デュアルカラーSMD LED LTST-C295TBKGKT-5A データシート - サイズ 2.0x1.25x0.55mm - 電圧 2.7V/1.75V - 電力 0.076W/0.075W - ブルー/グリーン

製品概要

本資料は、2色表面実装デバイス（SMD）LEDの仕様を詳細に説明しています。この部品は、2つの異なるLEDチップを単一の超薄型パッケージ内に統合し、単一のフットプリントから青色と緑色の光を放射することを可能にします。現代の電子実装プロセス向けに設計されており、自動実装装置との互換性と、鉛フリープロセスに適した赤外線（IR）リフローはんだ付けプロファイルを特徴とします。本製品は環境基準を順守したROHS対応のグリーン製品です。

1.1 中核的優位性

• スペース節約設計: 0.55mmの超薄型プロファイルにより、コンパクトで薄型の電子機器への組み込みが可能です。
• デュアルカラー機能： 青色（InGaN）と緑色（AlInGaP）光源を組み合わせ、ステータスインジケータ、バックライト、装飾照明にデザインの柔軟性を提供します。
• 高輝度出力： 先進的なInGaNおよびAlInGaP半導体材料を採用し、高い発光強度を実現。
• 製造容易性： EIA規格に準拠した7インチリールに8mmテープで包装されており、大量生産・自動化されたPCB組立ラインに最適です。
• プロセス互換性： 標準IRリフローはんだ付け条件に耐え、標準SMT製造ワークフローにおける信頼性を確保します。

2. 詳細な技術パラメータ分析

本セクションでは、デバイスの電気的、光学的、および熱的特性について詳細に説明します。特に断りのない限り、すべてのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

2.1 Absolute Maximum Ratings

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。

Parameter	Blue Chip	グリーンチップ	ユニット	状態
消費電力	76	75	mW	-
ピーク順方向電流	100	80	mA	1/10デューティサイクル、0.1msパルス
DC順方向電流	20	30	mA	連続
動作温度	-20°Cから+80°C		-	-
保管温度	-30°Cから+100°C		-	-
IRはんだ付け条件	260°Cで10秒間		-	ピーク温度

解釈： 緑色チップはより高い連続DC電流（30mA対20mA）を扱うことができ、一方青色チップはより高い許容パルス電流を有する。指定されたIRリフロープロファイルは、LEDパッケージを損傷することなく、はんだ接合部の完全性を確保するために極めて重要である。

2.2 Electrical & Optical Characteristics

これらは、標準試験条件（IF = 5 mA）におけるデバイスの性能を定義する代表的な動作パラメータです。

Parameter	Symbol	ブルーチップ (最小/標準/最大)	グリーンチップ (最小/標準/最大)	ユニット	試験条件
光度	Iv	7.10 / - / 45.0	7.10 / - / 45.0	mcd	IF = 5 mA
視野角	2θ1/2	130 (Typical)		deg	-
ピーク波長	λP	468 (Typical)	574 (Typical)	nm	-
主波長	λd	- / 470 / -	- / 571 / -	nm	IF = 5 mA
スペクトル半値幅	Δλ	25 (Typical)	15 (Typical)	nm	-
Forward Voltage	VF	- / 2.70 / 3.20	- / 1.75 / 2.35	V	IF = 5 mA
リバース・カレント	IR	10 (最大)	10 (最大)	μA	VR = 5V

主要分析：

• Brightness & Binning: 光度は広範囲（7.1～45 mcd）にわたり、これはビニングシステム（詳細はセクション3を参照）によって管理されています。設計者は光学設計においてこのばらつきを考慮する必要があります。
• 電圧差： 順方向電圧（V_F）は青色チップ（約2.7V）と緑色チップ（約1.75V）で大きく異なります。これは回路設計における重要な考慮事項であり、特に共通の電流源または電圧レールから両色を駆動する場合に当てはまります。通常、各色チャネルごとに個別の電流制限抵抗が必要です。
• 視野角: 130度の広い視野角により、広範囲での視認性が求められる用途に適したLEDです。
• ESD耐性: ESD注意書きは、本デバイスが静電気放電に敏感であることを示しています。組立および取り扱い時には、適切なESD対策手順（リストストラップ、接地設備の使用）が必須です。
• 非整流動作： 逆電流テストの注意書きは、本デバイスが逆方向動作用に設計されていないことを明記しています。テスト条件を超える逆バイアスを印加すると、即座に故障を引き起こす可能性があります。

