2色SMD LED LTST-C195TBJRKT-2A データシート - パッケージ寸法 - 青色 3.0V / 赤色 2.0V - 20mA/30mA - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度の2色表面実装デバイス（SMD）LEDの仕様を詳細に説明します。この部品は、青色光を発する半導体チップと赤色光を発する半導体チップの2つを単一パッケージ内に統合しています。この設計は、コンパクトな2色表示または照明ソリューションを必要とする用途に最適化されています。本デバイスはRoHS指令に準拠し、グリーン製品に分類されます。業界標準の8mmテープに巻かれた7インチリールで供給され、自動実装装置および大量生産プロセスとの互換性を容易にします。

1.1 主な特長と対象アプリケーション

このLEDの主な特長は、青色発光体にInGaN技術、赤色発光体にAlInGaP技術を採用した超高輝度出力です。この組み合わせにより、高い発光効率を実現しています。パッケージはEIA規格に準拠し、幅広い互換性を確保しています。集積回路（I.C.互換）で駆動できるように設計されており、標準的な赤外線（IR）リフローおよび気相はんだ付けプロセスに耐えるため、現代のPCB組立ラインに適しています。典型的な用途は、2色機能が必要な、民生電子機器、産業用制御パネル、自動車内装照明、通信機器の状態表示、スイッチやディスプレイのバックライトなどに及びます。

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。周囲温度（Ta）25°Cにおいて、青色チップの最大許容損失は76 mW、赤色チップは75 mWです。パルス条件（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）で許容されるピーク順電流は、青色で100 mA、赤色で80 mAです。最大連続DC順電流は、青色LEDで20 mA、赤色LEDで30 mAです。線形のデレーティング係数が規定されています：青色は0.25 mA/°C、赤色は0.4 mA/°C。これは、周囲温度が25°Cを超えて上昇すると、許容される最大DC電流が減少することを意味します。両色の最大逆電圧は5Vですが、逆バイアス下での連続動作は禁止されています。デバイスの保管および動作可能温度範囲は-55°Cから+85°Cです。

2.2 電気的・光学的特性

すべての測定は、Ta=25°C、標準試験電流（IF）2mAで定義されます。光度（Iv）の最小値は両色とも4.50 mcdです。代表値は青色で20.0 mcd、赤色で18.0 mcdです。光度が軸上値の半分になる視野角（2θ1/2）は、両発光体とも代表値で130度であり、広いビームパターンを提供します。青色LEDの代表的なピーク発光波長（λP）は468 nm、主波長（λd）は470 nmです。赤色LEDの代表的なλPは639 nm、λdは631 nmです。スペクトル半値幅（Δλ）は青色で25 nm、赤色で20 nmです。順電圧（VF）は、2mA時で青色が代表値3.00V（最大3.15V）、赤色が代表値2.00V（最大2.20V）です。VR=5V時の最大逆電流（IR）は両色とも10 µAです。

3. ビニングシステムの説明

生産の一貫性を確保するため、LEDは性能別にビン分けされます。これにより、設計者は特定の回路要件に合致する部品を選択できます。

3.1 順電圧ビニング（青色LED）

青色LEDチップは、2mA時の順電圧に基づいてビン分けされます。ビンコードE6は2.55Vから2.75V、E7は2.75Vから2.95V、E8は2.95Vから3.15Vをカバーします。各ビンには±0.1Vの許容差が適用されます。

3.2 光度ビニング

青色および赤色LEDは、2mA時の光度ビニング構造を共有します。ビンコードJは4.50から7.10 mcd、Kは7.10から11.2 mcd、Lは11.2から18.0 mcd、Mは18.0から28.0 mcdをカバーします。各光度ビンには±15%の許容差が適用されます。

4. 性能曲線の分析

データシートは、様々な条件下でのデバイスの動作を理解するために不可欠な代表的な特性曲線を参照しています。これには、順電流（IF）と順電圧（VF）の関係が含まれます。この関係は指数関数的であり、異なる半導体材料を使用する青色チップと赤色チップで異なります。光度対順電流を示す曲線は、所望の輝度レベルを達成するために必要な駆動電流を決定する上で重要です。提供されたテキストでは図示されていませんが、これらの曲線は通常、電流が増加すると光度も増加するが、高レベルでは飽和する可能性があり、接合温度の上昇にも逆に影響を受けることを示しています。

5. 機械的・包装情報

5.1 パッケージ寸法とピン割り当て

本デバイスは標準的なSMDパッケージを使用しています。正しい動作のため、ピン割り当ては重要です：ピン1と3は青色LEDチップのアノードとカソードに割り当てられています。ピン2と4は赤色LEDチップのアノードとカソードに割り当てられています。この構成により、各色を独立して制御できます。特に指定がない限り、すべての寸法公差は±0.10 mmです。

5.2 推奨はんだパッドレイアウトおよびテープ＆リール

信頼性の高いはんだ接合の形成とリフロー時の適切な位置合わせを確保するために、推奨ランドパターン（はんだパッド寸法）が提供されています。部品は、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供給されます。各リールには4000個が含まれます。テープおよびリール仕様はANSI/EIA 481-1-A-1994に準拠しています。リールに関する主な注意事項は以下の通りです：空のポケットはカバーテープで密封されています、端数の最小発注数量は500個です、リールあたり連続して最大2個の部品欠品が許容されます。

