LTST-C195TBJRKT デュアルカラーSMD LED データシート - 0.55mm高さ - 青 3.3V / 赤 2.0V - 76mW / 75mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、超小型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。このデバイスは自動プリント基板（PCB）実装用に設計されており、スペースが限られたアプリケーションに適しています。超薄型パッケージ内に2つの異なるLEDチップを統合しています。

1.1 中核的な利点

• 超薄型プロファイル：パッケージ高さはわずか0.55mmで、薄型デバイスでの使用を可能にします。
• デュアルカラー光源：高輝度InGaN（窒化インジウムガリウム）青色チップとAlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）赤色チップを単一パッケージに組み合わせています。
• 互換性：自動ピックアンドプレース装置および標準的な赤外線（IR）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います。
• 規格適合：パッケージはEIA（Electronic Industries Alliance）規格に準拠し、RoHS（有害物質使用制限指令）に適合しています。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

この部品は、コンパクトサイズと状態表示が重要な、幅広い民生用および産業用電子機器を対象としています。主なアプリケーション分野は以下の通りです：

• 通信機器：携帯電話、ルーター、ネットワーク機器の状態表示器。
• コンピュータ周辺機器：キーボードおよびキーパッドのバックライト、ノートパソコンおよび外付けドライブの状態表示灯。
• 家電製品および産業機器：電源、モード、故障表示器。
• 表示技術：マイクロディスプレイおよびシンボル照明。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

2.1 絶対最大定格

これらの値は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性がある限界を表します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 消費電力（Pd）：青：76 mW、赤：75 mW。これは周囲温度（Ta）25°CにおいてLEDが熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（I_FP）：青：100 mA、赤：80 mA。これは短時間動作のための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（I_F）：青：20 mA、赤：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。
• 温度範囲：動作：-20°C ～ +80°C。保管：-30°C ～ +100°C。
• はんだ付け限界：デバイスは、ピーク温度260°C、最大10秒間の赤外線リフローはんだ付けに耐えることができます。

2.2 電気的および光学的特性

Ta=25°C、I_F=20mAで測定した、典型的な性能パラメータです。

• 光度（I_V）：明るさの主要な指標です。青色チップの場合、代表値は45.0 mcd（ミリカンデラ）で、範囲は28.0 mcd（最小）から180 mcd（最大）です。赤色チップの場合、代表値は45.0 mcdで、範囲は18.0 mcdから112 mcdです。
• 指向角（2θ_1/2）：代表値130度。この広い指向角は、様々な角度から見える状態表示器に適した、拡散性の非指向性光出力を示しています。
• ピーク波長（λ_P）：青：468.0 nm、赤：639.0 nm。これはスペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：青：470.0 nm（465-475 nm）、赤：631.0 nm（626-638 nm）。これは人間の目が認識する色を定義する単一波長です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：青：25.0 nm、赤：15.0 nm。これはスペクトル純度を示します。値が小さいほど単色性が高いことを意味します。
• 順方向電圧（V_F）：青：3.30V（2.80-3.80V）、赤：2.00V（1.80-2.40V）。これは20mAで動作時のLED両端の電圧降下です。色間の大きな違いは、異なる半導体材料によるものです。
• 逆方向電流（I_R）：V_R=5V時、最大10 μA。デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータは試験目的のみです。

2.3 熱に関する考慮事項

消費電力定格は熱管理に直接関連しています。最大接合温度を超えると、発光出力と寿命が低下します。広い動作温度範囲（-20°C ～ +80°C）により、ほとんどの屋内環境に適しています。特にLEDを最大定格電流付近で駆動する場合、適切な熱放散と銅面積を含む適切なPCBレイアウトは、性能を維持するために不可欠です。

3. ビンニングシステムの説明

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは性能ビンに分類されます。このデバイスは光度ビンニングシステムを使用しています。

3.1 光度ビンニング

I_F=20mA時の光出力は、単一文字コードで識別されるビンに分類されます。各ビンには最小および最大光度値があり、各ビン内の許容差は+/-15%です。

• 青色チップビン：N（28.0-45.0 mcd）、P（45.0-71.0 mcd）、Q（71.0-112.0 mcd）、R（112.0-180.0 mcd）。
• 赤色チップビン：M（18.0-28.0 mcd）、N（28.0-45.0 mcd）、P（45.0-71.0 mcd）、Q（71.0-112.0 mcd）。