3. ビニングシステムの説明

輝度の一貫性を確保するため、LEDは5 mAにおける測定光束強度に基づいてビンに分類されます。これにより、設計者は用途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

青色チップと緑色チップのビニング構造は同一です。

Bin Code	Minimum Intensity (mcd)	最大輝度 (mcd)
K	7.10	11.2
L	11.2	18.0
M	18.0	28.0
N	28.0	45.0

公差: 各輝度ビンには+/-15%の許容差があります。例えば、「M」ビンのLEDは、テスト電流時に実際の輝度が15.3 mcdから32.2 mcdの範囲になる可能性があります。

設計上の影響： 精密な輝度マッチングが必要な場合（例：複数LEDアレイやカラーミキシング）、より厳密なビンコードを指定するか、駆動回路にキャリブレーションを実装することが必要になる可能性があります。

4. 性能曲線分析

データシート（6-7ページ）に具体的なグラフデータが記載されていますが、典型的な性能傾向はパラメータから推測できます：

• I-V（電流-電圧）曲線： 順方向電圧（V_F順方向電流（I）の増加に伴って増加します。_Fこの関係は非線形であり、ダイオードの特性です。青色と緑色チップの異なるV_F 値は、それらのI-V曲線が互いにオフセットされることを意味します。
• 光束対電流： 光束出力（Iv）は一般に順方向電流の増加に伴い上昇しますが、最終的には飽和します。絶対最大DC電流を超えて動作させると、効率と寿命が低下します。
• 温度依存性： 発光強度は、接合温度の上昇に伴い一般的に低下します。-20°Cから+80°Cの動作温度範囲は、規定の光学性能が維持される周囲条件を定義します。順方向電圧も負の温度係数（温度上昇に伴い低下）を持ちます。
• スペクトル分布： ピーク波長（468nm 青、574nm 緑）とスペクトル半値幅（25nm 青、15nm 緑）は色純度を定義する。半値幅が狭い緑色チップは、半値幅の広い青色発光と比較して、スペクトル的により純粋な緑色光を放射する。

5. Mechanical & Package Information

5.1 パッケージ寸法

本デバイスは業界標準のSMDパッケージを採用しています。主要寸法は本体サイズが約2.0mm x 1.25mm、高さはわずか0.55mmです。データシートには公差±0.10mmの詳細な外形図が記載されており、正確なPCBフットプリント設計に役立ちます。

5.2 Pin Assignment & Polarity

デュアルカラーLEDは4つのピン（1、2、3、4）を有する。ピン割り当ては以下の通り：

• Blue Chip： ピン1および3に接続。
• Green Chip： ピン2およびピン4に接続。

この構成は通常、内部で共通カソードまたは共通アノード構造を意味しますが、データシートには各色のピンペアが規定されています。駆動回路に接続する際は極性を遵守する必要があります。パッケージには向きの印（おそらくピン1にドットまたは面取り）が付いています。

5.3 推奨はんだパッド設計

信頼性の高いはんだ付けとリフロー中の適切な機械的位置合わせを確保するため、推奨はんだパッドレイアウトを記載しています。これらの推奨事項に従うことで、トゥームストーニング（部品の一端が浮き上がる現象）の防止と良好なはんだフィレットの形成が可能となります。

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 IRリフローはんだ付けプロファイル

鉛フリー（Pbフリー）はんだプロセス向けに、詳細な推奨リフロープロファイルを提供します。主なパラメータは以下の通りです：

• プリヒート： 基板を徐々に加熱し、フラックスを活性化させるため、150-200°Cで最大120秒間。
• ピーク温度： 最大260°C。
• 液相線以上時間： 部品はピーク温度に最大10秒間さらされること。
• 制限： この条件下では、デバイスは2回以上のリフローサイクルを経てはならない。

このプロファイルはパッケージの完全性を確保するため、JEDEC規格に基づいています。LEDの熱容量が小さいため、過熱を避けるにはプロファイルの慎重な調整が必要です。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払って実施する必要があります：

• はんだごて温度： 最高300°C。
• はんだ付け時間： 接合部あたり最大3秒。
• 制限： 手はんだ付けは1サイクルのみ許可されます。

過度な加熱や長時間の接触は、LEDチップやプラスチックレンズを損傷する可能性があります。

6.3 清掃

はんだ付け後の洗浄が必要な場合：

• 指定された溶剤のみを使用してください：エチルアルコールまたはイソプロピルアルコール。
• 常温での浸漬時間は1分未満にしてください。
• 強力なまたは指定外の化学洗浄剤は、LEDパッケージ材料と光学レンズを損傷する可能性があるため避けてください。

