LTST-S326KGJRKT デュアルカラーSMD LED データシート - サイドビュー - AlInGaP グリーン＆レッド - 30mA - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、表面実装デバイス（SMD）LEDランプであるLTST-S326KGJRKTの完全な技術仕様を提供します。この部品は、単一のコンパクトなパッケージ内にグリーンとレッドの発光用に独立したAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）チップを備えた、サイドビュー型のデュアルカラーLEDです。自動プリント基板（PCB）実装用に設計されており、幅広い民生用および産業用電子機器におけるスペース制約の厳しいアプリケーションに最適です。

1.1 主な特長と利点

LTST-S326KGJRKTは、現代の電子設計において以下の主要な利点を提供します：

• デュアルカラー光源：グリーンとレッドの発光用に独立した超高輝度AlInGaPチップを統合し、別々のピン（C1：レッド、C2：グリーン）で制御します。
• サイドビューパッケージ：主な発光は部品の側面から行われるため、エッジライティング、狭いスペースでの状態表示、上面実装が不可能なバックライト用途に適しています。
• 製造互換性：パッケージはEIA規格に準拠し、7インチリール上の8mmテープに供給されるため、高速自動実装機との完全な互換性があります。
• 堅牢な実装プロセス：標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに耐えるように設計されており、信頼性の高い表面実装を容易にします。
• 環境適合性：本デバイスはRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しています。
• 電気的互換性：本デバイスはIC互換性があり、多くの場合、マイクロコントローラやロジック出力からの直接駆動が可能です。

1.2 対象アプリケーションと市場

このLEDは、信頼性の高いコンパクトなインジケータが必要な電子機器における汎用性のために設計されています。主な適用分野は以下の通りです：

• 通信機器：コードレス電話、携帯電話、ネットワークシステムハードウェアの状態表示。
• コンピューティングおよびオフィスオートメーション：ノートパソコンやその他の携帯機器のキーパッドやキーボードのバックライト、周辺機器の状態表示灯。
• 民生および家電製品：様々な家庭用機器の電源、モード、または機能表示。
• 産業機器：パネル表示灯、機械状態表示灯、制御システムフィードバック。
• 特殊ディスプレイ：マイクロディスプレイや、小規模な信号・シンボル照明用光源として適しています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

以下のセクションでは、データシートに定義された主要な電気的、光学的、および信頼性パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

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。通常使用では、これらの限界値またはその近傍での動作は推奨されません。すべての定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 電力損失（Pd）：チップあたり75 mW。これは各LEDチップが熱として放散できる最大電力です。これを超えると、接合温度が過度に上昇し、劣化や故障が加速する可能性があります。
• ピーク順電流（I_FP）：）：
• 連続順電流（I_F）：30 mA DC。これは連続動作時の推奨最大電流であり、輝度と長期信頼性のバランスを取ります。
• 逆電圧（V_R）：5 V。これより高い逆バイアス電圧を印加すると、破壊が生じ、半導体接合を損傷する可能性があります。
• 動作・保管温度：デバイスは-30°Cから+85°Cで動作可能、-40°Cから+85°Cで保管可能です。これらの範囲は、ほとんどの商業および産業環境での機能性を保証します。
• はんだ付け熱耐性：パッケージは、IRリフロー中、リード部で最大260°Cのピーク温度を最大10秒間耐えることができます。これは鉛フリー（無鉛）実装プロセスの標準です。

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=20mA、特に記載がない限り）で測定された代表的な性能パラメータです。これらは回路内でのデバイスの期待される動作を定義します。

• 光度（I_V）：知覚される明るさの主要な尺度です。グリーンチップの場合、代表値は35.0 mcd（ミリカンデラ）で、範囲は18.0 mcd（最小）から112.0 mcd（最大）です。レッドチップの場合、代表値はより高い45.0 mcdで、最小/最大範囲は同じです。この広い範囲は、後述するビニングシステムを必要とします。
• 指向角（2θ_1/2）：130度（代表値）。これは光度がピーク（軸上）値の半分に低下する全角です。拡散レンズを備えたサイドビューLEDに特徴的な広い130°の角度は、広い発光パターンを提供し、面照明や広角視認性に適しています。
• 順電圧（V_F）：20mA時、両色とも代表値2.0 V、最大2.4 V。これは一部の青色または白色LEDと比較して比較的低く、駆動回路設計を簡素化します。色間で一貫したV_Fは、別々に駆動する場合、同様の電流制限抵抗値の使用を可能にします。
• ピーク波長（λ_P）および主波長（λ_d）：
  • グリーン：ピーク574 nm（代表値）、主波長571 nm（代表値）。これはスペクトルの純粋な緑色領域に位置します。
  • レッド：ピーク639 nm（代表値）、主波長631 nm（代表値）。これは標準的な赤色で、深赤色やオレンジ赤色とは異なります。
  主波長は、CIE色度図から導出される、色の単一波長知覚です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：グリーンは約15 nm、レッドは約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（純色）の出力を意味します。
• 逆電流（I_R):逆バイアス5V時、最大10 µA。これは低リークの高品質な接合を示しています。

