LTST-C19HRGYW フルカラーSMD LED データシート - パッケージ寸法 - 赤/緑/黄 - 30mA - 技術文書

1. 製品概要

LTST-C19HRGYWは、小型化と自動実装が求められる現代の電子機器アプリケーション向けに設計されたフルカラー表面実装LEDです。このデバイスは、3つの異なるLEDチップを1つの超薄型パッケージ内に集積し、多様なカラー表示およびバックライトソリューションを実現します。

1.1 主な利点

このLEDは、設計エンジニアにいくつかの重要な利点を提供します。主な利点は、3つの光源（赤、緑、黄）を1つの極小フットプリントに集積することで、貴重なPCBスペースを節約できる点です。パッケージは高さわずか0.35mmと非常に薄く、超薄型デバイスに適しています。RoHS指令に完全準拠しており、標準的な赤外線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るため、大量の自動製造を容易にします。

このデバイスは、幅広い民生用および産業用電子機器をターゲットとしています。主な用途としては、コードレス電話や携帯電話などの通信機器におけるキーパッドやキーボードの状態表示やバックライトが挙げられます。また、ノートパソコンなどのオフィスオートメーション製品、ネットワークシステム、各種家電製品、屋内看板やシンボル照明への使用にも適しています。複数の色を組み合わせることで、単一の部品で複数の状態表示が可能です。

2. 詳細な技術パラメータ分析

以下のセクションでは、標準条件下におけるデバイスの動作限界と性能特性について詳細に説明します。

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。絶対最大定格は、周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。赤および黄チップの電力損失は75mW、緑チップは80mWです。最大連続DC順電流は、赤および黄が30mA、緑が20mAです。パルス条件下（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）では、より高いピーク順電流として、赤/黄で80mA、緑で100mAが許容されます。デバイスは-20°Cから+80°Cの温度範囲で動作し、-30°Cから+85°Cで保管できます。また、260°Cでの赤外線リフローはんだ付けを最大10秒間耐えることができます。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、推奨条件下（Ta=25°C）で動作させた場合の典型的な性能を定義します。光度（Iv）は、順電流（If）20mAで測定されます。赤チップの場合、Ivは最小45.0 mcdから最大180.0 mcdの範囲です。緑チップはより高い出力を提供し、71.0 mcdから450.0 mcdの範囲です。黄チップは71.0 mcdから280.0 mcdの範囲です。このデバイスは130度という非常に広い視野角（2θ1/2）を特徴としており、広く拡散した照明を提供します。ピーク発光波長（λP）は、赤が632.0 nm、緑が520.0 nm、黄が595.0 nmです。対応する主波長（λd）の範囲は、赤が617-631 nm、緑が520-530 nm、黄が587-602 nmです。順電圧（Vf）は20mA時で、赤および黄が1.8Vから2.4V、緑が2.9Vから3.5Vの範囲です。逆電流（Ir）の最大値は、すべての色について逆電圧（Vr）5Vで10 μAです。

3. ビニングシステムの説明

製造時の色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは光度に基づいてビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

ビニングシステムは、20mAで測定された光出力によってLEDを分類します。各ビンには定義された最小値と最大値があり、各ビン内の許容誤差は+/-15%です。赤チップの場合、ビンはP（45.0-71.0 mcd）、Q（71.0-112.0 mcd）、R（112.0-180.0 mcd）とラベル付けされています。緑チップは、Q（71.0-112.0 mcd）、R（112.0-180.0 mcd）、S（180.0-280.0 mcd）、T（280.0-450.0 mcd）のビンを使用します。黄チップは、Q（71.0-112.0 mcd）、R（112.0-180.0 mcd）、S（180.0-280.0 mcd）としてビニングされます。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特定の明るさ要件を満たす部品を選択できます。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフィカルデータが参照されていますが、この種のデバイスの典型的な曲線は主要な関係を示します。順電流対順電圧（I-V）曲線は指数関数的関係を示し、電流制限回路の設計に重要です。相対光度対順電流曲線は、最大定格まで電流の増加に伴って光出力がどのように増加するかを示します。スペクトル分布曲線は、AlInGaP（赤/黄）およびInGaN（緑）半導体材料に特徴的な狭い発光帯を示し、純粋な色出力を定義します。これらの曲線を理解することは、駆動条件を最適化し、異なる動作シナリオ下での性能を予測するために不可欠です。

