LTST-S326TGKFKT-5A デュアルカラーサイドビューSMD LED データシート - パッケージ寸法 - 緑色 2.8V / 橙色 1.9V - 76mW / 75mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、デュアルカラーサイドビュー表面実装デバイス (SMD) LED の完全な技術仕様を提供します。この部品は、単一パッケージ内に2つの異なる半導体チップを統合しています：緑色発光用のInGaNベースチップと、橙色発光用のAlInGaPベースチップです。この設計により、単一点から複数の色信号が必要な状態表示、バックライト、装飾照明において、コンパクトなソリューションが可能となります。デバイスは光出力を最大化するウォータークリアレンズで構成され、はんだ付け性とRoHS適合性を高めるスズメッキ端子を備えています。

LEDは、業界標準の8mmテープに巻かれた7インチリールで供給され、高速自動ピックアンドプレース組立装置と完全に互換性があります。その設計は赤外線 (IR) リフローはんだ付けプロセスとも互換性があり、現代のプリント基板 (PCB) 製造ラインへの統合を容易にします。

2. 技術パラメータ詳細分析

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。信頼性の高い動作のためには、これらの限界を一時的であっても決して超えてはなりません。

• 消費電力 (Pd):周囲温度 (Ta) 25°Cにおける最大許容消費電力は、緑色チップで76 mW、橙色チップで75 mWです。この限界を超えると、半導体接合の熱劣化のリスクがあります。
• 順方向電流:最大連続DC順方向電流 (IF) は、緑色チップで20 mA、橙色チップで30 mAです。パルス動作では、厳密な1/10デューティサイクルと0.1msパルス幅の条件下で、緑色で100 mA、橙色で80 mAのピーク順方向電流が許容されます。このパラメータは、電流誘起故障を防ぐための駆動回路設計において重要です。
• 温度範囲:動作温度範囲は-20°Cから+80°Cと規定されています。保管温度範囲はより広く、-30°Cから+100°Cです。これらの範囲は、様々な環境条件下でのLEDの機械的・化学的完全性を保証します。
• はんだ付け条件:デバイスは、ピーク温度260°C、最大持続時間10秒の赤外線リフローはんだ付けに耐えることができます。これは、鉛フリー (Pb-free) はんだプロセスの標準条件です。

2.2 電気的・光学的特性

これらの特性は、特に断りのない限り、標準試験条件Ta=25°C、順方向電流 (IF) 5 mAで測定されたものです。これらはデバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度 (Iv):これは光出力の主要な尺度です。緑色チップの場合、代表的な光度は最小28.0 mcdから最大180.0 mcdの範囲です。橙色チップの場合、範囲は11.2 mcdから71.0 mcdです。特定のユニットの実際の値は、割り当てられたビンコードに依存します。
• 指向角 (2θ1/2):両チップとも、130度（代表値）の広い指向角を特徴とします。これは、光度が中心軸で測定された値の半分に低下する全角として定義されます。この広い角度は、様々な視点からの良好な視認性を確保し、サイドビューインジケーターにとって不可欠です。
• 波長:緑色チップの代表的なピーク発光波長 (λP) は530 nm、代表的な主波長 (λd) は527 nmです。橙色チップの代表的なピーク発光波長は611 nm、主波長は605 nmです。スペクトル線半値幅 (Δλ) は、緑色で35 nm、橙色で17 nmであり、発光のスペクトル純度を示しています。
• 順方向電圧 (VF):5 mA時における代表的な順方向電圧は、緑色チップで2.8 V（最大3.2 V）、橙色チップで1.9 V（最大2.3 V）です。このパラメータは、所望の電流を設定するための定電圧駆動回路における直列抵抗値の計算に極めて重要です。
• 逆方向電流 (IR):逆方向電圧 (VR) 5Vが印加されたときの両チップの最大逆方向電流は10 μAです。デバイスは逆方向動作用に設計されていないことが明示されており、この試験はリーク特性評価のみを目的としています。