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、LEDは主要な光学パラメータに基づいて選別（ビニング）されます。LTST-S326KGJRKTは二次元ビニングシステムを使用しています。

3.1 光度（明るさ）ビニング

グリーンとレッドの両チップは、20mA時の光度について同一にビニングされます。ビンコードは最小および最大輝度範囲を定義します。各ビン内の許容差は+/-15%です。

• ビンコード M：18.0 – 28.0 mcd
• ビンコード N：28.0 – 45.0 mcd（代表値を含む）
• ビンコード P：45.0 – 71.0 mcd
• ビンコード Q：71.0 – 112.0 mcd

設計者は、アプリケーションに必要な輝度に基づいて適切なビンを選択する必要があります。より高いビン（例：PまたはQ）を使用すると、最低輝度が高くなることが保証されますが、コストプレミアムが発生する可能性があります。

3.2 グリーンの色相（主波長）ビニング

色の一貫性を制御するために、グリーンチップのみが指定された色相（波長）ビニングを持ちます。各ビンの許容差は+/- 1 nmです。

• ビンコード C：567.5 – 570.5 nm
• ビンコード D：570.5 – 573.5 nm（代表値571 nmを含む）
• ビンコード E：573.5 – 576.5 nm

レッドチップの主波長は代表値（631 nm）として規定されており、このデータシートには正式なビニング表はありません。これは、より厳密なプロセス制御、またはアプリケーションにおける色ずれに対する感度が低いことを示唆しています。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（例：図1、図5）が参照されていますが、それらの一般的な意味合いは設計にとって重要です。

4.1 電流-電圧（I-V）特性

順電圧（V_F）は正の温度係数を持ち、電流とともにわずかに増加します。20mA時の代表的なV_F2.0Vは、電流制限回路を設計する上で重要なパラメータです。単純な直列抵抗で十分な場合が多くあります：R = (V_電源- V_F) / I_F。設計者は、LEDの過駆動を避けるために、最悪ケースの電流計算には最大V_F（2.4V）を使用すべきです。

4.2 光度-順電流特性

光出力（I_V）は、通常動作範囲内では順電流（I_F）にほぼ比例します。LEDを20mA未満で駆動すると、輝度は比例して低下します。20mA以上、最大30mAで動作させると輝度は増加しますが、電力損失と接合温度も増加し、寿命に影響を与え、波長がわずかにシフトする可能性があります。

4.3 温度依存性

すべてのLEDと同様に、AlInGaPチップの性能は温度に敏感です。接合温度が上昇すると：

• 光度の低下：光出力が低下します。データシートにはおそらく減衰曲線が示されています。
• 順電圧の低下：半導体のバンドギャップの変化により、わずかに低下します。
• 波長シフト：一般的に、主波長は温度とともに増加します（より長い波長にシフト）。これは他のいくつかのタイプのLEDよりもAlInGaP LEDで顕著です。重要なアプリケーションでの色安定性のためには、PCB上の適切な熱管理が不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性

デバイスは標準的なSMDフットプリントを使用します。ピン割り当ては明確に定義されています：カソード1（C1）はレッドチップ用、カソード2（C2）はグリーンチップ用です。アノードは、パッケージ図面に従って共通または内部接続されている可能性が高く、正確なレイアウトについては図面を参照する必要があります。すべての重要な寸法はミリメートル単位で提供され、標準公差は±0.1 mmで、信頼性の高い実装とはんだ付けを保証します。

5.2 推奨PCBパッド設計

データシートには、PCB用の推奨ランドパターン（はんだパッドレイアウト）が含まれています。この設計に従うことは、信頼性の高いはんだ接合の達成、適切な位置合わせ、リフロー中の放熱管理にとって重要です。パッド設計は、はんだフィレットの形成を考慮し、トゥームストーニング（リフロー中の一端の浮き上がり）を防止します。

