SMD LED LTST-S115KGKFKT-5A データシート - サイドビュー デュアルカラー（緑/橙） - 5mA - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、サイドビュー型のデュアルカラー表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）である LTST-S115KGKFKT-5A の完全な技術仕様を提供します。この部品は、緑色光を発するチップと橙色光を発するチップという2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。スペースが限られており、単一の部品設置位置から複数のカラー状態が必要な、コンパクトで信頼性が高く明るいインジケータライトやバックライトを必要とするアプリケーション向けに設計されています。

本LEDは、両チップに高輝度効率と優れた色純度を実現することで知られる先進的なアルミニウム・インジウム・ガリウム・リン（AlInGaP）半導体技術を採用しています。デバイスは標準的なEIA準拠パッケージに収められており、大量生産の電子機器製造で使用される自動実装機や標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスとの互換性があります。本製品はRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、環境配慮型製品に分類されます。

2. 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。これらの定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定され、パッケージ内の緑色チップと橙色チップの両方で同一です。

• 電力損失（Pd）：チップあたり最大75 mW。この制限を超えると過熱や致命的な故障を引き起こす可能性があります。
• ピーク順電流（I_FP）：最大80 mA。この定格は、デューティ比1/10、パルス幅0.1 msのパルス条件下で適用されます。連続DC動作には使用しないでください。
• DC順電流（I_F）：連続動作で最大30 mA。これは信頼性の高い長期性能のための推奨最大電流です。
• 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機能するように設計されています。
• 保存温度範囲：-40°C から +85°C。デバイスはこれらの範囲内であれば劣化なく保存できます。
• 赤外線はんだ付け条件：本パッケージは、リフローはんだ付け中に最大10秒間、ピーク温度260°Cに耐えることができます。これは鉛フリー（Pbフリー）組立プロセスに典型的な条件です。

3. 電気的・光学的特性

以下のパラメータは、特に断りのない限り、周囲温度（Ta）=25°C、順電流（I_F）=5 mAで測定したものです。これらはデバイスの代表的な性能を示します。

3.1 光度と視野角

• 緑色チップ光度（I_V）：最小9.0 mcd、代表値は規定なし、最大22.4 mcd。
• 橙色チップ光度（I_V）：最小11.2 mcd、代表値は規定なし、最大28.0 mcd。
• 視野角（2θ_1/2）：両カラーとも120度（代表値）。視野角は、光度が中心軸（0°）で測定した強度の半分になる全角として定義されます。この広い視野角はサイドビューLEDパッケージの特徴です。

3.2 分光特性

• 緑色チップピーク波長（λ_P）：575 nm（代表値）。
• 橙色チップピーク波長（λ_P）：611 nm（代表値）。
• 緑色チップ主波長（λ_d）：I_F=5mA時、567.5 nm（最小）から576.5 nm（最大）の範囲。主波長は、人間の目が色として認識する単一波長です。
• 橙色チップ主波長（λ_d）：I_F=5mA時、600.5 nm（最小）から612.5 nm（最大）の範囲。
• スペクトル半値幅（Δλ）：緑色で約20 nm（代表値）、橙色で約17 nm（代表値）。このパラメータは発光のスペクトル純度を示します。

3.3 電気的パラメータ

• 順電圧（V_F）：緑色チップと橙色チップの両方について、I_F=5mA時、V_Fは1.7 V（最小）から2.4 V（最大）の範囲です。
• 逆電流（I_R）：逆電圧（V_R）5V印加時、両チップとも最大10 μA。重要注意：このLEDは逆バイアス下での動作を想定していません。I_Rの試験は特性評価のみを目的としており、回路で逆電圧を印加するとデバイスを損傷する可能性があります。

4. ビニングシステムの説明

輝度と色の一貫性を確保するため、LEDは測定された光度と主波長に基づいてビン（区分）に仕分けされます。これにより、設計者は均一性に関する特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択できます。

4.1 光度ビニング

緑色チップ：I_F=5mAでビニング。

- ビンコード KL: 9.0 mcd（最小）から14.0 mcd（最大）。

- ビンコード LM: 14.0 mcd（最小）から22.4 mcd（最大）。

各輝度ビン内の許容差は +/-15%。

橙色チップ：I_F=5mAでビニング。

- ビンコード L: 11.2 mcd（最小）から18.0 mcd（最大）。

- ビンコード M: 18.0 mcd（最小）から28.0 mcd（最大）。

各輝度ビン内の許容差は +/-15%。

4.2 主波長ビニング

緑色チップ：I_F=5mAでビニング。

- 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。

各波長ビンの許容差は +/- 1 nm。

橙色チップ：I_F=5mAでビニング。

- ビンコード P: 600.5 nm から 603.5 nm。

- ビンコード Q: 603.5 nm から 606.5 nm。

- ビンコード R: 606.5 nm から 609.5 nm。

- ビンコード S: 609.5 nm から 612.5 nm。

各波長ビンの許容差は +/- 1 nm。

5. 性能曲線分析

データシートには、異なる条件下でのデバイスの挙動を理解するために不可欠な代表的な性能曲線が参照されています。具体的なグラフは本文中には再現されていませんが、その示唆する内容は設計上極めて重要です。

