LTST-C155KSKRKT 2色SMD LED データシート - パッケージ寸法 - 赤/黄 - 30mA - 技術文書

1. 製品概要

LTST-C155KSKRKTは、小型化と信頼性の高い性能を要求する現代の電子機器アプリケーション向けに設計された2色表面実装LEDです。このデバイスは、赤色スペクトルと黄色スペクトルを発光する2つの異なるAlInGaP半導体チップを単一パッケージ内に統合しています。この構成により、複数の個別部品を必要とせずに、2色インジケータや簡易な多状態表示を実現できます。LEDは8mmテープにパッケージングされ、7インチリールに供給されるため、量産で一般的に使用される高速自動実装機との互換性があります。

本製品の主な利点は、環境規制への適合、先進的なAlInGaPチップ技術による高い光度出力、および様々な角度から良好な視認性を確保する広い視野角です。主なターゲット市場は、スペースが限られており信頼性の高い性能が要求される、民生電子機器、産業用制御パネル、車載インテリア照明、汎用ステータス表示などです。

2. 技術パラメータ詳細解説

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ストレスの限界を定義します。赤色および黄色チップの最大連続順電流（DC）定格は30 mAです。パルス条件下（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、80 mAと大幅に高くなります。各チップの最大許容損失は75 mWです。回路設計における重要なパラメータは、0.4 mA/°Cのデレーティング係数であり、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、許容DC順電流を直線的に減少させなければならないことを示しています（過熱防止のため）。両色の最大逆電圧は5Vです。デバイスの動作周囲温度範囲は-30°Cから+85°C、保管温度範囲は-40°Cから+85°Cです。

2.2 電気的・光学的特性

標準試験条件（Ta=25°C、IF=20 mA）下で、LEDは特定の性能指標を示します。赤色チップの光度（Iv）の標準値は45.0 mcd（ミリカンデラ）、最小規定値は18.0 mcdです。黄色チップは一般的に明るく、光度は標準値75.0 mcd、最小値28.0 mcdです。両チップの標準順電圧（Vf）は2.0V（20 mA時最大2.4V）です。この比較的低い順電圧は、低電力回路設計に有利です。視野角（2θ1/2）は両色とも広い130度で、広い発光パターンを提供します。ピーク発光波長（λp）は、赤色が標準639 nm、黄色が標準591 nmです。主波長（λd）は、それぞれ標準631 nmおよび589 nmです。スペクトル半値幅（Δλ）は15 nmで、比較的純粋な色の発光を示します。その他のパラメータには、5V時の最大逆電流（Ir）10 μA、標準静電容量（C）40 pFが含まれます。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、光度に基づいてLEDを分類するビニングシステムを採用しており、生産ロット内の一貫性を確保します。赤色チップの場合、ビンはM、N、P、Qとラベル付けされ、光度範囲はそれぞれ18.0-28.0 mcd、28.0-45.0 mcd、45.0-71.0 mcd、71.0-112.0 mcdです。黄色チップはビンN、P、Q、Rを使用し、28.0-45.0 mcdから112.0-180.0 mcdまでの範囲をカバーします。各光度ビンには+/-15%の許容差が適用されます。このシステムにより、設計者はコストと性能要件のバランスを取りながら、アプリケーションに適した輝度グレードを選択できます。この特定の型番については、波長や順電圧の別個のビニングはデータシートに示されていません。

4. 性能曲線分析

提供されたテキスト抜粋は6ページの代表的な特性曲線を参照していますが、具体的なグラフはテキストに含まれていません。通常、このようなデータシートには、順電流と光度の関係（I-Iv曲線）、順電流と順電圧の関係（I-V曲線）、周囲温度が光度に及ぼす影響を示す曲線が含まれます。これらの曲線は、設計者がLEDの非線形動作を理解するために不可欠です。例えば、I-Iv曲線は、光度が電流とともに増加するが、高電流では飽和する可能性があることを示します。I-V曲線は、適切な電流制限抵抗を選択するために重要です。温度デレーティング曲線は、最大許容電流が周囲温度の上昇とともにどのように減少するかを視覚的に示し、熱的に厳しい環境での長期信頼性を確保するために重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

