LTST-C155TBJSKT-5A デュアルカラーSMD LED データシート - パッケージ 3.2x1.6x1.9mm - 青/黄 - 電圧 3.6V/2.4V - 電力 76mW/75mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、デュアルカラー表面実装LED部品の完全な技術仕様を提供します。このデバイスは、青色発光用のInGaN（窒化インジウムガリウム）チップと、黄色発光用のAlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）チップという、2つの異なる半導体チップを単一パッケージ内に集積しています。この構成により、コンパクトなフットプリントから2つの別々の色を生成することが可能であり、スペースに制約のある設計において、状態表示、バックライト、または装飾照明を必要とする用途に適しています。本コンポーネントは、自動実装システムおよび標準リフローはんだ付けプロセスとの互換性を考慮して設計されており、一般的な業界のパッケージング標準に準拠しています。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、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。青色チップの場合、最大連続DC順電流は20 mAで、パルス条件下（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）では100 mAのピーク順電流が許容されます。その最大電力損失は76 mWです。黄色チップは、連続電流定格が30 mAとわずかに高い一方で、ピーク電流定格は80 mA、電力損失は75 mWと低くなっています。両チップとも最大逆電圧は5Vで共通ですが、この電圧での連続動作は推奨されません。動作温度範囲は-20°Cから+80°C、保管温度範囲はより広い-30°Cから+100°Cと規定されています。デバイスは、260°Cで5秒間の波はんだまたは赤外線はんだ付け、または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

主要な性能パラメータは、標準試験電流5 mA、周囲温度25°Cで測定されます。青色および黄色チップ双方の光度は、最小値が4.50ミリカンデラ（mcd）で、最大45.0 mcdまでの範囲を持ち、代表値は特定のビンコードに依存します。指向角（2θ1/2）は両色とも広い130度であり、拡散発光パターンを示しています。青色チップの代表的主波長は470 nm（ピーク波長468 nm）、スペクトル半値幅は25 nmで、InGaN技術の特徴です。黄色チップの代表的主波長は589 nm（ピーク波長591 nm）、半値幅は狭い15 nmで、AlInGaPの典型的な特性です。順方向電圧（VF）は、青色で代表値3.10V（最大3.60V）、黄色で代表値2.00V（最大2.40V）です。逆電流は、5V逆バイアス時に最大10 µAに制限されます。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、標準5 mA試験電流における光度に基づいてユニットを分類するビニングシステムを採用しています。青色チップと黄色チップは同じビンコード構造を共有します。ビンはJ、K、L、M、Nとラベル付けされています。ビンJは、4.50 mcdから7.10 mcdの光度範囲をカバーします。ビンKは7.10 mcdから11.20 mcdの範囲です。ビンLは11.20 mcdから18.00 mcdをカバーします。ビンMは18.00 mcdから28.00 mcdに及びます。最高出力のビンNは、28.00 mcdから最大45.00 mcdまでのデバイスを含みます。各光度ビンの限界値には+/-15%の許容差が適用されます。このシステムにより、設計者は用途に応じて一貫した輝度レベルの部品を選択でき、複数LEDアレイにおける視覚的な均一性を確保できます。

4. 性能曲線分析

特定のグラフィカルデータは原資料で参照されていますが（例：ピーク発光の図1、指向角の図6）、このようなデバイスの代表的な性能曲線は、いくつかの重要な関係を示すでしょう。電流-電圧（I-V）曲線は、ダイオードに特徴的な指数関数的関係を示し、黄色AlInGaPチップ（~2.0V）と比較して青色InGaNチップ（~3.1V）の方がターンオン電圧が高くなります。光度-順電流（I-L）曲線は、通常動作範囲内では電流にほぼ比例して光出力が増加し、最終的には熱的および効率低下により高電流で飽和することを示します。光度-温度曲線は、接合温度が上昇するにつれて出力が減少する傾向を示し、提供されている減衰率（青色0.25 mA/°C、黄色0.4 mA/°C）を使用して高温時の最大電流を計算できます。スペクトル分布図は、ピーク波長を中心とした狭い発光帯を示します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性

