LTW-S115KSDS-5A デュアルカラーSMD LED データシート - サイドビュー - 白色＆黄色 - 5mA - 技術文書

1. 製品概要

LTW-S115KSDS-5Aは、サイドビュー照明用途、特に液晶ディスプレイ（LCD）のバックライト光源として特化して設計された、デュアルカラーの表面実装型（SMD）発光ダイオード（LED）です。EIA標準パッケージ内に、白色光発光用のInGaN（窒化インジウムガリウム）チップと、黄色光発光用のAlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）チップという2つの異なる半導体チップを集積しています。この構成により、コンパクトなフットプリントから柔軟な照明ソリューションを実現します。本デバイスは大量生産組立向けに設計され、7インチリールに巻かれた8mmテープ上で供給され、自動実装機および標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに完全に対応しています。

1.1 中核的利点

• デュアルカラー光源：白色と黄色の発光を1パッケージに統合し、基板スペースを節約し、多色表示や混合バックライトの設計を簡素化します。
• サイドビュー発光：主な光出力は実装面と平行方向に向けられており、LCDモジュールなどの薄型パネルのエッジ照明に最適です。
• 高輝度：先進的なInGaNおよびAlInGaPチップ技術を採用し、高い光度を実現します。
• 製造プロセスへの親和性：はんだ付け性を向上させるスズメッキリードを備え、自動組立ラインとの互換性を考慮したパッケージングがなされています。
• 環境規制対応：本製品は有害物質使用制限（RoHS）指令に適合しています。

2. 技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

以下の限界値は、いかなる条件下でも超えてはなりません。超えるとデバイスに永久的な損傷を与える可能性があります。定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 電力損失（Pd）：白色：35 mW；黄色：48 mW。これはLEDが熱として放散できる最大許容電力です。
• ピーク順電流（I_FP）：白色：50 mA；黄色：80 mA。これはパルス条件（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）下で許容される最大瞬間電流です。
• 直流順電流（I_F）：白色：10 mA；黄色：20 mA。これは信頼性のある動作のための最大連続順電流です。
• 動作温度範囲：-20°C ～ +80°C。
• 保存温度範囲：-40°C ～ +85°C。
• 赤外線はんだ付け条件：リフローはんだ付け中、ピーク温度260°Cを10秒間耐えます。

2.2 電気光学特性

代表的な性能パラメータは、特に断りのない限り、Ta=25°C、順電流（I_F）=5 mAで測定された値です。

• 光度（I_V）：白色：最小 28 mcd、代表値 N/A、最大 112 mcd。黄色：最小 7.1 mcd、代表値 N/A、最大 71 mcd。これは、比視感度（人間の目の応答）センサーで測定されるLEDの知覚される明るさです。
• 指向角（2θ_1/2）：130度（両色の代表値）。これは光度がピーク値の半分に低下する全角度です。
• ピーク発光波長（λ_P）：黄色：591 nm（代表値）。これは黄色チップのスペクトルパワー分布が最も高くなる波長です。
• 主波長（λ_d）：黄色：590 nm（I_F=5mA時の代表値）。これは黄色LEDの知覚される色を最もよく表す単一波長です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：黄色：15 nm（代表値）。これは発光する黄色光のスペクトル純度または帯域幅を示します。
• 色度座標（x, y）：白色：x=0.290, y=0.282（I_F=5mA時の代表値）。これらのCIE 1931座標は、色度図上の白色LEDの色点を定義します。
• 順方向電圧（V_F）：白色：最小 2.55V、代表値 2.85V、最大 3.15V。黄色：最小 1.6V、代表値 2.00V、最大 2.40V。これは指定された順電流が流れているときのLED両端の電圧降下です。
• 逆方向電流（I_R）：白色：最大 10 µA；黄色：最大 100 µA（V_R=5V時）。本デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータはリーク電流試験のみを目的としています。

3. ビニングシステム説明

LEDは、主要な光学パラメータに基づいて選別（ビニング）され、同一生産ロット内での一貫性を確保します。ビンコードは包装に印字されています。

3.1 光度（I_V）ビニング

LEDは、I_F=5mAで測定された光度に基づいてビンに分類されます。各ビンの許容差は±15%です。

• 白色チップビン：N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd)。
• 黄色チップビン：K (7.10-11.2 mcd), L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd)。

