LTW-S225DSKS-PH SMD LED データシート - サイドビュー デュアルカラー（白/黄） - パッケージ寸法 - 電圧 2.5-3.7V/1.6-2.4V - 電力 72/62.5mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、サイドビュー デュアルカラー表面実装デバイス（SMD）LEDであるLTW-S225DSKS-PHの完全な技術仕様を提供します。この部品は、自動組立プロセス向けに設計された単一のコンパクトなパッケージ内に、2つの異なる発光チップを統合しています。主なアプリケーションの焦点は、信頼性の高い状態表示またはバックライト機能を必要とするスペースに制約のある電子機器です。

1.1 主要機能とターゲット市場

LTW-S225DSKS-PHは、現代の電子機器製造に適したいくつかの主要機能を備えて設計されています。RoHS（有害物質の使用制限）指令に準拠しており、環境規制への適合を保証します。このデバイスは、はんだ付け性を向上させるためにスズメッキリードフレームを採用しています。白色光発光用のInGaN技術と黄色光発光用のAlInGaP技術に基づいた、超高輝度の半導体チップを組み込んでいます。

パッケージは、EIA（電子工業会）規格に準拠した7インチ径のリール上の標準8mmテープフォーマットで供給され、量産で一般的に使用される高速自動実装機との互換性を容易にします。このデバイスはまた、鉛フリー（Pbフリー）PCB組立の標準である赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスとの互換性を持つように設計されています。

主なターゲットアプリケーションは、通信機器（携帯電話やコードレス電話など）、オフィスオートメーション機器（ノートパソコンなど）、ネットワークシステム、各種家電製品、屋内標識やディスプレイアプリケーションに及びます。具体的な用途には、キーパッドやキーボードのバックライト、電源、接続状態、またはシステム状態のステータスインジケータ、マイクロディスプレイ、一般的な信号やシンボルの照明などが含まれます。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

LTW-S225DSKS-PHの性能は、標準条件（特に指定がない限りTa=25°C）で測定された電気的、光学的、熱的パラメータの包括的なセットによって定義されます。これらのパラメータを理解することは、適切な回路設計と信頼性の高い動作にとって重要です。

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発生する可能性のある応力限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、信頼性の高い長期的な性能のために避けるべきです。

• 電力損失（Pd）：電力損失定格（72mW/62.5mW）は熱管理に直接関係しています。これらの限界を超えると接合温度が上昇し、ルーメン減衰（時間経過に伴う光出力の低下）の加速、色度座標のシフト、最終的にはデバイスの故障につながる可能性があります。-20°Cから+80°Cの動作温度範囲は周囲条件を定義します。設計者は、周囲温度と電力損失による自己発熱の複合効果がLEDの接合温度を安全な限界内に保つようにする必要があります。
• ピーク順方向電流（I_FP）：白色で100 mA、黄色で60 mA。これはパルス条件下（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で許容される最大瞬間電流です。
• DC順方向電流（I_F）：白色で20 mA、黄色で25 mA。これは通常動作で推奨される最大連続順方向電流です。
• 動作温度範囲：-20°C から +80°C。LEDが動作するように設計されている周囲温度範囲です。
• 保管温度範囲：-30°C から +85°C。電源が入っていない状態でデバイスを保管する温度範囲です。
• 赤外線はんだ付け条件：260°Cで10秒間耐える。これは鉛フリーリフローはんだ付けの典型的なプロファイルです。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、標準テスト電流I_F= 20mAで測定された典型的な性能パラメータです。

• 光度（I_V）：白色LEDの場合、光度は最小112.0 mcdから最大450.0 mcdの範囲です。黄色LEDの場合、範囲は45.0 mcdから180.0 mcdです。特定のユニットの実際の値は、そのビンランクに依存します（セクション4参照）。測定には、CIEの明所視感度曲線に近似するフィルタをかけたセンサーを使用します。
• 視野角（2θ_1/2）：通常、両色とも130度です。これは、光度が中心軸（0°）で測定された光度の半分になる全角です。このような広い視野角は、サイドビューLEDの特徴です。
• 主波長（λ_d）：黄色LEDのみに適用され、584.0 nmから596.0 nmの範囲です。これは、色を定義する人間の目で知覚される単一波長です。
• ピーク発光波長（λ_P）：黄色LEDでは通常591.0 nmで、そのスペクトルパワー分布のピークを表します。
• 色度座標（x, y）：白色LEDの場合、典型的な座標はx=0.31、y=0.31で、CIE 1931色度図のクールホワイト領域に位置します。黄色LEDの色は、その主波長ビンによって定義されます。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：黄色LEDでは通常15 nmで、発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。
• 順方向電圧（V_F）：白色LED：最小2.5V、最大3.7V。黄色LED：最小1.6V、最大2.4V。これは20mAで駆動したときのLED両端の電圧降下です。2色間のV_Fの差は大きく、特に共通の電流源から駆動する場合、回路設計で考慮する必要があります。
• 逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5Vで、両色とも最大10.0 μA。重要注意：データシートでは、逆方向電圧条件は赤外線（IR）テストのみに適用され、デバイスは逆方向動作用に設計されていないと明記されています。アプリケーション回路で逆方向バイアスを印加することは推奨されません。

