2色SMD LED LTST-S326KFKGKT データシート - オレンジ/グリーン - 20mA - 75mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度、2色、サイドビュー表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。このデバイスは、1つのパッケージ内に2つの異なる半導体チップを内蔵しています：1つはオレンジ光を、もう1つはグリーン光を発光します。スペースが限られており、側面発光が必要なコンパクトで信頼性が高く効率的なインジケータまたはバックライトソリューション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は、RoHS（有害物質の使用制限）指令に準拠しており、環境に配慮した設計に適している点です。両色とも高効率で良好な色純度で知られる超輝度AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン化物）材料システムを採用しています。パッケージは優れたはんだ付け性のためにスズめっき仕上げです。標準的な自動実装装置および赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに完全に対応しており、大量生産を容易にします。

ターゲット市場は、デュアルステータス表示（例：電源オン/スタンバイ、充電状態、ネットワークアクティビティ）またはコンパクトな側面照明が必要とされる、幅広い民生電子機器、産業用制御パネル、自動車内装照明、計器、通信機器を含みます。

2. 詳細技術パラメータ分析

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のある応力限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。オレンジおよびグリーンチップの両方について：

• 許容損失（Pd）：75 mW。これは熱として放散できる最大総電力（電流 * 順方向電圧）です。この限界を超えると過熱や致命的な故障のリスクがあります。
• ピーク順方向電流（I_FP）：80 mA。これはパルス条件下での最大許容電流であり、デューティサイクル1/10、パルス幅0.1msで規定されています。DC定格よりも大幅に高く、短時間の高強度フラッシュを可能にします。
• DC順方向電流（I_F）：30 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電流です。光度を試験するための標準動作条件は20 mAです。
• 逆電圧（V_R）：5 V。これより高い逆バイアス電圧を印加すると、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。
• 保存温度範囲：-40°C から +85°C。
• 赤外線はんだ付け条件：ピーク温度260°Cを10秒間耐えます。これは鉛フリーはんだのリフロープロセスにおける標準的な要件です。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、特に断りのない限り、標準周囲温度（Ta）25°C、順方向電流（I_F）20 mAで測定されます。これらはデバイスの標準的性能を定義します。

• 光度（I_V）：輝度の主要な尺度です。
  • オレンジ：標準値は160 mcd（ミリカンデラ）、最小値は71 mcdです。
  • グリーン：標準値は50 mcd、最小値は18 mcdです。
  同じ駆動電流下では、オレンジチップはグリーンチップよりも大幅に明るく、これはオレンジ/赤スペクトルにおけるAlInGaP技術の特徴です。
• 指向角（2θ_1/2）：130度（両色とも標準）。この広い指向角はサイドビューLEDの特徴であり、LEDを側面から視認するアプリケーションに適した広い発光パターンを提供します。
• ピーク発光波長（λ_P）：発光強度が最も高い波長です。
  • オレンジ：610 nm（標準）。
  • グリーン：574 nm（標準）。
• 主波長（λ_d）：知覚される光の色を最もよく表す単一波長で、CIE色度図から導出されます。
  • オレンジ：601 nm（標準）。
  • グリーン：570 nm（標準）。
• スペクトル半値幅（Δλ）：最大強度の半分における発光スペクトルの帯域幅です。標準値はオレンジで15 nm、グリーンで17 nmであり、比較的純粋で飽和した色を示しています。
• 順方向電圧（V_F）：指定電流で動作時のLED両端の電圧降下です。
  • 両色：標準値は2.0 V、20 mA時の最大値は2.4 Vです。この比較的低いV_Fは、低電圧ロジック回路（例：3.3Vまたは5Vシステム）と互換性があります。
• 逆電流（I_R）：逆電圧5V時、最大10 μAであり、良好な接合品質を示しています。

重要な注意事項：光度は、人間の目の明所視応答を模倣したフィルターを使用して測定されます。指向角（θ_1/2）は、強度が軸上値の半分に低下する軸外角度です。デバイスは静電気放電（ESD）に敏感です。接地された設備を用いた適切な取り扱いが必須です。