• 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）：この曲線は、LEDを流れる電流とその両端の電圧降下の関係を示します。ダイオードに典型的な非線形特性です。設計者はこれを使用して、所望の動作電流（例：5mAまたは最大30mA DC）を得るための、所定の電源電圧に対する適切な電流制限抵抗値を決定します。
• 光度 vs. 順電流：このグラフは、光出力が電流とともにどのように増加するかを示しています。推奨動作範囲内では一般的に線形ですが、非常に高い電流では飽和します。必要な輝度を得るための駆動電流の選択に役立ちます。
• 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、高温環境で動作するアプリケーションにおいて、十分な輝度が維持されることを確保するために不可欠です。
• 分光分布：これらの曲線は、波長に対する相対放射パワーをプロットし、ピーク波長と主波長、およびスペクトル半値幅を示し、色純度を確認します。

6. 機械的・パッケージ情報

6.1 パッケージ寸法とピン割り当て

本デバイスは標準的なEIAパッケージフットプリントを使用します。具体的な寸法図は、PCB（プリント基板）のランドパターン設計に必要な重要な寸法を提供します。ピン割り当ては以下の通りです：橙色チップのカソードはピンC1に、緑色チップのカソードはピンC2に接続されています。共通アノードは通常、図面で定義されている他のピンです。組立時には正しい極性を守る必要があります。

6.2 推奨はんだパッドレイアウト

リフロー時に信頼性の高いはんだ接合を形成するために、推奨されるはんだパッドフットプリントが提供されています。これらの寸法に従うことで、トゥームストーニング（部品が一端で立ち上がる現象）を防止し、適切なぬれ性と機械的強度を確保するのに役立ちます。

7. はんだ付けおよび組立ガイドライン

7.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリー組立プロセス向けに、詳細な推奨IRリフロープロファイルが提供されています。主要パラメータは以下の通りです：

- プリヒートゾーン：150-200°Cまで上昇。

- ソーク/プリヒート時間：最大120秒。

- ピーク温度：最大260°C。

- 液相線以上時間（TAL）：ピーク温度の±5°C以内の時間は制限する必要があり、絶対定格に従い通常最大10秒です。

重要注意：データシートは、PCBがスズメッキされていない限り、ピーク温度が245°C未満のはんだ付けプロファイルでは不十分である可能性があると明記しており、鉛フリーはんだによる適切なはんだ接合形成のためには十分な熱エネルギーが必要であることを強調しています。

7.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、温度制御されたはんだごてを使用して行うべきです。

- はんだごて温度：最大300°C。

- はんだ付け時間：接合部あたり最大3秒。

- 頻度：LEDパッケージやワイヤーボンドへの熱ストレス損傷を避けるため、これは1回のみ行うべきです。

7.3 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。データシートでは、通常の室温でエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールにLEDを1分未満浸漬することを推奨しています。指定外の化学薬品の使用は、プラスチックレンズやパッケージ材料を損傷する可能性があります。

8. パッケージングと取り扱い

8.1 テープ＆リール仕様

LEDは、業界標準の8mmキャリアテープに巻かれた直径7インチ（178mm）のリールで供給されます。このパッケージングは自動SMD組立装置と互換性があります。

- リールあたり数量：3000個。

- 最小梱包数量：残数については500個。

- パッケージングはANSI/EIA-481仕様に準拠しています。テープの空きポケットはカバーテープで密封されています。

8.2 保存条件

はんだ付け性と性能を維持するため、適切な保存が重要です。

- 未開封パッケージ：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で保存。部品は、乾燥剤入りの元の防湿バッグに保存された場合、日付コードから1年間使用可能です。

- 開封済みパッケージ：防湿バッグを開封した場合、保存環境は30°C / 60% RHを超えてはなりません。部品は、大気にさらされてから1週間以内にIRリフローはんだ付けを行うべきです。より長くさらされた場合は、組立前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングを行い、吸収した湿気を除去し、\"ポップコーニング\"（リフロー中のパッケージ割れ）を防止することを推奨します。