このシステムにより、設計者はアプリケーションに必要な保証された最小輝度レベルを持つ部品を選択できます。例えば、高輝度を必要とするアプリケーションでは、青色にはQまたはRビン、赤色にはPまたはQビンを指定します。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線が参照されていますが、その意味合いはLED技術において標準的なものです。

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

I-V曲線は指数関数的です。青色LED（InGaN）の場合、ターンオン電圧は赤色LED（AlInGaP、約1.8V）に比べて高くなります（約2.8V）。順電圧は温度上昇とともに減少し電流が増加するため、熱暴走を防ぐために、LEDの駆動には電流制限機構（直列抵抗または定電流ドライバなど）が必要です。

4.2 光度対順電流

推奨動作範囲内では、光度は順電流にほぼ比例します。ただし、効率（ルーメン毎ワット）は通常、最大定格よりも低い電流でピークに達し、高電流では熱の増加により低下します。

4.3 スペクトル分布

参照されるスペクトルプロットは、LEDに特徴的な狭い発光帯を示します。青色チップの発光は468-470 nm範囲に、赤色チップの発光は631-639 nm範囲に中心があります。半値幅の値は、青色発光が赤色よりも広いスペクトル広がりを持つことを示しています。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法とピン割り当て

デバイスは標準的なSMDフットプリントを使用します。重要な寸法には高さ0.55mmが含まれます。デュアルカラー機能のピン割り当ては明確に定義されています：ピン3と1はそれぞれ青色LEDのアノードとカソードです。ピン4と2はそれぞれ赤色LEDのアノードとカソードです。レンズはウォータークリアで、チップ本来の色が見えるようになっています。

5.2 推奨PCBパッド設計と極性

データシートには、PCB設計のため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。このパターンに従うことで、適切なはんだ付けと機械的安定性が確保されます。極性はピン番号で示されます。逆電圧を印加するとLEDが損傷する可能性があるため、組み立て時の正しい向きが重要です。

6. はんだ付けおよび組み立てガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けパラメータ

デバイスは無鉛（Pbフリー）リフロープロセスと互換性があります。許容される最大熱プロファイルは以下のように定義されています：

• ピーク温度：最大260°C。
• ピーク時間：最大10秒。
• 予熱：150-200°Cで最大120秒間、熱衝撃を最小限に抑えます。
• サイクル数：最大2回のリフローサイクルが許可されています。

これらのパラメータはJEDEC規格に準拠しています。実際のプロファイルは、基板の厚さ、部品密度、はんだペーストの種類を考慮して、特定のPCBアセンブリに対して特性評価を行う必要があります。

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を使用してください。リードごとのはんだ付け時間は3秒を超えてはならず、これは一度だけ行うべきです。

6.3 洗浄と保管

• 洗浄：室温で1分未満、エチルアルコールやイソプロピルアルコールなどの指定溶剤のみを使用してください。指定外の化学薬品はプラスチックパッケージを損傷する可能性があります。
• 保管（未開封パッケージ）：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で保管してください。乾燥剤入りの防湿バッグ内での保管寿命は1年です（湿気感受性レベル、MSL 3）。
• 保管（開封済みパッケージ）：密封バッグから取り出した場合は、温度≤30°C、相対湿度≤60%で保管してください。部品は1週間以内にリフローする必要があります。長期保管の場合は、乾燥剤入りの密閉容器を使用してください。1週間以上保管した場合は、はんだ付け前に60°Cで20時間以上ベーキングを行い、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. 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、自動組み立て用の標準である直径7インチ（178mm）のリールに巻かれた8mmキャリアテープで供給されます。

• リールあたりの数量：4000個。
• 最小発注数量（MOQ）：残数については500個。
• 包装規格：ANSI/EIA-481規格に準拠しています。テープには部品を保護するカバーがあり、連続する空ポケットは最大2つまで許容されます。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 回路設計

• 電流制限：常に直列抵抗またはアクティブな定電流ドライバを使用してください。抵抗値は R = (供給電圧 V_supply- V_F) / I_F で計算します。計算には代表的な V_Fを使用しますが、供給電圧が最大 V_F.
• に対応できるだけ十分高いことを確認してください。デュアルカラーの駆動：
• 青色と赤色のLEDは独立したアノードとカソードを持っているため、個別に駆動することができます。これにより、個別制御、色混合（紫色の作成）、または交互点滅パターンが可能になります。マイクロコントローラインターフェース：

