LTST-C195KGJSKT デュアルカラーSMD LED データシート - パッケージ 3.2x2.8x1.9mm - 電圧 2.0-2.4V - 電力 75mW - 緑 & 黄 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、LTST-C195KGJSKTの完全な技術仕様を提供します。これは、自動実装プロセス向けに設計された単一のコンパクトなパッケージ内に2つの異なる発光チップを統合した、デュアルカラー表面実装デバイス（SMD）LEDです。スペースが限られており、信頼性の高い高視認性の状態表示またはバックライトが必要なアプリケーション向けに設計されています。

1.1 中核的な利点

このLEDの主な利点は、その設計と材料技術に由来します。両チップに超高輝度AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を使用することで、高い発光効率と優れた色純度を実現しています。1つのパッケージでのデュアルカラー機能により、2つの単色LEDを使用する場合と比較して貴重なPCBスペースを節約できます。赤外線リフローはんだ付けプロセスとの互換性は、現代の大量生産ラインに適合し、回路基板への信頼性の高い一貫した実装を保証します。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

このLEDは、幅広い電子機器に適しています。その小型サイズと信頼性から、携帯機器やコンパクトデバイスに理想的です。主なアプリケーション分野は以下の通りです：

• 通信機器：ルーター、モデム、携帯電話の状態表示灯。
• コンピュータ周辺機器：ノートパソコン、ノートブック、外付けドライブのキーボードバックライトおよび状態表示灯。
• 民生用電子機器：家電製品、オーディオ/ビデオ機器、ゲーム機器の表示灯。
• 産業用制御装置：機械および制御システムのパネル表示灯。
• マイクロディスプレイおよびサイネージ：シンボルや小型情報表示のための低照度照明。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

LEDの性能は、標準条件（Ta=25°C）下で測定された一連の電気的、光学的、熱的パラメータによって定義されます。これらのパラメータを理解することは、適切な回路設計とアプリケーションにとって極めて重要です。

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応力限界を定義します。通常動作を意図したものではありません。

• 消費電力（Pd）：チップあたり75 mW。これを超えると過熱や性能劣化の加速を招きます。
• 順方向直流電流（IF）：連続30 mA。標準試験および動作条件は20 mAです。
• ピーク順方向電流：80 mA。短時間のサージに対処するため、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。
• 逆電圧（VR）：5 V。これより高い逆電圧を印加すると、接合部破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作温度・保管温度：それぞれ-30°C ～ +85°C および -40°C ～ +85°C。これは、機能性および非動作状態での保管における環境限界を定義します。
• はんだ付け温度：260°Cで10秒間耐えられます。鉛フリー（Pbフリー）リフロープロファイルと互換性があります。

2.2 電気光学特性

これらは、通常動作条件（IF=20mA）下での代表的な性能値です。

• 光度（Iv）：明るさの主要な指標です。緑チップの場合、代表値は35.0 mcd（ミリカンデラ）、最小値は18.0 mcdです。黄チップはより明るく、代表値は75.0 mcd、最小値は28.0 mcdです。この違いは、半導体材料と人間の目の感度に固有のものです。
• 順方向電圧（VF）：代表値2.0 V、20mA時最大2.4 V。このパラメータは、LEDと直列に接続する電流制限抵抗の設計において重要です。VFが高いほど、同じ電流を得るためには抵抗値を低くする必要があり、抵抗での消費電力に影響を与えます。
• 視野角（2θ1/2）：130度。この広い視野角は、LEDが広い円錐状に光を放射することを示しており、正面だけでなく様々な角度から表示灯を見る必要があるアプリケーションに適しています。
• ピーク波長（λP）および主波長（λd）：緑チップは代表的なピーク波長が574 nm、主波長が571 nmです。黄チップはピーク波長が591 nm、主波長が589 nmです。主波長は人間の目が知覚する単一波長であり、色ビニングに使用されます。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：両色とも15.0 nm。これは色純度を定義します。幅が狭いほど、より飽和した純粋な色を意味します。
• 逆電流（IR）：5V逆バイアス時最大10 μA。オフ状態でのリーク電流が非常に低いことを示します。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは測定されたパラメータに基づいてビンに分類されます。これにより、設計者は特定の美的または機能的要求を満たす部品を選択できます。

