LTST-C295TBKFKT-5A デュアルカラーSMD LED データシート - パッケージ寸法 - 青色 3.2V / 橙色 2.3V - 高さ0.55mm - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、LTST-C295TBKFKT-5Aの完全な技術仕様を提供します。これは、青色発光InGaNチップと橙色発光AlInGaPチップという2つの異なるLEDチップを、単一の超薄型パッケージ内に統合したデュアルカラー表面実装LED部品です。この設計により、スペースが限られた状態表示、バックライト、複数信号用途において、コンパクトなソリューションが可能となります。本製品は自動組立プロセスおよび標準的な赤外線リフローはんだ付けとの互換性を考慮して設計されており、大量生産環境に適しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

この部品の主な利点は、超薄型0.55mmのプロファイルに収められたデュアルカラー機能です。これにより、追加のPCB面積を消費することなく、洗練された視覚的信号表示（例：異なる色による異なる状態表示）が可能となります。超高輝度のInGaNおよびAlInGaP半導体材料の使用により、高い発光強度が保証されています。本デバイスはRoHS指令に準拠し、グリーン製品として分類されています。主なターゲット市場は、信頼性の高い多状態表示が求められる、民生用電子機器、オフィスオートメーション機器、通信機器、産業用制御パネルなどです。

2. 技術パラメータ詳細解説

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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの値を超える条件下でのLEDの動作は推奨されません。

• 電力損失 (Pd):青色: 76 mW, 橙色: 75 mW。これは、周囲温度25°CのDC条件下で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):青色: 100 mA, 橙色: 80 mA。これは、許容される最大瞬間順電流であり、通常は過熱を防ぐためにパルス条件（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）で規定されます。
• DC順電流 (I_F):青色: 20 mA, 橙色: 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順電流です。
• 静電気放電 (ESD) 耐圧 (HBM):青色: 300V, 橙色: 1000V。人体モデル定格は、LEDの静電気に対する感度を示します。青色チップはより敏感であるため、より厳格なESD取り扱い上の注意が必要です。
• 温度範囲:動作: -20°C ～ +80°C; 保管: -30°C ～ +100°C。
• 赤外線はんだ付け条件:ピーク温度260°Cを10秒間耐えることができ、これは鉛フリーリフロープロセスにおける標準です。

2.2 電気的および光学的特性

これらは、標準試験条件（Ta=25°C、特に記載がない限り I_F=5mA）で測定された代表的なおよび最大/最小性能パラメータです。

• 光度 (I_V):両色とも、5mA時の最小光度は18.0 mcd、最大光度は45.0 mcdです。代表値は規定されておらず、最小/最大範囲内に収まります。
• 指向角 (2θ_1/2):両色とも代表的な広い130度の指向角を有し、多くの表示用途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):青色: 468 nm (代表値), 橙色: 611 nm (代表値)。これは、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):青色: 470 nm (代表値), 橙色: 605 nm (代表値)。これは、人間の目が知覚する単一波長であり、CIE色度図上の色点を定義します。
• スペクトル線半値幅 (Δλ):青色: 20 nm (代表値), 橙色: 17 nm (代表値)。これは、発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。
• 順電圧 (V_F):青色: 3.2V (5mA時最大), 橙色: 2.3V (5mA時最大)。これは回路設計における重要なパラメータであり、必要な駆動電圧と直列抵抗値を決定します。
• 逆電流 (I_R):両色とも V_R= 5V 時に 10 µA (最大)。この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

LEDの光度は、生産ロット内での一貫性を確保するためにビンに仕分けされます。青色チップと橙色チップのビニングは同一です。

• ビンコード M:5mA時の光度範囲は 18.0 mcd から 28.0 mcd。
• ビンコード N:5mA時の光度範囲は 28.0 mcd から 45.0 mcd。
• 許容差:各光度ビンには +/-15% の許容差があります。これは、ビンMと表示されたLEDが、15.3 mcd と低く測定される場合も、32.2 mcd と高く測定される場合も、依然としてMビンの仕様内にある可能性があることを意味します（ただし、通常は18-28 mcdの範囲の中心付近に位置します）。

このシステムにより、設計者は予測可能な輝度レベルを持つLEDを選択できます。均一な外観が求められる用途では、単一のビンコードを指定することが不可欠です。

4. 性能曲線分析

データシート（6-7ページ）で具体的なグラフデータが参照されていますが、標準的なLEDの物理特性と提供されたパラメータに基づいて、代表的な関係を説明できます。

4.1 順電流対順電圧 (I-V曲線)