6. はんだ付け、実装、取り扱いガイド

6.1 IRリフローはんだ付けパラメータ

鉛フリー（無鉛）実装の場合、以下のリフロープロファイルが推奨されます：

• 予熱：150–200°C
• 予熱時間：最大120秒。
• ピーク温度：部品リード部で最大260°C。
• 液相線以上時間：部品はピーク温度に最大10秒間さらされるべきです。リフローは最大2回まで実行可能です。

このプロファイルはJEDEC規格に準拠し、信頼性のはんだ接合を形成しながらパッケージの完全性を維持することを保証します。

6.2 手動はんだ付け（必要な場合）

手動リワークが必要な場合は、温度が300°Cを超えないはんだごてを使用してください。はんだパッドとの接触時間は、単一操作で最大3秒に制限する必要があります。過度の熱や時間は、プラスチックパッケージや内部ワイヤボンドを損傷する可能性があります。

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を室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。指定外または強力な化学薬品は、レンズ材料やパッケージエポキシを損傷する可能性があります。

6.4 保管と湿気感受性

LEDは乾燥剤入りの防湿バッグに梱包されています。この密封状態では、≤30°C、≤90% RHで保管し、1年以内に使用する必要があります。元のバッグを開封すると、デバイスは湿気感受性レベル3（MSL3）と評価されます。これは、工場の周囲条件（≤30°C/60% RH）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実施する必要があることを意味します。開封後の長期保管には、乾燥剤入りの密閉容器または窒素環境で保管する必要があります。1週間以上さらされたデバイスは、はんだ付け前に少なくとも20時間、60°Cでベーキングして吸収した湿気を除去し、\"ポップコーン現象\"（リフロー中の蒸気圧によるパッケージ割れ）を防止する必要があります。

6.5 静電気放電（ESD）対策

AlInGaP LEDは静電気放電に敏感です。取り扱いおよび実装中は、適切なESD対策を講じる必要があります。これには、接地リストストラップ、帯電防止マットの使用、およびすべての機器が適切に接地されていることを確認することが含まれます。ESDは即時の故障や、デバイスの寿命を短縮する潜在的な損傷を引き起こす可能性があります。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

部品は、自動実装用に、7インチ（178 mm）径のリールに巻かれたエンボスキャリアテープで供給されます。

• テープ幅：8 mm。
• リールあたり数量：3000個。
• 最小発注数量（MOQ）：残数については500個。
• ポケットカバレッジ：空のポケットはカバーテープで密封されています。
• 欠品部品：梱包規格により、連続して最大2個のLED欠品が許容されます。

梱包はANSI/EIA-481規格に準拠しており、実装機の標準テープフィーダーとの互換性を保証します。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 駆動回路設計

2色は独立したカソードを持つため、別々に駆動できます。各チャネルには、単純な定電流源または電流制限抵抗で十分です。類似したV_Fを考慮すると、同じ電圧レールから駆動する場合、両色に同じ抵抗値を使用できることが多いですが、精度のためには別々の計算を推奨します。マルチプレクシングやPWM調光の場合、駆動電流とスイッチング速度がデバイスの定格内であることを確認してください。

8.2 熱管理

電力損失は低い（チップあたり最大75 mW）ですが、安定した光出力と長期信頼性を維持するためには、特に高周囲温度時や最大連続電流で駆動する場合、PCB上の効果的な熱管理が依然として重要です。PCBパッドが十分な放熱対策を持ち、または銅面に接続されて熱を放散できるようにしてください。

8.3 光学的統合

このLEDのサイドビュー特性は、注意深い機械設計を必要とします。光を所望の視認領域に導いたり、均一なバックライトを作成したりするには、光導波路、反射板、または拡散板が必要になる場合があります。広い130度の指向角は、ホットスポットなしでより広い領域を照らすのに役立ちます。

9. 技術比較と差別化

LTST-S326KGJRKTは、以下の特徴の特定の組み合わせにより市場で差別化されています：

• 単色サイドビューLEDとの比較：同じフットプリントで二重機能を提供し、2つの別々の単色LEDを実装する場合と比較して、PCBスペースと実装時間を節約します。
• トップビューデュアルカラーLEDとの比較：側面発光特性が主要な差別化要因であり、光をPCB表面と平行に発光させる必要がある独自の機械設計を可能にします。
• 他のデュアルカラー技術との比較：両色にAlInGaP技術を使用することで、GaPなどの古い技術と比較して、赤と緑に対して高効率と良好な色飽和度を提供します。
• RGB LEDとの比較：これは二原色（赤/緑）デバイスです。青色または白色光を生成することはできません。これは、赤と緑のインジケータのみを必要とするアプリケーション（例：電源/状態、進行/警告信号）に選択されます。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: 赤と緑のLEDを同時に点灯させて黄色/オレンジ色を作ることはできますか？