3.1 光度（明るさ）ビニング

LEDは、定義された最小および最大光度値を持つビンに分類されます。各ビン内の許容差は+/-15%です。

• 緑チップのビン：M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd)。
• 黄チップのビン：N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd)。

より高いビンコード（例：QまたはR）を選択すると、より明るいLEDが保証されます。これは、周囲光が強い条件や視認距離が長い場合に必要となることがあります。

3.2 色相（主波長）ビニング

緑チップの場合、色の一貫性は主波長ビニングによって管理され、ビンあたりの許容差は+/-1 nmです。

• 緑チップ色相ビン：C (567.5-570.5 nm), D (570.5-573.5 nm), E (573.5-576.5 nm)。

これにより、組立品内のすべての緑LEDが同じ色合いの緑に見えることが保証されます。製品データシートまたは特定の注文では、所望の性能を得るための複合ビンコード（例：光度ビン + 色相ビン）を指定する必要があります。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのLEDの挙動についてより深い洞察を提供し、堅牢な設計に不可欠です。

4.1 電流-電圧（I-V）特性

I-V曲線は非線形で、標準的なダイオードと同様です。順方向電圧は電流に対して対数的に増加します。推奨される20mAを大幅に超えて動作させると、VFと消費電力（Pd = IF * VF）が不釣り合いに増加し、過度の発熱を引き起こします。設計者は、電流制限抵抗または定電流ドライバを使用して、IFを安全な範囲内に維持しなければなりません。

4.2 光度-順方向電流特性

通常動作範囲では、光度は順方向電流にほぼ比例します。ただし、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。電流を減額（例：20mAではなく15mAで動作）することで、知覚される明るさの低下をわずかに抑えながら、長期信頼性と光束維持率を大幅に向上させることができます。

4.3 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。接合温度（Tj）が上昇すると：

• 光度の低下：動作温度範囲全体で出力が10-20%低下する可能性があります。
• 順方向電圧の低下：VFは負の温度係数を持ちます（代表値 -2 mV/°C）。単純な抵抗駆動回路では、LEDが温まるにつれて電流がわずかに増加する可能性があり、熱管理の考慮が必要となる場合があります。
• 波長シフト：主波長は温度の上昇に伴ってわずかにシフトする（通常は長波長側に）可能性があり、微妙な色の変化を引き起こします。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDはEIA標準パッケージ外形に準拠しています。主要寸法は、長さ約3.2mm、幅約2.8mm、高さ約1.9mmで、許容差は±0.1mmです。パッケージは、発光色に色付けをしないウォータークリアレンズを備えており、チップ本来の色（緑または黄）が見えるようになっています。

5.2 ピン割り当てと極性識別

このデバイスは4つのピンを持ちます。LTST-C195KGJSKTバリアントの場合：

• ピン1と3は、緑AlInGaPチップのアノードおよびカソードです。
• ピン2と4は、黄AlInGaPチップのアノードおよびカソードです。

極性は、物理的なパッケージマーキング（通常はピン1付近のドットまたは面取りされた角）によって示されます。正しい極性は必須です。逆バイアスを印加するとLEDを損傷する可能性があります。

5.3 推奨PCB実装パッドレイアウト

適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するために、推奨されるランドパターン（フットプリント）が提供されています。パッド設計はパッケージ寸法に対応し、リフロー中に良好なはんだフィレットが形成されるようにします。この推奨事項に従うことで、トゥームストーニング（一端が浮き上がる現象）を防止し、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 赤外線リフローはんだ付けパラメータ

このLEDは、鉛フリー（Pbフリー）はんだ付けプロセスと互換性があります。通常、J-STD-020などのJEDEC標準に準拠した推奨リフロープロファイルが提供されます。主要なパラメータは以下の通りです：

• 予熱：150-200°Cで最大120秒間。基板と部品を徐々に加熱し、フラックスを活性化させ、熱衝撃を防止します。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線温度以上時間（TAL）：はんだが溶融している時間で、接合部形成に重要です。プロファイルでは、ピーク温度での最大時間は10秒とされています。
• 制限：LEDは2回以上のリフローサイクルにさらされるべきではありません。

