LTST-C195TBKGKT デュアルカラーSMD LED データシート - 青色 & 緑色 - 20mA & 30mA 順電流 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C195TBKGKTは、小型サイズと信頼性の高い性能を要求する現代の電子機器アプリケーション向けに設計された、デュアルカラーの表面実装デバイス（SMD）LEDです。このLEDは、単一のEIA標準パッケージ内に2つの異なる半導体チップを統合しています。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AlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）チップです。この構成により、単一のコンポーネント占有面積から複数の色や状態表示を作り出すことが可能です。

このLEDの主な利点には、RoHS（有害物質使用制限）指令への適合があり、環境配慮型製品として分類されます。8mm幅のエンボスキャリアテープに巻かれ、直径7インチのリールに収められており、高速自動実装機との完全な互換性があります。また、赤外線（IR）リフローや気相リフローなど、一般的なはんだ付けプロセスにも対応するように設計されています。

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限界値を定義します。これらの限界値付近での長時間の動作は推奨されません。

• 電力損失：青色チップ：76 mW、緑色チップ：75 mW（周囲温度Ta=25°C時）。
• ピーク順電流：青色：100 mA、緑色：80 mA。これは、短時間の電流サージに対応するために、パルス条件（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）で規定されています。
• 直流順電流：最大連続順電流は、青色チップで20 mA、緑色チップで30 mAです。
• 電流ディレーティング：許容される最大直流順電流は、周囲温度の上昇に伴い直線的に減少します。ディレーティング係数は、青色で0.25 mA/°C、緑色で0.4 mA/°Cで、25°Cから適用されます。
• 逆電圧：両チップの最大逆電圧定格は5Vです。逆バイアス下での連続動作は禁止されています。
• 温度範囲：動作温度：-20°C ～ +80°C。保管温度：-30°C ～ +85°C。
• はんだ付け耐熱温度：本デバイスは、260°Cで5秒間のウェーブまたは赤外線はんだ付け、および215°Cで3分間の気相はんだ付けに耐えることができます。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、指定された試験条件下、周囲温度25°Cで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：順電流（IF）=20mAで測定。
  • 青色：最小28.0 mcd、代表値は規定なし、最大180 mcd。
  • 緑色：最小18.0 mcd、代表値は規定なし、最大112 mcd。
• 指向角（2θ1/2）：光度が軸上値の半分になる全角度。両色の代表値は130度で、広い視野パターンを示します。
• ピーク波長（λP）：発光出力が最大となる波長。代表値：青色：468 nm、緑色：574 nm。
• 主波長（λd）：人間の目が色として認識する単一波長。代表値：青色：470 nm、緑色：571 nm。
• スペクトル半値幅（Δλ）：発光スペクトルの最大出力の半分の幅。代表値：青色：25 nm、緑色：15 nm。
• 順電圧（VF）：IF=20mAで測定。
  • 青色：代表値3.4V、最大3.8V。
  • 緑色：代表値2.0V、最大2.4V。
• 逆電流（IR）：逆電圧（VR）=5V印加時、両チップとも最大10 µA。
• 静電容量（C）：緑色チップの代表値40 pF（VF=0V、f=1MHzで測定）。青色は規定なし。

3. ビニングシステムの説明

アプリケーションにおける一貫性を確保するため、LEDは測定された光度に基づいて選別（ビニング）されます。LTST-C195TBKGKTは、青色チップと緑色チップで別々のビンコードを使用しています。

3.1 青色チップ 光度ビン

• 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

3.2 緑色チップ 光度ビン

• ビン M：18.0 - 28.0 mcd
• ビン N：28.0 - 45.0 mcd
• ビン P：45.0 - 71.0 mcd
• ビン Q：71.0 - 112.0 mcd

各ビンの光度範囲には+/-15%の許容差が適用されます。このシステムにより、設計者は特定のアプリケーション要件に応じて、予測可能な輝度レベルのLEDを選択することができます。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイスの挙動を理解するために不可欠な代表的な性能曲線が参照されています。具体的なグラフは本文中には再現されていませんが、通常は以下を含みます：

• 相対光度 vs. 順電流：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、通常は飽和するまでほぼ線形の関係にあります。
• 順電圧 vs. 順電流：ダイオードのI-V特性を示し、定電流回路の設計に重要です。
• 相対光度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示し、熱管理の重要性を強調しています。
• スペクトル分布：ピーク波長と主波長を中心に、異なる波長にわたる相対出力を示すグラフです。

これらの曲線は、温度や駆動電流が変動する可能性のある実際のアプリケーションでの性能を予測するために極めて重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

本デバイスは標準的なEIAパッケージ外形に準拠しています。主な寸法に関する注意点は以下の通りです：

• すべての寸法はミリメートルで提供され、特に指定がない限り、デフォルトの公差は±0.10 mmです。
• レンズはウォータークリアです。
• ピン割り当て：デュアルカラー機能は、4ピン構成によって実現されています。
  • ピン1と3は青色（InGaN）チップに割り当てられています。
  • ピン2と4は緑色（AlInGaP）チップに割り当てられています。
• データシートには、PCB設計と実装をガイドするための詳細なパッケージ寸法図、推奨はんだ付けパッドレイアウト寸法、およびテープ＆リール包装図が含まれています。

6. はんだ付け・実装ガイド

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

標準（スズ-鉛）はんだプロセス用と、鉛フリー（Pbフリー）はんだプロセス用の2つの推奨赤外線（IR）リフロープロファイルが提供されています。鉛フリープロファイルは、Sn-Ag-Cu（SAC）はんだペーストの使用に特化して設計されています。LEDパッケージや内部ワイヤボンドへの熱ダメージを防ぐため、これらの時間-温度プロファイルを遵守することが重要です。