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は測定された光度に基づいて性能ビンに分類されます。これにより、設計者は特定の輝度要件を満たす部品を選択できます。

3.1 オレンジLED 光度ビン

I_F= 20 mAでビニング。各ビン内の許容差は±15%です。

• ビン Q：71.0 – 112.0 mcd
• ビン R：112.0 – 180.0 mcd
• ビン S：180.0 – 280.0 mcd

3.2 グリーンLED 光度ビン

I_F= 20 mAでビニング。各ビン内の許容差は±15%です。

• ビン M：18.0 – 28.0 mcd
• 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

このビニング構造は、オレンジLEDと比較して、グリーンLEDで利用可能な輝度レベルの範囲が広いことを示しています。設計者は、アプリケーションの光度範囲を保証するために、発注時に必要なビンコードを指定しなければなりません。

4. 性能曲線分析

データシートは標準的性能曲線（6ページに記載）を参照しています。正確なグラフは本文中には再現されていませんが、その意味合いは設計にとって重要です。

• 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）：この曲線は非線形です。順方向電圧（V_F）は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。安定した光出力のためには、定電圧源ではなく定電流源でLEDを駆動することが不可欠です。
• 光度 vs. 順方向電流：光度はある点まで電流とほぼ線形に増加しますが、非常に高い電流では発熱の増加により効率が低下する可能性があります。推奨される20-30 mA以下で動作させることで、最適な性能と長寿命が確保されます。
• 光度 vs. 周囲温度：AlInGaP LEDの出力は、一般に周囲温度が上昇すると減少します。設計者は、高温環境で十分な輝度を確保するために、このデレーティングを考慮に入れる必要があります。
• スペクトル分布：グラフは波長全体での相対強度を示し、ピーク波長と主波長、および色純度に影響を与えるスペクトル半値幅を確認します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性

デバイスはEIA標準SMDパッケージ外形に準拠しています。主要な寸法公差は、特に指定がない限り±0.10 mmです。レンズはウォータークリアです。ピン割り当ては正しい動作のために重要です：

• ピン C1：グリーンLEDチップのアノード。
• ピン C2：オレンジLEDチップのアノード。
• 両チップのカソードは内部で共通端子（通常は3番目のピンまたは放熱パッド、パッケージによる）に接続されています。正確な接続図については、データシートの回路図を参照する必要があります。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

データシートはPCBの推奨ランドパターン（フットプリント）寸法を提供します。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、適切な位置合わせ、リフロープロセス中の効果的な放熱を実現するために不可欠です。推奨パターンは十分なはんだ量を確保し、トゥームストーニング（部品が一端で立ち上がる）などの問題を防止します。リフロープロセスを最適化するために、推奨はんだ付け方向も示されています。

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

鉛フリープロセス向けの詳細な推奨IRリフロープロファイルが提供されています（3ページ）。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秒間で、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：臨界温度ゾーン（鉛フリーはんだでは通常~217°C）内の時間は、LEDを過熱することなく適切なはんだ接合を形成するために制御する必要があります。このプロファイルはJEDEC標準に基づいています。
• 制限：デバイスはこのリフロープロセスを最大2回まで耐えることができます。

注意：最適なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、およびオーブンに依存します。提供されたプロファイルは出発点として機能し、実際の生産セットアップに対して特性評価と調整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：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：接合部ごとに最大3秒。
• 制限：熱ストレスを最小限に抑えるため、手はんだ付けは1回のみ行うべきです。

6.3 洗浄

指定された洗浄剤のみを使用してください。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。はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、室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が許容されます。

