LTST-S326KGKFKT 2色サイドビューSMD LED データシート - 緑/オレンジ - 20mA - 技術文書

1. 製品概要

LTST-S326KGKFKTは、2色のサイドビュー表面実装デバイス（SMD）LEDです。単一パッケージ内に、緑色光を発するものとオレンジ色光を発するものという、2つの異なるAlInGaP半導体チップを統合しています。この構成により、1つのコンパクトな部品から2色の表示または信号伝達が可能となります。本デバイスは、自動組立プロセスおよび現代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います。

1.1 主な特長と利点

このLEDの主な利点は、その材料技術とパッケージ設計に由来します。AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）チップの使用は高い発光効率を提供し、明るい出力をもたらします。サイドビューレンズ設計は光を横方向に導き、LEDが視認面に対して垂直に実装されるアプリケーション、例えばエッジライトパネルや機器側面の状態表示などに最適です。主な特長には、RoHS（有害物質使用制限）指令への準拠、はんだ付け性を向上させるスズメッキリード、効率的な自動実装のための8mmテープリールへの包装が含まれます。

1.2 対象アプリケーションと市場

この部品は、一般的な電子機器市場を対象としています。典型的なアプリケーションには、状態表示、ボタンやシンボルのバックライト、民生電子機器、OA機器、通信機器、家電製品における2色の信号灯などがあります。側面発光特性は、正面実装LEDが実現不可能なスペース制約のある設計において特に価値があります。

2. 技術仕様と客観的解釈

このセクションでは、標準条件（Ta=25°C）下におけるデバイスの動作限界と性能特性の詳細な内訳を提供します。

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発生す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。

• 電力損失（Pd）：チップあたり72 mW。これは連続的に熱として放散できる最大電力です。この限界を超えると過熱や加速劣化のリスクがあります。
• ピーク順電流（I_FP）：80 mA、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。これにより、短時間の高輝度点滅が可能です。
• 連続順電流（I_F）：30 mA DC。長期信頼性を確保するための連続動作における推奨最大電流です。
• 逆電圧（V_R）：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・保管温度：それぞれ-30°C ～ +85°C および -40°C ～ +85°C。デバイスは、わずかに低い温度での非動作状態の保管に耐えることができます。
• はんだ付け温度：ピーク温度260°Cでの赤外線リフローはんだ付けを最大10秒間耐え、一般的な鉛フリー実装プロファイルに適合します。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、20 mA順電流という典型的な動作点におけるデバイスの性能を定義します。

• 光度（I_V）：緑色チップの典型的な光度は35.0 mcd（ミリカンデラ）、最小値は18.0 mcdです。オレンジ色チップはより明るく、典型的な光度は90.0 mcd、最小値は28.0 mcdです。光度は、人間の目の明所視応答（CIE曲線）を模倣したフィルターを使用して測定されます。
• 指向角（2θ_1/2）：130度（典型値）。この広い角度は、側面照明に適した広く拡散した発光パターンを示しています。
• 波長：
  • ピーク波長（λ_P）：574 nm（緑、典型値）および 611 nm（オレンジ、典型値）。これはスペクトル出力が最も強い波長です。
  • 主波長（λ_d）：571 nm（緑、典型値）および 605 nm（オレンジ、典型値）。これは人間の目が知覚する単一波長であり、CIE色度図から導出され、色を最もよく定義します。
  • スペクトル帯域幅（Δλ）：15 nm（緑）および 17 nm（オレンジ、典型値）。これはスペクトル純度を示します。帯域幅が狭いほど、より飽和した色になります。
• 順電圧（V_F）：20 mA時で、典型的に2.0 V、最大2.4 V。この低電圧により、一般的な3.3Vおよび5Vロジック回路との互換性があり、低電流表示の場合には多くの場合電流制限抵抗を必要としません。
• 逆電流（I_R）：5 V逆バイアス時で最大10 μA。低い逆電流が望ましいです。

3. ビニングシステムの説明

生産における一貫した色と明るさを確保するため、LEDは性能ビンに分類されます。LTST-S326KGKFKTは光度ビニングシステムを使用しています。

3.1 光度ビニング

20 mA時の発光出力は、アルファベットコードで識別されるビンに分類されます。各ビンには最小および最大光度値があり、各ビン内で+/-15%の許容差が認められています。

• 緑色チップのビン：M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd)。
• オレンジ色チップのビン：N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd)。

このシステムにより、設計者は特定の輝度要件を満たすビンを選択できます。例えば、均一なパネル輝度を必要とするアプリケーションでは、ユニット間のばらつきを最小限に抑えるためにPやQのような狭いビンを指定します。

