LTST-S327KGJRKT 2色SMD LED データシート - パッケージ寸法 - 緑/赤 - 30mA - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、2色の表面実装デバイス（SMD）LEDランプの完全な技術仕様を提供します。この部品は、自動化されたプリント基板（PCB）実装プロセスに適した小型パッケージで設計されており、スペースが限られた用途に最適です。主な機能は、視覚的なインジケータまたはバックライト光源としての役割を果たすことです。

1.1 中核的な利点とターゲット市場

このLEDは、現代の電子機器製造においていくつかの重要な利点を提供します。RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しています。端子にはスズめっきが施されたサイドルッキング設計を採用しており、はんだ付け性と信頼性を向上させています。効率的な光出力のために、超高輝度AlInGaP半導体技術を利用しています。部品は、高速自動ピックアンドプレース実装を容易にするため、業界標準の8mmテープに巻かれた7インチ径リールで供給されます。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おり、現代の鉛フリー（Pbフリー）組立ラインに適合します。また、集積回路（IC）のロジックレベルに直接互換性を持つように設計されています。

ターゲットアプリケーションは広範で、通信機器、オフィスオートメーション機器、家電製品、産業用制御システムをカバーします。具体的な用途には、キーパッドやキーボードのバックライト、状態表示、マイクロディスプレイへの統合、一般的な信号やシンボルの照明などが含まれます。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

このセクションでは、デバイスの絶対最大定格および動作特性について詳述します。特に明記されていない限り、すべてのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで定義されています。

2.1 絶対最大定格

これらの値は、いかなる条件下でも超えてはならない応力限界を表しており、これを超えるとデバイスに永久的な損傷を引き起こす可能性があります。これらの限界を超えた動作は想定されていません。

• 電力損失（Pd）：緑および赤チップの両方で最大75 mW。これは熱として安全に放散できる総電力（順方向電圧 * 順方向電流）です。
• ピーク順方向電流（I_FP）：最大80 mA、パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許容されます。これにより、短時間の高輝度フラッシュが可能になります。
• 直流順方向電流（I_F）：最大連続電流30 mA。これは、ほとんどの光学特性が規定されている標準動作電流です。
• 逆電圧（V_R）：最大5 V。これより高い逆電圧を印加すると、LEDの半導体接合が破壊される可能性があります。
• 動作温度範囲：-30°C から +85°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作することが保証されています。
• 保存温度範囲：-40°C から +85°C。デバイスはこれらの限界内で劣化することなく保存できます。
• 赤外線はんだ付け条件：リフローはんだ付け中、ピーク温度260°Cを最大10秒間耐えます。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、標準試験条件（I_F= 20mA, Ta=25°C）で測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_V）：両色とも最小18.0 mcdから最大112.0 mcdの範囲です。代表値はこの範囲内に収まり、ビニングの対象となります（セクション3参照）。
• 指向角（2θ_1/2）：130度（代表値）。この広い指向角は、広範囲の照明に適した拡散型の非集光発光パターンを示しています。
• ピーク発光波長（λ_P）：緑：574 nm（代表値）、赤：639 nm（代表値）。これはスペクトル出力が最も強い波長です。
• 主波長（λ_d）：緑：571 nm（代表値）、赤：631 nm（代表値）。これは、色を定義する人間の目が知覚する単一波長です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：緑：15 nm（代表値）、赤：20 nm（代表値）。このパラメータは色純度を定義します。値が小さいほど単色光に近くなります。
• 順方向電圧（V_F）：2.0 V（代表値）、20mA時最大2.4 V。これは動作時のLED両端の電圧降下です。
• 逆電流（I_R）：逆電圧5V時、最大10 μA。

3. ビニングシステムの説明

生産における一貫した性能を確保するため、LEDは主要な光学パラメータに基づいてビンに分類されます。これにより、設計者は厳密に制御された特性を持つ部品を選択できます。

3.1 光度（I_V）ビニング

緑および赤チップの両方とも、20mA時の光度について同一のビニングが行われます。各ビン内の許容差は±15%で、ビンは以下のように定義されます：

• ビンコード M：18.0 mcd（最小） から 28.0 mcd（最大）
• ビンコード N：28.0 mcd から 45.0 mcd
• ビンコード P：45.0 mcd から 71.0 mcd
• ビンコード Q：71.0 mcd から 112.0 mcd

