LTST-S326TBKSKT デュアルカラーSMD LED データシート - サイドビュー - ブルー & イエロー - 20mA/30mA - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、デュアルカラー（2色）のサイドビュー表面実装型（SMD）発光ダイオード（LED）の技術仕様を詳細に説明します。このデバイスは、青色スペクトルと黄色スペクトルを発光する2つの異なる半導体チップを単一パッケージ内に統合しています。この構成は、スペースが限られ、部品の側面から視認する必要があるコンパクトな多表示ステータスランプ、バックライト、または装飾照明を必要とするアプリケーション向けに設計されています。

この製品の中核的な利点には、RoHS（有害物質使用制限）指令への適合が含まれ、現代の電子機器製造に適しています。はんだ付け性と耐食性を向上させるため、スズメッキされたリードフレームを採用しています。部品は業界標準の8mmテープリールに梱包されており、高速自動実装機との互換性を容易にしています。さらに、表面実装技術（SMT）生産ラインで一般的な標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに耐えるように設計されています。

2. 技術パラメータの詳細な客観的解釈

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がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されておらず、信頼性の高い性能のために回避すべきです。

• 許容損失（Pd）：周囲温度（Ta）25°Cにおいて、LEDが熱として放散できる最大許容電力は、青色チップで76 mW、黄色チップで75 mWです。この限界を超えると熱損傷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、青色チップで20 mA、黄色チップで30 mAです。100 mA（青）および80 mA（黄）というより高いピーク順方向電流は、過熱を防ぐためにパルス条件（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。
• 熱的減衰：最大DC順方向電流は、25°Cを超えると、青色チップは0.25 mA/°C、黄色チップは0.4 mA/°Cの割合で線形的に低減する必要があります。これは高温環境アプリケーションにおいて極めて重要です。
• 逆方向電圧（VR）：両チップの最大許容逆方向電圧は5Vです。これより高い逆方向電圧を印加すると接合部破壊を引き起こす可能性があります。この逆方向電圧での連続動作は禁止されていることに注意してください。
• 温度範囲：デバイスの動作温度範囲は-20°Cから+80°Cです。保管温度は-30°Cから+100°C以内であるべきです。
• はんだ付け熱的限界：この部品は、ピーク温度260°Cで最大5秒間の波はんだまたはIRリフローはんだ付け、および215°Cで最大3分間の気相はんだ付けに耐えることができます。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは標準試験条件（Ta=25°C、IF=20mA）で測定され、デバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度（Iv）：これは、特定の方向に放射される光の知覚される強さの尺度です。両色とも、最小強度は28.0ミリカンデラ（mcd）、代表値は45.0 mcd（青のみ指定）、最大値は180.0 mcdです。実際に出荷される強度はビニングシステムによって決定されます。
• 指向角（2θ1/2）：光度が軸上（中心）値の半分に低下する全指向角は、両色とも130度であり、サイドビューLEDに典型的な広い視野パターンを示しています。
• 波長：青色チップの代表的なピーク発光波長（λP）は468 nm、主波長（λd）は470 nmです。黄色チップの代表的なピークは592 nm、主波長は590 nmです。スペクトル線半値幅（Δλ）は青色で25 nm、黄色で17 nmであり、スペクトル純度を表します。
• 順方向電圧（VF）：20mAで動作時のLED両端の電圧降下は、青色で代表値3.4V（最大3.8V）、黄色で代表値2.0V（最大2.4V）です。このパラメータはドライバ回路設計と電源選択において重要です。
• 逆方向電流（IR）：5Vを逆方向に印加したときのリーク電流は、両チップとも最大10 μAです。
• 静電容量（C）：黄色チップの代表的な接合容量は、バイアス0V、測定周波数1 MHzで40 pFです。

3. ビニングシステムの説明

生産の一貫性を確保するため、LEDは性能ビンに分類されます。このデバイスは光度に基づくビニングシステムを使用しています。

青色および黄色チップの両方について、20mA時の光度は4つのビンに分類されます：

• ビン N：光度範囲 28.0 mcd から 45.0 mcd。
• ビン P：光度範囲 45.0 mcd から 71.0 mcd。
• ビン Q：光度範囲 71.0 mcd から 112.0 mcd。
• ビン R：光度範囲 112.0 mcd から 180.0 mcd。

各光度ビンの限界には+/-15%の許容差が適用されます。このシステムにより、設計者はアプリケーションの特定の輝度要件を満たす部品を選択でき、複数のLEDを使用する最終製品の視覚的一貫性を確保できます。

4. 性能曲線分析

データシートで特定のグラフィカルデータ（例：図1、図6）が参照されていますが、このようなデバイスの代表的な曲線は重要な洞察を提供します：

• I-V（電流-電圧）曲線：この曲線は順方向電圧（VF）と順方向電流（IF）の関係を示します。非線形であり、代表的なVF付近に特徴的な膝電圧があり、それを超えるとわずかな電圧増加で電流が急速に増加します。これは、LEDが定電圧源ではなく電流制限源によって駆動されなければならない理由を強調しています。
• 光度 vs. 順方向電流：光度は一般に電流とともに増加しますが、特に加熱により効率が低下する可能性のある高電流では、関係は完全に線形ではない場合があります。
• 光度 vs. 周囲温度：LEDの光出力は、接合温度が上昇すると減少します。この減衰特性を理解することは、広い温度範囲で動作するアプリケーションにとって不可欠です。
• スペクトル分布：参照される図は、相対放射パワー対波長を示し、ピーク（λP）とスペクトル幅（Δλ）を強調しています。

