デュアルカラーSMD LED LTW-C235DSKF-5A データシート - ホワイト & オレンジ - 20-30mA - 72-75mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、高性能デュアルカラー表面実装デバイス（SMD）LEDの仕様を詳細に説明します。この部品は、1つのパッケージ内に2つの異なるLEDチップを統合しています：白色光を発するものとオレンジ色光を発するものです。この設計は、コンパクトなフットプリントから複数の表示状態または色分けされた信号表示を必要とするアプリケーション向けに設計されています。

このLEDは、先進的な半導体材料を用いて構築されています。白色光はInGaN（窒化インジウムガリウム）ベースのチップによって生成され、オレンジ色光はAlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）ベースのチップから発せられます。この組み合わせは、両材料システムの効率と輝度特性を活用しています。

この製品の主な利点には、RoHS（有害物質使用制限）指令への適合、グリーンプロダクトとしての指定、標準的な大量生産プロセスとの互換性が含まれます。自動ピックアンドプレース装置に適したテープ＆リール包装で供給され、赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに対応しており、現代のPCB組立ラインに最適です。

2. 技術仕様の詳細

2.1 絶対最大定格

これらの限界を超えてデバイスを動作させると、永久損傷を引き起こす可能性があります。定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 電力損失：ホワイト：72 mW、オレンジ：75 mW。このパラメータは、連続動作時にLEDが熱として放散できる最大電力を定義します。
• ピーク順電流：ホワイト：100 mA、オレンジ：80 mA。これは、短時間の高輝度フラッシュに対する最大許容パルス電流（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）です。
• 直流順電流：ホワイト：20 mA、オレンジ：30 mA。これは、信頼性の高い長期動作のための推奨最大連続順電流です。
• 逆電圧：両色とも5 V。逆方向にこの値を超える電圧を印加すると、LED接合部を損傷する可能性があります。連続的な逆電圧動作は禁止されています。
• 温度範囲：動作：-20°C ～ +80°C；保管：-30°C ～ +100°C。これらは、機能性および非動作状態での保管に関する環境限界を定義します。
• 赤外線はんだ付け条件：260°Cで10秒間耐えることができ、標準的な無鉛リフロープロファイルとの互換性を定義します。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、特に断りのない限り、Ta=25°C、試験電流（IF）5mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：知覚される光出力の尺度です。ホワイト：最小45.0 mcd、代表値（指定なし）、最大180.0 mcd。オレンジ：最小11.2 mcd、代表値（指定なし）、最大71.0 mcd。光度は、人間の目の明所視応答（CIE曲線）に合わせてフィルタリングされたセンサーを使用して測定されます。
• 指向角（2θ1/2）：両色とも約130度。これは、光度がピーク値の半分に低下する角度であり、ビームの広がりを定義します。
• 順電圧（VF）：LEDが導通しているときの両端の電圧降下です。ホワイト：代表値2.85V、最大3.15V。オレンジ：代表値2.00V、最大2.40V。これは回路設計および電流制限抵抗の計算に極めて重要です。
• ピーク発光波長（λP）：オレンジLEDの場合、代表値は611 nmであり、スペクトルパワー分布が最も高くなる波長です。
• 主波長（λd）：オレンジLEDの場合、代表値は605 nmです。これは、人間の目がその色を代表するものとして知覚する単一波長であり、CIE色度図から導出されます。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：オレンジLEDの場合、代表値20 nm。これは、発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。
• 色度座標（x, y）：ホワイトLEDの場合、CIE 1931図上の代表値（0.3, 0.3）。±0.01の許容差が適用されます。これらの座標は白色光の色点を正確に定義します。
• 逆電流（IR）：両色ともVR=5Vで最大10 μA。これは、デバイスがその限界内で逆バイアスされたときの非常に小さなリーク電流を示します。

静電気放電（ESD）注意：LEDは静電気に敏感です。潜在的な損傷や致命的な損傷を防ぐため、取り扱い中は接地リストストラップ、帯電防止マット、帯電防止設備の使用など、適切なESD対策が必須です。

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は性能ビンに分類されます。特定のロットのビンコードはその包装に印字されています。