重要：実際のプロファイルは、使用する特定のPCB設計、はんだペースト、およびオーブンに合わせて特性評価を行う必要があります。

6.2 はんだごてによる手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意が必要です：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：接合部あたり最大3秒。
• 制限：プラスチックパッケージおよび内部のワイヤーボンドへの熱ダメージを防ぐため、はんだ付けサイクルは1回のみ許可されます。

6.3 保管および取り扱い条件

• ESD感度：LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。接地されたリストストラップと導電性マットを使用し、ESD保護エリアで取り扱う必要があります。
• 湿気感受性レベル（MSL）：このデバイスはMSL 3と評価されています。これは以下のことを意味します：
  • 元の防湿バッグを開封した後、工場フロア条件（<30°C/60% RH）下で168時間（1週間）以内にはんだ付けする必要があります。
  • それ以上暴露された場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間のベーキング（乾燥）を行い、吸収された湿気を除去し、"ポップコーン"現象（リフロー中のパッケージ割れ）を防止する必要があります。
• 長期保管：未開封のバッグは、30°C以下、90% RH以下で保管してください。開封済みの部品は、乾燥した環境、できれば乾燥剤を入れた密閉容器で保管してください。

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。室温のイソプロピルアルコール（IPA）またはエチルアルコールで1分未満の洗浄が推奨されます。過酷または未指定の化学薬品は、プラスチックレンズやパッケージ材料を損傷し、変色や割れを引き起こす可能性があります。

7. 梱包および注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは、自動ピックアンドプレース組立を容易にするため、7インチ（178mm）径のリール上の産業標準エンボスキャリアテープで供給されます。主要な詳細は以下の通りです：

• ポケットピッチ：テープ内の部品ポケット間の距離。
• リール容量：フルリールあたり4000個。
• 最小注文数量（MOQ）：残数については500個。
• 品質：テープはカバーテープで密封されています。連続して欠品が許容される最大数は2個で、供給の信頼性を確保します。

梱包はANSI/EIA-481標準に準拠しています。

8. アプリケーション提案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回路

最も一般的な駆動方法は、単純な直列抵抗です。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算されます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、Vccは電源電圧、VFはLED順方向電圧（最悪ケースの電流計算には最大値を使用）、IFは所望の順方向電流（例：20mA）です。抵抗の定格電力は少なくともIF² * Rである必要があります。マイクロコントローラのGPIO駆動の場合、GPIOが要求される電流（IFと抵抗電流の合計）をシンク/ソースできることを確認してください。両色を独立して駆動する場合は、2つの別々の電流制限回路を使用してください。

8.2 信頼性のための設計上の考慮事項

• 熱管理：消費電力は低いですが、LEDパッド周囲に十分なPCB銅面積を確保することで、接合部からの熱を逃がし、明るさと寿命を維持するのに役立ちます。
• 電流減額：高い信頼性が要求されるアプリケーションや、周囲温度が高い環境で動作する場合は、LEDを最大定格よりも低い電流（例：15-18 mA）で駆動することを検討してください。
• 逆電圧保護：LEDが逆バイアスにさらされる可能性のある回路（例：AC結合回路や誘導性負荷シナリオ）では、LEDと並列に（カソードからアノードへ）保護ダイオードを接続することを推奨します。

9. 技術比較および差別化

LTST-C195KGJSKTは、そのカテゴリにおいて以下の特定の利点を提供します：

• 1パッケージでのデュアルカラー：2つの別々の0603または0805サイズの単色LEDを配置する場合と比較して、この4ピンパッケージはスペースを節約し、実装時間/コストを削減します。
• 材料技術：緑と黄の両方にAlInGaPを使用することで、従来のGaPなどの古い技術と比較して、より高い効率と優れた温度安定性を提供します。
• 広い視野角：130度の視野角は、多くの"トップビュー"LEDよりも広く、パネル表示灯にとって重要なオフアクシス視認性を向上させます。
• 標準化された梱包：EIAおよびANSI/EIA-481標準への準拠により、様々なメーカーの自動組立装置との互換性が確保されています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: 緑と黄のチップをそれぞれ20mAで同時に駆動できますか？
A1: はい、ただし総消費電力に注意する必要があります。各チップは最大75mWを消費します。両方が20mA、代表的なVF（2.0V）で連続点灯する場合、各チップは40mW（P=IV）を消費し、合計80mWとなります。適切に実装されていれば、パッケージの総合的な熱容量の範囲内です。ただし、実際のVFを確認し、十分なPCB冷却を確保してください。