I-V特性は指数関数的です。青色LEDでは、InGaN材料システムのより広いバンドギャップにより、順電圧が高くなります（最大約3.2V）。橙色AlInGaP LEDはより低い順電圧（最大約2.3V）を持ちます。所定の電流に対して、接合温度の上昇に伴い電圧はわずかに増加します。

4.2 光度対順電流

推奨動作範囲内（最大 I_F=20/30mAまで）では、光度は順電流にほぼ比例します。絶対最大DC電流を超えてLEDを駆動すると、過剰な熱による非線形飽和と加速劣化を引き起こします。

4.3 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。接合温度が上昇すると、光度は一般的に減少します。所定の電流に対する順電圧も、ほとんどのLED材料ではわずかに減少します。指定された温度範囲（-20°C ～ +80°C）内で動作することは、規定の性能と信頼性を維持するために重要です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法とピン割り当て

LEDは業界標準のSMDパッケージに収められています。正確な寸法図はデータシートに提供されています。主な特徴には、全体高さ0.55mmが含まれ、非常に薄い用途に適しています。ピン割り当ては以下の通りです：ピン1と3は青色（InGaN）チップのアノード/カソード用、ピン2と4は橙色（AlInGaP）チップのアノード/カソード用です。各ペアの具体的なアノード/カソードの指定は、パッケージマーキングまたはフットプリント図から確認する必要があります。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

適切なはんだ接合部の形成、機械的安定性、およびリフロー時の熱緩和を確保するために、推奨ランドパターン（はんだパッド寸法）が提供されています。このガイドラインに従うことで、トゥームストーニング（部品が一端で立ち上がる現象）を防ぎ、信頼性の高い電気的接続を確保するのに役立ちます。

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

鉛フリープロセス用の推奨赤外線リフロープロファイルが含まれています。主なパラメータには、予熱段階（150-200°C、最大120秒）、260°Cを超えないピーク温度、260°C以上の時間を最大10秒に制限することが含まれます。このプロファイルはパッケージの完全性を確保するためにJEDEC標準に基づいています。LED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。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、はんだごての温度は300°Cを超えてはならず、リードごとはんだ付け時間は最大3秒に制限する必要があります。手はんだ付けは1回のみ行うべきです。

6.3 保管および取り扱い

ESD対策:青色チップはESDに敏感です（300V HBM）。取り扱い中は、適切な静電気対策（リストストラップ、接地された作業台）が必須です。
湿気感受性:乾燥剤入りの密閉防湿バッグに入ったLEDは、保管条件が≤30°Cかつ≤90%RHの場合、1年間の保存寿命があります。バッグを開封した後は、部品は≤30°Cかつ≤60%RHで保管し、1週間以内に使用する必要があります。元のバッグから出して長期間保管した場合は、はんだ付け前に少なくとも20時間、60°Cでベーキングを行い、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止することを推奨します。

6.4 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。LEDを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は許容されます。指定外の化学薬品はプラスチックパッケージやレンズを損傷する可能性があります。

7. パッケージングおよび発注情報

LEDは、自動ピックアンドプレースマシンに対応したテープアンドリール包装で供給されます。

• リールサイズ:直径7インチリール。
• 1リールあたりの数量:4000個。
• 最小発注数量 (MOQ):残数については500個。
• テープ仕様:キャリアテープの幅は8mmです。空のポケットはカバーテープで密封されています。包装はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。
• 品質:テープ内で連続して欠品が許容される最大数は2個です。

8. 応用提案

8.1 代表的な応用シナリオ

• 状態表示器:デュアルカラー機能により、複数の状態表示が可能です（例：青色=待機、橙色=動作中、両方=警告/故障）。
• キーパッドまたはアイコンのバックライト:色分けされたバックライトを提供できます。
• 民生用電子機器:スマートフォン、タブレット、ルーター、オーディオ機器における電源、接続、またはバッテリー状態表示器。
• 産業用制御パネル:機械状態、動作モード、または警報表示器。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限:各LEDチップに対して、順電流を安全な値（DC動作時、青色≤20mA、橙色≤30mA）に制限するために、常に直列抵抗を使用してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F.
• 熱管理:特に最大電流近くで駆動する場合は、十分なPCB銅面積または熱ビアを確保し、熱を放散させて接合温度を限界内に維持してください。
• ESD保護:組立環境または最終使用シナリオがESDリスクをもたらす場合、LEDピンに接続された信号線にESD保護ダイオードを組み込んでください。
• 光学設計:広い130度の指向角により、軸外し視認性が良好です。指向性のある光が必要な場合は、外部レンズまたは光導波路が必要になる場合があります。