3.1 ホワイトLEDの順電圧（VF）ビニング

LEDは、IF=5mA時の順電圧に基づいて分類されます。各ビンには±0.1Vの許容差があります。

- ビン A: 2.55V - 2.70V

- ビン B: 2.70V - 2.85V

- ビン C: 2.85V - 3.00V

- ビン D: 3.00V - 3.15V

3.2 光度（Iv）ビニング

白色光の色点は、IF=5mA時のCIE 1931図上の色度座標（x, y）に従ってビニングされます。6つのビン（S1からS6）が色度図上の特定の四角形領域によって定義されます。各ビン内の（x, y）座標には±0.01の許容差が適用されます。これにより、異なる生産ロット間での視覚的な色の一貫性が確保されます。

- ビン P: 45.0 mcd - 71.0 mcd

- ビン Q: 71.0 mcd - 112.0 mcd

- ビン R: 112.0 mcd - 180.0 mcd

オレンジLED（IF=5mA）：

- ビン L: 11.2 mcd - 18.0 mcd

- ビン M: 18.0 mcd - 28.0 mcd

- ビン N: 28.0 mcd - 45.0 mcd

- ビン P: 45.0 mcd - 71.0 mcd

3.3 ホワイトLEDの色調（色）ビニング

The white light's color point is binned according to its chromaticity coordinates (x, y) on the CIE 1931 diagram at IF=5mA. Six bins (S1 through S6) are defined by specific quadrilateral regions on the chromaticity chart. A tolerance of ±0.01 applies to the (x, y) coordinates within each bin. This ensures visual color consistency between different production batches.

4. 特性曲線分析

データシートは、デバイスの動作をグラフィカルに表す代表的な特性曲線を参照しています。特定のグラフは本文中には再現されていませんが、通常以下を含みます：

• 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、通常は準線形関係であり、効率の変化を強調します。
• 順電圧 vs. 順電流：ダイオードのI-V特性を示し、熱管理およびドライバ設計に極めて重要です。
• 相対光度 vs. 周囲温度：接合温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示し、熱設計の重要な要素です。
• スペクトルパワー分布：オレンジLEDの場合、この曲線は各波長で発せられる光の強度を示し、611 nmを中心に20 nmの半値幅を持ちます。

これらの曲線は、設計者が非標準条件（異なる電流、温度）下での性能を予測し、アプリケーション回路を最適化するために不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 品番とピン割り当て

品番：LTW-C235DSKF-5A

レンズ色：イエロー（消灯時の光拡散および外観に影響します）。

発光色とピン割り当て：

- InGaN ホワイトチップ：ピン1および2に接続。

- AlInGaP オレンジチップ：ピン3および4に接続。

この4ピン構成により、2色を独立して制御できます。

5.2 パッケージ寸法

このLEDは、EIA（Electronic Industries Alliance）標準のSMDパッケージ外形に準拠しています。特に断りのない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、標準公差は±0.10 mmです。データシートには、パッケージの長さ、幅、高さ、リード間隔、およびPCBランドパターン設計に必要なその他の重要な機械的特徴を示す詳細な寸法図が含まれています。

5.3 推奨はんだパッド寸法

リフローはんだ付け時に信頼性の高いはんだ接合部を形成するために、推奨されるPCBランドパターン（パッドレイアウト）が提供されています。これらの寸法に従うことで、適切なはんだフィレットの形成、機械的安定性、および熱放散が促進されます。

6. はんだ付け、組立、取り扱いガイドライン

6.1 はんだ付けプロセス

このデバイスは赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに完全に対応しています。ピーク温度条件260°Cで10秒間という推奨リフロープロファイルが提供されており、一般的な無鉛はんだ要件に適合しています。推奨プロファイルに従うことは、LEDパッケージまたはダイへの熱損傷を防ぐために重要です。

6.2 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、指定された化学薬品のみを使用してください。指定外の溶剤は、エポキシレンズまたはパッケージを損傷する可能性があります。推奨方法は、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分未満の時間浸漬することです。