3.2 緑チップの色相（主波長）ビニング

緑チップは、色の一貫性を制御するために、その主波長によってさらにビニングされます。各ビンの許容差は±1 nmです。

• ビンコード C：567.5 nm から 570.5 nm
• ビンコード D：570.5 nm から 573.5 nm
• ビンコード E：573.5 nm から 576.5 nm

注：提供された内容では、赤チップの色相ビニングは規定されていません。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフ曲線は本文抜粋では詳細に述べられていませんが、典型的なLEDデータシートには設計解析のためのいくつかの主要なプロットが含まれます。標準的な慣行に基づくと、以下の曲線が不可欠です：

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

この曲線は、LEDを流れる電流とその両端の電圧との非線形関係を示します。電流制限回路（例：直列抵抗または定電流ドライバ）の設計に極めて重要です。この曲線は、しきい電圧（これらのAlInGaP LEDでは約1.8-2.0V）を示し、それを超えると電圧のわずかな増加で電流が急速に増加します。

4.2 光度 vs. 順方向電流

このプロットは、光出力が駆動電流とともにどのように増加するかを示します。一般的にある範囲では線形ですが、熱効果と効率低下により高電流で飽和します。推奨される20mA以下で動作させることで、最適な効率と長寿命が確保されます。

4.3 光度 vs. 周囲温度

LEDの光出力は、接合温度が上昇すると減少します。この曲線は、広い温度範囲で動作するアプリケーションにとって極めて重要であり、設計者は必要に応じて期待される輝度を減額評価したり、熱管理を実施したりすることができます。

4.4 スペクトル分布

これらのグラフは、緑および赤チップの両方について、可視スペクトル全体にわたる相対的な放射パワーを示し、それぞれピーク波長574nmおよび639nmを中心に、指定された半値幅を持ちます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性識別

LEDは標準的なSMDパッケージに収められています。レンズはウォータークリアです。ピン割り当ては正しい動作のために重要です：ピンA1は緑チップのアノード、ピンA2は赤チップのアノードです。カソードは共通である可能性が高いですが、パッケージ図から回路図を確認する必要があります。特に明記されていない限り、すべての寸法は標準公差±0.1mmでミリメートル単位で提供されます。

5.2 推奨PCBパッド設計およびはんだ付け方向

データシートには、リフロー時の信頼性のあるはんだ接合形成を確保するための、PCBパッドの推奨ランドパターン（フットプリント）が含まれています。また、自動実装のための、テープ上の部品のPCBに対する適切な向きも示されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 鉛フリープロセス用リフローはんだ付けパラメータ

推奨される赤外線リフロープロファイルが提供されています。具体的なランプレートは本文では詳細に述べられていませんが、主要なパラメータはピーク温度（最大260°C）および液相線以上の時間（鉛フリーはんだペーストに合わせて調整されている可能性が高い）です。プロファイルには、フラックスを活性化し熱衝撃を最小限に抑えるための予熱段階（例：150-200°C）、制御されたピーク温度への上昇、および制御された冷却段階を含める必要があります。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、最大300°Cに設定された温度制御付きはんだごてで行う必要があります。リードごとはんだ付け時間は3秒を超えてはならず、プラスチックパッケージおよび半導体ダイへの熱損傷を防ぐため、これは一度だけ行うべきです。

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。LEDを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1分未満浸漬することは許容されます。指定されていない化学薬品は、パッケージ材料またはレンズを損傷する可能性があります。

6.4 保管および取り扱い

静電気放電（ESD）：デバイスはESDに敏感です。接地リストストラップ、帯電防止マット、ESD安全な包装および機器の使用を含む、適切な取り扱い手順に従う必要があります。

湿気感受性：パッケージはMSL3（湿気感受性レベル3）に格付けされています。これは、元の防湿バッグを開封した後、条件≤30°C / 60% RHで保管した場合、部品は168時間（1週間）以内にリフローはんだ付けを行う必要があることを意味します。開封後の長期保管の場合は、組立前に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ぐために、約60°Cで少なくとも20時間ベーキングする必要があります。

7. 包装および発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

部品は、8mm幅のエンボス加工キャリアテープに供給されます。テープは標準的な7インチ（178mm）径リールに巻かれています。各リールには3000個が含まれます。フルリール未満の数量の場合、残部については最小包装数量500個が適用されます。包装はANSI/EIA-481規格に準拠しています。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

