LTST-C195TBKFKT デュアルカラーSMD LED データシート - ブルー＆オレンジ - 20mA/30mA 順電流 - 技術文書

1. 製品概要

LTST-C195TBKFKTは、デュアルカラーの表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）です。この製品は、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。青色光を発光するInGaN（窒化インジウムガリウム）チップと、オレンジ色光を発光するAlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）チップです。この設計により、1つのコンパクトな部品から2つの異なる色を作り出すことが可能であり、スペースが限られているステータスインジケータ、バックライト、装飾照明に非常に有用です。本デバイスは8mmテープに実装され、直径7インチのリールに巻き取られて供給されるため、現代の電子機器製造で使用される高速自動実装機と完全に互換性があります。

2. 技術パラメータの詳細解釈

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がある限界値を定義します。ブルーチップの場合、最大連続DC順電流は20 mA、最大許容損失は76 mWです。オレンジチップは、DC順電流定格が30 mAとわずかに高く、許容損失は75 mWです。両チップの最大逆電圧は5Vで共通ですが、逆バイアス下での連続動作は許可されていないことに注意が必要です。デバイスは短時間の電流サージに耐えることができ、ブルーチップは100 mA（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms条件）、オレンジチップは同じ条件下で80 mAのピーク順電流に耐えます。動作温度範囲は-20°Cから+80°C、保管温度範囲は-30°Cから+100°Cと規定されています。

2.2 電気的・光学的特性

標準環境温度25°C、順電流（IF）20 mAで測定した主要な性能指標が定義されています。ブルーチップの光度（Iv）は、最小28.0 mcdから最大180 mcdの範囲にあり、代表値はこの範囲内に収まります。オレンジチップは最小光度が45.0 mcdと高く、最大値は同じく180 mcdです。順方向電圧（VF）は回路設計における重要なパラメータです。ブルーチップのVFは代表値で3.30V、範囲は2.90V（最小）から3.50V（最大）です。オレンジチップはより低い電圧で動作し、代表VFは2.00V、範囲は1.80Vから2.40Vです。両LEDとも130度という非常に広い指向角（2θ1/2）を特徴としており、広く拡散した光パターンを提供します。ブルーチップの発光は、ピーク波長（λP）468 nm、主波長（λd）470 nmを中心とし、スペクトル半値幅（Δλ）は25 nmです。オレンジチップは、ピーク波長611 nm、主波長605 nm、より狭い半値幅17 nmで発光します。

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は性能別にビン（区分）に分類されます。このデータシートでは、順方向電圧と光度に関するビンを定義しています。

3.1 順方向電圧ビニング（ブルーチップ）

ブルーチップの20mA時の順方向電圧は、12から17のラベルが付いたビンに分類されます。各ビンは0.1Vの範囲をカバーし、2.90-3.00V（ビン12）から3.40-3.50V（ビン17）までです。各ビン内の許容差は+/-0.1Vです。これにより、設計者は並列構成で均一な輝度を必要とする用途向けに、電圧降下が密に一致したLEDを選択することが可能になります。

3.2 光度ビニング

ブルーとオレンジの両チップは、光出力に対してビニングされています。ブルーチップの場合、ビンはN、P、Q、Rとラベル付けされ、最小光度は28.0 mcd（N）から112.0 mcd（R）の範囲です。オレンジチップはP、Q、Rのビンを使用し、最小光度は45.0 mcd（P）から始まります。最高ビン（R）の最大値は、両色とも180 mcdです。各光度ビンには+/-15%の許容差が適用されます。このシステムにより、様々な用途に必要な輝度レベルに基づいた選択が可能となります。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（例：スペクトル出力の図1、指向角の図6）が参照されていますが、その典型的な特性を説明できます。順電流（IF）と順方向電圧（VF）の関係は、ダイオードの式に従って指数関数的です。両チップの光度は、推奨動作範囲内では順電流にほぼ比例します。ただし、非常に高い電流では発熱の増加により効率が低下する可能性があります。主波長とピーク波長は一般に電流に対して安定していますが、著しい温度変化によりわずかにシフトすることがあります。130度という広い指向角は、ランバートまたは準ランバート放射パターンを示しており、中心で強度が最も高く、視野角の余弦に従って減少します。