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

LTST-C19HRGYWは、標準的なEIAパッケージ外形に準拠しています。レンズカラーは白色拡散です。内部光源の色と対応するピン割り当ては以下の通りです：ピン1はAlInGaP赤チップ、ピン2はInGaN緑チップ、ピン3はAlInGaP黄チップです。特に指定がない限り、すべての寸法公差は±0.1 mmです。重要な配置やクリアランスの計算には、正確な機械図面を参照してください。

5.2 推奨PCB実装パッド

信頼性の高いはんだ付けとリフロープロセス中の適切な機械的位置合わせを確保するために、推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。このパターンに従うことで、トゥームストーニング（部品が直立する現象）を防ぎ、良好なはんだフィレットの形成を確保するのに役立ちます。これは電気的接続と機械的強度の両方にとって重要です。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けパラメータ

鉛フリーはんだ付けプロセスの場合、特定の温度プロファイルが推奨されます。ピークボディ温度は260°Cを超えてはならず、260°Cを超える時間は最大10秒に制限する必要があります。予熱段階も定義されています。LEDパッケージの剥離やひび割れなどの熱損傷を防ぎ、性能の低下や故障を引き起こさないようにするため、これらのガイドラインに従うことが重要です。

6.2 保管および取り扱い条件

信頼性のためには適切な取り扱いが不可欠です。このデバイスは静電気放電（ESD）に敏感です。そのため、取り扱い時にはリストストラップや接地設備などの静電気防止対策が必須です。保管については、未開封の防湿バッグ（乾燥剤入り）は30°C以下、相対湿度90%以下で保管し、保存期間は1年です。開封後は、部品を30°C以下、相対湿度60%以下で保管し、1週間以内にIRリフローを行う必要があります（湿気感受性レベル3、MSL 3）。元のバッグから出して長期間保管した場合は、はんだ付け前に少なくとも20時間、60°Cでベーキングを行い、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ぐ必要があります。

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。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は許容されます。指定外の化学洗浄剤は、プラスチックパッケージやレンズを損傷する可能性があります。

7. 梱包および発注情報

LEDは、自動ピックアンドプレースマシンに対応したテープアンドリール形式で供給されます。テープ幅は8mmで、直径7インチのリールに巻かれています。各リールには4000個が含まれています。リール単位未満の数量の場合、最小梱包数量は500個です。梱包はANSI/EIA 481仕様に準拠しています。テープはカバーテープで密封されて部品を保護し、テープ内で連続して欠落できる部品の最大数は2個です。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 典型的なアプリケーション回路

パッケージ内の各色チップは独立して駆動する必要があります。典型的な駆動回路では、各アノード（ピン）に直列に電流制限抵抗が接続されます。抵抗値はオームの法則を使用して計算されます：R = (Vcc - Vf) / If。ここで、Vccは供給電圧、Vfは特定のLEDチップの順電圧（信頼性のためにデータシートの最大値を使用）、Ifは所望の順電流（DC定格を超えない値）です。マルチプレクシングや高度な制御には、定電流ドライバやPWM（パルス幅変調）を使用して明るさを調整し、3つのチャネル間で色混合効果を作り出すことができます。

8.2 設計上の考慮事項と注意点

このLEDは、汎用電子機器向けに設計されています。故障が安全性を脅かす可能性のある、例外的な信頼性が要求されるアプリケーション（例：航空、医療機器）では、設計前に部品サプライヤーに相談する必要があります。このデバイスは逆電圧動作用に設計されていません。試験条件（5V）を超える逆バイアスを印加すると損傷を引き起こす可能性があります。最大定格電流付近または高い周囲温度で動作する場合は、熱管理を考慮する必要があります。過度の熱は光出力と寿命を低下させる可能性があります。広い視野角はエリア照明には優れていますが、特定のビーム形状を得るには光ガイドや拡散板が必要になる場合があります。