2.3 熱に関する考慮事項

The power dissipation ratings (72mW/62.5mW) are directly related to thermal management. Exceeding these limits increases junction temperature, which can lead to accelerated lumen depreciation (light output decrease over time), a shift in chromaticity coordinates, and ultimately, device failure. The operating temperature range of -20°C to +80°C defines the ambient conditions. Designers must ensure that the combined effects of ambient temperature and self-heating from power dissipation keep the LED's junction temperature within safe limits.

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するために、LEDは主要な性能パラメータに基づいてビンに分類されます。LTW-S225DSKS-PHは多次元ビニングシステムを使用しています。

3.1 光度（I_V）ビニング

LEDは、20mAでの測定された光出力に基づいて分類されます。

白色LEDビン：

• ビン R：112.0 – 180.0 mcd
• ビン S：180.0 – 280.0 mcd
• ビン T：280.0 – 450.0 mcd

各ビン内の許容差は +/- 15% です。

黄色LEDビン：

• ビン P：45.0 – 71.0 mcd
• ビン Q：71.0 – 112.0 mcd
• ビン R：112.0 – 180.0 mcd

各ビン内の許容差は +/- 15% です。

3.2 色相 / 色度ビニング

白色LEDの場合、色の一貫性は、CIE 1931図上の特定の四角形（例：S1-1、S1-2、S2-1など）で定義された色度座標（x, y）ビンを通じて管理されます。各色相ビンの許容差は、x座標とy座標の両方で +/- 0.01 です。黄色LEDの場合、よりシンプルな主波長ビニングが使用されます：

• ビン H：584.0 – 590.0 nm
• ビン J：590.0 – 596.0 nm

各波長ビンの許容差は +/- 1 nm です。

このビニングシステムにより、設計者はアプリケーションの特定の輝度と色の一貫性要件を満たす部品を選択でき、均一性が重要なマルチLEDバックライトやステータスアレイなどのアプリケーションにとって重要です。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフは提供されたテキストに完全には詳細化されていませんが、このようなLEDの典型的な曲線には以下が含まれます（特に記載がない限り、すべて周囲温度25°Cで測定）：

4.1 電流対電圧（I-V）曲線

このグラフは、順方向電流（I_F）と順方向電圧（V_F）の関係を示します。これは非線形で、ダイオードの特性です。AlInGaP（黄色）チップの曲線は、通常、InGaN（白色）チップ（約3.0V）と比較して低いニー電圧（約1.8V）を持ちます。この曲線は、単純な抵抗器を使用する場合でも定電流ドライバを使用する場合でも、電流制限回路を設計するために不可欠です。

4.2 相対光度対順方向電流

このプロットは、光出力が駆動電流とともにどのように増加するかを示しています。一定の範囲では一般的に線形ですが、効率低下と熱効果により、より高い電流では飽和します。絶対最大DC電流（20/25mA）付近またはそれ以上での動作は、効率と寿命を低下させるため推奨されません。

4.3 相対光度対周囲温度

LEDの光出力は、接合温度が上昇すると減少します。この曲線はその関係を定量化します。AlInGaP LED（黄色）の場合、減少は通常InGaN LED（白色）よりも顕著です。これは、周囲温度が高いアプリケーションやPCB上の熱管理が不十分なアプリケーションにとって重要な考慮事項です。

4.4 スペクトル分布

黄色のAlInGaP LEDの場合、これは約591 nmを中心とした比較的狭いピークを示します。白色のInGaN LEDの場合、スペクトルははるかに広く、青色のInGaNチップ発光と蛍光体層からの光が組み合わさり、可視波長全体にわたる連続スペクトルになります。

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

LTW-S225DSKS-PHはサイドビューSMDパッケージです。主要な寸法注記：すべての寸法はミリメートル単位で、特に指定がない限り標準公差は±0.1 mmです。ピン割り当ては正しい向きのために重要です：