5. 機械的・パッケージ情報

このLEDは業界標準のSMDパッケージ外形に準拠しています。データシートには詳細な寸法図が提供されており、長さ、幅、高さ、はんだパッドの配置が規定されています。デバイスは4本のピン（1, 2, 3, 4）を有します。LTST-C195TBKFKTでは、ピン1と3がブルーチップのアノードとカソードに、ピン2と4がオレンジチップに割り当てられています。組立時の正しい向きを確保するため、ノッチやマーク付きカソードピンなどの極性インジケータが通常パッケージ図に含まれています。部品は、保護カバーテープ付きのエンボス加工キャリアテープに収められ、4000個入りの標準7インチリールに巻き取られて供給されます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

データシートには、通常（スズ-鉛）および鉛フリーはんだプロセス用の推奨赤外線（IR）リフロープロファイルが記載されています。SAC（スズ-銀-銅）はんだペーストを使用した鉛フリー実装の場合、プロファイルはピーク時のパッケージ本体温度が260°Cを超えず、240°C以上の時間が制限されることを保証しなければなりません。熱衝撃を防ぐため、制御された予熱および立ち上げ段階が重要です。このLEDは、波はんだ付け（最大260°C、5秒間）および気相はんだ付け（215°C、3分間）にも対応しています。

6.2 保管および取り扱い

LEDは、温度30°C以下、相対湿度70%以下の環境で保管する必要があります。元の防湿包装から取り出した後は、1週間以内にリフローはんだ付けを行うべきです。1週間を超える保管が必要な場合は、デバイスを乾燥雰囲気（乾燥剤入り密閉容器や窒素デシケーターなど）で保管し、はんだ付け前に約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てリフロー時のポップコーン現象を防止しなければなりません。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、指定された溶剤のみを使用してください。データシートでは、常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ています。指定外の化学洗浄剤は、LEDのエポキシレンズやパッケージを損傷する可能性があります。

7. パッケージおよび注文情報

標準パッケージは4000個入りの7インチリールです。残数については500個からの最小注文数量を受け付けています。テープおよびリールの仕様はANSI/EIA 481-1-A-1994規格に準拠しています。品番LTST-C195TBKFKTはメーカーの内部コーディングシステムに従っており、シリーズ（C195）、色（TBはデュアルカラーブルー/オレンジ）、レンズタイプ（Kはウォータークリア）、パッケージ（FKTはテープ＆リール）を示していると考えられます。

8. アプリケーション提案

8.1 典型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、電源ON/スタンバイ、充電中/満充電、ネットワークアクティビティ、システムエラー/警告信号など、2色のステータス表示を必要とするアプリケーションに最適です。民生電子機器（ルーター、充電器、オーディオ機器）、産業用制御パネル、自動車内装照明、標識などに使用できます。広い指向角は、様々な角度から視認可能である必要がある前面パネルインジケータに適しています。

8.2 設計上の考慮事項

駆動回路：LEDは電流駆動デバイスです。特に複数のLEDを並列接続する場合、均一な輝度を確保するためには、各LEDと直列に電流制限抵抗を配置しなければなりません。個々のLEDの順方向電圧（Vf）にはばらつきがあるため、複数の並列LEDに対して単一の抵抗を使用する（データシートの回路モデルB）ことは推奨されず、電流、ひいては輝度に大きな差が生じる原因となります。推奨回路（モデルA）では、LED1個につき1個の抵抗を使用します。

電力損失：最大電力定格（ブルー76 mW、オレンジ75 mW）は遵守されなければなりません。最大推奨DC電流（ブルー20mA、オレンジ30mA）では、消費電力はVf * Ifで計算されます。代表的なVfを使用すると、ブルーは66 mW（3.3V*20mA）、オレンジは60 mW（2.0V*30mA）となり、定格内に収まります。設計者は、高温環境下で動作させる場合、減衰率（25°Cから、ブルー0.25 mA/°C、オレンジ0.4 mA/°C）を考慮する必要があります。

