LTST-B32JEGBK-AT SMD LED データシート - フルカラーRGB - 高さ0.65mm - 順電流25mA/20mA - 技術文書

1. 製品概要

LTST-B32JEGBK-ATは、最小限の占有面積で鮮やかなカラー表示やバックライトを必要と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、コンパクトなフルカラー表面実装LEDです。このデバイスは、赤色発光用のAlInGaPチップと、緑色および青色発光用の2つのInGaNチップという、3つの異なる半導体チップを単一パッケージ内に統合しています。この組み合わせにより、3つの原色光源を個別または組み合わせて制御することで、広範なスペクトルの色を生成することが可能です。その決定的な特徴は、0.65mmという極めて低いプロファイルであり、超薄型の民生電子機器、ウェアラブルデバイス、洗練された制御パネルなど、垂直方向のスペースが厳しく制限されているアプリケーションに適しています。

このLEDは8mmテープにパッケージングされ、7インチ径のリールに供給され、EIA規格に準拠しており、大量生産で一般的に使用される高速自動実装装置との互換性を保証します。さらに、鉛フリーの赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに適合しており、現代の環境規制および製造慣行に沿っています。

1.1 特長

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• 高さわずか0.65mmの超薄型パッケージプロファイル。
• 赤色光に高効率AlInGaP技術、緑色および青色光にInGaN技術を採用し、高い光度を実現。
• 自動取り扱いのため、7インチリールに巻かれた8mmテープにパッケージング。
• 標準EIA準拠のパッケージ外形。
• 集積回路（IC）の駆動レベルとの互換性を考慮して設計。
• 自動実装装置での使用に適しています。
• 標準的な赤外線リフローはんだ付けプロファイルに耐えます。

1.2 用途

• 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における状態表示および電源表示。
• キーパッド、キーボード、制御ボタンのバックライト。
• マイクロディスプレイおよびシンボル照明の照明。
• 多色機能が必要な一般的な信号照明。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

LTST-B32JEGBK-ATの性能は、電気的、光学的、熱的なパラメータの包括的なセットによって定義されます。これらの仕様を理解することは、信頼性の高い回路設計と所望の視覚的性能を達成するために極めて重要です。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

• 消費電力（Pd）：赤：62.5 mW、緑/青：76 mW。このパラメータは、熱抵抗と組み合わせて、過熱を防ぐための最大許容電力を決定します。
• ピーク順電流（I_F(PEAK)）：赤：60 mA、緑/青：100 mA。これは最大許容パルス電流であり、通常、低デューティサイクル（1/10）および短いパルス幅（0.1ms）で規定され、マルチプレクシングや短時間の高輝度パルスに有用です。
• DC順電流（I_F）：赤：25 mA、緑/青：20 mA。これは、信頼性の高い長期動作のために推奨される最大連続電流です。
• 静電気放電（ESD）耐性：赤：2000V（HBM）、緑/青：1000V（HBM）。緑色および青色のInGaNチップは、AlInGaP赤色チップよりも一般的にESDに対して敏感であるため、より厳格な取り扱い上の注意が必要です。
• 動作・保管温度：-40°C ～ +85°C（動作）、-40°C ～ +90°C（保管）。これはデバイスが耐えられる環境条件を定義します。
• 赤外線はんだ付け条件：ピーク温度260°Cで10秒間耐えます。これは鉛フリーリフロープロセスの標準条件です。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、標準試験条件（Ta=25°C、I_F=5mA、特に記載がない限り）で測定された代表的なおよび保証された性能パラメータです。

• 光度（I_V）：ミリカンデラ（mcd）で測定。最小値は：赤：26.0 mcd、緑：122.0 mcd、青：22.0 mcd。緑色チップは、この波長でのInGaN材料の高効率と、人間の目の緑色領域でのピーク感度により、著しく高い出力を示します。
• 指向角（2θ_1/2）：通常120度。この広い指向角は、ランバートまたはそれに近い放射パターンを示し、広い領域にわたって均一な明るさを提供します。
• ピーク発光波長（λ_P）：代表値：赤：632 nm、緑：518 nm、青：468 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）：色を定義する、人間の目が知覚する単一波長。規定範囲は：赤：616-628 nm、緑：519-537 nm、青：464-479 nm。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：代表値：赤：12 nm、緑：27 nm、青：20 nm。これはスペクトル純度を示します。値が小さいほど、より単色光に近くなります。AlInGaPからの赤色光は、InGaNからの緑/青色光よりもスペクトルが狭くなる傾向があります。
• 順方向電圧（V_F）：5mA時：赤：1.50-2.15V、緑：2.00-3.20V、青：2.00-3.20V。赤色チップの低いV_Fは、InGaNと比較したAlInGaP技術の特徴です。
• 逆方向電流（I_R）：V_R=5V時、最大10 μA。LEDは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータは品質試験目的のみです。