3.2 色調（色）ビニング

白色LEDは、CIE 1931図上の色度座標（x, y）によってさらに選別されます。4つの色調ビン（C1, C2, D1, D2）が定義されており、それぞれに特定の座標境界があります。各色調ビンの許容差はx座標、y座標ともに±0.01です。これにより、複数のLEDを一緒に使用するバックライト用途において重要な色の均一性が確保されます。

4. 性能曲線分析

データシートには代表的な性能曲線が参照されています（提供されたテキストには表示されていません）。これらの曲線は設計エンジニアにとって不可欠です。

• I-V（電流-電圧）曲線：白色および黄色チップそれぞれについて、順電流（I_F）と順方向電圧（V_F）の関係を示します。これは電流制限回路の設計に極めて重要です。
• 光度 vs. 順電流：光出力（I_V）が駆動電流とともにどのように増加するかを示します。輝度と効率/寿命のバランスをとる最適な動作点を決定するのに役立ちます。
• 光度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下（デレーティング）を示します。これは最終アプリケーションにおける熱管理にとって極めて重要です。
• スペクトル分布：黄色LEDについて、この曲線はピーク波長～591 nmを中心とした、異なる波長にわたる相対的な発光パワーを示します。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法およびピン配置

本デバイスはEIA標準パッケージ外形に準拠しています。主要寸法にはボディサイズおよびリード間隔が含まれます。ピン割り当ては正しい向きのために重要です：ピンC1はInGaN白色チップに、ピンC2はAlInGaP黄色チップに割り当てられています。詳細な寸法図（ここでは表示されていません）には、代表的な公差±0.10 mmで、すべての重要なパッケージ寸法が規定されています。

5.2 推奨はんだパッドレイアウトおよび極性

プリント回路基板（PCB）用の推奨ランドパターン（はんだパッド設計）が提供されており、信頼性の高いはんだ接合部の形成とリフロー中の適切な位置決めを確保します。データシートには、プロセスを最適化するためのテープリール送り方向に対する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

本LEDは赤外線（IR）リフローはんだ付けに対応しています。ピーク温度260°Cを10秒間保持する特定のはんだ付けプロファイルが推奨されています。データシートでは、特に部品のスズメッキの利点がない場合、ピーク温度が245°C未満のプロファイルでは信頼性のあるはんだ付けが不十分である可能性があると強調しています。詳細な時間-温度グラフには通常、予熱、ソーク、リフロー、冷却ゾーンが示されています。

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。指定外の化学薬品の使用はLEDパッケージを損傷する可能性があります。

6.3 保管および取り扱い

• 静電気放電（ESD）：本LEDはESDに敏感です。取り扱い手順には、リストストラップ、帯電防止手袋、適切に接地された設備の使用を含めるべきです。
• 湿気感受性：表面実装デバイスとして、湿気吸収に敏感です。未開封の乾燥剤入り防湿バッグは、保管条件が≤30°Cかつ≤90%RHの場合、1年間の有効期限があります。一度開封したら、LEDは1週間以内に使用するか、乾燥環境（≤30°C / ≤60%RH）で保管する必要があります。元の包装から出して1週間以上保管された部品は、リフロー中のポップコーン現象を防ぐために、はんだ付け前にベーキング（例：60°Cで20時間）が必要です。

7. 包装および発注

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは、保護カバーテープ付きのエンボスキャリアテープ（幅8mm）に収められ、直径7インチ（178 mm）のリールに巻かれて供給されます。標準リール数量は3000個です。残数発注の場合、最小包装数量は500個です。包装はANSI/EIA-481規格に準拠しています。

7.2 品番構成

品番LTW-S115KSDS-5Aには、製品ファミリ、色、パッケージ、およびおそらく性能ビンに関するコード化された情報が含まれています（正確な解読はモデル固有です）。