これらのLEDは、ピンが要求電流（20-30mA）を供給/吸収できる場合、マイクロコントローラのGPIOピンから直接駆動できます。より高い電流や多数のLEDをマルチプレクシングする場合は、トランジスタドライバを使用してください。

• 8.2 PCBレイアウト
• 信頼性の高いはんだ付けのために、推奨されるパッドレイアウトに従ってください。
• LEDと他の背の高い部品の間に十分なクリアランスを確保し、影や物理的干渉を避けてください。

高信頼性アプリケーションでは、LEDの熱放散パッド（存在する場合）の下に熱ビアを追加し、熱を内層PCB層に放散することを検討してください。

8.3 ESD（静電気放電）対策

LEDはESDに敏感です。適切なESD対策を講じて取り扱ってください：接地リストストラップ、帯電防止マットを使用し、すべての設備が接地されていることを確認してください。LEDが外部インターフェースに接続されている場合は、敏感な信号線にESD保護ダイオードを組み込んでください。

9. 技術比較と差別化このデバイスのSMD LED市場における主な差別化要因は、超薄型0.55mmパッケージでのデュアルカラー機能と、高輝度を実現するための先進的な半導体材料（青色用InGaN、赤色用AlInGaP）の使用です。単色LEDと比較すると、1つの部品で2つの部品を置き換えることで基板スペースと組み立て時間を節約します。より厚いデュアルカラーLEDと比較すると、より薄い最終製品の設計を可能にします。広い130度の指向角は、オフアクシス位置から表示器を見る必要があるアプリケーションに適しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 青色と赤色のLEDをそれぞれ最大20mA/30mAで同時に駆動できますか？

はい、ただし総消費電力に注意する必要があります。両方が最大電流で連続点灯する場合、小さなパッケージにとって合計電力は無視できません。周囲温度が十分に制限内に収まり、PCBが十分な放熱を提供することを確認してください。長時間動作の場合は、最大寿命のために電流をディレーティングすることをお勧めします。

10.2 青色と赤色のLEDで順方向電圧が大きく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エネルギーの基本的な特性です。InGaN（青色）はAlInGaP（赤色、約2.0 eV）よりも広いバンドギャップ（約3.4 eV）を持っているため、ギャップを越えて電子を励起し光を生成するためにより高い電圧が必要です。

10.3 I.C.互換とはどういう意味ですか？

これは、LEDの入力特性（順方向電圧と電流）が、多くの場合、中間の電力トランジスタを必要とせずに、マイクロコントローラ、論理ゲート、またはドライバICなどの標準的な集積回路（IC）出力からの直接駆動と互換性があることを意味します。

11. 実用的な使用例

シナリオ：ポータブルBluetoothスピーカーの状態表示器の設計。

表示器は複数の状態を示す必要があります：電源オフ（消灯）、電源オン（青色点灯）、ペアリングモード（青色点滅）、バッテリー低下（赤色点灯）、充電中（赤色パルス）。LTST-C195TBJRKTの使用が理想的です。

設計実装：LEDはメインPCB上に配置されます。マイクロコントローラが状態を管理します。2つのGPIOピンが設定されます：1つは青色LEDを制御するため（3.3V電源および約3.3VのV_Fに対して計算された100Ω直列抵抗を介して）、もう1つは赤色LEDを制御するため（約2.0VのV_Fに対して68Ω抵抗を介して）。ファームウェアはこれらのピンを切り替えて必要な点灯パターンを作成します。超薄型の高さにより、LEDは薄いグリルの後ろに収まり、広い指向角により、スピーカーの前のどこからでも状態が見えます。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッ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、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はより短い波長（青色、緑色）に、AlInGaPはより長い波長（赤色、橙色、黄色）に使用されます。ウォータークリアエポキシパッケージはレンズとして機能し、光出力を形成し、環境保護を提供します。

13. 技術トレンド

SMD LEDの開発は、引き続きいくつかの重要な分野に焦点を当てています：効率向上（lm/W）：より少ない電力でより多くの光を提供し、バッテリー駆動デバイスにとって重要です。高電力密度：より小さなパッケージで、より明るい表示器や微小光源からの照明を可能にします。演色性と一貫性の向上：白色LED向けの厳格なビンニングと先進的な蛍光体技術による。統合：LEDに内蔵ドライバ、コントローラ、さらにはより複雑なアレイでの複数の色/チップを組み込むという別のトレンドで、設計者の外部部品点数を削減します。