3. ビニングシステムの説明

生産ばらつきを管理し、設計者が一貫した性能のLEDを選択できるようにするため、デバイスは光度に基づいてビンに仕分けられます。

3.1 緑色チップ 光度ビニング

緑色LEDは、5 mA時の以下の最小・最大光度値を持つ4つのビン (N, P, Q, R) に分類されます：
ビン N: 28.0 - 45.0 mcd
ビン P: 45.0 - 71.0 mcd
ビン Q: 71.0 - 112.0 mcd
ビン R: 112.0 - 180.0 mcd
各光度ビンには+/-15%の許容差が適用されます。

3.2 橙色チップ 光度ビニング

橙色LEDは、以下の範囲を持つ4つのビン (L, M, N, P) に分類されます：
ビン L: 11.2 - 18.0 mcd
ビン M: 18.0 - 28.0 mcd
ビン N: 28.0 - 45.0 mcd
ビン P: 45.0 - 71.0 mcd
これらのビンにも+/-15%の許容差が適用されます。

このビニングシステムにより、アプリケーションの明るさ要件に基づいた精密な選択が可能となり、複数LEDアレイや製品における視覚的一貫性を確保します。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（例：図1、図5）が参照されていますが、ここでは標準的なLED物理学と提供されたパラメータに基づいて、それらの典型的な意味合いを分析します。

4.1 順方向電流 vs. 光度 (I-Iv 曲線)

LEDの光度は、広い範囲で順方向電流にほぼ比例します。緑色チップを最大DC電流の20 mAで動作させた場合、5 mA試験条件よりも大幅に高い光出力が得られるのが一般的ですが、正確な関係は特性曲線から確認する必要があります。これは、橙色チップを30 mAで動作させる場合も同様です。設計者は、高電流時の増加した消費電力が絶対最大定格内に収まることを確認しなければなりません。

4.2 順方向電圧 vs. 順方向電流 (V-I 曲線)

順方向電圧は電流と対数的な関係にあります。5 mAで指定されたVFは重要な動作点を提供します。電流が増加すると、VFはわずかに増加します。この非線形関係は、単純な抵抗制限回路と比較して効率的な定電流ドライバーを設計する上で重要です。

4.3 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。一般的に、光度は接合温度が上昇すると減少します。順方向電圧も温度上昇とともに減少します。特定の曲線は提供されていませんが、-20°Cから+80°Cの指定動作温度範囲は、公表された特性が合理的に有効である限界を示しています。極端な温度付近でのアプリケーションでは、デレーティングや熱管理が必要になる場合があります。

4.4 スペクトル分布

ピーク波長と主波長、およびスペクトル半値幅は、色点を定義します。緑色発光（中心約527-530 nm）と橙色発光（中心約605-611 nm）は明確に区別されます。橙色チップのより狭い半値幅（緑色の35 nmに対して17 nm）は、よりスペクトル的に純粋で飽和した橙色を示唆しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法とピン割り当て

デバイスはEIA標準パッケージ外形に準拠しています。詳細な寸法図はデータシートに提供されており、すべての寸法はミリメートル単位です。主要な公差は通常±0.10 mmです。ピン割り当ては明確に定義されています：カソード1 (C1) は橙色チップ用、カソード2 (C2) は緑色チップ用です。共通アノード構成が暗示されており、各色を独立して制御できます。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

データシートには、PCB設計のための推奨はんだパッドパターンが含まれています。これらの寸法に従うことで、リフロー工程中の適切なはんだ接合部形成、機械的安定性、および放熱が確保されます。均一なはんだ流れを促進するための推奨はんだ付け方向も示されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリープロセスに適したIRリフロープロファイルの詳細な提案が提供されています。このプロファイルは通常以下を含みます：
1. PCB温度を徐々に上げ、フラックスを活性化する予熱ゾーン。
2. 基板全体の温度を均一化するソークゾーン。
3. 温度が最大260°Cで10秒を超えないリフローゾーン。
4. 冷却ゾーン。このプロファイルは信頼性を確保するためにJEDEC標準に基づいています。

6.2 手はんだ付け

はんだごてによる手はんだ付けが必要な場合、推奨される最大先端温度は300°Cで、接合部ごとはんだ付け時間は3秒を超えないようにします。これは、LEDパッケージへの熱ストレスを最小限に抑えるために、一度だけ行うべきです。

