LTST-C195TBTGKT 2色SMD LED データシート - サイズ 1.6x0.8x0.55mm - ブルー 3.8V / グリーン 2.4V - 76mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C195TBTGKTは、現代のスペース制約の厳しい電子アプリケーション向けに設計された2色表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）です。超小型パッケージ内に、青色発光用のInGaN（窒化インジウムガリウム）チップと緑色発光用のInGaNチップという2つの異なる半導体チップを集積しています。この構成により、1つの部品から2つの原色を生成でき、最小限の占有面積で状態表示、バックライト、装飾照明を実現します。

本製品の核心的な利点は、わずか0.55mmという極薄プロファイルにあります。これは、超薄型ディスプレイ、モバイルデバイス、ウェアラブル技術などのアプリケーションにおいて極めて重要です。グリーン製品として製造され、RoHS（有害物質使用制限）準拠基準を満たしており、鉛、水銀、カドミウムなどの物質を含みません。デバイスは8mmピッチのテープに巻かれ、直径7インチのリールに収められており、量産で使用される高速自動実装機との完全な互換性があります。その設計は、表面実装技術（SMT）組立ラインの標準である赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスにも対応しています。

1.1 ピン割り当てとレンズ

本デバイスは、光を拡散または着色しないウォータークリアレンズを採用しており、純粋なチップの色（青または緑）を発光させます。ピン割り当ては正しい回路設計に不可欠です。LTST-C195TBTGKTでは、青色LEDチップはピン1と3に接続され、緑色LEDチップはピン2と4に接続されています。この独立したアノード/カソード構成により、各色を駆動回路で個別に制御することが可能です。

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。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。青色および緑色チップ共通の定格は以下の通りです：

• 許容損失（Pd）：76 mW。これは熱として許容される最大電力損失です。これを超えると過熱や性能劣化を引き起こす可能性があります。
• ピーク順電流（I_FP）：100 mA。これは、デューティサイクル1/10、パルス幅0.1msのパルス条件下でのみ許容されます。短時間の高輝度フラッシュに使用されます。
• 直流順電流（I_F）：20 mA。これは通常動作における推奨連続順電流であり、輝度と寿命のバランスを取ります。
• 動作温度範囲（T_opr）：-20°C ～ +80°C。デバイスはこの周囲温度範囲内での動作が保証されています。
• 保存温度範囲（T_stg）：-30°C ～ +100°C。
• 赤外線はんだ付け条件：ピーク温度260°Cを10秒間耐えます。これは一般的な無鉛（Pbフリー）リフロープロファイルに適合しています。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、特に断りのない限り、周囲温度（T_a）25°C、順電流（I_F）20 mAで測定した代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_V）：知覚される光のパワーを測定した値です。青色：最小28.0 mcd、代表値は指定なし、最大180 mcd。緑色：最小45.0 mcd、代表値は指定なし、最大280 mcd。緑色チップは、人間の目の感度の点で本質的に効率が高くなっています。
• 指向角（2θ_1/2）：130度（両色とも代表値）。この広い指向角は、ランバート型に近い発光パターンを示しており、集光ビームではなく広い領域の照明を必要とす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）：スペクトルパワー分布が最大となる波長です。青色：468 nm（代表値）。緑色：525 nm（代表値）。
• 主波長（λ_d）：CIE色度図上で知覚される色を定義する単一波長です。青色：470 nm（代表値）。緑色：530 nm（代表値）。この値は、ピーク波長よりも色の仕様に関連性が高いです。
• スペクトル半値幅（Δλ）：発光スペクトルの最大強度の半分における帯域幅です。青色：25 nm（代表値）。緑色：17 nm（代表値）。半値幅が狭いほど、スペクトル的に純粋な色であることを示します。
• 順方向電圧（V_F）：指定電流で動作時のLED両端の電圧降下です。青色：代表値3.30V、最大3.80V。緑色：代表値2.00V、最大2.40V。この差は、半導体材料の異なるバンドギャップエネルギーによるものです。特に両色を同じ電圧ラインから駆動する場合、ドライバ設計において重要です。
• 逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5V時、最大10 μA。LED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の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

量産における一貫性を確保するため、LEDは光度に基づいて性能ビンに仕分けされます。これにより、設計者はアプリケーションに適した輝度グレードを選択できます。

3.1 光度ビニング

ビンコードは最小/最大強度範囲を定義する単一の文字です。各ビン内の許容差は+/-15%です。

青色チップ（20mA時、mcdで測定）：

• ビン N：28.0 – 45.0 mcd
• ビン P：45.0 – 71.0 mcd
• ビン Q：71.0 – 112.0 mcd
• ビン R：112.0 – 180.0 mcd

緑色チップ（20mA時、mcdで測定）：

• ビン P：45.0 – 71.0 mcd
• ビン Q：71.0 – 112.0 mcd
• ビン R：112.0 – 180.0 mcd
• ビン S：180.0 – 280.0 mcd