8.3 静電気放電（ESD）対策

AlInGaP LEDは静電気放電に敏感です。以下の取り扱い対策を講じる必要があります：

- 接地リストストラップまたは帯電防止手袋を使用する。

- すべての作業台、工具、設備が適切に接地されていることを確認する。

- ESD安全なパッケージで部品を輸送・保管する。

9. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

代表的なアプリケーション：このデュアルカラーサイド発光LEDは、状態表示が必要なスペース制約のあるアプリケーションに最適です。例としては：

- 民生電子機器、ネットワーク機器、または産業用コントロールのパネル取り付け状態インジケータ。

- フロントパネルのシンボルやアイコンのバックライト（光をPCBと平行に導く必要がある場合）。

- 単一の部品フットプリントを使用した多状態インジケータ（例：\"オン/準備完了\"は緑、\"スタンバイ/警告\"は橙）。

設計上の考慮事項：

1. 電流制限：所望の値（例：標準輝度で5mA、最大で30mAまで）に順電流を制限するため、常に直列抵抗を使用してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F の式で計算し、保守的な設計のためにはデータシートの最大V_Fを使用してください。

2. 熱管理：電力損失は低いですが、特に最大DC電流近くで駆動する場合、PCBレイアウトがLED周囲に熱を閉じ込めないようにしてください。十分な銅面積は放熱に役立ちます。

3. 駆動回路：2つのチップは別々のカソード（C1, C2）と共通アノードを持ちます。共通アノードを正電源に接続し、トランジスタや電流シンクとして設定されたマイクロコントローラのGPIOピンを介してそれぞれのカソードピンから電流をシンクすることで、独立して駆動できます。

4. 光学設計：120度のサイド発光パターンは、広角での視認性に有用です。所望の視覚効果を得るために、光導波管や拡散板に対する配置を考慮してください。

10. 技術比較と差別化

このLEDの主な差別化要素は、サイドビューパッケージでのデュアルカラー機能とAlInGaP技術の採用.

• です。 単色サイドビューLEDとの比較：このデバイスは、2つの別々の単色LEDを1つの部品に置き換えることで、PCBスペースと組立コストを節約し、部品表とレイアウトを簡素化します。
• AlInGaPと他の技術との比較：従来のGaP（リン化ガリウム）LEDと比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより明るい出力を実現します。また、一部の古い技術と比較して、温度や寿命にわたる優れた色飽和度と安定性を提供します。
• パッケージ互換性：標準的なEIAフットプリントにより、多くの既存設計や自動組立ラインとのドロップイン互換性が確保され、認定作業を軽減します。

11. よくある質問（FAQ）

Q1: 緑色チップと橙色チップを同時に駆動できますか？

A1: はい、ただし総電力損失がパッケージの制限を超えないようにする必要があります。両方を最大DC電流（各30mA）、代表的なV_F約2.0Vで駆動した場合、電力は約120mWとなり、チップあたり75mWの定格を超えます。したがって、全電流での同時動作は推奨されません。同時使用する場合は、総電力が安全限界内に収まるように電流を低下させてください。

Q2: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A2: ピーク波長（λ_P）は、発光スペクトルの強度が最大となる波長です。主波長（λ_d）は、人間の目が光の色として知覚する単一波長で、CIE色度座標から計算されます。アプリケーションにおける色指定には、λ_dの方が関連性が高いことが多いです。

Q3: 逆電圧を印加すべきでないなら、なぜ逆電流定格が重要ですか？

A3: I_R定格は、メーカーによる品質およびリーク試験のパラメータです。回路では、ホットプラグや特定の回路構成中に発生する可能性のある偶発的な逆電圧からLEDを保護する必要があります。直列ダイオードの使用や正しい極性の確保が不可欠です。

Q4: 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？

A4: 型番 LTST-S115KGKFKT-5A には特定のビンコード（例：緑色の輝度/波長用KG、橙色用KF）が含まれています。発注時には、メーカーの詳細なビンコードリストを参照するか、必要な輝度（例：より明るい緑色の場合はLMビン）と色（例：特定の緑色調の場合はDビン）を指定して、均一性要件に合致する部品を受け取るようにしてください。

12. 動作原理

このLEDの発光は、AlInGaP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。ダイオードのオン電圧（約1.7-2.4V）を超える順電圧が印加されると、電子と正孔がそれぞれn型層とp型層から半導体チップの活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合し、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、AlInGaP合金組成のバンドギャップエネルギーによって決定され、これは緑色（約575 nm）と橙色（約611 nm）の光を生成するためにチップ製造時に注意深く設計されています。サイドビューパッケージには成形レンズが組み込まれており、発光を広い120度の視野角パターンに整形し、PCBの実装面と平行に導きます。