LEDは表面実装パッケージで提供されます。部品自体の正確な物理寸法は、パッケージ寸法図（データシート1ページ参照）に詳細が記載されています。デバイスは自動実装に対応したテープ＆リール形式で供給されます。テープ幅は8mmで、標準の7インチ（178mm）直径リールに巻かれています。各リールには3000個のLEDが含まれます。リール単位でない注文の場合、残数の最小梱包数量は500個です。梱包はANSI/EIA 481-1-A-1994規格に準拠しています。テープには部品用のエンボス加工ポケットがあり、トップカバーテープで密封されています。テープ内で連続して欠品が許容される最大数は2個です。

6. はんだ付け・実装ガイド

6.1 はんだ付けプロファイル

データシートには、熱損傷を防ぐための詳細なはんだ付け条件の推奨事項が記載されています。赤外線（IR）リフローはんだ付けの場合、特定の温度プロファイルが提案されています。ピーク温度は260°Cを超えてはならず、この温度以上の時間は最大5秒に制限する必要があります。予熱段階も推奨されています。通常のはんだプロセスと、鉛フリー（Pbフリー）プロセス（後者はSnAgCu組成のはんだペーストが必要）に対して、別々のプロファイルが提案されています。フローはんだ付けの場合、最大はんだウェーブ温度260°C、最大10秒、予熱は最大100°C、最大60秒が規定されています。はんだごてによる手はんだ付けの場合、先端温度は300°Cを超えてはならず、接点ごとの接触時間は1回のみ最大3秒に制限する必要があります。

6.2 保管・取り扱い

適切な保管は、はんだ付け性を維持するために重要です。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。元の防湿包装から取り出した場合、1週間以内にIR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。包装されていない状態で1週間以上保管された部品は、実装前に約60°Cで少なくとも24時間のベーキング処理を行い、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。

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。指定されていない化学薬品はLEDパッケージを損傷する可能性があります。推奨される方法は、LEDを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分未満浸漬することです。特に試験・認定されていない限り、強力な洗浄や超音波洗浄は推奨されません。

7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

この2色LEDは、複数の状態を持つステータス表示を必要とするアプリケーションに最適です。一般的な用途には、電源/スタンバイインジケータ（例：スタンバイ時は赤、オン時は黄）、故障/警告インジケータ、バッテリー充電状態インジケータ、ルーター、充電器、オーディオ機器、小型家電などの民生機器におけるモード選択フィードバックなどがあります。広い視野角は、ユーザーが角度からインジケータを見る可能性があるフロントパネルアプリケーションに適しています。

7.2 設計上の考慮点と駆動方法

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に直列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）。個別の抵抗なしで複数のLEDを並列駆動すること（回路モデルB）は推奨されません。各LEDの順電圧（Vf）特性のわずかなばらつきが、各LEDに流れる電流に大きな差を生じさせ、輝度の不均一を引き起こす可能性があるためです。駆動回路は、動作周囲温度が25°Cを超える場合はデレーティング係数を考慮し、チップあたりの最大DC定格30 mAに電流を制限するように設計する必要があります。

7.3 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気放電に敏感です。取り扱いおよび実装中のESD損傷を防ぐために、以下の予防措置が不可欠です：作業者は導電性リストストラップまたは帯電防止手袋を着用する必要があります。すべての設備、作業台、保管ラックは適切に接地する必要があります。イオナイザーを使用して、取り扱い中の摩擦によりプラスチックレンズに蓄積する可能性のある静電気を中和できます。これらの対策は、高い生産歩留まりと製品信頼性を維持するために重要です。