特定の製造ロットのビンは、包装または注文書に記載されます。

4. 性能曲線分析

データシートは、非標準条件下でのデバイス挙動を理解するために不可欠な代表的な性能曲線を参照しています。具体的なグラフは本文には再現されていませんが、その含意は標準的なものです。

• I-V（電流-電圧）曲線：順方向電圧と電流の間の指数関数的関係を示します。膝電圧は代表的なV_F値付近です。この曲線は電流制限回路の設計に不可欠です。
• 光度 vs. 順電流：ある点までは電流にほぼ比例して光度が増加し、その後は加熱やその他の影響により効率が低下することを示します。推奨の20mAで動作させることで、最適な効率と寿命が確保されます。
• 光度 vs. 周囲温度：接合温度が上昇すると光出力が減少する熱消光を示します。これは高電力または高周囲温度アプリケーションにおける重要な考慮事項です。
• スペクトル分布：波長に対する相対強度をプロットし、ピーク波長と主波長、およびスペクトル半値幅を示します。

5. 機械的仕様と包装情報

5.1 パッケージ外形寸法

本デバイスはEIA標準パッケージ外形に準拠しています。主要寸法（特に断りのない限り、すべてmm単位、公差±0.10mm）には、全長（1.6mm）、幅（0.8mm）、および重要な高さ0.55mmが含まれます。詳細な寸法図には、パッド位置、レンズ形状、マーキング方向が示されます。

5.2 推奨はんだ付けパッドレイアウト

リフロー時に信頼性の高いはんだ接合を形成するために、PCB用の推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。このパターンに従うことで、トゥームストーニング（部品の立ち上がり）を防止し、適切な位置合わせと熱放散を確保します。

5.3 テープ＆リール包装

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープと保護カバーテープに収められ、直径7インチ（178mm）のリールに巻かれています。これは自動組立の標準です。

• ポケットピッチ：8mm。
• 1リールあたりの数量：4000個。
• 端数最小発注数量：500個。
• 包装はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。

6. はんだ付けと組立ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けプロファイル

無鉛（Pbフリー）はんだプロセス用の推奨温度プロファイルが提供されています。主要パラメータは以下の通りです：

• プリヒート：150-200°C。
• プリヒート時間：最大120秒（均一な加熱とフラックスの活性化のため）。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間：最大10秒（かつ最大2回のリフローサイクル）。

このプロファイルはJEDEC標準に基づいており、部品の信頼性を確保します。正確なプロファイルは、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

手作業による修理が必要な場合：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：1接点あたり最大3秒。
• 制限：熱ダメージを防ぐため、手はんだ付けは1回のみとします。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、プラスチックパッケージを損傷しないよう、指定された溶剤のみを使用してください。推奨される洗浄剤はエチルアルコールまたはイソプロピルアルコール（IPA）です。LEDは常温で1分未満浸漬してください。

6.4 静電気放電（ESD）対策

LEDは静電気や電圧サージに敏感です。取り扱い時の対策は必須です：

• 接地リストストラップまたは帯電防止手袋を使用してください。
• すべての設備、作業台、および工具が適切に接地されていることを確認してください。

7. 保管と取り扱い

• 密封包装（防湿バッグ）：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で保管してください。乾燥剤入りの元の袋で保管した場合の保管寿命は1年です。
• 開封済み包装：保管環境は30°C / 60% RHを超えないようにしてください。密封バッグから取り出した部品は、1週間以内にリフローはんだ付けしてください。
• 長期保管（袋から出した状態）：乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管してください。
• ベーキング：部品が1週間以上大気にさらされた場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングし、吸収した湿気を除去してリフロー中のポップコーン現象を防止する必要があります。

8. アプリケーション提案

8.1 代表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、複数の状態を表示できます（例：青はオン/動作中、緑はスタンバイ/完了、両方点灯で第3の状態）。
• キーパッドおよびアイコンのバックライト：携帯電話、リモコン、民生電子機器など、スペースが極めて限られている用途。
• 装飾照明：薄型プロファイルが不可欠なウェアラブルデバイスなど。
• パネル表示灯：産業用制御装置、ネットワーク機器、自動車内装など。

8.2 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定電流ドライバを使用してください。順方向電圧が異なるため（例：3.3V vs. 2.0V）、各色ごとに抵抗値を個別に計算してください（例：R_limit本デバイスは逆バイアス用に設計されていないため、回路設計で逆電圧印加を防止し、5Vの試験条件を超えて即座に故障することを防いでください。_supply- V_F) / I_F）。
• 熱管理：電力損失は低いですが、高周囲温度または最大電流で動作する場合は、接合温度を限界内に維持するために、十分なPCB銅面積またはサーマルビアを確保してください。
• PCBレイアウト：機械的安定性と適切なはんだフィレット形成を確保するために、推奨はんだ付けパッド寸法に従ってください。
• 逆電圧保護：As the device is not designed for reverse bias, ensure circuit design prevents reverse voltage application, which could exceed the 5V test condition and cause immediate failure.