ESD保護：これらのLEDは静電気放電（ESD）に敏感です。すべての取り扱いおよび組立工程は、接地されたリストストラップ、導電マット、適切に接地された設備を使用したESD保護区域で実行されなければなりません。デバイス自体には、統合ESD保護ダイオードが含まれていない可能性があります。

9. 技術比較

この製品の主要な差別化要素は、1つの標準SMDパッケージ内に2つの高性能・超高輝度チップ（青色用InGaN、オレンジ色用AlInGaP）を統合している点です。2つの別々の単色LEDを使用する場合と比較して、PCBスペースを節約し、部品点数を削減し、組立を簡素化します。InGaN技術は高効率の青色光を提供し、AlInGaPは赤-オレンジ-琥珀色スペクトルでの高効率で知られています。この組み合わせにより、2つの状態間で良好な色コントラストが得られます。130度という広い指向角は、集光ビーム用に設計された狭角LEDと比較して、インジケータ用途における一貫した利点です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: ブルーとオレンジの両チップを同時に駆動できますか？

A: データシートは各チップのパラメータを独立して規定しています。物理的に可能ではありますが、両方を最大電流で同時に駆動すると、パッケージ全体の許容損失限界を超える可能性が高く、規定されていません。典型的な使用法は、2色を交互に点灯させることです。

Q: 供給電圧がVfと一致する場合でも、なぜ各LEDに直列抵抗が必要なのですか？

A: 順方向電圧（Vf）には範囲があります（例：ブルーで2.9Vから3.5V）。3.3Vの電源は、代表的な3.3V VfのLEDには完璧かもしれませんが、2.9V VfのLEDには過剰な電流を流し、破壊する可能性があります。抵抗は、Vfや供給電圧の小さな変動に関係なく、電流を正確に設定します。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λP）は、発光スペクトルの強度が最大となる単一波長です。主波長（λd）は、CIE色度図上の色座標から導出され、知覚される色、つまり人間の目にLEDの色と一致する単一波長を表します。単色LEDではこれらはしばしば近い値になりますが、スペクトルが広い場合は異なることがあります。

11. 実用例

シナリオ: USBハブ用デュアルステータスインジケータ

設計者がコンパクトなUSBハブを作成しています。電源表示（定常オレンジ）とデータアクティビティ表示（点滅ブルー）に1つずつLEDが必要です。LTST-C195TBKFKTを使用することで、1つの部品占有面積でこれを実現できます。PCBレイアウトには4つのパッドと2つの電流制限抵抗が含まれます。1つはオレンジLED用に30mAで計算（例：(5V - 2.0V)/0.03A = 100Ω）、もう1つはブルーLED用に20mAで計算（例：(5V - 3.3V)/0.02A = 85Ω）します。マイクロコントローラがそれぞれのピンをグランドに駆動することで各色を点灯させます。これにより、スペースを節約し、BOMコストを削減し、1点から2つの異なる色を発する清潔でプロフェッショナルな外観を実現します。

12. 原理紹介

LEDにおける発光は、半導体材料におけるエレクトロルミネッセンスに基づいています。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合するとき、光子（光）の形でエネルギーを放出します。発光の波長（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。InGaNはより広いバンドギャップを持ち、青色スペクトルでより高いエネルギーの光子を生成します。AlInGaPはより狭いバンドギャップを持ち、赤/オレンジ色スペクトルでより低いエネルギーの光子を生成します。エポキシレンズは、チップを保護し、光出力ビームを整形し、光取り出し効率を向上させる役割を果たします。

13. 開発動向

SMDインジケータLEDの動向は、高効率化（電力入力1ワットあたりの光出力向上）に向かって続いており、低消費電力化と発熱低減を可能にしています。小型化はもう一つの主要な動向であり、パッケージは小型化されながらも光学的性能を維持または向上させています。また、フルカラーディスプレイや建築照明など、均一な外観を要求するアプリケーションの需要に応えるため、色の一貫性の向上やビニング許容差の厳格化にも焦点が当てられています。さらに、システム設計を簡素化するため、このデュアルカラーLEDのような多チップパッケージや、制御ICを組み込んだパッケージ（アドレス指定可能RGB LEDなど）の統合が進んで一般的になりつつあります。