SMD LED LTST-S225KGKSKT-NU データシート - 2色（緑/黄） - 25mA - 60mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、2色サイドビューSMD（表面実装デバイス）LEDの仕様を詳細に説明します。このデバイスは、単一パッケージ内に緑色スペクトルと黄色スペクトルを発光する2つの異なるLEDチップを統合しています。この構成は、スペースが限られた電子アセンブリにおいて、コンパクトなマルチ表示ステータスランプやバックライト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。

この部品の中核的な利点には、AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体技術を用いた超高輝度出力、自動ピックアンドプレース組立システムとの互換性、および大量生産向け赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスへの適合性が含まれます。RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しています。

対象市場は、信頼性の高い2色表示が必要とされる、通信機器（コードレス/携帯電話）、ポータブルコンピューティングデバイス（ノートパソコン）、ネットワークハードウェア、家電製品、屋内標識や表示パネルなど、幅広い民生用および産業用電子機器を含みます。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格

すべての定格は、周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。これらの限界を超えると永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 消費電力（Pd）：各色チップあたり60 mW。
• ピーク順電流（I_FP）：40 mA、パルス条件下（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）で許容されます。
• 連続順電流（I_F）：25 mA DC。
• 動作温度範囲：-30°C ～ +85°C。
• 保管温度範囲：-40°C ～ +85°C。
• はんだ付け温度：ピーク温度260°Cを最大10秒間（鉛フリープロセス）保持するIRリフロープロファイルに耐えます。

2.2 電気光学特性

特に断りのない限り、Ta=25°C、I_F= 20mAで測定。

• 光度（I_V）：
  • 緑チップ：最小22.5 mcd、代表値は規定なし、最大57.0 mcd。
  • 黄チップ：最小45.0 mcd、代表値は規定なし、最大112.0 mcd。
• 指向角（2θ_1/2）：代表値130度。これは光度が軸上の値の半分に低下する全角であり、サイド発光アプリケーションに適した非常に広い視野角を示しています。
• ピーク波長（λ_P）：
  • 緑：代表値573.0 nm。
  • 黄：代表値591.0 nm。
• 主波長（λ_d）：人間の目が知覚する単一波長。
  • 緑：567.5 nm（最小）から576.5 nm（最大）の範囲。
  • 黄：585.5 nm（最小）から591.5 nm（最大）の範囲。
• スペクトル半値幅（Δλ）：両色とも代表値15.0 nm（半値全幅）。
• 順方向電圧（V_F）：
  • 緑および黄：20mA時、1.7V（最小）から2.4V（最大）の範囲。
• 逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5V時、最大10 μA。注：このデバイスは逆バイアス下での動作を想定していません。このパラメータは試験目的のみです。

重要な注意事項：光度は、CIE明所視応答に合わせてフィルタリングされたセンサーを使用して測定されます。このデバイスは静電気放電（ESD）に敏感です。適切なESD対策手順（リストストラップ、接地設備）が必須です。

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はビンに仕分けられます。このデバイスは色ごとに2つのビニング基準を使用します。

3.1 光度（明るさ）ビニング

• 緑チップ：
  • ビンコード N：22.5 mcd ～ 35.5 mcd。
  • ビンコード P：35.5 mcd ～ 57.0 mcd。
• 黄チップ：
  • ビンコード P：45.0 mcd ～ 71.0 mcd。
  • ビンコード Q：71.0 mcd ～ 112.0 mcd。
• 各光度ビン内の許容差は±15%です。

3.2 色相（主波長）ビニング

• 緑チップ：
  • ビンコード C：567.5 nm ～ 570.5 nm。
  • ビンコード D：570.5 nm ～ 573.5 nm。
  • ビンコード E：573.5 nm ～ 576.5 nm。
• 黄チップ：
  • ビンコード J：585.5 nm ～ 588.5 nm。
  • ビンコード K：588.5 nm ～ 591.5 nm。
• 各波長ビン内の許容差は±1 nmです。

設計者は、アプリケーションで所望の視覚的性能を保証するため、発注時に必要なビンコードを指定する必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線が参照されていますが（例：スペクトル測定のFig.1、指向角のFig.5）、提供されたデータから以下の典型的な挙動が推測できます：

• I-V（電流-電圧）特性：20mA時の順方向電圧（V_F）範囲1.7V～2.4Vは、AlInGaP技術の特徴です。V_Fは負の温度係数を持ち、接合温度が上昇するとわずかに低下します。
• 光度 vs. 電流：光出力は、規定の動作範囲内では順電流にほぼ比例します。LEDを20mA以上で駆動すると輝度は増加しますが、消費電力と接合温度も上昇し、寿命や波長に影響を与える可能性があります。
• 温度依存性：すべてのLEDと同様に、光度は接合温度が上昇すると低下します。AlInGaP材料系は一般的に他の代替技術よりも温度安定性が高いですが、一貫した輝度を維持するためには熱管理が依然として重要です。
• スペクトル分布：代表的なスペクトル半値幅15 nmは、緑と黄の両チップにおいて比較的純粋で飽和した色出力を示しており、明確な色の識別に有益です。