A: はい、両方のチップを同時に点灯させることで、各チップの相対的な強度に応じて、合成された光出力は黄色または黄橙色として知覚されます。正確な色相は、2つのチャネル間の電流比を調整することで調整できます。

Q2: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λ_P）は、スペクトルパワー分布が最も高い波長です。主波長（λ_d）はCIE色座標から導出され、同じ色に見える単色光の単一波長を表します。λ_dは、アプリケーションにおける色指定により関連性があります。

Q3: ビニングシステムはなぜ存在し、どのビンが必要かをどのように指定すればよいですか？

A: ビニングシステムは、半導体製造における自然なばらつきを考慮したものです。これにより、顧客は自社製品の特定の輝度と色の一貫性要件を満たすLEDを選択できます。発注時には、必要な光度ビンコード（例：\"N\"）と、グリーンの場合は色相ビンコード（例：\"D\"）を指定して、それらの性能範囲内の部品を受け取ることを保証する必要があります。

Q4: このLEDにはヒートシンクが必要ですか？

A: 通常の動作条件（I_F≤ 30mA、Ta ≤ 85°C）では、専用のヒートシンクは通常必要ありません。ただし、接合温度を可能な限り低く保ち、光出力と寿命を最大化するために、十分な銅パッドやトレースを使用するなど、良好なPCB熱設計が推奨されます。

11. 実用的なアプリケーション例

例1: 携帯機器状態表示：携帯型医療機器では、LEDをメインPCBの端に実装できます。緑は\"準備完了/オン\"、赤は\"エラー/バッテリー低下\"、両方同時点灯は\"スタンバイ/充電中\"を示すことができます。側面発光により、デバイス筐体の薄いスリットを通して光が見えるようになります。

例2: 産業用制御盤バックライト：これらのLEDのアレイを、半透明のメンブレンスイッチパネルの側面に配置できます。側面光がパネル材料に結合し、ラベルやシンボルに対して均一で低グレアのバックライトを提供します。デュアルカラーにより、動作モードを区別できます（例：自動用に緑、手動用に赤）。

12. 技術原理の紹介

LTST-S326KGJRKTは、発光チップにアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体材料を利用しています。AlInGaPは直接遷移型バンドギャップIII-V族化合物半導体です。アルミニウム、インジウム、ガリウムの比率を精密に制御することで、材料のバンドギャップエネルギーを調整できます。順方向バイアスが印加されると、電子と正孔がチップの活性領域で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。これらの光子の波長（色）はバンドギャップエネルギーによって決定されます：より大きなバンドギャップはより短い波長（緑）を生成し、わずかに小さいバンドギャップはより長い波長（赤）を生成します。デバイスには、異なる材料組成で作製された2つのそのようなチップが含まれており、拡散レンズを備えた反射性プラスチックパッケージに収められ、光出力を広い側面発光パターンに形成します。

13. 業界動向と背景

このようなサイドビューSMD LEDの開発は、電子機器の継続的な小型化と、より小さなフォームファクターでの洗練されたユーザーインターフェースへの需要によって推進されています。この製品分野に影響を与えるトレンドには以下が含まれます：

• 統合度の向上：複数の個別インジケータから、スペースを節約し実装を簡素化するためのマルチチップ、マルチカラーパッケージへの移行。
• 高効率化：AlInGaPおよびInGaN（青/緑用）のエピタキシャル成長技術の継続的な改善により、より高い発光効率（電気ワットあたりのより多くの光出力）が実現されています。
• 色の一貫性への需要：色合わせが重要なアプリケーション（マルチLEDアレイや看板など）のニーズを満たすために、より厳密なビニング仕様と高度なウェハーレベルテストが一般的になりつつあります。
• 過酷な環境に対する堅牢性：パッケージ材料と密封技術の向上により、湿気、熱サイクル、化学薬品暴露に対する信頼性が向上し、自動車や屋外用途への使用が拡大しています。

LTST-S326KGJRKTは、この進化する状況の中で、成熟した、十分に特性評価されたソリューションを表しており、デュアルカラー機能、側面発光、および製造性の信頼性の高い組み合わせを提供します。