8. アプリケーションノート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シナリオ

• LCDバックライト：主要なアプリケーションであり、民生電子機器、産業用ディスプレイ、自動車用クラスターにおける中小型LCDパネルのエッジ照明を提供します。
• 状態表示：デュアルカラー機能により、複数状態の表示（例：白色でオン、黄色でスタンバイ/警告、または両方で第三の状態）が可能です。
• 装飾照明：サイド発光と色混合が必要なコンパクトなスペースで使用できます。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動：LEDと直列に定電流ドライバまたは電流制限抵抗を必ず使用してください。順方向電圧は変動するため、電圧駆動は推奨されません。最大直流順電流（白色10mA、黄色20mA）を超えないでください。
• 熱管理：電力損失は低いですが、十分なPCB銅面積または熱ビアを確保することで、より低い接合温度を維持し、光出力を保持し動作寿命を延ばすことができます。
• 光学設計：130度の指向角は広い発光パターンを提供します。バックライト用途では、光を表示領域全体に均一に分布させるために、通常、光導波板や拡散板が使用されます。
• 回路保護：誤った取り付けのリスクがある場合は、LEDが逆バイアス動作用に設計されていないため、逆極性保護の実装を検討してください。

9. 技術比較および差別化

単色サイドビューLEDと比較して、LTW-S115KSDS-5Aは2色を統合することで、大幅なスペース節約と設計の柔軟性を提供します。黄色にAlInGaPを使用することで、その波長において高効率と良好な色飽和度を実現しています。白色用InGaNと黄色用AlInGaPを1パッケージに組み合わせることで、最小フットプリントから明確で信頼性の高い色光源を必要とするアプリケーションに特化したソリューションを表しており、より単純な単色代替品や大型の個別ソリューションとの差別化を図っています。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 白色と黄色のチップを独立して駆動できますか？

はい。2つのチップは独立したアノード/カソード接続（ピンC1およびC2）を持っています。各色を独立して制御するには、別々の電流制限回路で駆動する必要があります。

10.2 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_P）は、発光スペクトルが最も強くなる物理的な波長です。主波長（λ_d）は、CIE図上の単一波長として知覚される色を表す計算値です。ここで扱う黄色LEDのような単色LEDでは、これらは非常に近い値になることが多いです。

10.3 バッグを開封した後、はんだ付け前にベーキング処理が必要なのはなぜですか？

SMDプラスチックパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部圧力を発生させ、パッケージのクラックや内部界面の剥離を引き起こす可能性があります。この故障はポップコーン現象として知られています。ベーキングはこの吸収された湿気を除去します。

11. 実践的設計ケーススタディ

小型産業機器表示用のバックライトを設計する場合を考えます。設計では、通常動作用の明るい白色バックライトと、警報状態用の明確な黄色インジケータの両方が必要です。LTW-S115KSDS-5Aを使用することで、設計者は光導波板の端に単一の部品を配置できます。白色チップは、主バックライト用に定電流回路を介して5mAで駆動されます。黄色チップは、機器の警報ロジックによって制御される別個のドライバ回路に接続されます。このアプローチにより、機械設計が簡素化（2つではなく1つの部品）、PCBフットプリントが削減され、2つの光源の光導波板に対する位置合わせが完璧に確保されます。

12. 動作原理

LEDの発光は、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスに基づいています。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。発光の色（波長）は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決まります。InGaNチップはより広いバンドギャップを持ち、より短い波長の光（青色）の発光を可能にし、これはパッケージ内部の蛍光体コーティングによって部分的に広いスペクトル（白色に見える）に変換されます。AlInGaPチップはより狭いバンドギャップを持ち、スペクトルの黄色/オレンジ/赤色部分で直接光子を発光するように設計されており、観察される純粋な黄色光を生み出します。

13. 技術トレンド

LED業界は、より高い効率（ワット当たりのルーメン数）、改善された演色性（特に白色LED）、そしてより大きな小型化に向けて進化し続けています。サイドビューおよびバックライト用途では、さらに薄いパッケージ、より高い輝度密度、動的な色制御のためのより複雑な多チップアレイ（RGB、RGBW）の単一パッケージへの統合がトレンドに含まれます。さらに、パッケージ材料と蛍光体技術の進歩は、温度と寿命にわたる信頼性、熱性能、および色の一貫性の向上を目指しています。