5. 機械的・梱包情報

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。物理寸法はデータシートの図面に提供されており、特に指定がない限り、すべての単位はミリメートル、一般公差は±0.10 mmです。

ピン割り当て：デュアルカラーLEDは、各チップを独立して制御するための特定のピン配置を持ちます。品番LTST-S326TBKSKTの場合：

• カソード 1（C1）：黄色AlInGaPチップに接続。
• カソード 2（C2）：青色InGaNチップに接続。
• アノードは両チップに共通です。

PCBレイアウトおよび組立時に正しい極性の識別は、適切な機能を確保するために極めて重要です。

5.2 推奨はんだパッド寸法

データシートには、PCB用の推奨ランドパターン（はんだパッド）設計が含まれています。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の形成、機械的安定性、および熱緩和が確保されます。小さすぎるパッドを使用すると接合部が弱くなる可能性があり、大きすぎるパッドはトゥームストーニング（部品が一端で立ち上がる）やはんだブリッジを引き起こす可能性があります。

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

2つの推奨赤外線（IR）リフロープロファイルが提供されています：1つは標準（はんだ-鉛）はんだ付けプロセス用、もう1つは鉛フリー（Pbフリー）はんだ付けプロセス用です。鉛フリープロファイルは、Sn-Ag-Cu（SAC）はんだペースト使用のために特別に設計されています。これらのプロファイルの主要パラメータは以下の通りです：

• 予熱/ソークゾーン：温度を徐々に上げてフラックスを活性化し、熱衝撃を最小限に抑えます。
• リフローゾーン：温度がはんだの融点を超え、接合部を形成します。ピーク温度は260°Cを超えてはならず、液相線温度以上の時間（TAL）は制御する必要があります。
• 冷却ゾーン：制御された冷却によりはんだ接合部が固化します。

6.2 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。指定外または強力な化学洗浄剤を使用すると、LEDパッケージ材料を損傷し、変色、ひび割れ、または剥離を引き起こす可能性があります。

6.3 保管条件

長期保管の場合、LEDは元の防湿梱包に保管する必要があります。取り出した場合、それらは吸湿に敏感です（MSL - 湿気感受性レベル）。データシートでは、元の梱包から取り出した部品は1週間以内にリフローすることを推奨しています。元の袋の外で長期間保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素雰囲気中に保管する必要があります。1週間以上無包装で保管した場合は、はんだ付け前にベーキング処理（例：60°Cで24時間）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損傷を防ぐことが推奨されます。

7. 梱包・発注情報

デバイスは自動組立に対応したテープアンドリール形式で供給されます。

• テープ幅：8 mm。
• リール直径：7インチ（178 mm）。
• 1リールあたりの数量：3000個。
• 最小発注数量（MOQ）：残数は500個から。
• 梱包標準：ANSI/EIA 481-1-A-1994規格に準拠。テープの空ポケットはカバーテープでシールされています。連続して欠品する部品の最大数は2個です。

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

このデュアルカラーサイドビューLEDは、スペースが限られており、基板またはアセンブリの端から表示を視認する必要があるアプリケーションに最適です。一般的な用途は以下の通りです：

• ステータスインジケータ：民生電子機器、ネットワーク機器、または産業用制御装置において、異なる色が電源（黄色）、動作中（青色）、または故障状態を示す場合。
• バックライト：エッジライトパネル、キーパッド、または側面発光が有利な小型ディスプレイ用。
• 装飾照明：マルチカラー効果が望まれるコンパクトなデバイス内。

8.2 設計上の考慮事項

• 駆動回路：LEDは電流駆動デバイスです。均一な輝度を確保するため、特に複数のLEDが並列に接続されている場合、各LEDに直列に電流制限抵抗を配置する必要があります。個々のLED間の順方向電圧（VF）のばらつきにより、一部のデバイスで輝度に大きな差が生じたり過電流になる可能性があるため、電圧源から直接（個別の抵抗なしで）複数のLEDを並列駆動することは推奨されません。
• 熱管理：消費電力は低いですが、十分な銅面積を持つ適切なPCBレイアウトは、特に高周囲温度環境または最大電流で駆動する場合に放熱を助けます。これにより光出力と寿命が維持されます。
• 静電気放電（ESD）保護：LEDはESDに敏感です。取り扱い上の注意には、組立エリアでの接地リストストラップ、帯電防止マット、イオナイザーの使用を含める必要があります。設備と作業台は適切に接地されていなければなりません。