8. 技術比較と差別化

この部品の主な差別化機能は、2つの高効率AlInGaPチップを1つのコンパクトなSMDパッケージに統合している点です。AlInGaP技術は、赤色および黄色の古い技術（GaAsPなど）と比較して、より高い発光効率と優れた温度安定性を提供します。2色機能により、2つの別々の単色LEDを使用する場合と比較して、部品点数と基板スペースを削減できます。広い130度の視野角は、オフアクシス視認性を必要とするアプリケーションにおけるもう一つの競争優位点です。詳細なビニングシステムは、設計者に予測可能な光学性能を提供します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 赤と黄の両方のチップを、それぞれ最大30mAの電流で同時に駆動できますか？

A: できません。絶対最大定格では、チップあたり30mA DCと規定されています。両方を最大電流で同時に駆動すると、パッケージ全体の許容損失限界を超え、過熱を引き起こす可能性が高いです。駆動回路は総電力を管理するように設計する必要があります。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λp）は、発光スペクトルの強度が最も高くなる波長です。主波長（λd）はCIE色度図から導出され、人間の目が知覚する光の色に最もよく一致する単一波長を表します。色の仕様には、λdの方が関連性が高いことが多いです。

p>Q: 適切な電流制限抵抗はどのように選択しますか？

A: オームの法則を使用します：R = (電源電圧 - LEDのVf) / LED電流。部品間のばらつきがあっても電流が所望のレベルを超えないようにするため、保守的な設計にはデータシートの最大Vf（2.4V）を使用します。例えば、電源5V、目標電流20mAの場合：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω。次の標準値（例：130Ωまたは150Ω）を使用し、抵抗での実際の損失（P = I^2 * R）を計算します。

10. 実践的設計・使用事例

ネットワークスイッチ用の2状態インジケータを設計する場合を考えます。目標は、リンク状態（点灯黄）とアクティビティ（点滅赤）を表示することです。LTST-C155KSKRKTはこれに最適です。2つの独立したマイクロコントローラGPIOピンを使用して、別々の電流制限抵抗を介してLEDを駆動できます。ピン1と3は黄色のアノード/カソードに、ピン2と4は赤色に接続します。設計では、マイクロコントローラのピンが十分な電流（例：色あたり20mA）をシンク/ソースできることを確認する必要があります。スイッチが高温環境（例：筐体内50°C）で動作する場合、順電流をデレーティングする必要があります。デレーティング後の電流 = 30mA - [0.4 mA/°C * (50°C - 25°C)] = 30mA - 10mA = 20mA。したがって、最初から20mAで設計することで、高温動作に対する安全マージンを確保できます。

11. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、電流が流れると光を発する半導体デバイスです。この現象はエレクトロルミネセンスと呼ばれます。このLEDで使用されているAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）材料系では、p-n接合に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。これらの電子と正孔が再結合すると、光子（光）の形でエネルギーを放出します。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。AlInGaPは、高効率の赤、オレンジ、黄光を生成するのに適したバンドギャップを持っています。2色パッケージは、単一の封止材内に異なる材料組成（バンドギャップ）を持つ2つのこのような半導体チップを収め、独立した制御のための別々の電気的接続を備えています。

12. 技術トレンド

インジケータ用途におけるLED技術の一般的なトレンドは、より高い効率、より小さなパッケージサイズ、より低い消費電力に向かって進み続けています。AlInGaPは、その優れた効率と安定性により、高性能の赤、オレンジ、黄色LEDの主要技術であり続けています。この2色デバイスに見られるような統合は、ますます小型化される電子機器において、PCBスペースを節約し、実装を簡素化するための重要なトレンドです。また、自動車のクラスターや美的均一性が重要な民生電子機器など、一貫した色と輝度を要求するアプリケーションの需要を満たすために、精密なビニングとより厳しい公差への重点も高まっています。さらに、鉛フリーおよび高温はんだ付けプロセスとの互換性は、現代の電子機器製造で使用されるすべての部品の標準要件となっています。