本デバイスは、業界標準の表面実装パッケージ外形に準拠しています。主要寸法には、本体の長さ、幅、高さが含まれます。ピン割り当ては明確に定義されています：型番LTST-C155TBJSKT-5Aの場合、ピン1と3は青色InGaNチップに、ピン2と4は黄色AlInGaPチップに割り当てられています。この4ピン構成により、2色を独立して電気的に制御できます。レンズはウォータークリアであり、発色の純度を損なうことなく維持するのに最適です。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

リフロー時に信頼性の高いはんだ接合を形成するために、PCBレイアウト用の推奨ランドパターン（はんだパッド設計）が提供されています。これらの推奨寸法に従うことは、自動実装における機械的強度と電気的接続性にとって重要な、トゥームストーニング（部品が立つ）やはんだフィレット不足などの問題を防ぐのに役立ちます。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

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詳細に説明されています：1つは標準の錫鉛（SnPb）はんだプロセス用、もう1つは鉛フリー（Pb-free）はんだプロセス用（通常SAC（Sn-Ag-Cu）合金を使用）です。鉛フリープロファイルは、示されているように、より高いピーク温度を必要とします。両プロファイルには、予熱温度と時間、液相線以上時間（TAL）、ピーク温度、臨界温度ゾーン内時間といった重要なパラメータが含まれます。これらのプロファイルに従うことは、LEDパッケージへの熱衝撃（内部剥離やチップ損傷の原因となる）を防ぎながら、適切なはんだリフローを確保するために不可欠です。

6.2 保管と取り扱い

LEDは湿気吸収に敏感です。元の防湿包装から取り出した場合、1週間以内にリフローはんだ付けを行う必要があります。元の袋の外で長期間保管する場合は、乾燥剤入りの密閉容器や窒素デシケーターなどの乾燥環境で保管しなければなりません。包装されていない状態で1週間以上保管した場合は、はんだ付け前にベーキング処理（例：60°Cで24時間）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することが推奨されます。

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。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は許容されます。過酷なまたは指定外の化学薬品は、エポキシレンズやパッケージ材料を損傷し、変色、ひび割れ、または光出力の低下を引き起こす可能性があります。

7. 包装・発注情報

コンポーネントは、7インチ（178mm）径リール上の8mm幅エンボスキャリアテープに包装されて供給されます。各リールには3000個が収納されています。テープポケットは保護用トップカバーテープで密封されています。生産効率向上のため、包装は業界標準（ANSI/EIA 481-1-A）に従っており、標準自動テープフィーダーとの互換性を確保しています。残数発注の場合、最小包装数量は500個と規定されています。品質管理上、テープ内での連続欠品は最大2個まで許容されます。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

LEDは電流駆動デバイスです。特に複数のLEDを並列に使用する場合、均一な輝度を確保するために、各LEDまたはデュアルLED内の各色チャネルに対して直列の電流制限抵抗を使用することを強く推奨します。提供されている回路図（回路A）はこの構成を示しています：LEDと直列に抵抗が接続されています。個々の抵抗なしでLEDを直接並列に接続すること（回路B）は推奨されません。個々のLED間の順方向電圧（Vf）特性のわずかなばらつきが大きな電流不平衡を引き起こし、輝度の不均一や一部のデバイスの過電流の原因となるためです。

8.2 静電気放電（ESD）保護

LED内部の半導体チップは、静電気放電による損傷を受けやすいです。取り扱いおよび実装中は、適切なESD対策を実施しなければなりません。これには、接地リストストラップ、帯電防止マットの使用、およびすべての設備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べきです。

8.3 適用範囲と制限事項

このLEDは、民生電子機器、オフィス機器、通信機器などの一般的な電子機器での使用を想定して設計されています。航空機、交通制御、医療生命維持システム、安全装置など、安全性にとって高い信頼性が重要な用途向けに特別に設計または認定されたものではありません。そのような用途には、適切な信頼性認定を持つコンポーネントを選択する必要があります。