3. ビニングシステムの説明

生産における色の一貫性と明るさのマッチングを確保するために、LEDは主要な光学パラメータに基づいてビンに仕分けられます。

3.1 光度（明るさ）ビニング

各色はいくつかのランク（例：A、B、C...）にビニングされます。光度は標準駆動電流5mAで測定されます。例えば、赤色のビン'A'は26.0-31.0 mcdをカバーし、ビン'E'は54.0-65.0 mcdをカバーします。緑色と青色にはそれぞれ独自のビニングテーブルがあります。各ビン内には+/-10%の許容差が適用されます。設計者は、アセンブリ内の複数のユニット間で明るさの均一性を保証するために、必要なビンコードを指定しなければなりません。

3.2 色相（主波長）ビニング

このビニングは色の一貫性を確保します。LEDは主波長に基づいて仕分けられます。例えば、赤色は616-628 nmを1 nmステップでビニング（ビン1-4）。緑色は519-537 nm（ビン1-6）、青色は464-479 nm（ビン1-5）でビニングされます。各ビンには+/-1 nmの許容差があります。正確な色合わせが必要なアプリケーション（すべての赤色LEDが同一に見える必要があるマルチLEDディスプレイや状態表示など）では、色相ビンを指定することが極めて重要です。

4. 性能曲線分析

データシート（図1、図5）で特定のグラフが参照されていますが、その含意は標準的なものです。

• I-V曲線：順方向電圧（V_F）は、ダイオードに典型的な非線形の指数関数的な方法で電流（I_F）とともに増加します。半導体材料とバンドギャップが異なるため、各チップ色ごとに曲線は異なります。
• 光度対電流：通常動作範囲では、光出力は一般に順電流に比例しますが、熱効果やドループにより、非常に高い電流では効率が低下する可能性があります。
• スペクトル分布：赤色チップの出力スペクトルは単一ピークであることが保証されています。グラフは相対放射パワー対波長を示し、ピーク波長（λ_P）とスペクトル半値幅（Δλ）を説明します。
• 指向角パターン：極座標図（図5）は光強度の角度分布を示し、強度が軸上値の半分に低下する120度の指向角を確認します。

5. 機械的・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フットプリントに従います。ピン割り当ては明確に定義されています：ピン2は赤色チップのカソード、ピン3は緑色チップのカソード、ピン4は青色チップのカソードです。共通アノードはおそらくピン1です（標準RGB LED構成から推測）。すべての寸法はミリメートルで提供され、標準公差は±0.1mmです。超薄型0.65mmの高さは重要な機械的特徴です。

5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するために、ランドパターン設計が提供されています。信頼性の高いはんだ接合を達成し、トゥームストーニングを防止し、リフロープロセス中の正しい位置合わせを確保するためには、この推奨フットプリントに従うことが不可欠です。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付け条件（鉛フリープロセス）

詳細なリフロープロファイルが推奨されています。主要なパラメータには、予熱段階、液相線以上の規定時間、および最大10秒間で260°Cを超えないピーク温度が含まれます。デバイスはこのプロファイルを最大2回まで耐えるように定格されています。はんだごてによる手動リワークの場合、先端温度は300°Cを超えてはならず、接点時間は接合ごとに3秒以内に制限し、1回のみとします。

6.2 保管と取り扱い

• ESD対策：特にESDに敏感な緑色および青色チップに対しては、リストストラップ、静電気防止マット、適切に接地された機器の使用が必須です。
• 湿気感受性レベル（MSL）：デバイスはMSL 3に定格されています。元の防湿バッグを開封した場合、部品は条件≤30°C/60% RHで保管された場合、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。元のバッグ外で長期間保管する場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングを行い、リフロー中のポップコーニングを防止する必要があります。
• 洗浄：はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコールやエチルアルコールなどのアルコール系溶剤のみを使用してください。常温で1分未満の浸漬とします。規定外の化学薬品はLEDパッケージやレンズを損傷する可能性があります。

7. 梱包と発注情報

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープ（幅8mm）に供給され、標準的な7インチ（178mm）径のリールに巻かれています。各リールには4,000個が含まれます。テープには部品を保護するためのカバーテープが付いています。リールは通常、内箱あたり3個で梱包されます。梱包はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。型番LTST-B32JEGBK-ATは、この特定のフルカラー、ウォータークリアレンズバリアントを一意に識別します。

8. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

各色チャネル（赤、緑、青）は独立して駆動する必要があります。所望の順電流を設定し、LEDを保護するために、各アノードピンに直列の電流制限抵抗が不可欠です。抵抗値はオームの法則を使用して計算されます：R = (V_電源- V_F) / I_F。V_Fは色ごとに異なるため、同じ電源電圧と電流で駆動する場合でも、通常3つの異なる抵抗値が必要になります。多くのLEDを正確に制御またはマルチプレクシングする場合は、専用のLEDドライバICまたは定電流源の使用が推奨されます。