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

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：1つは標準（スズ-鉛）はんだプロセス用、もう1つは鉛フリー（例：SnAgCu）はんだプロセス用です。鉛フリープロファイルではより高いピーク温度が必要です。IRおよびフローはんだ付けに指定された一般的条件は、最大5秒間、ピーク温度260°Cです。気相はんだ付けの条件は、3分間、215°Cです。熱衝撃を防ぐための特定の時間と温度制約を持つ、予熱、ソーク、リフロー、冷却の各段階を概説する詳細なグラフィカルプロファイルが参照されています。

6.2 保管および取り扱い上の注意

LEDは、30°C、相対湿度70%を超えない環境で保管する必要があります。元の防湿バッグから取り出した部品は、1週間以内にIRリフローする必要があります。元の包装の外で長期間保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素デシケーター内で保管しなければなりません。バッグの外で1週間以上保管した場合は、はんだ付け前に少なくとも24時間、60°Cでベーキングを行い、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必要があります。

7. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

7.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列に接続する場合に均一な輝度を確保するためには、各LEDと直列に個別の電流制限抵抗を使用することを強く推奨します（回路モデルA）。並列アレイに単一の抵抗を使用すること（回路モデルB）は推奨されません。個々のLED間の順電圧（Vf）特性のわずかなばらつきが、電流分担に大きな差を生じさせ、結果として光度に差が生じるためです。抵抗値はオームの法則を使用して計算します：R = (Vcc - Vf) / If。ここで、Vccは電源電圧、Vfは所望の電流におけるLEDの順電圧、Ifは目標順電流です。

7.2 静電気放電（ESD）保護

LEDチップは静電気放電および電圧サージに敏感です。損傷を防ぐためには、取り扱いおよび組立時に適切なESD対策を実施する必要があります。これには、接地リストストラップ、帯電防止手袋の使用、およびすべての作業台、工具、機械が適切に接地されていることを確認することが含まれます。デバイスはESD保護エリアで取り扱う必要があります。

7.3 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。指定外の化学薬品は、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、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LEDを1分未満浸漬することです。特に検証されていない限り、強力な洗浄や超音波洗浄は推奨されません。

8. 技術比較と差別化

この2色LEDの主な差別化要因は、高効率のInGaN（青色）チップとAlInGaP（赤色）チップを同一パッケージに実装している点です。InGaN技術は青/緑スペクトルでの高輝度で知られており、AlInGaPはGaAsPなどの旧来技術と比較して、赤/琥珀色スペクトルで優れた効率と熱安定性を提供します。両者を1つのEIA標準SMDパッケージに統合することで、2つの単色LEDを使用する場合と比較してPCBスペースを節約できます。130度の広い視野角は、広い視認性を必要とする用途に適しています。鉛フリーリフロープロファイルとの互換性の指定は、現代の環境規制および製造トレンドに沿っています。

9. よくある質問（FAQ）

Q: 青色と赤色のLEDを、それぞれの最大DC電流で同時に駆動できますか？

A: できません。共有パッケージの電力損失限界（青色76mW、赤色75mW）および熱的考慮事項を遵守する必要があります。20mA（青色）および30mA（赤色）での同時動作は、順電圧に応じて、パッケージ全体の電力損失能力を超える可能性があります。また、周囲温度が上昇した場合のデレーティングも必要です。

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波長です。主波長（λd）はCIE色度図から導出され、光の知覚される色、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。λdは、色に基づくアプリケーションではより関連性が高いことが多いです。

Q: 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？

A: 電圧（青色用、例：E7）および光度（両色用、例：K）の必要なビンコードを指定する必要があります。これにより、製品内で一貫した性能を発揮するために、所望の範囲内の電気的・光学的特性を持つLEDを受け取ることが保証されます。

10. 設計事例

ネットワークルーター用の2状態表示器を考えます：動作中は青色点灯、エラー時は赤色点滅。このLEDを使用すると、PCBフットプリントは1つだけ必要です。マイクロコントローラは、定常状態では150Ωの抵抗（約3V電源、20mA目標）を介してピン1（青色アノード）を駆動します。赤色LED（ピン2アノード）は、100Ωの抵抗（約3V電源、30mA目標）を介して駆動され、エラー状態時に点滅するように設定された別のGPIOピンによって制御されます。共通カソードピン（3 & 4）はグランドに接続されます。この設計により、部品点数を最小限に抑え、基板スペースを節約し、標準的なSMT組立を使用できます。

11. 動作原理

LEDにおける発光は、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。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すると、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。発光の特定の波長（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。青色LEDは、より短い波長（青色光）に適した広いバンドギャップを持つ窒化インジウムガリウム（InGaN）化合物を使用しています。赤色LEDは、より長い波長（赤色光）向けに設計された狭いバンドギャップを持つリン化アルミニウムインジウムガリウム（AlInGaP）化合物を使用しています。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。

12. 技術トレンド

SMD LED市場は、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、より小型パッケージでの電力密度の向上、および演色性の改善に向けて進化し続けています。チップスケールパッケージ（CSP）LEDがより普及するなど、小型化への強いトレンドがあります。多色デバイスについては、より良い色の一貫性のための厳しいビニング公差、およびフルカラー調光可能な照明のための2つ以上のチップ（例：RGBまたはRGBW）を単一パッケージに統合する進歩が含まれます。さらに、IoTおよびスマートデバイスへの推進は、自動化された高速組立プロセスと互換性のある、信頼性が高く長寿命の表示用LEDへの需要を増加させており、このような部品はその分野で有利な立場にあります。