6.4 保管条件

湿気吸収を防ぎ、リフロー工程での「ポップコーニング」（パッケージのひび割れ）を防止するため、適切な保管が不可欠です。

• シールドパッケージ： 開封後は1年以内に使用し、30°C以下、相対湿度90%以下で保管してください。
• 開封済みパッケージ： 30°C以下、相対湿度60%以下で保管し、1週間以内に使用してください。長期保管の場合は、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素デシケーターに入れてください。
• リベイク： 元の包装から取り出して1週間以上保管された部品は、吸収した湿気を除去するため、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベイキングする必要があります。

7. Packaging & Ordering Information

7.1 テープ＆リール仕様

本デバイスは、自動実装機での使用に最適化された形態で供給されます：

• テープ幅： 8mm.
• リールサイズ： 直径7インチ。
• リールあたりの数量： 4000個。
• 最低発注数量： 残数は500個から。
• 包装基準： ANSI/EIA-481仕様に準拠。空のポケットはカバーテープで密封されています。

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

• ステータスインジケーター： デュアルカラー機能により、複数のステータス信号（例：電源オン=緑、スタンバイ=青、故障=交互点滅）が可能です。
• バックライト： スペースが限られている小型LCDディスプレイ、キーパッド、またはパネルインジケーター用。
• 装飾照明： カラー照明効果が求められる民生電子機器、玩具、または家電製品において。
• 自動車内装照明： 非クリティカルな内装照明用途において、動作温度範囲を考慮した場合。
• IoT Devices & Wearables: 薄型プロファイルと低消費電力により、コンパクトで携帯性の高い電子機器に適しています。

8.2 重要な設計上の考慮事項

• Current Limiting: 各LEDチップには必ず外部の電流制限抵抗を直列に接続してください。電源電圧、所望の順方向電流（DC定格を超えないこと）、および各色の代表的なVfに基づいて抵抗値を計算してください。_F 電圧源に直接接続しないでください。
• 熱管理： 消費電力は低いですが、過熱や早期の輝度低下を防ぐため、特に最大電流付近または周囲温度の高い環境で使用する場合は、十分なPCBの銅面積またはサーマルリリーフを確保してください。
• ESD保護: 組み立て環境または最終使用シナリオでESDリスクがある場合、LEDピンに接続されたPCBラインにESD保護ダイオードを実装してください。
• 光学設計: 導光板、拡散板、またはレンズの設計において、広い視野角と輝度ばらつき（ビニング）の可能性を考慮すること。

9. Technical Comparison & Differentiation

単色LEDや旧式の2色パッケージと比較して、本デバイスは明確な利点を提供する：

• vs. 2つの個別LED： PCBスペースを大幅に節約（1つのフットプリント vs. 2つ）、実装時間を削減、部品表を簡素化。
• vs. より厚いデュアルカラーLED: 0.55mmの高さは、Z方向の高さが重要な制約となる現代のスマートフォン、タブレット、スリムノートPCなどの超薄型デバイスでの使用を可能にします。
• vs. リフロー非対応LED: 標準的なSMTリフロープロセスに直接対応可能なため、二次的な手動はんだ付け工程が不要となり、製造歩留まりと信頼性が向上します。
• チップ技術: 青色にはInGaN、緑色にはAlInGaPの使用は、従来技術と比較して高効率・高輝度で知られる先進的な半導体材料を表しています。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 青色と緑色のLEDを、それぞれの最大DC電流で同時に駆動することは可能ですか？

いいえ。絶対最大定格はチップごとの電力損失限界を規定しています（青色は76mW、緑色は75mW）。両方を最大DC電流（青色20mA、緑色30mA）と典型的なV_F で同時に駆動した場合、それぞれ約54mWおよび52.5mWの電力レベルとなり、これは規定範囲内です。しかし、微小パッケージ内で発生する総発熱を考慮する必要があります。信頼性の高い長期動作のためには、特に両方が連続点灯する場合は、最大値よりも低い電流で駆動することが推奨されます。

10.2 順方向電圧がこれほど異なるのはなぜですか？

順方向電圧は、半導体材料のバンドギャップに基づく基本的な特性です。光子エネルギーが高く（波長が短い）青色光は、より広いバンドギャップ（InGaN）を持つ半導体を必要とし、これは本質的に高い順方向電圧を持ちます。緑色光（AlInGaP）は光子エネルギーがわずかに低く、それに対応してバンドギャップが低く、したがって順方向電圧も低くなります。これは欠陥ではなく、物理的特性です。

