vです。3.3Vを直接印加すると、非常に大きく制御不能な電流が流れ（最大30mAを大幅に超え）、即座に過熱と故障を引き起こします。常に電流制限抵抗またはレギュレータが必要です。

10.3 注文時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

発注時には、VF、IV、Hueのビンコードを組み合わせて指定することで、特性が厳密に一致したLEDを得ることができます。例えば、「E3, M, K」を要求すると、順方向電圧1.9-2.1V、光度18.0-28.0 mcd、主波長589.5-592.0 nmのLEDが得られます。ビンを指定しない場合、標準的な生産ビンから部品が供給されます。

11. 動作原理

LTST-C281KSKT-5Aは、AlInGaP材料系に基づく半導体光源です。ダイオードの内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体チップの活性領域に注入されます。これらの電荷担体が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP合金の特定のバンドギャップエネルギーが放出される光子の波長を決定し、この場合は黄色領域（約590 nm）です。ウォータークリアエポキシレンズがチップを封止し、機械的保護を提供し、出力ビームを整形し（広い130度の角度）、光取り出し効率を向上させます。

12. 業界動向と背景

LTST-C281KSKT-5AのようなLEDの開発は、電子機器におけるいくつかの主要なトレンドによって推進されています。小型化への継続的な要請があり、より薄い最終製品を実現するために、占有面積が小さくプロファイルの低いコンポーネントが求められています。AlInGaPのような半導体材料による効率と輝度の向上は、携帯機器における低消費電力と長いバッテリー寿命を可能にします。さらに、業界全体での鉛フリーはんだ付けとRoHS準拠の採用は、より高いリフロー温度に耐え、規制物質を含まないコンポーネントを義務付けています。パッケージングの標準化（テープアンドリール、EIA標準）は、現代の民生用電子機器生産を定義する高度に自動化された大量生産を支えています。