LTST-C295TGKSKT デュアルカラーSMD LED データシート - 高さ0.55mm - 緑/黄 - 20mA/30mA - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、LTST-C295TGKSKT デュアルカラー表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）の完全な技術仕様を提供します。この部品は、1つのパッケージから2つの異なる色のコンパクトで高輝度なインジケータ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。その主な特徴は、非常に低いプロファイルであり、スペースに制約のある現代の電子設計に適しています。

このLEDは、1つの標準的なEIA互換パッケージ内に2つの独立した半導体チップを統合しています：緑色発光用のインジウムガリウムナイトライド（InGaN）チップと、黄色発光用のアルミニウムインジウムガリウムホスファイド（AlInGaP）チップです。このデュアルチップアーキテクチャにより、各色を独立して制御でき、駆動回路の構成に応じて、状態表示、2色信号、または単純な色混合が可能です。デバイスは、業界標準の8mmテープに実装され、7インチリールに巻かれて供給され、大量電子機器製造で一般的な高速自動ピックアンドプレース組立プロセスを容易にします。

2. 技術パラメータ詳細解釈

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ておらず、回路設計では避けるべきです。

• 電力損失（Pd）：緑色チップで76 mW、黄色チップで75 mW。このパラメータは、パッケージとPCBの熱抵抗と組み合わせて、接合部温度限界を超えないようにするための最大許容連続順方向電流を決定します。
• ピーク順方向電流（I_FP）：緑色で100 mA、黄色で80 mA。これは、1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅の条件下で規定されています。LEDが短い高電流パルスを処理できることを示しており、マルチプレックス駆動やパルス輝度アプリケーションに有用ですが、DC動作には適していません。
• DC順方向電流（I_F）：緑色で20 mA、黄色で30 mA。これは、通常条件下での信頼性の高い長期動作のための推奨最大連続電流です。
• 温度範囲：動作：-20°C ～ +80°C；保管：-30°C ～ +100°C。動作範囲は、民生用グレードLEDに典型的です。設計者は、周囲温度と自己発熱によりLEDの接合部が最大定格温度を超えないようにする必要があります。
• 赤外線はんだ付け条件：260°Cで10秒間耐える。これは、鉛フリー（Pbフリー）リフローはんだ付けプロセスにとって重要であり、PCB組立時に遵守する必要があります。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、指定された試験条件下でTa=25°Cで測定された代表的な性能パラメータです。これらは、回路設計と光学システム統合に不可欠です。

• 光度（I_V）：I_F=20mAでミリカンデラ（mcd）で測定。緑色チップは45.0 mcd（最小）から280.0 mcd（最大）の範囲です。黄色チップは28.0 mcd（最小）から450.0 mcd（最大）の範囲です。広い範囲は、ビニングシステム（セクション3で詳細）によって管理されます。試験には、CIE明所視感度曲線に近似したフィルターを使用します。
• 視野角（2θ_1/2）：通常、両色とも130度。これは、光度が軸上値の半分に低下する全角です。130度の角度は、非常に広い視野パターンを示し、LEDを広い角度範囲から見えるようにする必要があるアプリケーションに適しています。
• ピーク発光波長（λ_P）：通常、緑色で525 nm、黄色で588 nm。これは、発光スペクトルの最高点における波長です。
• 主波長（λ_d）：通常、緑色で525.0 nm、黄色で587.0 nm。CIE色度図から導出され、色を定義する人間の目が知覚する単一波長です。これは、ピーク波長よりも知覚に関連する指標です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：通常、緑色で35 nm、黄色で20 nm。これは、発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。黄色AlInGaP LEDは、一般に緑色InGaN LEDよりも狭いスペクトルを持ちます。
• 順方向電圧（V_F）：I_F=20mAで、緑色最大3.50V、黄色最大2.40V。これは、電流制限回路を設計する上で重要です。緑色チップの高いV_Fは、InGaN技術の特徴です。
• 逆方向電流（I_R）：V_R=5Vで、両方とも最大10 μA。重要な注意：このデバイスは、逆方向動作用に設計されていません。5Vを超える逆方向バイアスを印加すると、即座に損傷する可能性があります。回路内での逆電圧または誤った極性接続に対する保護を強く推奨します。