• ピン1と2はAlInGaP黄色チップに割り当てられています。
• ピン3と4はInGaN白色チップに割り当てられています。

物理的なレイアウトにより、主な発光はパッケージの上面ではなく側面から行われます。

5.2 推奨PCBパッド設計と極性

データシートには、プリント回路基板上の推奨はんだパッドフットプリントの図が含まれています。この設計に従うことで、信頼性の高いはんだ付け、適切な位置合わせ、良好な機械的強度が促進されます。パッドパターンはまた、必要な熱放散とはんだ量を提供します。極性はピン番号によって示されます。アノードとカソードを正しく接続することが不可欠です。逆方向電圧を印加するとLEDが損傷する可能性があります。

6. はんだ付けと組立ガイドライン

6.1 赤外線リフローはんだ付けプロセス

このデバイスは、鉛フリー組立の標準である赤外線（IR）リフローはんだ付けと互換性があります。最大定格条件は260°Cで10秒間です。実際には、ピーク温度が240°Cから260°Cの間で、はんだペーストに適した液相線以上時間（TAL）を持つ標準的な鉛フリーリフロープロファイルを使用する必要があります。LEDパッケージや内部ワイヤボンドへの熱衝撃や損傷を避けるために、データシートに記載されている推奨プロファイルに従ってください。

6.2 洗浄

はんだ付け後の洗浄は注意して行う必要があります。指定された化学薬品のみを使用してください。データシートでは、洗浄が必要な場合は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を推奨しています。指定外の化学薬品や強力な化学液体の使用は、LEDのエポキシレンズや包装材料を損傷し、光出力の低下や早期故障につながる可能性があります。

6.3 保管と取り扱い

静電気放電（ESD）注意：LEDは静電気や電圧サージに敏感です。取り扱う際はリストストラップや静電気防止手袋の使用が推奨されます。すべての設備と作業場は適切に接地されている必要があります。

湿気感受性：LEDは乾燥剤とともに防湿バッグに梱包されています。密封状態では、30°C以下、相対湿度（RH）90%以下で保管し、推奨保存期間は1年です。元の梱包を開封した後は、保管環境は30°Cまたは60% RHを超えてはいけません。乾燥パックから取り出した部品は、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（湿気感受性レベル3、MSL-3）。元のバッグの外で長期間保管する場合は、乾燥剤とともに密閉容器に保管する必要があります。開封状態で1週間以上保管した場合は、リフロー中のポップコーン現象を防ぐために、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間のベーキングが必要です。

7. 梱包と発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LTW-S225DSKS-PHは、業界標準のエンボス加工キャリアテープ（幅8mm）に巻かれた7インチ（178mm）径のリールで供給されます。各リールには4000個が含まれています。テープポケットはトップカバーテープで密封され、輸送と取り扱い中の部品を保護します。梱包はANSI/EIA-481規格に準拠しています。フルリール未満の数量の場合、残りは最小梱包数量500個が指定されています。テープは、連続して最大2つの欠品部品（空のポケット）を許容するように設計されています。

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

LTW-S225DSKS-PH内の各色チップは、順方向電圧特性が異なるため、独立して駆動する必要があります。最も単純な駆動方法は、各チップに直列の電流制限抵抗を使用することです。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F として計算されます。ここで、I_Fは目的の駆動電流（例：20mA）、V_Fは設計マージンに応じてデータシートからの典型的または最大順方向電圧です。特に温度や電源電圧の変動にわたって、より良い一貫性と安定性を得るためには、定電流ドライバ回路が推奨されます。

8.2 設計における熱管理

SMD LEDは小型ですが、効果的な熱管理は性能と寿命にとって極めて重要です。PCBが主要な放熱板として機能します。LEDの熱パッドに接続された十分な銅面積を持つ推奨パッド設計を使用することで、熱放散が助けられます。高出力または高周囲温度のアプリケーションでは、パッケージ下の追加の熱ビアやより大きな銅面が、LED接合部から熱を伝達するために必要になる場合があります。

8.3 光学設計上の考慮事項

サイドビューLEDとして、主な発光はPCB表面と平行です。これは、エッジライティング用の光ガイド、側面発光インジケータの照明、または側面からのキーのバックライトに理想的です。設計者は、光パイプ、レンズ、または拡散板を設計する際に130度の視野角を考慮し、均一な照明と望ましい視覚効果を確保する必要があります。