6.3 保管条件

密封パッケージ（乾燥剤付き）：温度30°C以下、相対湿度（RH）90%以下で保管してください。これらの条件下での保管寿命は1年です。

開封済みパッケージ：部品は温度30°C以下、相対湿度60%以下で保管する必要があります。防湿バッグを開封後1週間以内にIRリフロープロセスを完了することが強く推奨されます。

長期保管（開封済み）：1週間を超えて保管する場合は、部品を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。

再ベーキング：元の包装から出して1週間以上保管されたLEDは、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングして吸収した湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象（パッケージのひび割れ）を防ぐ必要があります。

7. 包装および発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、保護カバーテープ付きのエンボスキャリアテープに供給され、直径7インチ（約178 mm）のリールに巻かれています。この包装はANSI/EIA 481-1-A-1994規格に準拠しています。

• 1リールあたりの個数：3000個。
• 端数最小発注数量（MOQ）：500個。
• カバーテープ：キャリアテープの空きポケットはカバーテープで密封されています。
• 欠品：リール上で許容される連続欠品の最大数は2個です。

自動組立装置との互換性のために、キャリアテープ（ポケットサイズ、ピッチなど）およびリール（ハブ径、フランジ径など）の詳細な寸法図がデータシートに提供されています。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

8.1 想定用途

このLEDは、オフィスオートメーション機器、通信機器、家電製品などの標準的な電子機器での使用を想定して設計されています。故障が生命や健康に危険を及ぼす可能性のある、例外的な信頼性を要求される用途（例：航空、医療システム、安全装置）では、設計採用前に特定の相談と認定が必要です。

8.2 回路設計

• 電流制限：各LED色に対して外部の電流制限抵抗が必須です。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算できます：R = (電源電圧 - VF) / IF。ここで、VFは特定の色/ロットの順電圧、IFは所望の動作電流（直流順電流定格を超えない値）です。
• 熱管理：電力損失は低いですが、十分なPCB銅面積または熱ビアを確保することで、より低い接合温度を維持し、光出力と寿命を維持するのに役立ちます。
• 並列/直列接続：VFのばらつきにより電流不均衡を引き起こす可能性があるため、LEDを直接並列に接続することは一般的には推奨されません。均一な輝度のためには、共通の電流制限抵抗を用いた直列接続が望ましいです。

8.3 代表的なアプリケーションシナリオ

• 状態表示：デュアルカラー機能により、複数の状態（例：ホワイト=オン、オレンジ=スタンバイ、両方=警告）が可能です。
• キーパッドまたはアイコンのバックライト：異なる色での選択的バックライト。
• 民生電子機器：ルーター、充電器、オーディオ機器などのデバイスにおける電源、接続、またはモード表示。
• 自動車内装表示：（特定のアプリケーション環境に認定されている場合）。

9. 技術比較と差別化

このデュアルカラーLEDは、特定のアプリケーションにおいて明確な利点を提供します：

• 2つの単色LEDとの比較：PCBスペースを節約し、実装時間/コストを削減（1部品 vs. 2部品）、2つの光源の正確な機械的位置合わせを保証します。
• 材料技術：効率が低い可能性のある蛍光体変換オレンジを使用するのではなく、それぞれのスペクトルで高効率・高輝度を実現するために最適化されたチップ材料（白色用InGaN、オレンジ用AlInGaP）を使用しています。
• リバースマウント設計：リバースマウントの言及は、主発光が基板を通してまたは特定の方向に行われるパッケージ設計を示唆しており、標準的なトップエミッションパッケージと比較して特定の光学設計に有利である可能性があります。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: ホワイトとオレンジのLEDをそれぞれ最大直流電流で同時に駆動できますか？

A1: はい、ただしパッケージ上の総電力損失を考慮する必要があります。ホワイトを20mA（~2.85V=57mW）、オレンジを30mA（~2.00V=60mW）で駆動すると、合計~117mWとなり、個々の電力定格（72mW, 75mW）を超えます。全電流での同時動作では、接合温度を安全限界内に保つために、デレーティングまたは強化された熱管理が必要になる場合があります。

Q2: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A2: ピーク波長（λP=611 nm）は、LEDが最も多くの光パワーを発する物理的な波長です。主波長（λd=605 nm）は知覚的な指標です；標準的な人間の観察者にとってLEDの出力と同じ色に見える単色光の波長です。特に飽和した色では、これらはしばしば異なります。