3. ビニングシステムの説明

生産における一貫した色と明るさを確保するために、LEDは性能ビンに分類されます。LTST-C295TGKSKTは、各色に対して光度ビニングシステムを使用しています。

3.1 緑色 光度ビン

ビンは、文字コード（P、Q、R、S）と、20mAでの最小および最大光度値（mcd）で定義されます。各ビンには+/-15%の許容差があります。例えば、ビンPは45.0から71.0 mcdをカバーします。設計者は、組立内の複数ユニット間で輝度の一貫性を保証するために、発注時に必要なビンコードを指定する必要があります。

3.2 黄色 光度ビン

黄色チップは、コードN、P、Q、R、S、Tを使用したより広範なビニング範囲を使用し、28.0 mcd（ビンN最小）から450.0 mcd（ビンT最大）までの光度をカバーし、各ビンに+/-15%の許容差があります。広い範囲は、AlInGaP材料のより高い潜在的な輝度に対応しています。

4. 性能曲線分析

特定のグラフィカルデータはデータシートで参照されていますが（例：図1、図6）、提供された数値データにより、主要な関係の分析が可能です。

• IV関係：順方向電圧（V_F）は、単一の試験電流（20mA）で規定されています。実際には、V_FはI_Fに対数関係があり、温度にも依存します。安定した発光出力を得るためには、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。
• 温度特性：LEDの光度は、一般に接合部温度が上昇すると減少します。規定されたパラメータは、周囲温度25°Cでの値です。高温環境または高駆動電流では、出力のディレーティングを予期する必要があります。最大動作温度80°Cは、信頼性のある動作の上限を提供します。
• スペクトル分布：代表的な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（525nm、35nm FWHM）は純粋な緑色に見え、黄色発光（587nm、20nm FWHM）は琥珀色（約590nm）や純粋な緑色とは異なる、飽和した黄色に見えます。

5. 機械的・梱包情報

5.1 パッケージ寸法と極性

デバイスは、標準的なEIA SMDパッケージフットプリントに準拠しています。主要な機械的特徴は、わずか0.55 mmの高さであり、エクストラシンと表現されます。ピン割り当ては明確に定義されています：ピン1と3は緑色のアノード/カソード用、ピン2と4は黄色のアノード/カソード用です。正確な内部接続（共通アノードまたは共通カソード）は、提供されたテキストでは明示されておらず、詳細なパッケージ図面から確認する必要があります。適切な極性の識別は、取り付け時の損傷を防ぐために重要です。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

データシートには、PCB上のはんだパッド寸法の提案が含まれています。これらの推奨事項に従うことで、信頼性の高いはんだ接合、適切な熱放散が確保され、リフロー中のトゥームストーニングなどの問題を防止します。パッド設計は、実装された部品の最終的な視野角と機械的安定性にも影響を与えます。

5.3 テープ＆リール梱包

LEDは、8mm幅のエンボスキャリアテープに実装され、7インチ（178mm）直径のリールに巻かれて供給されます。各リールには4000個が含まれます。この梱包はANSI/EIA 481仕様に準拠しており、自動表面実装技術（SMT）装置との互換性を確保します。テープには、トップカバーテープで密封されたポケットがあります。仕様には、連続する欠品は最大2個まで、残数注文の最小梱包数量は500個であることが記載されています。

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

鉛フリー組立プロセス向けに、推奨される赤外線（IR）リフロープロファイルが提供されています。主要なパラメータには、予熱ゾーン（150-200°C）、液相線以上の特定時間、および最大10秒間260°Cを超えないピーク温度が含まれます。このプロファイルはJEDEC標準に基づいており、一般的な目標として意図されています。実際のプロファイルは、生産で使用される特定のPCB設計、はんだペースト、およびオーブンに対して特性評価を行う必要があります。