5. 機械的・パッケージ情報

.1 Device Dimensions and Pinout

このLEDは標準的なEIAパッケージフットプリントに準拠しています。特に断りのない限り、主要な寸法公差は±0.1 mmです。

• ピン割り当て：
  • ピン1および2は黄AlInGaPチップに割り当てられています。
  • ピン3および4は緑AlInGaPチップに割り当てられています。
• レンズ：ウォータークリア。チップ本来の色が見えるようになっています。

5.2 推奨PCBランドパターン

データシートには、リフロー時に適切な機械的位置合わせとはんだ接合部形成を確保するための推奨はんだパッドレイアウトが含まれています。このパターンに従うことは、LEDパッケージから回路基板への信頼性の高い電気的接続と最適な放熱を実現するために重要です。

5.3 極性識別

ダイオードとして、パッケージ内の各チップは極性を持ちます。各色のアノードとカソードを正しく接続するには、ピン割り当て表を参照する必要があります。極性を誤るとLEDは点灯せず、5Vを超える逆電圧を印加するとデバイスが損傷する可能性があります。

6. はんだ付け・組立ガイド

6.1 リフローはんだ付けパラメータ（鉛フリー）

• プリヒート温度：150°C ～ 200°C。
• プリヒート時間：最大120秒。
• ピークボディ温度：最大260°C。
• 260°C以上での時間：最大10秒。
• リフロー回数：最大2回。

注：実際の温度プロファイルは、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する必要があります。

6.2 手はんだ付け（必要な場合）

• はんだごて温度：最大300°C。
• 接触時間：接合部ごとに最大3秒。
• はんだ付け試行回数：1回のみ。過度の熱はプラスチックパッケージと半導体ダイ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、パッケージ材料を損傷しないよう指定された溶剤のみを使用してください。許容される方法には、室温で1分未満のエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールへの浸漬が含まれます。

6.4 保管と取り扱い

• ESD感度：デバイスは静電気放電（ESD）に敏感です。適切なESD対策を使用してください。
• 湿気感受性レベル（MSL）：MSL 3。元の防湿バッグを開封した後は、周囲条件が30°C/60% RHを超えない環境下で、1週間以内にIRリフローを実施する必要があります。
• 長期保管（開封済みバッグ）：1週間を超えて保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素雰囲気中で保管してください。バッグから出して1週間以上保管された部品は、はんだ付け前に約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. パッケージング・発注

このデバイスは、自動組立装置に対応したテープアンドリール形式で供給されます。

• テープ幅：8 mm。
• リール直径：7インチ。
• リールあたりの数量：4000個。
• 最小発注数量（MOQ）：端数数量の場合500個。
• パッケージング標準：ANSI/EIA-481仕様に準拠。テープの空きポケットはカバーテープでシールされています。

完全な部品番号LTST-S225KGKSKT-NUを発注時に使用し、光度と主波長に関する特定のビンコード要件も併せて指定してください。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• ステータスインジケータ：2色機能により、複数の状態（例：緑=オン/準備完了、黄=スタンバイ/警告、両方=特殊モード）を表示できます。
• キーパッド/キーボードバックライト：サイドビュー発光プロファイルは、薄いパネルやメンブレンのエッジライティングに最適です。
• 民生用電子機器：電話機、ルーター、家電製品の電源、接続、または機能ステータスランプ。
• 産業用パネルインジケータ：装置状態、故障状態。
• シンボル照明：制御パネル上の小さなアイコンやシンボルの照明。

8.2 設計上の考慮点

• 電流制限：各色チップに対して、常に直列の電流制限抵抗（または定電流ドライバ）を使用してください。抵抗値は、電源電圧（V_cc）、所望の順電流（I_F、最大25mA DC）、およびLEDの順方向電圧（V_F）に基づいて計算します。保守的な設計のためには、データシートの最大V_Fを使用してください。計算式：R = (V_cc- V_F) / I_F.
• 熱管理：消費電力は低いですが、LEDパッドからPCBの銅への良好な熱経路を確保することは、特に高周囲温度環境や最大電流で駆動する場合に、安定した光出力と長期信頼性を維持するのに役立ちます。
• 光学設計：130度の指向角は広い視認性を提供します。特定のビームパターンや柔らかい外観が必要な場合は、ライトパイプや拡散板の使用を検討してください。