9. 技術比較と差別化

この部品の主な差別化要因は、超薄型0.55mmパッケージでのデュアルカラー機能です。2つの別々の単色LEDを使用する場合と比較して、PCB面積を大幅に節約し、組立を簡素化します。InGaN（青色）とAlInGaP（橙色）技術の組み合わせにより、両色とも高い効率と輝度を実現しています。標準SMTプロセスおよび鉛フリーリフローとの互換性により、現代の電子機器製造におけるドロップインソリューションとなっています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: 青色と橙色のLEDを、それぞれの最大DC電流で同時に駆動できますか？
A1: できません。電力損失定格（青色76mW、橙色75mW）およびパッケージの熱設計を考慮する必要があります。両チップをフルDC電流で同時に駆動すると、例外的な冷却が提供されない限り、パッケージの総熱容量を超える可能性が高いです。熱による性能低下曲線を参照するか、同時使用時にはより低い電流で動作させることをお勧めします。

Q2: 青色チップのESD耐圧（300V）が橙色チップ（1000V）よりも低いのはなぜですか？
A2: これは、青色発光に使用されるInGaN半導体の固有の材料特性と接合構造によるものです。一般的に、橙色/赤色発光に使用されるAlInGaP材料よりも静電気放電損傷を受けやすい傾向があります。このため、青色チャネルを取り扱う際には特別な注意が必要です。

Q3: 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？
A3: サプライヤーがビン選択を提供している場合は、各色について希望の光度ビンコード（例：より高い輝度の場合はN）とともにLTST-C295TBKFKT-5Aを指定してください。生産ロット全体で一貫した輝度を得るためには、単一のビンを指定することが重要です。

11. 実践的な設計と使用事例

事例: ルーター用デュアルステータス電源表示器の設計
**目的:** 1つのLEDを使用して、電源（橙色）とインターネット接続（青色）を表示する。
**設計:** LEDはルーターの前面パネルに配置されます。マイクロコントローラ（MCU）には2つのGPIOピンがあり、それぞれが電流制限抵抗を介して1つのLEDチャネルに接続されています。
**計算:** 電源5Vの場合:
- 橙色用抵抗: R_orange= (5V - 2.3V) / 0.020A = 135 Ω（標準値130 Ωまたは150 Ωを使用）。電力: P = I²R = (0.02)²*150 = 0.06W。
- 青色用抵抗: R_blue= (5V - 3.2V) / 0.020A = 90 Ω（標準値91 Ωを使用）。電力: P = (0.02)²*91 = 0.0364W。
**動作:** MCUは、電源投入時に橙色ピンを駆動して点灯させます。インターネット接続がアクティブな場合、青色ピンを点滅させるように駆動します。両方を長時間にわたってフル電流で連続同時駆動することはなく、熱負荷を管理します。

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):青色発光体に使用されます。合金中のインジウムとガリウムの比率を調整することで、バンドギャップエネルギーを調整でき、それが直接発光波長を決定します。InGaNは、青色から緑色スペクトルにおける高い効率と輝度で知られています。
AlInGaP (リン化アルミニウムインジウムガリウム):橙色発光体に使用されます。この材料システムは、琥珀色、橙色、赤色、黄色の波長で光を生成するのに非常に効率的です。特定の組成が主波長を決定します。
どちらの場合も、光はエレクトロルミネセンスの過程を通じて発せられます。p-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。光の色は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。

13. 技術開発動向

このようなSMD LEDの動向は、以下の方向に進み続けています:
高効率化 (lm/W):エピタキシャル成長、チップ設計、およびパッケージ光取出効率の継続的な改善により、同じ電力入力に対してより多くの光出力が得られます。
小型化:パッケージのフットプリントと高さ（ここでの0.55mmプロファイルのように）は縮小し続け、より薄い最終製品を可能にします。
マルチチップおよびRGB統合:デュアルカラーを超えて、赤、緑、青（RGB）チップ、さらには白色+有色チップを統合したパッケージが、フルカラープログラマビリティのために一般的になりつつあります。
信頼性と熱性能の向上:材料の進歩（例：高温プラスチック、高度なダイボンド技術）により、より高いリフロー温度および動作条件に耐える能力が向上しています。
インテリジェントパッケージング:一部のLEDは現在、ドライバ制御または通信（例：アドレス指定可能RGB LED）のための集積回路（IC）を組み込んでいますが、この特定の部品は標準的なドライバレスLEDです。