9. 技術比較と差別化

LTW-S225DSKS-PHの主な差別化要因は、単一のSMDパッケージ内でのデュアルカラー、サイドビュー構成です。これにより、2つの別々のサイドビューLEDを使用する場合と比較してPCBスペースを節約できます。黄色にAlInGaPを使用することで高効率と良好な色純度を提供し、InGaNベースの白色は現代的なクールホワイト光源を提供します。広い130度の視野角と自動組立およびリフロープロセスとの互換性の組み合わせにより、コスト効率の高い大量生産のための汎用性の高い選択肢となっています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 白色と黄色の両方のチップを同じ電流制限抵抗から駆動できますか？
A: できません。順方向電圧（V_F：白色で約3.2V、黄色で約2.0V、20mA時）の大きな違いにより、それらを単一の抵抗と並列に接続すると、深刻な電流不均衡が生じ、一方のチップを過駆動し、もう一方を過小駆動する可能性があります。各チップには独自の独立した電流制御が必要です。

Q: 光度ビンコード（例：R、S、T）の意味は何ですか？
A: ビンコードは、標準テスト電流（20mA）で駆動したときの、その特定のLEDの保証された光出力範囲を示します。例えば、ビンTの白色LEDは、ビンRの白色LED（112-180 mcd）よりも明るくなります（280-450 mcd）。設計者は、製品の輝度の一貫性を確保するために必要なビンを指定します。

Q: このLEDは屋外アプリケーションに適していますか？
A: データシートでは動作温度範囲が-20°Cから+80°Cと指定され、典型的な屋内アプリケーションがリストされています。屋外使用では、より広い温度極限、エポキシを劣化させる紫外線曝露、湿気の侵入などの要因を評価する必要があります。このデバイスは過酷な環境用に特別に定格されていません。

Q: 防湿バッグを開封した後の1週間のリフロー期限はどれほど重要ですか？
A: 信頼性にとって非常に重要です。MSL-3部品が空気から多量の湿気を吸収し、その後リフローはんだ付けの高温にさらされると、湿気の急速な気化により内部の剥離やクラック（ポップコーン現象）が発生し、即時または潜在的な故障につながる可能性があります。期限を超えた場合はベーキングガイドラインに従ってください。

11. 実用的なアプリケーション例

例1: モバイルデバイスステータスインジケータ：単一のLTW-S225DSKS-PHで複数のステータスを提供できます。白色LEDは電源オンまたは充電完了を示し、黄色LEDは充電中またはバッテリー低下を示すことができます。側面発光により、光をデバイス筐体の端まで走る光ガイドに結合させ、洗練されたインジケータを作成できます。

例2: 産業用制御パネルバックライト：これらのLEDのアレーをメンブレンスイッチパネルの端に沿って配置できます。白色LEDは、低照度条件下ですべてのキーの一般的なバックライトを提供します。黄色LEDは特定の機能キー（例：非常停止、警告）に配線され、作動時に明確で目を引く色を提供できます。すべて同じコンパクトな部品フットプリントを使用します。

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を通じ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、電子と正孔が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。光の色は、半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決まります。

• AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン化物）：この材料システムは黄色LEDに使用されます。スペクトルの赤、オレンジ、アンバー、黄色の領域での発光に対応するバンドギャップを持っています。これらの色での高効率で知られています。
• InGaN（インジウムガリウム窒化物）：この材料システムは白色LEDに使用されます。通常、青色発光のInGaNチップが蛍光体コーティングと組み合わされます。チップからの青色光が蛍光体を励起し、蛍光体はより広いスペクトルで光を再放出し、白色光として知覚されます。蛍光体の特定の混合が白色点（例：クールホワイト、ウォームホワイト）を決定します。

サイドビューパッケージ構造は、反射キャビティと成形されたエポキシレンズを使用して、主要な光出力を部品本体の側面に向けます。

13. 技術トレンド

光エレクトロニクス産業は、LTW-S225DSKS-PHのような部品に関連するいくつかの主要分野で進歩を続けています。発光効率の向上（電力入力1ワットあたりのより多くの光出力）への絶え間ない推進があり、エネルギー効率が向上し、より低い駆動電流またはより明るい出力が可能になります。演色性の向上と利用可能な白色点（CCT - 相関色温度）の幅広い範囲は、特に白色LEDのトレンドです。小型化は継続しており、同等またはそれ以上の性能を持つさらに小さなパッケージサイズが可能になっています。さらに、信頼性と寿命の向上は、より高い温度と湿度条件下での継続的な開発目標であり、SMD LEDの潜在的なアプリケーション環境を拡大しています。複数の機能（複数の色や統合ドライバなど）を単一パッケージに統合することも、部品設計における重要なトレンドを表しています。