9. 技術比較と差別化

LTST-C195TBTGKTの一般的な単色または厚い2色LEDとの主な差別化要因は以下の通りです：

• 超薄型プロファイル（0.55mm）：垂直方向のスペースが貴重な次世代薄型デバイスでの設計を可能にします。
• 2つのInGaNチップ：効率的で現代的な半導体材料から青と緑を提供し、良好な輝度と色純度を実現します。
• 完全なSMT互換性：自動実装および標準的な無鉛リフロープロファイルとの互換性を考慮して設計されており、組立コストと複雑さを低減します。
• 標準化されたビニング：予測可能な光度性能を提供し、生産ロット間で一貫した視覚出力を実現する設計を支援します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: 青色と緑色のLEDを同じ電源から同時に駆動できますか？

A: はい、可能ですが、順方向電圧が大きく異なるため（3.3V vs. 2.0V）、独立した電流制限経路（例：2つの抵抗）で個別に駆動する必要があります。直接並列に接続すると、低いV_F.

Q2: 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、スペクトル発光が最大となる物理的な波長です。主波長（λ_d）は、知覚される色を表すCIE色度図から計算された値です。設計における色の仕様にはλ_dの方が関連性が高いです。

Q3: 開封済み包装の保管条件が密封包装よりも厳しいのはなぜですか？

A: プラスチックLEDパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部圧力が発生してパッケージが割れる（ポップコーン現象またはデラミネーション）可能性があります。乾燥剤入りの密封バッグは湿気の吸収を防ぎます。

Q4: このLEDを自動車の外部照明に使用できますか？

A: データシートでは、本LEDは一般的な電子機器用と指定されています。自動車外部照明（極端な温度、振動、湿度にさらされる）など、例外的な信頼性を必要とするアプリケーションでは、自動車グレード規格（例：AEC-Q102）に準拠して設計・試験された認定製品についてメーカーに相談する必要があります。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：携帯型Bluetoothスピーカー用2状態表示灯の設計

スピーカーは、電源（青）とBluetoothペアリング状態（検索中は点滅緑、接続時は点灯緑）を表示するための単一の極小表示灯を必要とします。LTST-C195TBTGKTは、0.55mmの高さが薄いプラスチック拡散板の後ろに収まるため理想的です。マイクロコントローラ（MCU）には、オープンドレイン出力として設定された2つのGPIOピンがあります。各ピンは、電流制限抵抗を介して一方の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。抵抗値はMCUの3.3V電源に基づいて計算されます：R_Blue= (3.3V - 3.3V) / 0.02A ≈ 0Ω（安全のため10Ωなどの小さな抵抗を使用）。R_Green= (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65Ω（標準の68Ω抵抗を使用）。MCUファームウェアがピンを制御して必要な点灯シーケンスを作成します。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッ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p型材料からの正孔と再結合します。この再結合イベントによりエネルギーが放出されます。間接遷移型半導体では、このエネルギーは主に熱として放出されます。InGaN（本デバイスで使用）のような直接遷移型半導体では、エネルギーは光子（光）として放出されます。放出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（E_g）によって決定され、式 λ = hc/E_g（hはプランク定数、cは光速）に従います。InGaN材料系では、バンドギャップ工学により、青色、緑色、紫外線スペクトル全体にわたる光を生成することが可能です。ウォータークリアエポキシレンズはチップを封止し、機械的保護を提供するとともに、光出力パターンを形成します。

13. 技術トレンド

LTST-C195TBTGKTのようなLEDの開発は、いくつかの主要な業界トレンドに沿っています：

• 小型化：より高密度の電子機器やフレキシブル/ロール可能ディスプレイなどの新しいフォームファクタを可能にするため、より小さなパッケージサイズ（例：01005、マイクロLED）への継続的な推進。
• 効率向上：内部量子効率（IQE）と光取り出し技術の継続的な改善により、同じまたはより低い駆動電流でより高い光度（mcd）を実現し、携帯機器のバッテリー寿命を向上。
• 先進的パッケージング：LED用のパッケージ・オン・パッケージ（PoP）やチップスケールパッケージ（CSP）の開発により、さらなる薄型化と熱性能の向上を実現。
• 色混合とスマート照明：複数のカラーチップ（RGB、RGBW）またはフォスファー変換白色LEDと統合制御ICを単一パッケージに集積し、高度なヒューマンマシンインターフェースや環境照明のための調光可能な白色光および動的カラー効果を可能にします。
• 信頼性と標準化：湿気感受性、熱サイクル、ESDに対するJEDECなどの強化された試験標準により、自動車や産業環境を含む過酷なアプリケーションでの信頼性を確保。