6.3 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。データシートでは、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を推奨しています。指定外の化学薬品はエポキシ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) 対策

LEDは静電気や電圧サージに敏感です。取り扱いおよび組立中は、適切なESD対策を実施する必要があります。これには、接地リストストラップ、帯電防止マットの使用、およびすべての設備が適切に接地されていることを確認することが含まれます。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープ&リール仕様

デバイスは8mm幅のエンボスキャリアテープに梱包されています。テープは標準的な7インチ (178 mm) 直径のリールに巻かれています。フルリール1本あたり3000個が含まれます。フルリール未満の数量の場合、残数については最小梱包数量500個が規定されています。梱包はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。

7.2 保管条件

密封パッケージ: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存期間は1年です。
開封済みパッケージ:防湿バッグを開封した後は、保管環境は30°C、60% RHを超えないようにしてください。元の梱包から取り出した部品は、理想的には1週間以内にIRリフローを行うべきです。元のバッグ外での長期保管の場合は、乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管する必要があります。1週間以上保管した場合は、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を防ぐことを推奨します。

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

• 状態インジケーター:マルチステート表示（例：電源オン=緑、スタンバイ=橙、故障=両方点滅）を必要とする機器パネルに最適です。
• 民生電子機器:ルーター、オーディオ機器、ゲーミング周辺機器などのボタンやロゴのバックライト。
• 自動車内装照明:非クリティカルな室内環境照明や状態表示用（動作温度範囲に注意）。
• 産業用制御パネル:制御システムにおいて、明確なカラーコード化された動作状態を提供します。

8.2 設計上の考慮点

• 電流制限:各チップには常に直列抵抗または定電流ドライバーを使用してください。抵抗値は R = (Vcc - VF) / IF の式を使用して計算します。ここで、VFは所望の電流 (IF) における順方向電圧です。電流が限界を超えないことを保証する保守的な設計のためには、データシートの最大VFを使用してください。
• 熱管理:消費電力は低いですが、高周囲温度下での最大電流での連続動作では、特に複数のLEDが密集している場合、放熱のためのPCBレイアウトに注意が必要になる場合があります。
• 視覚設計:広い130度の指向角は、軸外し視認性を容易にします。両色を同時に使用する場合、望ましい視覚効果と光の混合を実現するために、レンズの色（ウォータークリア）と周囲のベゼル設計を考慮してください。

9. 技術比較と差別化

このデュアルカラーサイドビューLEDは、代替品と比較して特定の利点を提供します：

• 2つの個別LEDとの比較:PCBスペースを節約し、部品点数を削減し、単一の部品番号でピックアンドプレース組立を簡素化します。
• RGB LEDとの比較:2つの特定の色（緑と橙）のみが必要で、3チャンネルドライバーの複雑さがない場合に、よりシンプルで多くの場合よりコスト効果の高いソリューションを提供します。
• スルーホールLEDとの比較:SMDパッケージにより、完全自動組立、低プロファイル設計が可能となり、手はんだ付けやリード曲げを排除することで信頼性が向上します。
• 主な特徴:InGaN（効率的な緑色用）とAlInGaP（効率的な橙色用）技術を1つのパッケージに組み合わせることで、両色に対して良好な発光効率を提供します。RoHS適合性と鉛フリーリフローとの互換性は、現代の製造にとって不可欠です。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 両方の色を最大DC電流で同時に駆動できますか？

はい、ただし総消費電力の考慮が必要です。両チップを最大DC電流（緑：20mA @ ~3.2V、橙：30mA @ ~2.3V）で駆動した場合、概算電力は (0.02A * 3.2V) + (0.03A * 2.3V) = 0.064W + 0.069W = 0.133W または 133 mW となります。これは個々のPd定格（76mW, 75mW）を超えており、接合温度が安全限界を超えず（寿命に影響を与える可能性がある）、PCBおよび周囲条件の熱評価を慎重に行う必要があります。

10.2 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長 (λP) は、発光スペクトルの強度が最も高くなる波長です。主波長 (λd) はCIE色度図から導出され、LEDの知覚色に一致する純粋な単色光の単一波長を表します。λdは人間の色知覚により密接に関連しており、λPはスペクトルの物理的測定です。