Q3: バッグを開封した後、保管湿度要件がより厳しくなるのはなぜですか？

A3: 密封バッグには乾燥剤が含まれており、非常に低い湿度レベルを維持し、LEDが湿気を吸収するのを防ぎます。一度開封すると、部品は周囲の湿度にさらされます。プラスチックパッケージに吸収された湿気は、高温のリフローはんだ付けプロセス中に急速に蒸気に膨張し、内部のはく離やひび割れ（ポップコーン現象）を引き起こす可能性があります。

Q4: 発注時のビンコードはどのように解釈すればよいですか？

A4: 製品内で一貫した性能を得るためには、発注時に必要なVF、Iv、色調のビンを指定する必要があります。例えば、LTW-C235DSKF-5A、VFビンB、ホワイトIvビンQ、オレンジIvビンM、色調ビンS3とリクエストすることができます。これにより、生産ロット内のすべてのLEDが密接に一致した電気的・光学的特性を持つことが保証されます。

11. 設計採用ケーススタディ例

シナリオ：ネットワークスイッチ用の状態表示器を設計。3つの状態：オフ、リンクアクティブ（ホワイト）、データ送信中（オレンジ点滅）。

実装：単一のLTW-C235DSKF-5Aを使用。マイクロコントローラ（MCU）は2つのGPIOピンを持ち、それぞれが電流制限抵抗を介して1つのLED色に接続されます。

計算：3.3V電源を使用し、良好な視認性と省電力のため10mAを目標とします。

- ホワイト（VF~2.85V）：R = (3.3V - 2.85V) / 0.01A = 45 Ω。標準47 Ω抵抗を使用。

- オレンジ（VF~2.00V）：R = (3.3V - 2.00V) / 0.01A = 130 Ω。標準130 Ωまたは120 Ω抵抗を使用。

PCBレイアウト：推奨ランドパターンを使用。LEDの下にはんだのウィッキングを防ぐための小さなキープアウトエリアを設けます。MCUファームウェアがピンを制御して、所望の定常状態および点滅状態を実現します。

結果：わずか1部品のフットプリントで、コンパクトで信頼性が高く、明確なマルチステート表示器を実現。

12. 動作原理

LEDは半導体ダイオードです。チップのバンドギャップエネルギーを超える順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。光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まります。InGaN材料はより広いバンドギャップを持ち、青色/紫色/紫外線範囲での発光を可能にします；白色光は通常、青色InGaNチップを黄色蛍光体でコーティングし、光を混合して白色に見えるようにして生成されます。AlInGaP材料は、このデバイスのオレンジチップで使用されているように、スペクトルの赤、オレンジ、アンバー、黄色の部分での直接発光に適したバンドギャップを持ちます。デュアルチップパッケージは2つの半導体接合を電気的に分離し、それらを独立して制御できるようにしています。

13. 技術トレンド

光エレクトロニクス産業は進化を続けています。このデュアルカラーLEDのような部品に関連するトレンドには以下が含まれます：

効率向上：内部量子効率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）が実現され、システムの電力効率が向上します。

小型化：これは標準パッケージを使用していますが、高密度電子機器向けに、より小さなパッケージサイズ（例：0402、0201メトリック）への絶え間ない推進がありますが、多くの場合、総光出力や放熱性能を犠牲にします。

色の一貫性とビニング：エピタキシャル成長と製造管理の進歩により、VFと色度の自然なばらつきが減少し、よりタイトなビン分布をもたらし、広範なビニングの必要性を減らすか、在庫管理を簡素化します。

統合ソリューション：LEDドライバIC（定電流源、PWMコントローラ）をLEDパッケージまたはモジュールに直接統合する傾向があり、エンド回路設計を簡素化します。この特定の部品は、ドライバレスな個別LEDのままです。

信頼性と寿命：パッケージ材料（エポキシ、シリコーン）およびダイアタッチ技術の継続的な改善により、長期信頼性、ルーメンメンテナンス、熱的および環境的ストレスへの耐性が向上しています。