6.4 保管と取り扱い

• 湿気感受性：LEDは乾燥剤入りの防湿バッグに梱包されています。元の密封バッグを開封すると、部品は周囲湿度にさらされます。
• フロアライフ：防湿バッグを開封してから1週間以内にIRリフローはんだ付けを完了することを推奨します。
• 長期保管：元のバッグ外で1週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内で保管する必要があります。
• ベーキング：元の梱包から出して1週間以上保管された部品は、実装前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングし、吸収した湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象（パッケージのひび割れ）を防止する必要があります。

7. 梱包・発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

デバイスは自動実装用に供給され、7インチ（178mm）直径のリール上の8mm幅エンボスキャリアテープに梱包されています。

• 1リールあたり数量：3000個。
• 最小発注数量（MOQ）：端数数量の場合500個。
• カバーテープ：空の部品ポケットはトップカバーテープで密封されています。
• 欠品：テープ内で連続して許容される最大欠品LED数は2個です。
• 標準：梱包はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。

7.2 品番構成

品番LTST-S326KFKGKTは特定の属性をコード化しています。企業内の完全な解読規則は公開されていない場合がありますが、一般的な構成にはシリーズコード（LTST）、パッケージサイズ/タイプ（S326）、色/レンズ（2色ウォータークリアのKFKGKT）、および場合によってはビンコードが含まれます。光度の正確なビンコードは、発注時に確認または指定する必要があります。

8. アプリケーションノート・設計上の考慮事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 2状態インジケータ：電源（グリーン）/故障（オレンジ）；充電完了（グリーン）/充電中（オレンジ）；ネットワークリンク/アクティビティ。
• 側面照明：メンブレンスイッチ、エッジライトパネル、またはLEDが視認面に対して垂直に実装される導光板のバックライト。
• 民生電子機器：ルーター、プリンター、オーディオ機器、ゲーム機のステータスインジケータ。
• 産業用制御機器：機械状態、警報状態、またはモード選択のためのパネルインジケータ。

8.2 重要な設計上の考慮事項

1. 電流制限：LEDを電圧源に直接接続してはなりません。常に直列の電流制限抵抗、またはできれば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 を使用して計算します。堅牢な設計のために、データシートの最大V_F（2.4V）を使用してください。
2. 熱管理：許容損失は低いですが、PCBレイアウトでは、特に最大電流付近または高周囲温度で動作する場合、はんだパッド周囲に十分な銅面積を放熱板として提供する必要があります。
3. ESD保護：敏感な環境では、LEDを駆動する信号線にESD保護を実装してください。取り扱いおよび実装中は厳格なESDプロトコルに従ってください。
4. 光学設計：130度の指向角は広い拡散を提供します。より集光されたビームが必要なアプリケーションでは、外部レンズまたはライトパイプが必要になる場合があります。
5. 独立制御：2つのLEDは独立したアノードを持っています。これにより、2つのマイクロコントローラGPIOピン（適切なドライバ/抵抗器付き）で独立して制御したり、マルチプレクスしたりすることができます。

9. 技術比較・差別化

単色SMD LEDと比較して、この2色デバイスは1つのパッケージフットプリントに2つの機能を統合することで、PCB上で大幅なスペース節約を実現します。従来のスルーホール2色LEDと比較して、SMDフォーマットは自動実装、より高い基板密度、およびより優れた信頼性を可能にします。

この特定部品の主な差別化要因は、両色にAlInGaP技術を使用している点です。これは、オレンジ/赤用の他の材料システムと比較して、一般的に高い効率と優れた温度安定性を提供し、互換性のあるグリーンと組み合わされています。サイドビュー形状は、エッジ照明アプリケーションにおいてトップエミッションLEDに対する明確な利点です。広い130度の指向角とRoHS準拠は、現代の部品に対する標準的な期待事項です。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: 両方のLEDチップをそれぞれの最大DC電流（各30mA）で同時に駆動できますか？

A1: 技術的には可能ですが、総許容損失を考慮する必要があります。30mAおよび標準V_F2.0Vでは、各チップは60mWを放散し、合計120mWになります。これは絶対最大許容損失定格75mW（チップあたり）を超えており、組み合わされた熱負荷が過熱を引き起こす可能性があります。連続使用では、各チップを20mA以下で動作させる方が安全です。