10.3 発注時のビンコードはどのように解釈すればよいですか？

型番 LTST-S326TGKFKT-5A には、おそらく光度の特定のビンコードが含まれているか、暗示されています。アプリケーションの明るさの一貫性を確保するためには、発注時に希望するビンコード（例：緑：最高出力のビンR、橙：ビンP）を指定する必要があります。正確なコーディングシステムについては、メーカーの完全な製品発注ガイドを参照してください。

10.4 逆方向保護ダイオードは必要ですか？

LEDは10 μAのリーク電流で5Vの逆バイアスに耐えることができますが、逆方向動作用に設計されていません。逆方向電圧トランジェントが発生する可能性のある回路（例：誘導性負荷、ホットプラグ）では、損傷を防ぐために、直列ダイオードやブリッジ整流器構成などの外部保護を強く推奨します。

11. 実践的な設計と使用例

11.1 デュアルステートネットワークルーターインジケーター

シナリオ:ルーターの状態LEDを設計し、アクティブ/データ転送（緑）とアイドル/スタンバイ（橙）を示す。
実装:共通アノードを、各色に合わせた電流制限抵抗を介して3.3Vレールに接続します。ルーターのマイクロコントローラーの2つのGPIOピンを使用し、それぞれを小信号NPNトランジスタまたはMOSFETを介して一方の色のカソードに接続します。ファームウェアは、データ活動中に緑色LEDを点灯させ、アイドル期間中に橙色LEDを点灯させることができます。広い指向角により、部屋のどこからでも視認性が確保されます。

11.2 バッテリー充電レベルインジケーター

シナリオ:シンプルな2段階充電器インジケーター：充電中（橙）と充電完了（緑）。
実装:充電管理ICのステータス出力は、LEDカソードを直接駆動（必要な電流をシンクできる場合）するか、トランジスタを駆動します。充電中は橙色LEDが点灯します。充電サイクルが完了すると、ICは橙色の駆動をオフにし、緑色の駆動をオンに切り替えます。

12. 技術原理の紹介

このLEDは、2つの異なる半導体材料システムを利用しています：

• InGaN (窒化インジウムガリウム):この材料は緑色発光チップに使用されます。合金中のインジウムとガリウムの比率を変化させることで、半導体のバンドギャップを調整でき、これは電子がバンドギャップを越えて正孔と再結合するときに放出される光の波長を直接決定します。InGaNは、効率的な青色、緑色、白色LEDを生成する能力で知られています。
• AlInGaP (リン化アルミニウムインジウムガリウム):この材料は橙色発光チップに使用されます。同様に、この四元合金の組成を調整することで、バンドギャップを設計し、赤、橙、黄、緑のスペクトル領域の光を生成できます。AlInGaPは、赤から橙の範囲で特に効率的です。

デュアルカラーパッケージでは、これら2つの異なるチップ構造が共通のリードフレーム上に実装され、ワイヤーボンディングされ、チップを保護し光学素子として機能する透明なエポキシレンズで封止されています。

13. 技術開発動向

LED技術の分野は進化を続けており、以下の動向がこのような部品に影響を与えています：

• 効率向上:InGaNおよびAlInGaP材料の内部量子効率 (IQE) と光取出効率 (LEE) を改善するための継続的な研究が行われており、同じ入力電流でのより高い光度、または同じ光出力でのより低い消費電力につながっています。
• 小型化:より小さな電子機器への要望により、光学性能を維持または向上させながら、ますます小さなLEDパッケージが求められています。
• 色の一貫性向上:エピタキシャル成長とビニングプロセスの進歩により、主波長と光度の公差が狭まり、ユニット間の色と明るさのばらつきが減少しています。
• 信頼性向上:パッケージ材料（エポキシ、シリコーン）とダイアタッチ技術の改善により、LEDがより高い温度、湿度、熱サイクルに耐える能力が向上し、動作寿命が延長されています。
• 統合インテリジェンス:より広範なトレンドとして、制御回路（定電流ドライバーや単純なロジックなど）をLEDパッケージ自体に統合し、システム設計を簡素化するスマートLED部品の創出があります。