LTST-S326TBKFKT-5A SMD LED データシート - サイドビュー デュアルカラー（ブルー/オレンジ） - EIAパッケージ - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-S326TBKFKT-5Aは、コンパクトなサイドビュー型デュアルカラー表面実装デバイス（SMD）LEDランプです。自動プリント基板（PCB）実装用に設計されており、スペースが厳しく制限されるアプリケーションに最適です。本デバイスは、単一パッケージ内に2つの異なる半導体チップを内蔵しています：青色発光用のInGaN（窒化インジウムガリウム）チップと、オレンジ色発光用のAlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）チップです。この構成により、1つのコンポーネント占有面積から2つの独立した状態表示またはバックライト色を実現できます。

このLEDの主な市場は、多様な民生用および産業用電子機器を含みます。その小型サイズと大量生産プロセスとの互換性は、携帯機器、通信機器、コンピュータハードウェア、および様々なインジケータ用途に適しています。

1.1 主な特長と利点

• 1パッケージでのデュアルカラー：青色とオレンジ色の光源を統合し、PCBスペースを節約し、マルチステータス表示の設計を簡素化します。
• 高輝度：高輝度InGaNおよびAlInGaPチップ技術を採用し、良好な光度を実現。
• 業界標準パッケージ：EIA（Electronic Industries Alliance）規格に準拠し、自動実装機との互換性を確保。
• RoHS準拠：有害物質使用制限指令に準拠して製造。
• リフローはんだ付け対応：赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに耐える設計で、現代のPCB実装に不可欠。
• スズメッキリード：はんだ付け性と電気接続の長期信頼性を向上。

1.2 対象アプリケーション

• キーパッド、キーボード、マイクロディスプレイのバックライト。
• 通信・ネットワーク機器の状態および電源インジケータ。
• 家電製品およびオフィスオートメーション機器の信号・シンボル照明。
• 産業機器の状態表示パネル。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

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限界を定義します。この条件下またはこの条件での動作は保証されません。

• 電力損失（Pd）：青色：76 mW、オレンジ：62.5 mW。これは、周囲温度（Ta）25°CにおいてLEDが熱として放散できる最大電力です。これを超えると過熱や寿命低下を引き起こす可能性があります。
• 直流順電流（IF）：青色：20 mA、オレンジ：25 mA。印加可能な最大連続電流です。実際の回路では、LEDと直列に電流制限抵抗が必須です。
• ピーク順電流：青色：100 mA、オレンジ：60 mA（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms時）。この定格は、マルチプレックス表示などのパルス動作に関連します。
• 温度範囲：動作：-20°C ～ +80°C；保管：-30°C ～ +100°C。デバイスの性能は動作範囲内で規定されています。
• はんだ付け条件：260°Cで10秒間耐性あり。これは一般的な無鉛（Pbフリー）リフロープロファイルに適合します。

2.2 電気光学特性

Ta=25°C、標準試験電流（IF）=5 mAで測定した、代表的な性能を定義するパラメータです。

• 光度（Iv）：知覚される明るさの主要な尺度です。青色チップでは11.2 mcd（最小）から45.0 mcd（最大）の範囲です。オレンジチップでは18.0 mcdから112.0 mcdの範囲です。オレンジチップは一般に高い発光効率を示します。
• 指向角（2θ1/2）：130度（両色とも代表値）。この広い指向角はサイドビューLEDの特徴で、エッジライトやインジケータ用途に適した広い発光パターンを提供します。
• 順方向電圧（VF）：青色：2.6V ～ 3.4V；オレンジ：1.6V ～ 2.4V（IF=5mA時）。順方向電圧は回路設計の重要なパラメータであり、LED両端の電圧降下と必要な直列抵抗の値を決定します。青色LEDは、より広いバンドギャップ半導体材料のため、より高い駆動電圧を必要とします。
• ピーク波長（λP）および主波長（λd）：青色：λP ～468 nm、λd 463-477 nm。オレンジ：λP ～611 nm、λd 598-612 nm。主波長は知覚される色を定義します。スペクトル半値幅（Δλ）は青色で25 nm、オレンジで17 nmであり、色純度を示します。
• 逆方向電流（IR）：VR=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。このパラメータは試験目的のみです。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。

3. ビニングシステムの説明

生産の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-S326TBKFKT-5Aは光度のビニングシステムを使用しています。