4. 性能曲線分析

データシート（6-7ページ）で特定のグラフィカル曲線が参照されていますが、その意味合いはLED技術において標準的なものです。

4.1 電流対光度（I_V曲線）

LEDの光出力は、ある範囲内で順電流にほぼ比例します。推奨される20 mAを超えて動作させると輝度は増加しますが、電力損失（熱）も増加し、動作寿命が短くなる可能性があります。パルスピーク電流定格（80mA）により、熱の蓄積なしに短く明るい点滅が可能です。

4.2 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。一般的に、順電圧（V_F）は温度の上昇とともにわずかに減少します。より重要なことに、光度は一般に接合温度の上昇とともに減少します。PCB設計における適切な熱管理（例：放熱のための十分な銅面積）は、特に高周囲温度環境や高駆動電流において、一貫した輝度を維持するために重要です。

4.3 スペクトル分布

参照されるスペクトル曲線は、各チップの発光プロファイルを示します。ピーク波長と主波長が指定されており、曲線はスペクトル帯域幅（Δλ）を示します。オレンジ色のAlInGaPチップは、一般的に緑色よりも広いスペクトル幅を持ち、これは17 nm対15 nmという仕様に反映されています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 物理寸法と極性

デバイスはEIA標準SMDパッケージ外形に準拠しています。ピン割り当ては明確に定義されています：カソード1（C1）はオレンジ色チップ用、カソード2（C2）は緑色チップ用です。共通アノードは抜粋では明示的にラベルされていませんが、このタイプの2色共通アノードLEDでは標準的です。サイドビューレンズは重要な機械的特徴です。

5.2 推奨PCBランドパターン

データシートには、推奨されるはんだ付けパッド寸法と向きが提供されています。これらの推奨事項に従うことは、信頼性の高いはんだ接合を達成し、トゥームストーニング（一端の浮き上がり）を防止し、側面発光の適切な位置合わせを確保するために重要です。リフロープロセスを最適化するために、推奨はんだ付け方向が提供されています。

6. 組立、はんだ付け、取り扱いガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリープロセス向けに、詳細な推奨赤外線リフロープロファイルが提供されています。主要パラメータには、予熱ゾーン（150-200°C）、最大ピーク温度260°Cへの制御された上昇、およびLEDパッケージへの熱損傷なしに適切なはんだ接合を形成するための液相線以上時間（TAL）が含まれます。このプロファイルは信頼性を確保するためにJEDEC標準に基づいています。

6.2 手はんだ付け

はんだごてによる手はんだ付けが必要な場合、温度は300°Cを超えてはならず、単一のはんだ付け作業での接触時間は最大3秒に制限する必要があります。過度の熱や時間は、内部ワイヤーボンドやエポキシレンズを損傷する可能性があります。

6.3 洗浄

指定された洗浄剤のみを使用してください。推奨溶剤は室温でのエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールであり、浸漬時間は1分未満に制限してください。過酷または未指定の化学薬品は、LEDレンズをひび割れさせたり、曇らせたり、損傷させたりする可能性があります。

6.4 保管と湿気感受性

LEDは湿気に敏感です。未開封の工場密封リール（乾燥剤付き）は、≤30°C、≤90% RHで保管した場合、1年間の保存寿命があります。防湿バッグを開封したら、部品は≤30°C、≤60% RHで保管し、理想的には1週間以内に使用する必要があります。元の包装外での長期保管の場合、乾燥した密閉環境（例：乾燥剤付きまたは窒素中）で保管し、リフロー中のポップコーン損傷を防ぐために、はんだ付け前にベーキングサイクル（例：60°Cで20時間）が必要になる場合があります。

6.5 ESD（静電気放電）対策

LEDは静電気放電による損傷を受けやすいです。取り扱い中は適切なESD対策を講じる必要があります：接地リストストラップ、帯電防止マットを使用し、すべての設備が適切に接地されていることを確認してください。

7. 包装と発注

7.1 テープおよびリール仕様

製品は、7インチ（178mm）径のリールに巻かれた8mm幅のエンボスキャリアテープ上で標準供給されます。フルリールあたり3000個が含まれます。テープおよびリール仕様はANSI/EIA-481標準に準拠しており、自動設備との互換性を確保しています。部分リール（残り）の場合、最小発注数量は500個です。包装は部品の向きを確保し、輸送および取り扱い中にデバイスを保護します。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 回路設計