9. 技術比較と差別化

LTST-C19HRGYWの主な差別化要因は、超薄型SMDパッケージでのマルチチップ・フルカラー機能です。3つの個別の単色LEDを使用する場合と比較して、PCB上で大幅なスペース節約を実現し、実装プロセスを簡素化します。赤と黄にはAlInGaP技術を使用して高効率と良好な色純度を提供し、緑チップにはInGaN技術を使用しています。130度の視野角は特に広く、狭角デバイスと比較してより均一な照明を提供します。標準的なIRリフロープロセスとの互換性により、主流のSMT実装ラインに適合しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 3色すべてを最大DC電流で同時に駆動できますか？

A: できません。共有パッケージの電力損失と熱限界を考慮する必要があります。優れた放熱が提供されない限り、各チップを個々の最大DC電流（30mA+20mA+30mA=合計80mA）で駆動すると、パッケージの熱容量を超える可能性が高いです。同時に全出力で動作させる場合は、デレーティング曲線を参照するか、より低い電流で動作させることをお勧めします。

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スペクトル色の単一波長を表します。λdは人間の色知覚により密接に関連しています。

Q: 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

A: ビンコード（例：赤のR）は、その特定のLEDの保証された光度の範囲を指定します。発注時には、製品の外観と性能の一貫性に必要な明るさ特性を持つLEDを受け取るために、各色について希望するビンコードを指定する必要があります。

11. 実用的なアプリケーション例

シナリオ: ネットワークルーターの状態表示器

設計者は、複数のシステム状態を表示する単一の表示器を必要としています：オフ（消灯）、起動中（黄点滅）、正常動作（緑点灯）、ネットワークエラー（赤点灯）、データ通信中（緑点滅）。LTST-C19HRGYWは理想的な選択です。マイクロコントローラのGPIOピンを各カソードに接続し（共通アノード側に適切な電流制限抵抗を配置）、ソフトウェアで各色を独立して制御できます：起動時には黄を点灯、正常時には緑を点灯、エラー時には赤を点灯、データ通信時には緑を点滅させます。これにより、3つの別々のLEDを置き換え、基板スペースと部品点数を節約しながら、単一点からのクリーンな多状態表示を提供します。

12. 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。LTST-C19HRGYWでは、2つの異なる半導体材料システムが使用されています。赤と黄のチップはアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）で作られており、赤から黄橙色のスペクトルで光を生成するのに効率的です。緑のチップはインジウムガリウム窒素（InGaN）で作られており、青色および緑色光を生成する標準的な材料です。順方向バイアスが印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。光の特定の色は、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ます。

13. 技術トレンド

LTST-C19HRGYWのようなSMD LEDの開発は、いくつかの主要な業界トレンドに沿っています。小型化への継続的な推進があり、より小さなデバイスにより多くの部品と機能を組み込むことが可能になっています。高効率化はもう一つの主要なトレンドであり、単位電力あたりのより大きな光出力（より高い効率）につながり、バッテリー駆動アプリケーションにとって重要です。演色性の向上とビニング公差の厳密化も焦点領域であり、ディスプレイや照明においてより一貫性のある正確な色の生成を可能にしています。さらに、過酷な環境に対する信頼性と堅牢性の向上、およびより高温のはんだ付けプロセスとの互換性は、高度な自動車および産業アプリケーションの要求を満たすための継続的な開発課題です。

The development of SMD LEDs like the LTST-C19HRGYW follows several key industry trends. There is a continuous drive towards miniaturization, allowing for more components and features in smaller devices. Higher efficiency is another major trend, leading to greater luminous output per unit of electrical power (higher efficacy), which is crucial for battery-powered applications. Improved color rendering and tighter binning tolerances are also areas of focus, enabling more consistent and accurate color production in displays and lighting. Furthermore, enhanced reliability and robustness for harsh environments, along with compatibility with higher-temperature soldering processes, are ongoing developments to meet the demands of advanced automotive and industrial applications.