8.2 熱管理

消費電力は低いですが、寿命と安定した光出力を維持するためには、PCB上の適切な熱設計が重要です。特に最大定格付近または高い周囲温度で動作する場合、ヒートシンクとして機能するために、サーモパッド（存在する場合）またはLEDのはんだパッドに接続された十分な銅面積を確保してください。

8.3 光学設計

ウォータークリアレンズは、広く拡散した光パターンを提供します。集光光や特定のビームパターンが必要なアプリケーションでは、LEDの120度の指向角とパッケージ内の3色チップの空間的分離（近距離での色混合に影響を与える可能性がある）を考慮して、二次光学系（ライトパイプ、レンズ、拡散板など）を設計する必要があります。

9. 技術比較と差別化

LTST-B32JEGBK-ATの主な差別化要因は、超薄型0.65mmのパッケージ高さ内でフルRGBカラーガマットを組み合わせている点です。個別の単色LEDやより大きなRGBパッケージを使用する古い技術と比較して、このデバイスはより洗練された製品設計を可能にします。赤色にAlInGaPを使用することで、他の一部の赤色LED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。自動組立および標準リフロープロセスとの互換性により、手動はんだ付けや特別な取り扱いを必要とするデバイスと比較して、製造の複雑さとコストを削減します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 赤色（25mA）と緑/青色（20mA）で最大DC電流が異なるのはなぜですか？

この違いは、固有の材料特性とチップ設計に起因します。AlInGaP赤色チップは、同じパッケージの熱的制約内で、InGaN緑色および青色チップと比較して、わずかに高い電流密度を扱うことができるため、より高い定格連続電流となります。

10.2 共通アノードに1つの抵抗器で3色すべてを駆動できますか？

いいえ。赤、緑、青のチップの順方向電圧（V_F）が大きく異なるため、それらを並列に接続して1つの電流制限抵抗を使用すると、電流が著しく不均衡になります。最も低いV_F（赤）を持つ色がほとんどの電流を引き、定格を超える可能性があり、他の色は暗くなるか全く点灯しない可能性があります。各色チャネルには、独自の独立した電流制限機構が必要です。

10.3 "ビンコード"とは何を意味し、なぜ指定することが重要ですか？

製造上のばらつきにより、LEDは同一ではありません。製造後、測定された光度と主波長に基づいて仕分け（ビニング）されます。発注時にビンコードを指定することで、ほぼ同一の明るさと色を持つLEDを受け取ることが保証されます。これは、視覚的な均一性が求められる複数のLEDを使用するアプリケーション（バックライトパネルやマルチセグメントディスプレイなど）では極めて重要です。異なるビンからのLEDを使用すると、明らかな明るさや色の違いが生じる可能性があります。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：ネットワークルーター用多色状態表示器の設計

設計者は3つの状態LED（電源、インターネット、Wi-Fi）が必要ですが、PCB上には1つのLEDフットプリントのスペースしかありません。LTST-B32JEGBK-ATが選択されます。マイクロコントローラは各色を独立して駆動します：赤は電源オフ/エラー、緑は正常動作、青はWi-Fiアクティブ、シアン（緑+青）などの組み合わせは他の状態に使用します。0.65mmの高さは、薄型ルーター筐体に収まります。設計者は、厳密な色相ビン（例：緑色ビン2：522-525nm）と中程度の強度ビンを指定し、すべての製造ユニット間で一貫した色と明るさを確保します。推奨リフロープロファイルが組立で使用され、デバイスはすべての信頼性試験に合格します。

12. 原理紹介

LEDにおける発光は、半導体材料におけるエレクトロルミネセンスに基づいています。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。発光の色（波長）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。AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）は、赤色および琥珀色-橙色の光に対応するバンドギャップを持っています。InGaN（インジウムガリウム窒化物）は、より広く調整可能なバンドギャップを持ち、紫外線から青色および緑色スペクトルまでの光を発することができます。これらの異なる材料のチップを1つのパッケージに統合することで、フルカラー機能が実現されます。

13. 開発動向

表示器およびバックライト用SMD LEDの動向は、より高い効率（ワットあたりの光出力）、より小さなパッケージサイズ、そしてより薄い最終製品を可能にするための低プロファイル化に向かって続いています。また、演色性と一貫性の向上に向けた取り組みもあります。さらに、システム設計を簡素化するために、LEDパッケージ自体に制御電子機器（ドライバやパルス幅変調回路など）を統合することが進行中の開発です。先進材料とチップスケールパッケージング（CSP）技術の使用により、小型化と性能の限界がさらに押し広げられるでしょう。