順電流を設定するために、各LEDチップと直列に電流制限抵抗がほぼ常に必要です。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_電源- V_F) / I_F。典型的なV_Fを2.0V、5V電源からの希望I_Fを20mAとすると：R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。マージンを増やし、電流/電力をわずかに減らすために、やや高い値（例：180 Ω）を使用できます。マルチプレクシングやマイクロコントローラGPIOピンからの駆動の場合、ピンの電流供給/吸収能力を超えないようにしてください。

8.2 熱管理

電力損失は低い（チップあたり最大72mW）ですが、高周囲温度での最大定格での連続動作は、仕様を超える接合温度につながる可能性があります。LEDパッド周囲のPCB上に十分な銅面積を提供することで放熱を助けます。LEDを他の大きな熱源の近くに配置しないでください。

8.3 光学統合

130度の側面発光は、機械設計で考慮する必要があります。意図した視覚効果のために光出力を導いたり成形したりするには、光導波路、拡散板、または反射キャビティが必要になる場合があります。選択した光度ビンは最終的な輝度に直接影響します。

9. 技術比較と差別化

この部品の主な差別化要因は、そのサイドビューパッケージにおける2色機能です。単色LEDと比較して、基板スペースを節約し、2色表示のための組立を簡素化します。トップエミッティングLEDと比較して、特定の機械的レイアウト上の課題を解決します。AlInGaP技術の使用は、これらの色に対してGaAsPのような古い技術よりも高い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もたらします。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 両方の色を同時に駆動できますか？

はい、ただし総電力損失を考慮する必要があります。両チップを最大連続電流（各約2.0Vで30mA）で駆動した場合の合計電力は約120mWとなり、個々のチップ定格72mWを超えます。共有パッケージ内の合計熱を管理する必要があります。長期にわたる信頼性の高い動作のためには、両チップを長時間同時に点灯させる場合は、より低い電流（例：各15-20mA）で駆動することをお勧めします。

10.2 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_P）は、スペクトル出力曲線の最高点の物理的測定値です。主波長（λ_d）は、人間の目がLEDからの色の混合をどのように知覚するかに基づく計算値です。知覚される色相に最もよく一致する単一波長です。比較的狭いスペクトルを持つLEDの場合、これらはしばしば近い値ですが、色指定にはλ_dがより関連性があります。

10.3 はんだ付け前にベーキングプロセスが必要なのはなぜですか？

SMD部品は空気中の湿気を吸収します。リフローはんだ付けの急速な加熱中に、この閉じ込められた湿気が爆発的に気化し、内部剥離、ひび割れ、またはポップコーン現象を引き起こす可能性があります。ベーキングはこの吸収された湿気を取り除き、部品を高温リフロープロセスに安全にします。

11. 実用的なアプリケーション例

シナリオ：ネットワークルーター上のデュアルステータスインジケータ。ルーターは、側面パネルの単一の切り欠きを状態表示に使用します。LTST-S326KGKFKTは、この切り欠きの真後ろのPCB上に実装されます。マイクロコントローラがLEDを駆動します：緑色点灯は正常動作およびネットワーク接続を示します。オレンジ色点滅はデータアクティビティを示します。オレンジ色点灯はシステムエラーまたは起動シーケンスを示します。この設計は、1つの部品フットプリントを使用して3つの明確な視覚状態を提供し、側面発光を活用してデバイス前面から視認可能にし、2つの別々のトップエミッティングLEDを使用する場合と比較してスペースを節約し、前面パネル設計を簡素化します。

12. 技術原理の紹介

LEDは半導体ダイオードです。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。光の特定の色は、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。AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）は、その構成元素の比率を変えることでバンドギャップを調整できる化合物半導体です。LTST-S326KGKFKTでは、1つのチップは緑色光（約571 nm）に対応するバンドギャップで設計され、もう1つはオレンジ色光（約605 nm）に対応するバンドギャップで設計されています。サイドビューパッケージは、成形されたエポキシレンズを組み込んでおり、発光を広い横方向のパターンに成形します。

13. 技術トレンド

表示用途におけるLED技術の一般的なトレンドは、より高い効率（単位電力あたりのより多くの光出力）に向かって続いており、これによりより低い動作電流とシステム消費電力の削減が可能になります。また、光学性能を維持または向上させながら小型化を進める動きもあります。さらに、回路設計を簡素化するために、電流制限抵抗やドライバICをLEDパッケージ自体に組み込むなど、統合が重要なトレンドです。この特定のデータシートは成熟した製品を表していますが、市場の新しい製品はこれらの進歩を特徴とし、設計者に状態表示やパネル照明のためにより小さく、より効率的で、使いやすいソリューションを提供する可能性があります。