9. 技術比較・差別化

この2色LEDは、そのクラスにおいて特定の利点を提供します：

• 2つの個別LEDとの比較：PCBスペースを大幅に節約し、部品点数を削減することで、組立と部品表（BOM）を簡素化します。
• AlInGaP技術：緑/黄色用の従来のGaP（リン化ガリウム）技術と比較して、より高い発光効率と優れた温度安定性を提供し、より明るく一貫した出力を実現します。
• サイドビューパッケージ：主発光方向はPCBと平行であり、光を表面に対して垂直方向ではなく、表面に沿って導く必要があるアプリケーション（例：エッジライティング）に最適です。
• スズメッキ：良好なはんだ付け性を提供し、鉛フリーはんだ付けプロセスに対応しています。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: 緑と黄の両チップを同時に25mAで駆動できますか？

A1: はい、ただしパッケージ上の総消費電力に注意する必要があります。両チップを25mA、典型的なV_F約2.0Vで駆動すると、各チップ約50mW、合計約100mWを消費します。これはチップあたりの絶対最大定格60mWを超えます。連続して同時動作させる場合は、各チップの電流を下げ、個々および合計の消費電力が安全限界内に収まるようにする必要があります。

Q2: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A2: ピーク波長（λ_P）は、LEDのスペクトル出力曲線の最高点における波長です。主波長（λ_d）は、人間の目に同じ色に見える単色光の波長です。視覚アプリケーションにおける色の指定にはλ_dがより関連します。

Q3: 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？

A3: 色ごとに2つのビンコードを指定する必要があります：1つは光度用（例：緑用P）、もう1つは主波長用（例：緑用D）です。これにより、所望の狭い範囲内の明るさと色を持つLEDを受け取ることが保証されます。本資料のセクション3にあるビンコードリストを参照してください。

Q4: ヒートシンクは必要ですか？

A4: 典型的な周囲条件下でチップあたり20mA以下で動作するほとんどのアプリケーションでは、PCBの銅自体が放熱に十分です。高周囲温度環境や最大25mAでの連続動作の場合は、PCB上の放熱対策（より大きな銅パッドやサーマルビアの使用）を強化することをお勧めします。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：ネットワークルーター用の2状態インジケータを設計。緑はインターネット接続済み、黄はデータ送信中、両方消灯は接続なしを示します。

実装：

1. 回路設計：ルーターのマイクロコントローラの2つのGPIOピンを使用。各ピンは、別々の電流制限抵抗を介して1つの色チップを駆動します。電源3.3V、目標I_F=15mA（長寿命と低発熱のため）、最大V_F=2.4Vを使用した抵抗値の計算：R = (3.3V - 2.4V) / 0.015A = 60オーム。最も近い標準値（例：62オーム）を使用。
2. PCBレイアウト：LEDを基板の端付近に配置。データシートの推奨ランドパターンに従う。カソードパッド（おそらくピン2と4）を抵抗を介してマイクロコントローラのGPIOに接続し、アノードパッド（おそらくピン1と3）を3.3Vレールに接続。わずかな熱改善のため、パッド周囲に小さな銅面を設ける。
3. ソフトウェア：必要に応じてGPIOを制御し、緑/黄/両方をオン/オフします。
4. 光学：小さな透明なライトパイプを使用して、サイド発光LEDからの光をフロントパネルのラベルに導くことができます。

12. 技術原理の紹介

このLEDは、基板上に成長させたAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を利用しています。p-n接合に順方向電圧を印加すると、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。結晶格子中のアルミニウム、インジウム、ガリウムの特定の比率がバンドギャップエネルギーを決定し、これが直接発光の波長（色）を定義します—このデバイスでは緑（約573 nm）と黄（約591 nm）です。

サイドビュー設計は、LEDチップをパッケージ内の垂直面に実装するか、反射板/光学部品を使用して主発光を横方向に導くことで実現されています。ウォータークリアレンズは光の吸収を最小限に抑え、チップ本来の色と明るさが知覚できるようにしています。

13. 業界動向

SMD LEDの市場は、以下の方向へ進化し続けています：

• 高効率化：エピタキシャル成長とチップ設計の継続的な改善により、ワットあたりのルーメンが増加し、所定の輝度に対する消費電力が削減されています。
• 小型化：光出力を維持または向上させながらパッケージが小型化され、より高密度で目立たないインジケータ配置が可能になっています。
• 色の一貫性の向上：より厳しいビニング公差と高度な製造プロセスにより、個々のLED間の色と明るさのばらつきが少なくなり、複数ユニットを使用するアプリケーションで重要です。
• 信頼性の向上：パッケージ材料（モールドコンパウンド、リードフレーム）と製造プロセスの改善により、動作寿命が長くなり、過酷な環境条件（温度、湿度）下での性能が向上しています。
• 統合：複数の機能（この2色チップのように）を組み合わせたり、制御電子機器（例：ドライバIC）をLEDパッケージ内に統合する傾向は、最終製品の設計を簡素化し続けています。

この2色SMD LEDは、これらの広範な動向の中でも成熟し最適化された部品であり、現代の電子設計ニーズに対する信頼性の高いソリューションを提供します。