Q2: なぜ緑と黄の代表的な光度が異なるのですか？
A2: これは主に、人間の目の明所視応答曲線（CIE曲線）に起因します。この曲線は緑黄色領域（~555 nm）でピークを持ちます。黄チップの波長（589 nm）は、緑チップの波長（571 nm）よりもこのピーク感度に近いため、黄チップからの同じ放射パワー（光エネルギー）が、ルーメンまたはカンデラとしてより明るく知覚されます。

Q3: "ウォータークリア"レンズは色にどのような影響を与えますか？
A3: ウォータークリア（拡散・着色なし）レンズは、半導体チップ本来の色をそのまま透過させます。これにより、拡散レンズと比較して、より飽和した、そしてより狭いビームの光が得られます。拡散レンズは光を散乱させて広く柔らかい外観にしますが、ピーク強度は低下させます。

Q4: 注文時のビンコードはどのように解釈すればよいですか？
A4: 通常、品番（LTST-C195KGJSKT）と、各色について所望の光度および色相ビンコード（例：緑: P/D, 黄: Q）を指定します。利用可能なビン組み合わせについては、メーカーまたは販売代理店にご確認ください。

11. 実用的なアプリケーション例

シナリオ: ネットワーク機器用デュアルステータス表示灯。
ルーター設計において、単一の表示灯で2つの状態を示す必要があります："電源オン/システム正常"（緑点灯）と"データ通信中"（黄点滅）。LTST-C195KGJSKTを使用することで、この設計を簡素化できます。

• 回路：システムマイクロコントローラからの2つのGPIOピンを使用します。各ピンは、電流制限抵抗（例：(3.3V - 2.4V)/0.02A = 45Ω、標準値47Ωを使用）を介して、一方のLED色のアノードに接続します。カソードはグランドに接続します。
• ソフトウェア：ファームウェアは、定常状態では緑のGPIOをハイにします。データ通信中は、適切な点滅速度（例：2 Hz）で黄のGPIOをトグルします。
• 利点：2つの個別LEDと比較して、1つのPCBフットプリントを節約します。パネル上の単一点から明確で区別可能な色状態を提供します。広い視野角により、オフィスや家庭環境での様々な角度からの視認性を確保します。

12. 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デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子が活性領域で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。発光される光の特定の波長（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。AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）は化合物半導体であり、その構成元素の比率を調整することでバンドギャップを調整し、赤、オレンジ、アンバー、黄、および緑のスペクトル領域で高効率の光を生成できます。このデュアルカラーLEDでは、わずかに異なるバンドギャップ（一つは緑用、一つは黄用）を持つ2つの別々の半導体チップが、独立した電気的接続を持つ単一のエポキシパッケージ内に収められています。

13. 技術トレンド

SMD表示灯LEDの一般的なトレンドは、より高い効率、より小さなパッケージサイズ、そしてより高い集積化に向かって進み続けています。AlInGaPはアンバーから緑色で依然として主流ですが、InGaN（インジウムガリウム窒化物）技術は青、白、および真緑のLEDで広く普及しています。将来の開発には以下が含まれる可能性があります：

• さらなる小型化：超コンパクトデバイス向けの2.0x1.0mm未満のパッケージ。
• 集積化された部品：内蔵電流制限抵抗、保護ダイオード、さらにはドライバICを同じパッケージ内に持つLEDで、回路設計を簡素化します。
• 強化された光学制御：外部光学系なしで特定のビームパターンを実現するための、集積レンズまたは反射鏡を備えたパッケージ。
• 改善された熱性能：半導体接合部からPCBへより効果的に熱を伝達するパッケージ設計により、より高い駆動電流を可能にしたり、標準電流での寿命を向上させたりします。

これらのトレンドは、設計者に、拡大し続ける電子製品の幅広い範囲に対して、より多用途で信頼性が高く、スペース効率の良い照明ソリューションを提供することを目指しています。