Q2: 物理部品上で正しいピン（C1対C2）をどのように識別しますか？

A2: データシートのパッケージ図面には、パッケージ上のドット、ノッチ、または面取りコーナーなどの極性マーカーが示されています。このマーカーは特定のピン（例：ピン1）に対応します。このマーカーをデータシートのピン割り当て表（C1=グリーン、C2=オレンジ）と照合する必要があります。常にサプライヤーの文書で確認してください。

Q3: ビニング許容差が±15%なのはなぜですか？より狭いビンを入手できますか？

A3: ±15%は、標準インジケータLEDの光度ビンにおける一般的な業界許容差です。これは通常のプロセス変動を考慮しています。より狭いビン（例：±5%）は、特別注文またはより高グレードの部品として入手可能な場合がありますが、通常はより高いコストがかかります。ほとんどのインジケータ用途では、±15%は許容可能です。

Q4: 私のリフローオーブンのプロファイルが推奨と異なります。これは問題ですか？

A4: 推奨プロファイルはガイドラインです。実際のプロファイルが絶対最大定格（260°C、10秒）を超えないことが不可欠です。LEDのピーク温度と液相線以上時間が安全限界内にあることを確認するために、プロセスを特性評価する必要があります。熱電対によるプロファイル検証が推奨されます。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：単一のサイドビュー窓を持つ携帯機器用のステータスインジケータを設計します。インジケータは通常動作でグリーン、バッテリー低下でオレンジを表示する必要があります。

実装：

1. 部品選定：LTST-S326KFKGKTは、側面発光で窓の端に完璧にフィットし、1パッケージで2色機能を持つため理想的です。
2. 回路図：ピンC1（グリーン）とピンC2（オレンジ）を、電流制限抵抗を介して機器のマイクロコントローラの2つの独立したGPIOピンに接続します。電源電圧3.3V、駆動電流15mA（バッテリー寿命のために控えめ）の場合の抵抗値を計算します：R = (3.3V - 2.4V) / 0.015A = 60オーム。次の標準値である62オームを使用します。
3. PCBレイアウト：LEDをインジケータ窓に隣接する基板の端にできるだけ近く配置します。データシートの推奨はんだパッド寸法に従います。放熱のために放熱パッド（カソード）に接続された小さな銅箔を追加します。
4. ファームウェア：マイクロコントローラのコードは、システムステータスに基づいて、対応するGPIOピンをハイに設定してグリーンまたはオレンジのLEDを点灯させるだけです。

12. 技術原理紹介

このLEDは半導体エレクトロルミネセンスに基づいています。各チップの中心は、AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン化物）半導体材料から作られたPN接合です。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接合部を横切って注入されます。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。AlInGaP合金の特定の組成は、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。オレンジチップはグリーンチップよりもバンドギャップが小さくなっています。接合部で生成された光はドーム型のエポキシレンズを通って放出され、これは半導体ダイとワイヤーボンドも保護します。サイドビューパッケージには、主要な発光を側面に向ける反射カップが組み込まれています。

13. 業界動向・開発

SMDインジケータLEDのトレンドは、より高い効率（単位電力あたりのより多くの光出力）に向かって続いており、これによりエネルギー消費と発熱が減少します。また、小型化への推進もあり、パッケージは光学性能を維持または向上させながらますます小さくなっています。複数の色、さらにはRGB機能を1つの小型パッケージに統合することは一般的です。さらに、パッケージ材料の進歩は、より高温のリフロープロファイルやより過酷な環境条件下での信頼性向上を目指しています。より堅牢で一貫性のあるビニングシステムの採用は、設計者が製品でより厳密な色と輝度の均一性を達成するのに役立ちます。AlInGaPのような基礎となる半導体材料は、内部量子効率と温度および寿命にわたる色安定性を改善するために継続的に改良されています。