10.3 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

ビンコード（例：「K」、「L」、「M」、「N」）は、LEDの保証される最低輝度を定義します。設計上、最低18 mcdの輝度が必要な場合は、ビンコード「M」以上（「N」）を指定する必要があります。輝度が重要でない場合は、より低いビンコード（「K」または「L」）の方がコスト効率が良い場合があります。利用可能なビンコードについては、サプライヤーにご確認ください。

10.4 このLEDは屋外使用に適していますか？

動作温度範囲（-20°C ～ +80°C）は多くの屋外環境をカバーしています。ただし、データシートには防塵・防水に関するIP（Ingress Protection）規格が明記されていません。屋外で使用する場合、LEDは環境への直接暴露、湿気、および経時的にプラスチックレンズを劣化させる紫外線から保護するため、適切に封止されるか、密閉されたアセンブリ内に収容される必要があります。

11. 実践的な設計ケーススタディ

シナリオ： デュアルカラー状態LEDを備えたコンパクトなIoTセンサーノードの設計。デバイスは3.3Vレギュレータで駆動され、20mAを供給可能なGPIOピンを備えたマイクロコントローラを使用する。

実装：

1. 回路設計： 2本のGPIOピンを使用します。各ピンは電流制限抵抗を介してLEDの各色（ピン1-3は青色、ピン2-4は緑色）に接続されます。共通接続（例えばカソード）はグランドに接続します。
2. 抵抗値計算（10mA駆動の例）：
   • 青：R_青 = (3.3V - 2.7V) / 0.01A = 60Ω。標準の62Ωまたは68Ω抵抗を使用します。
   • 緑: R_緑 = (3.3V - 1.75V) / 0.01A = 155Ω。標準的な150Ωの抵抗を使用する。
   これにより、同じ電流で両方の色がほぼ同じ明るさに見えるようになるが、実際のV_F および所望の強度。
3. PCBレイアウト： フットプリントは推奨されるソルダーパッド設計に従っています。パッドには小さなサーマルリリーフ接続が使用されており、はんだ付けを容易にするとともに、放熱のためのPCBグランドプレーンへの熱伝導をある程度提供します。
4. ソフトウェア： マイクロコントローラのファームウェアは、LEDを様々な状態で制御できます：常時点灯グリーン（動作中）、点滅ブルー（データ送信中）、交互点滅（エラー）など。

この事例は、個別の電流制限計算の重要性と、単一の部品で複数の視覚的フィードバック状態を実現する有用性を示しています。

12. 動作原理

LEDの発光は、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスに基づいています。材料のバンドギャップを超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が接合部を越えて注入されます。これらの電荷キャリアが再結合する際、エネルギーを光子（光）の形で放出します。発光の色（波長）は、半導体材料のエネルギー・バンドギャップによって直接決定されます。InGaNチップはバンドギャップが広く、より高エネルギーの青色光子を発光します。一方、AlInGaPチップはバンドギャップが狭く、より低エネルギーの緑色光子を発光します。両チップはウォータークリアレンズを備えた単一パッケージに収められており、発光を最小限にしか変更せず、コンパクトなデュアル光源ソリューションを提供します。

13. 技術トレンド

このようなLEDの開発は、より広範なオプトエレクトロニクスのトレンドの一部です：

• 小型化: エンド製品のさらなる小型化・薄型化を実現するための、パッケージサイズ（占有面積および高さ）の継続的な縮小。
• 高集積化: 二色からRGB（赤、緑、青）パッケージ、さらにはドライバや制御ICを内蔵したパッケージ（「スマートLED」）へと進化。
• 高効率化： 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、低い駆動電流でより明るいLEDが実現され、システム全体の消費電力が削減されます。
• 信頼性の向上： パッケージング材料（エポキシ、シリコーン）とチップ設計の進歩により、寿命が延び、熱応力や環境要因に対する耐性が向上しています。
• 拡張された色域： 新たな半導体材料と蛍光体の開発により、より純粋で飽和度の高い色、および精密な白色色温度を実現し、高度なディスプレイおよび照明用途に対応しています。

ここで説明されているようなデバイスは、標準的な表示灯や機能照明のニーズに対する成熟したコスト効率の高いソリューションを提供し、これらの継続的な業界の進歩の恩恵を受けています。