最も一般的な駆動方法は、単純な直列抵抗です。抵抗値（R_s）はオームの法則を使用して計算されます：R_s= (V_電源- V_F) / I_F。最大V_F(2.4V)を使用することで、部品のばらつきがあっても十分な電流が確保されます。例えば、5V電源および目標I_F20mAの場合：R_s= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130オーム。標準の130Ωまたは150Ω抵抗が適しています。正確な電流制御または多数のLEDのマルチプレクシングには、定電流ドライバICの使用が推奨されます。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：常に電流制限デバイス（抵抗またはドライバ）を使用してください。LEDを電圧源に直接接続すると、過剰電流が流れ、即座に故障します。
• 熱管理：電力損失は低いですが、特に複数のLEDが密集している場合や高周囲温度で動作する場合、PCBレイアウトでは放熱を考慮する必要があります。サーミカルパッド（存在する場合）周辺または内層へのビアに十分な銅面積を確保することが役立ちます。
• ビニング選択：均一な輝度または色を必要とするアプリケーションでは、適切なビンコード（例：最高輝度の場合はビンQ、特定の緑色相の場合はビンD）を指定してください。
• 逆電圧保護：逆電圧が印加される可能性がある場合（例：背中合わせ構成または誘導性負荷の場合）、LEDと並列に保護ダイオードを追加することを検討してください。

9. 技術比較および差別化

この2色LEDの主な差別化点は、2つの異なる光源（AlInGaP緑および赤）を単一のコンパクトなSMDパッケージに組み合わせている点にあります。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、部品点数を減らし、組立を簡素化します。両色にAlInGaP技術を使用することで、従来の標準GaPなどの技術と比較して、より高い効率と優れた温度安定性を提供します。130度の広い指向角は、集光ビームに使用される狭角LEDとは対照的に、広い視認性を必要とするアプリケーションの重要な特徴です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを30mAで連続駆動できますか？

A: はい、30mAは定格最大連続直流順方向電流です。ただし、最適な長寿命化と実際の熱条件を考慮して、代表動作電流20mAでの設計が推奨されます。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λ_P）は、発光スペクトルにおける最高強度の物理的な点です。主波長（λ_d）は、人間の色知覚（CIE色度）に基づく計算値であり、私たちが見る色を表します。これらはしばしば近い値ですが、同一ではありません。

Q: なぜビニングシステムがあるのですか？

A: 製造上のばらつきにより、性能にわずかな違いが生じます。ビニングは、LEDを類似した特性（輝度、色）を持つグループに分類し、メーカーが一貫した製品を提供し、設計者が均一性に関する特定のニーズを満たす部品を選択できるようにします。

Q: 260°Cで10秒というリフロー仕様はどれほど重要ですか？

A: 非常に重要です。この時間-温度の組み合わせを超えると、内部ワイヤボンドに過剰な応力がかかり、エポキシレンズが劣化するか、半導体チップが損傷し、即時故障または寿命短縮を引き起こす可能性があります。

11. 実用的な使用例

シナリオ：ネットワークルータ上の2状態ステータスインジケータ

設計者は、2つの状態システムオン/アクティブ（緑）およびネットワークエラー（赤）を示す単一のインジケータを必要としています。LTST-S327KGJRKTを使用することで設計が簡素化されます。1つのマイクロコントローラGPIOピンを緑アノード（A1）に、もう1つを赤アノード（A2）に接続し、両方のカソードをグランドに接続します。マイクロコントローラは、緑または赤チップを独立して点灯できます。両方のLEDが同時に点灯しない場合は、共通カソードに単一の電流制限抵抗を配置できます。または、独立した制御のために各アノードに別々の抵抗を使用することもできます。広い指向角により、デバイス周囲のさまざまな角度からインジケータが見えることが保証されます。

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によって光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子が活性領域でp型材料からの正孔と再結合します。この再結合により、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、使用される半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決定されます。このデバイスは、赤および緑チップの両方にアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）を使用しており、これは黄色から赤のスペクトルで高効率で知られる材料システムで、緑色発光を達成するために特定のドーピングと構造調整が行われています。

13. 技術トレンド

SMDインジケータLEDの一般的なトレンドは、より高い効率（単位電力あたりのより多くの光出力）、より小さなパッケージサイズ、および改善された信頼性に向かっています。また、フルカラーディスプレイや自動車照明など、高い色および輝度の一貫性を必要とするアプリケーションの要求を満たすために、より厳しいビニング公差に向けた動きもあります。スペースが限られた複数インジケータアプリケーションでは、複数の色またはRGBチップさえも単一パッケージに統合することが引き続き重要なトレンドです。さらに、ますます厳しくなる自動車および産業用の温度および信頼性基準への適合性は、製品開発の主要な推進力です。