3.1 光度ビニング

光度出力は、各ビン内で±15%の許容差を持つビンに分類されます。

• 青色チップビン：L（11.2-18.0 mcd）、M（18.0-28.0 mcd）、N（28.0-45.0 mcd）。
• オレンジチップビン：M（18.0-28.0 mcd）、N（28.0-45.0 mcd）、P（45.0-71.0 mcd）、Q（71.0-112.0 mcd）。

このビニングにより、設計者はアプリケーションに必要な保証された最低輝度を持つ部品を選択でき、最終製品の視覚的一貫性を確保できます。特定の製造ロットのビンは、通常、注文コードまたは梱包ラベルに表示されます。

4. 性能曲線分析

PDFでは代表的な曲線が参照されていますが、抜粋には含まれていません。標準的なLEDの動作に基づき、以下の分析は与えられたパラメータから推測されます。

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

I-V関係は指数関数的です。青色LEDでは、オレンジLED（～1.6V）と比較して、ターンオン電圧が高くなります（～2.6V）。順電圧がこの閾値を超えると、電流が急激に増加する曲線を示します。順電圧は温度上昇とともに減少するため、電圧源で駆動した場合、熱暴走を防ぐために適切な電流制御（直列抵抗または定電流ドライバによる）が不可欠です。

4.2 光度対順電流

光度は、ある点までは順電流にほぼ比例します。推奨直流電流（20/25 mA）を超えて動作させると、輝度は増加しますが、電力損失の増加、効率の低下、ルーメン減衰（時間経過による光出力の低下）の加速という代償が伴います。

4.3 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。接合温度が上昇すると：光度は一般に減少し、順方向電圧（VF）はわずかに減少し、主波長がシフトする可能性があります（InGaNでは一般に長波長側へ）。指定された動作温度範囲-20°C～+80°Cは、公表された特性が有効である周囲条件を定義します。性能と寿命を維持するためには、PCB上での適切な熱管理が重要です。

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

本デバイスはEIA標準SMDパッケージ外形に準拠しています。主要寸法にはボディサイズとリード間隔が含まれます。特に指定がない限り、すべての寸法の公差は±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C1はオレンジ（AlInGaP）チップのアノードに割り当てられ、ピンC2は青色（InGaN）チップのアノードに割り当てられています。カソードは共通です。パッケージはウォータークリア、つまりレンズが透明であり、チップの本来の色が見えるようになっています。

5.2 推奨PCBパッド設計と極性

信頼性の高いはんだ付けと適切な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。設計には通常、サーマルリリーフやソルダーマスク定義が含まれます。実装時には極性を厳守する必要があります。デバイス本体のマーキング（通常はドットまたは切り欠き）はカソード（共通）側を示します。極性を誤るとLEDは点灯せず、逆電圧を印加すると損傷する可能性があります。

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

無鉛（Pbフリー）はんだプロセス向けに、推奨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：予熱ゾーン（150-200°C）、予熱時間（最大120秒）、ピーク温度（最大260°C）、液相線以上時間（ピーク温度時、最大10秒）です。デバイスはこれらの条件下で最大2回のリフローサイクルに耐えることができます。熱衝撃、デラミネーション、LEDチップおよびエポキシレンズへの損傷を防ぐため、このプロファイルへの遵守が重要です。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、注意して行う必要があります。はんだごて先端温度は300°Cを超えてはならず、リードごとはんだ付け時間は最大3秒に制限する必要があります。熱ストレスを最小限に抑えるため、手はんだ付けでは1回のはんだ付けサイクルのみが推奨されます。

6.3 保管および取り扱い条件

保管（未開封パッケージ）：30°C以下、相対湿度（RH）90%以下で保管。乾燥剤入りの元の防湿バッグで保管した場合の保存寿命は1年です。
保管（開封済みパッケージ）：密封包装から取り出した部品については、周囲環境は30°C / 60% RHを超えてはなりません。部品は1週間以内に使用する必要があります（MSLレベル3）。元のバッグ外での長期保管の場合は、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止する必要があります。
ESD対策：LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。潜在的なまたは致命的な故障を防ぐため、接地された作業台でリストストラップまたは静電気防止手袋を使用して取り扱う必要があります。

6.4 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。過酷なまたは未指定の化学薬品はプラスチックパッケージ材料を損傷し、変色やひび割れを引き起こす可能性があります。

7. 梱包および注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは、7インチ（178 mm）径のリールに巻かれた8mm幅のエンボスキャリアテープに梱包されて供給されます。これは自動実装装置の標準梱包形態です。各リールには3000個が含まれます。テープには輸送および取り扱い中の部品を保護するためのカバーテープが付いています。梱包はANSI/EIA-481規格に準拠しています。