6.2 手はんだ付けの注意点

手はんだ付けが必要な場合は、はんだごて先端温度を300°C以下に保ち、はんだ付け時間は単一操作で最大3秒に制限する必要があります。過度の熱または長時間の接触は、LEDパッケージまたは内部ワイヤボンドを損傷する可能性があります。

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する必要があります。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。指定されていないまたは強力な化学洗浄剤を使用すると、プラスチックレンズまたはパッケージ材料が損傷し、光出力の低下または早期故障を引き起こす可能性があります。

6.4 保管条件

適切な保管は、はんだ付け性を維持するために重要です。未開封の防湿バッグ（乾燥剤入り）は、≤30°C、≤90% RHで保管し、保存期間は1年です。元の梱包を開封した後は、部品を≤30°C、≤60% RHで保管する必要があります。開封後1週間以内にIRリフローを完了することを推奨します。元のバッグ外での長期保管の場合は、部品を乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管する必要があります。非理想的な条件で1週間以上保管された部品は、吸収された湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象を防ぐために、組立前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングする必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 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LEDは、スペースが限られており、複数の状態を伝える必要がある状態表示およびインジケータアプリケーションに理想的です。例としては：

• 携帯型民生電子機器：電源/充電状態（緑=充電完了、黄=充電中）、接続インジケータ（Bluetooth/Wi-Fi）、またはスマートフォン、タブレット、ウェアラブル、ワイヤレスイヤホンなどのモードインジケータで、超薄型プロファイルの恩恵を受けます。
• 産業用制御パネル：機械状態インジケータ（緑=運転中、黄=待機/故障）、レベルインジケータ、または人機インターフェース（HMI）上の確認ランプ。
• 自動車内装照明：ボタンやスイッチのダッシュボードバックライト、環境照明、または非重要な状態インジケータ（特定の自動車グレード認定が必要な場合）。
• IoTデバイスとスマートホームガジェット：ネットワーク状態、センサー活動表示、またはバッテリーレベル警告。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動：常に直列の電流制限抵抗または専用の定電流LEDドライバIC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、データシートの最大V_Fを使用して、I_Fが限界を超えないようにします。V_Fは各色で異なることを忘れないでください。
• 熱管理：電力損失は低いですが、特に最大電流付近で駆動する場合や高周囲温度では、接合部温度を限界内に維持するために、十分なPCB銅面積または熱ビアを確保してください。
• ESD保護：データシートには、静電気放電（ESD）に関する注意が含まれています。これらのデバイスは敏感です。組立中にESD安全な取り扱い手順（リストストラップ、接地された作業台）を実施し、潜在的なESDイベントにさらされる可能性がある最終アプリケーションでは、敏感なラインに過渡電圧サプレッション（TVS）ダイオードまたは抵抗を追加することを検討してください。
• 光学設計：130度の視野角は、広い視認性を提供します。より焦点を絞ったビームを必要とするアプリケーションでは、外部レンズまたは光ガイドが必要になる場合があります。ウォータークリアレンズは、色の歪みを最小限に抑えます。

8. 技術比較と差別化

LTST-C295TGKSKTの主な差別化は、以下の機能の組み合わせにあります：

• 超薄型プロファイル（0.55mm）：これは、多くの標準的なSMD LED（しばしば0.6mm、0.8mm、またはそれ以上）と比較して大きな利点であり、最も薄い現代の電子機器での使用を可能にします。
• 単一パッケージ内のデュアルカラー：これは、同様の機能を実現するために2つの別々の単色LEDを使用する場合と比較して、PCBスペースを節約し、組立を簡素化します。
• チップ技術：緑色にInGaN、黄色にAlInGaPを使用することは、高効率で現代的な半導体材料を表し、良好な輝度と色飽和度を提供します。
• 準拠：RoHSに適合し、グリーンプロダクトであることは、世界的な環境規制への準拠を保証します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 緑色と黄色のLEDを同時に、それぞれの最大DC電流で駆動できますか？

