2色SMD LED LTST-C295KGKSKT データシート - パッケージ寸法 - 緑/黄 - 20mA - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、2色表面実装LEDの仕様を詳細に説明します。このデバイスは、超薄型の単一パッケージ内に2つの異なるAlInGaP半導体チップを統合し、緑色と黄色の光を発光させることが可能です。自動化組立プロセスおよび最新の鉛フリーはんだ付け技術との互換性を考慮して設計されており、大量生産に適しています。

この部品の中核的な利点は、コンパクトな形状、先進的なAlInGaP技術による高い光度出力、環境規制への準拠です。最小限の占有面積で信頼性の高い2色表示が求められる、民生電子機器、産業用インジケータ、自動車内装照明、汎用信号表示などのアプリケーションをターゲットとしています。

2. 技術仕様の詳細

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ストレスの限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。緑色および黄色チップの両方について：

• 消費電力（Pd）：75 mW。これはLEDが熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（I_FP）：80 mA。これは過熱を防ぐために、パルス条件下（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。
• 連続順電流（I_F）：30 mA DC。これは連続動作時の推奨最大電流です。
• 逆電圧（V_R）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、半導体接合が破壊される可能性があります。
• 動作温度（T_opr）：-30°C ～ +85°C。信頼性のある動作が可能な周囲温度範囲です。
• 保存温度（T_stg）：-40°C ～ +85°C。

2.2 電気光学特性

Ta=25°C、I_F=20mAで測定された、通常動作条件下でのデバイスの性能を定義するパラメータです。

• 光度（I_V）：緑色チップは最小18.0 mcd、最大112.0 mcd。黄色チップは最小28.0 mcd、最大180.0 mcd。代表値は指定されておらず、性能はビニングシステムによって定義されていることを示します。
• 指向角（2θ_1/2）：130度（代表値）。この広い指向角により、広範囲の視点から視認性が求められるアプリケーションに適しています。
• ピーク波長（λ_P）：574 nm（緑、代表値）および591 nm（黄、代表値）。これは発光光パワーが最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：571 nm（緑、代表値）および589 nm（黄、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。
• スペクトル半値幅（Δλ）：両色とも15 nm（代表値）。これは比較的純粋な色の発光を示します。
• 順電圧（V_F）：2.0 V（代表値）、2.4 V（最大）@20mA。この低電圧は一般的なロジックレベル電源と互換性があります。
• 逆電流（I_R）：10 μA（最大）@ V_R=5V。

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はビンに分類されます。このデバイスは光度ビニングシステムを使用しています。

3.1 緑色チップのビニング

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)。各ビンの許容差は+/-15%です。

3.2 黄色チップのビニング

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)。各ビンの許容差は+/-15%です。

設計者は、アプリケーションに必要な輝度レベルを保証するために、発注時に必要なビンコードを指定する必要があります。別途の波長/色ビニングは示されておらず、製造工程における主波長の厳密な制御が行われていることを示唆しています。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフデータは参照されていますが、提供されたテキストでは完全には詳細化されていません。このようなデバイスの典型的な曲線には以下が含まれます：

• I-V（電流-電圧）曲線：順電圧と電流の間の指数関数的関係を示します。曲線は約2.0V付近に特徴的な膝電圧を持ちます。
• 光度 vs. 順電流：最大定格電流までは比較的線形な関係を示し、それを超えると加熱により効率が低下する可能性があります。
• 光度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示します。設計における熱管理の重要な要素です。
• スペクトル分布：相対的な光パワーと波長の関係を示すグラフで、指定されたλ_Pでピークを持ち、その幅はΔλによって定義されます。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

このデバイスは業界標準のSMDパッケージを採用しています。主な機械的注意点は以下の通りです：

• パッケージは高さ0.55 mmの超薄型です。
• すべての寸法はミリメートルを主単位とし、特に指定がない限り一般的な公差は±0.10 mmです。
• ピン割り当ては以下の通りです：緑色LEDはピン1と3、黄色LEDはピン2と4。この共通カソードまたは共通アノード構成（明示的には記載されていませんが、2色LEDでは典型的）により、各色を独立して制御できます。
• レンズはウォータークリアで、チップ本来の色を見ることができます。
• PCBランドパターン設計および自動ハンドリングのために、詳細なパッケージ寸法図、テープ寸法、リール仕様（直径7インチ、1リールあたり4000個）が提供されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイド

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提供されています。主なパラメータは以下の通りです：

• 予熱：150-200°C。
• 予熱時間：最大120秒。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間：最大10秒（最大2回のリフローサイクルを推奨）。
• このプロファイルはJEDEC標準に基づいており、LEDパッケージや内部ワイヤボンドを損傷することなく信頼性の高い実装を保証します。