9. 技術比較・差別化

このコンポーネントの主要な差別化機能は、2つの異なる色チップ（青と黄）を1つの標準SMDパッケージに集積している点です。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、実装を簡素化します。青色にInGaN、黄色にAlInGaPを使用することは、それぞれの色に対して標準的で高効率な半導体技術を表しており、良好な輝度と安定性を提供します。広い130度の指向角は、斜めからの視認が必要なパネル表示に適した拡散光パターンを提供します。

10. よくある質問（FAQ）

Q: 青色チップと黄色チップを同時に最大電流で駆動できますか？

A: できません。電力損失定格（青色76 mW、黄色75 mW）と熱減衰を考慮する必要があります。両チップを最大DC電流（青色20mA、黄色30mA）で同時に駆動すると、かなりの熱が発生します。実際に許容される電流は、PCBの放熱能力（熱管理）と周囲温度に依存します。減衰率を用いた計算が必要です。

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、スペクトルパワー分布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、LEDの知覚色に一致する純粋な単色光の単一波長を表します。これは人間の色知覚に最も密接に関連するパラメータです。

Q: 電源が電圧制御されている場合でも、なぜ電流制限抵抗が必要なのですか？

A: LEDの順方向電圧には許容差があり、温度によって変化します。直接接続された電圧源は、ダイオード両端でその電圧を達成するために必要な電流を供給しようとするため、過度に高くなりLEDを破壊する可能性があります。直列抵抗は、電源電圧とLED電流の間に線形的で予測可能な関係を提供し、動作を安定させます。

11. 実践的設計ケーススタディ

ネットワークルーター上のデュアルステータスインジケータの設計を考えてみましょう。単一のLTST-C155TBJSKT-5A LEDを使用して、青色で電源オン/ネットワークアクティブ、黄色でデータアクティビティを表示できます。マイクロコントローラのGPIOピンが、2つの別々の駆動回路を制御します。青色チャネルでは、5V電源（Vcc）と目標電流10 mA（余裕を見て20mA最大値より十分に低い）の場合、直列抵抗値は R = (Vcc - Vf_blue) / I = (5V - 3.1V) / 0.01A = 190 オームと計算されます。標準の200オーム抵抗が選択されます。黄色チャネルで15 mAの場合も同様の計算： R = (5V - 2.0V) / 0.015A = 200 オーム。この設計は、ボードスペースを最小限に抑え、明確で明るい表示を提供し、容易に実装できます。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネセンスと呼ばれるプロセスを通じて光を発する半導体p-n接合デバイスです。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、エネルギーを放出します。標準ダイオードでは、このエネルギーは熱として放出されます。LEDでは、半導体材料（InGaNやAlInGaPなど）が直接遷移型バンドギャップを持ち、このエネルギーが主に光子（光）として放出されることを意味します。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、式 E = hc/λ で表されます。ここで、Eはバンドギャップエネルギー、hはプランク定数、cは光速、λは波長です。

13. 技術トレンド

光エレクトロニクスの分野は、いくつかの主要分野に焦点を当てたトレンドとともに進歩を続けています。内部損失を低減し光取り出し効率を向上させるための新しい材料構造（量子井戸やナノワイヤなど）や基板に関する研究により、効率改善が継続しています。小型化は依然として推進力であり、光学性能を維持または向上させながら、より小さなフットプリントと低いプロファイルへのパッケージの進化が進んでいます。特に自動車照明や一般照明用途において、より高い信頼性と長い動作寿命への強いトレンドもあります。さらに、LEDとセンサーや駆動ICを単一パッケージ内に組み合わせる（システム・イン・パッケージまたはSiP）など、複数の機能を統合することは、より多くの価値を提供しエンドシステム設計を簡素化するための活発な開発分野です。