9. 技術比較・差別化

この部品の主要な差別化機能は、単一のサイドビューSMDパッケージでのデュアルカラー機能とその特定の性能定格です。単色LEDと比較して、基板スペースを節約し、2色表示のための組立を簡素化します。サイドビュー形状は上面発光LEDと区別され、特定の機械設計に適しています。自動実装および標準リフロープロファイルとの互換性は、現代の大量生産プロセスに適合しています。詳細なビニングシステムは、ビニングされていない、または広くビニングされた汎用部品よりも優れたレベルの輝度一貫性を提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 青色と黄色のLEDをそれぞれ最大DC電流で同時に駆動できますか？

A: 必ずしもそうではありません。絶対最大定格はチップごとの許容損失を規定しています。青色20mAと黄色30mAを同時に駆動すると、総消費電力が発生し、特に共有パッケージを考慮して熱的限界に対してチェックする必要があります。高温環境での減衰を適用する必要があります。

Q: 並列アレイであっても、なぜ各LEDに直列抵抗が必要なのですか？

A: LEDの順方向電圧（VF）には製造公差があります。個別の抵抗がない場合、わずかに低いVFのLEDは不均衡に多くの電流を引き込み、より明るくなり過熱する可能性があり、一方、高いVFのLEDは暗くなります。抵抗は各LEDのためのシンプルで効果的な電流レギュレータとして機能します。

Q: サイドビューは指向角に対してどういう意味ですか？

A: サイドビューLEDは、主にパッケージの側面、実装面に対して垂直方向に光を放射します。130度の指向角は、この主発光軸から測定されます。これは、パッケージ上面から上向きに光を放射するトップビューLEDとは対照的です。

Q: 発注のためのビンコードはどのように解釈すればよいですか？

A: ビンコード（N, P, Q, R）は、そのロットのLEDの保証された最小および最大光度範囲を指定します。設計者は、コストを考慮しながら、最小輝度要件を満たすビンを選択する必要があります。より高い輝度を持つより高いビン（例：R）はより高価になる可能性があります。

11. 実用的な使用例

シナリオ：携帯機器用デュアルステータスインジケータ

設計者がコンパクトなハンドヘルドセンサーを作成しています。彼らはスタンバイとアクティブ/送信中の両方の状態を示す単一の小さなインジケータが必要です。彼らはこのデュアルカラーLEDを選択します。

実装：LEDはメインPCBの端に配置され、発光面は光をデバイスの外部に導く小さなライトパイプに向けられます。マイクロコントローラのGPIOピンは、個々の電流制限抵抗（電源電圧と希望の20mA電流に基づいて計算）を介してカソード（黄色用C1、青色用C2）を駆動します。共通アノードは正電源に接続されます。ファームウェアはスタンバイ時に黄色LEDを、アクティブモード時に青色LEDを点灯させます。LEDのサイドビュー特性により、側面入射ライトパイプに効率的に結合し、非常に制約されたスペースでクリーンでプロフェッショナルなインジケータを作成できます。

12. 原理紹介

発光ダイオード（LED）は、電流が流れると光を発する半導体デバイスです。この現象はエレクトロルミネセンスと呼ばれます。順方向に電圧が印加されると、n型半導体材料からの電子が、チップの活性領域内のp型材料からの正孔と再結合します。この再結合により、エネルギーが光子（光の粒子）の形で放出されます。発光の特定の波長（色）は、使用される半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決定されます。青色LEDチップは通常、より短い波長（青色光）に適した広いバンドギャップを持つ窒化インジウムガリウム（InGaN）で作られています。黄色LEDチップは通常、より長い波長（黄色/赤色光）に対応するバンドギャップを持つリン化アルミニウムインジウムガリウム（AlInGaP）で作られています。2つのチップを共通アノードで一緒にパッケージングすることで、単一の3パッドSMD部品から各色を独立して制御することが可能になります。

13. 開発動向

SMD LEDの分野は進化を続けています。このような部品の背景となる業界で観察される一般的な動向には以下が含まれます：

• 効率と発光効率の向上：継続的な材料科学とチップ設計の改善により、単位入力電力（ワット）あたりの光出力（ルーメン）が増加しています。
• 小型化：パッケージは（例えば、0603から0402、0201メトリックサイズへと）縮小を続けながら、性能を維持または向上させ、より高密度の電子機器を可能にしています。
• 信頼性と寿命の向上：パッケージ材料、ダイボンド方法、および蛍光体技術（白色LED用）の改善により、温度と時間に対する寿命と安定性が向上しています。
• 高度なカラーミキシングと制御：デュアルカラーを超えて、単一パッケージ内のRGB（赤、緑、青）およびRGBW（RGB + 白）LEDが一般的であり、高度な色調光制御のための統合ドライバを備えていることが多いです。
• 統合化：内蔵電流制限抵抗、ESD保護用ツェナーダイオード、さらにはパッケージ内の完全なICドライバを備えたLEDなどの動向があり、回路設計を簡素化しています。

このデュアルカラーサイドビューLEDは、この広範な技術的景観の中で、特定の空間的および表示要件に対する確立された信頼性の高いソリューションを表しています。