6.2 洗浄

規定されていない化学洗浄剤は、LEDパッケージを損傷する可能性があるため避けるべきです。洗浄が必要な場合は、室温のエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールに1分未満浸漬することを推奨します。

6.3 保管条件

元の防湿包装から取り出されたLEDについては、1週間以内にIRリフローはんだ付けプロセスを完了することが推奨されます。元のパッケージ外で長期間保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器内または窒素雰囲気中で保管する必要があります。1週間以上保管した場合は、実装前に約60°Cで少なくとも24時間ベーキングを行い、吸収した湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象を防止することをお勧めします。

7. パッケージング・発注情報

• LEDは、8mm幅のエンボスキャリアテープに巻かれ、直径7インチ（178mm）のリールに収められて供給されます。
• 標準リール数量は4000個です。
• 残数ロットについては、最小包装数量500個が用意されています。
• 包装はANSI/EIA-481-1-A規格に準拠しています。テープ上の空きポケットはカバーテープで密封されています。
• リール上で許容される連続欠品部品の最大数は2個です。

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

このデュアルカラーLEDは、状態表示灯、小型ディスプレイのバックライト、装飾照明、パネル照明、スペースが限られており多色表示が有益な民生用電子機器など、幅広いアプリケーションに適しています。

8.2 設計上の考慮点と駆動方法

重要：LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列に駆動する際に均一な輝度を確保するためには、各LEDに直列に電流制限抵抗を配置する必要があります。これにより、個々のデバイス間の順電圧（Vf）特性のわずかなばらつきを補償します。個別の抵抗なしでLEDを並列駆動すること（データシートの回路B）は、大きな輝度差や、最も低いVfを持つLEDによる電流の集中（カレントホギング）を引き起こす可能性があります。

8.3 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気放電に敏感です。取り扱いおよび実装時には以下の予防措置を講じる必要があります：

• 接地されたリストストラップまたは静電気防止手袋を使用してください。
• すべての作業台、工具、設備が適切に接地されていることを確認してください。
• 潜在的または致命的な損傷を防ぐため、標準的なESD管理手順に従ってください。

9. 技術比較と差別化

LTST-C195TBKGKTの主な差別化点は、標準SMDフットプリント内でのデュアルチップ、4ピン設計にあります。これは、2つの別々の単色LEDを使用する場合と比較して、大幅なスペース節約を実現します。青色にInGaN、緑色にAlInGaPを使用することで、各チャネルに対して高効率と良好な色純度を提供します。130度の広い指向角は、広い視認性を必要とするアプリケーションに適しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 青色チップと緑色チップを、それぞれの最大直流電流で同時に駆動できますか？

A: できません。電力損失定格（青色76mW、緑色75mW）およびパッケージの熱設計を考慮する必要があります。最大電流での同時動作は、パッケージ全体の電力処理能力を超えたり、過度の接合温度上昇を引き起こしたりする可能性があり、寿命の短縮や故障の原因となります。温度に応じたディレーティングを適用する必要があります。

Q: なぜ青色チップと緑色チップで順電圧が異なるのですか？

A: これは、InGaNとAlInGaP半導体の基本的な材料特性によるものです。InGaNのバンドギャップエネルギーは高く、同じ電流を流すためにはより高い電圧が必要であり、これが青色の代表Vf 3.4V（対して緑色は2.0V）の高さに関連しています。

Q: リールラベルのビンコードは、私の設計にとって何を意味しますか？

A: ビンコードは、そのリール上のLEDの保証された最小および最大光度を示します。製品ライン全体で一貫した輝度を得るためには、同じ光度ビンからのLEDを指定して使用してください。異なるビンを混在させると、目に見える輝度のばらつきが生じる可能性があります。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：スタンバイ（緑色）、動作中（青色）、故障（青色/緑色交互点滅）を表示する必要があるデバイス向けのコンパクトな状態表示灯を設計する。

実装：単一のLTST-C195TBKGKTで、これら3つの状態すべてを実現できます。2つのGPIOピンを持つマイクロコントローラは、単純なトランジスタスイッチまたは専用LEDドライバICを介して、青色と緑色のチャネルを独立して制御できます。各チャネルに対して、希望する駆動電流と電源電圧に基づき、計算の出発点として代表Vf値（青色3.4V、緑色2.0V）を使用して個別の電流制限抵抗を計算する必要があります。同時に、回路が最大Vfに対応できることを確認します。この設計は、2つのLEDを使用するソリューションと比較して、PCBスペースと部品点数を節約します。

12. 動作原理の紹介

LEDにおける発光は、エレクトロルミネセンスと呼ばれる現象です。半導体チップのp-n接合に順電圧（そのバンドギャップ電圧を超える）が印加されると、電子と正孔が接合領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。発光の色（波長）は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決まります。InGaN材料はより短い波長（青色、紫色、緑色）に、AlInGaP材料はより長い波長（赤色、橙色、黄色、緑色）に使用されます。ウォータークリアレンズは光に色を付けず、ビームの形成とチップの保護に役立ちます。

13. 技術トレンド

このデバイスのようなSMD LEDの開発は、電子機器における小型化、高効率化、および高度な統合へのトレンドによって推進されています。InGaNやAlInGaPなどの材料の使用は、成熟した高効率技術プラットフォームを表しています。継続的な研究は、量子効率の向上（電気入力あたりの光出力の増加）、より小型のパッケージでの高出力密度の実現、演色性の向上、およびより優れた熱管理と信頼性のための新しいパッケージング技術の開発に焦点を当てています。単一パッケージ内への複数チップ、さらにはマイクロコントローラの統合（スマートLED）も、高度な照明および表示アプリケーションにおける成長トレンドです。