A: 必ずしもそうではありません。絶対最大定格は、チップごとの電力損失（緑色76mW、黄色75mW）を規定しています。20mA（緑色）と30mA（黄色）で同時に動作させると、それぞれ約70mW（3.5V*20mA）と約72mW（2.4V*30mA）の電力消費となり、個々の限界に近づきます。発生する総熱量を管理する必要があります。同時に最大輝度で動作させる場合は、熱計算を参照するか、電流をわずかにディレートすることをお勧めします。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λ_P）は、スペクトル出力の最高強度点の物理的波長です。主波長（λ_d）は、測色法から計算された値であり、標準的な人間の観察者にとってLEDと同じ色に見える純粋な単色光の単一波長を表します。λ_dは、設計における色合わせにより有用なことが多いです。

Q: 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

A: ビンコード（例：緑色のS、黄色のT）は、光度がそのコードの指定された最小/最大範囲内に収まることを保証し、+/-15%の許容差があります。製品内で一貫した外観を得るためには、生産ロット内のすべてのユニットに対して単一のビンコードを指定することが重要です。指定しない場合、製品の全範囲内の任意のビンからLEDを受け取る可能性があります。

10. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：3.3Vレギュレータで駆動される携帯機器用の低バッテリーインジケータを設計します。バッテリー電圧が3.6V以上の場合に緑色、3.5V以下に低下した場合に黄色で表示する必要があります。

実装：アナログ-デジタル変換器（ADC）を備えたマイクロコントローラがバッテリー電圧を監視します。2つのGPIOピンを使用してLEDを制御します。回路は、内部ピン配置に基づいて構成されます（例えば、共通カソードの場合、カソードピンを接地し、マイクロコントローラが電流制限抵抗を介して各アノードに電流を流して点灯させます）。抵抗値は別々に計算されます：R_緑= (3.3V - 3.5V) / 0.020A = ~ -10Ω（無効）。これは問題を示しています：緑色のV_F（最大3.5V）が電源電圧（3.3V）に近すぎるか、または超えています。

解決策：1) 緑色LEDに低い電流（例：10mA）を使用し、そのV_Fを下げる。2) チャージポンプまたはブーストコンバータを使用して、LEDを駆動するためのわずかに高い電圧（例：4.0V）を生成する。3) 緑色用に低いV_Fを持つ別のLEDを使用する。このケースは、設計プロセスの早い段階で利用可能な電源電圧に対してV_Fを確認することの重要性を強調しています。

11. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネセンスによって光を発する半導体p-n接合デバイスです。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領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、エネルギーが放出されます。シリコンのような従来の半導体では、このエネルギーは主に熱です。InGaNやAlInGaPのような直接遷移型半導体では、このエネルギーの大部分が光子（光）として放出されます。発光の波長（色）は、半導体材料のバンドギャップエネルギー（E_g）によって決定され、式λ = hc/E_gに従います。InGaN材料は短波長（青、緑）に使用され、AlInGaP材料は長波長（黄、橙、赤）に使用されます。デュアルカラーLEDパッケージは、単に異なるバンドギャップを持つ2つの独立した半導体チップを収容しています。

12. 技術トレンド

LTST-C295TGKSKTのようなLEDの開発は、いくつかの主要な業界トレンドに従っています：

• 小型化：0.55mmプロファイルに見られるように、より薄くコンパクトな最終製品を可能にするためのパッケージサイズと高さの継続的な縮小。
• 統合度の向上：複数の機能（2色など）を単一パッケージに組み合わせて、基板スペースを節約し、組立を簡素化。
• 材料効率：InGaNおよびAlInGaP材料のエピタキシャル成長の継続的な改善により、内部量子効率が向上し、同じ光出力に対してより低い電流でより高い輝度、またはより低い消費電力が可能になります。
• 高度なパッケージング：パッケージ材料とプロセスの改善により、熱性能が向上し、より小さなパッケージでより高い駆動電流が可能になり、過酷な環境条件下での信頼性が向上します。
• 自動化互換性：製造設計（DFM）の原則により、標準化されたテープ＆リール梱包などの機能により、部品が高速で精密な自動組立ラインに完全に適合します。