6.2 手はんだ付け

必要に応じて、はんだごてによる手はんだ付けが以下の制限付きで可能です：

• 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、1回のみ。

6.3 保管および取り扱い

• ESD対策：このデバイスは静電気放電に敏感です。リストストラップ、接地設備、帯電防止包装を使用してください。
• 湿気感受性：乾燥剤入りの元の防湿バッグに密封した状態では、≤30°C/90%RHでの保管寿命は1年です。開封後は、1週間以内に使用するか、長期保管した場合はリフロー前にベーキング（60°Cで20時間以上）する必要があります。
• 洗浄：室温で1分未満、エチルアルコールやイソプロピルアルコールなどの指定溶剤のみを使用してください。指定外の化学薬品はエポキシレンズを損傷する可能性があります。

7. 包装および発注

このデバイスは、自動ピックアンドプレースマシンとの互換性のために、7インチ径のリールに8mmテープで供給されます。端数の最小発注数量は500個です。テープおよびリールの仕様はANSI/EIA 481標準に準拠しています。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 状態表示：2色機能により、単一コンポーネントの占有面積で複数の状態（例：緑=正常、黄=警告）を表示できます。
• バックライト：カスタマイズ可能な色フィードバックが必要な小型LCDディスプレイやキーパッド用。
• 民生電子機器：電源ボタン、充電状態ランプ、コンパクトデバイス内の装飾照明。
• 自動車内装：スペースが限られているダッシュボードや操作パネルの照明。

8.2 設計上の考慮点

• 電流制限：チップごとの順電流を30mA DC以下に制限するために、常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。
• 熱管理：特に最大電流付近または高温環境で動作する場合、光出力と寿命を維持するために、十分なPCB銅面積または熱ビアを確保して放熱してください。
• PCBランドパターン：適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するために、推奨されるはんだパッド寸法に従ってください。
• 光学設計：広い130度の指向角は、より焦点を絞ったビームが必要な場合、光ガイドや拡散板を必要とする可能性があります。

9. 技術比較および差別化

従来の単色LEDや異なる半導体材料（従来のGaPなど）を使用したLEDと比較して、このAlInGaPベースの2色LEDは以下を提供します：

• 高効率：AlInGaP技術は、従来技術と比較して、アンバー/黄色/緑色に対して単位電流あたりの高い光度（mcd/mA）を提供します。
• スペース節約：2色を0.55mmの薄型パッケージ1つに統合することで、2つの個別LEDを使用する場合と比較してPCB面積と部品点数を削減します。
• プロセス互換性：赤外線リフローはんだ付けおよび自動実装との完全な互換性により、最新のSMT組立ラインを合理化します。

10. 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30mAで駆動できますか？

A: チップあたりの絶対最大消費電力は75mWです。代表的なVf=2.0V、30mAでは、各チップは60mWを消費します（P=I*V）。両方を同時に駆動すると合計120mWを消費し、チップあたりの定格を超えるため、注意深い熱解析が必要です。絶対最大定格以下、例えば試験条件で使用されている20mAで動作させる方が安全です。

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、LEDの発光スペクトルの最高点の物理的測定値です。主波長（λ_d）は、人間の色知覚（CIE図表）に基づく計算値であり、私たちが見る色を表します。このLEDのような単色光源では、これらは非常に近い値になります。

Q: 設計時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

A: 必要な最小輝度を保証するビンを選択してください。例えば、設計で黄色LEDから少なくとも50 mcdが必要な場合、ビンPは最大71.0 mcdまでしか保証しないため、ビンQ（71.0-112.0 mcd）以上を指定する必要があります。

11. 実践的な設計および使用事例

事例：2状態システム状態表示

携帯型医療機器において、単一のLEDを使用してバッテリーとシステムの状態を表示します。マイクロコントローラはピンを独立して駆動します。

- 回路：2つのGPIOピンがあり、それぞれが約20mAを3.3V電源から得るための100Ωの電流制限抵抗（R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A ≈ 65Ω；100Ωは安全マージンを提供）を介して各LED色のアノードに接続されます。カソードはグランドに接続されます。

- 論理：緑 = システムオン/正常。黄 = バッテリー充電中/低電圧警告。両方オフ = システムオフ。この実装はスペースを節約し、ユーザーインターフェースを簡素化し、提供されたプロファイルに従った標準的なSMTリフロープロセスを使用して組立てられます。

12. 動作原理の紹介

このLEDはAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料に基づいています。p-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合プロセスは光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが直接発光の波長（色）を決定します。このデバイスでは緑色が約571nm、黄色が約589nmです。2つのチップは、光吸収を最小限に抑え環境保護を提供するクリアレンズを備えた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

LEDの開発は、この部品に関連するいくつかの重要な分野に焦点を当て続けています：発光効率の向上（電気ワットあたりの光出力の増加）、色の一貫性と彩度の改善、パッケージのさらなる小型化、高温高湿条件下での信頼性の向上です。アンバー-グリーンスペクトルに対するAlInGaPのような先進的な半導体材料の使用は、成熟した最適化された技術を表し、インジケータアプリケーションにおいて性能、コスト、信頼性の強力なバランスを提供します。将来のトレンドには、パッケージ内への駆動電子回路の統合、あるいはさらに広いスペクトルの調整可能性が含まれる可能性があります。