7.2 最小注文数量およびリール詳細

標準のフルリール数量は3000個です。フルリール未満の数量については、残数部品に対して最小梱包数量500個が適用されます。梱包仕様では、テープ内で連続して最大2個までの部品欠品が許容されます。

8. アプリケーション設計の提案

8.1 回路設計上の考慮事項

• 電流制限：常に直列抵抗を使用して、順電流を所望の値（例：試験用5 mA、最大輝度の場合は最大直流定格まで）に制限してください。抵抗値はオームの法則を使用して計算します：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、Vccは電源電圧、VFはLED順方向電圧（安全設計のため最大値を使用）、IFは所望の電流です。
• 電源：安定した直流電源を確保してください。リップルや電圧スパイクは輝度と寿命に影響を与える可能性があります。
• 並列接続：個別の電流制限抵抗なしでLEDを直接並列接続することは避けてください。VFのわずかなばらつきにより、1つのLEDが大部分の電流を引き込む電流ホギングが発生する可能性があります。

8.2 熱管理

SMD LEDは小型ですが、電力損失（最大76 mW）により熱が発生します。LEDのカソード/アノードパッドに接続された十分な銅面積（サーマルパッド）をPCBに確保し、ヒートシンクとして機能させてください。LEDを他の発熱部品の近くに配置することは避けてください。

8.3 光学統合

このLEDのサイドビュー特性は、光をPCB表面と平行に導く必要があるアプリケーション、例えばエッジライトパネル用の光導波路や前面パネルのシンボル照明などに最適です。均一な照明を確保するために、光パイプや拡散板を設計する際には130度の指向角を考慮してください。

9. 技術比較と差別化

LTST-S326TBKFKT-5Aの主な差別化点は、標準SMDパッケージ内でのデュアルカラー、サイドビュー構成にあります。2つの別々の単色LEDを使用する場合と比較して、必要なPCB占有面積を50%削減します。青色にInGaN、オレンジにAlInGaPを使用することで、輝度と色飽和度の良好な組み合わせを提供します。広い指向角は、横方向照明タスクにおいてトップビューLEDに対する特定の利点です。標準IRリフローおよびテープ＆リール梱包との互換性は、大量生産、コスト効率の高い製造プロセスに適合しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 両方の色を同時に点灯できますか？

いいえ、2つのチップは共通カソードを共有していますが、独立したアノード（オレンジ用C1、青色用C2）を持っています。これらは別々の電流源（例：マイクロコントローラからの2つのGPIOピン、それぞれに独自の直列抵抗）で駆動する必要があります。両方のアノードに接続された単一の電源で同時に駆動することは、このピン構成では不可能です。

10.2 なぜ2色で順方向電圧が異なるのですか？

順方向電圧は、半導体材料のバンドギャップエネルギーの基本的な特性です。青色光はより高い光子エネルギーを持つため、より広いバンドギャップ（InGaN）を持つ半導体を必要とします。広いバンドギャップは高い順方向電圧と相関します。AlInGaPからのオレンジ色光はより低い光子エネルギーを持ち、したがってより低い順方向電圧となります。

10.3 ウォータークリアレンズとはどういう意味ですか？

ウォータークリアまたは透明レンズは、光を拡散しません。LEDチップの真の、飽和した色が見えるようにします。これは、光を散乱させてより広く柔らかい発光パターンを作り出すが、知覚される色飽和度と軸上強度がわずかに低下することが多い拡散またはミルキーレンズとは対照的です。

10.4 注文時のビンコードはどのように解釈すればよいですか？

ビンコード（例：青色用N、オレンジ用Q）は、その製造ロットの保証された光度範囲を指定します。製品内のすべてのユニット間で輝度の一貫性を確保するために、注文時に必要なビンを指定する必要があります。指定しない場合、製品の範囲内で利用可能な任意のビンの部品を受け取る可能性があります。

11. 実践的な設計と使用例

シナリオ：ネットワークルーター用デュアルステータスインジケータ設計者は2つの状態インジケータ（電源とネットワークアクティビティ）が必要ですが、前面パネルのスペースが限られています。彼らは1つのLTST-S326TBKFKT-5Aを使用します。オレンジチップ（C1）は定電流5mA源に接続され、電源オン（点灯）を示します。青色チップ（C2）は、1Hzで点滅するようにプログラムされたマイクロコントローラのGPIOピンに接続され、ネットワークアクティビティを示します。単一のコンポーネント占有面積で2つの異なる視覚信号を提供します。サイドビュー発光は、光を前面パネルのラベルに導く小さなカスタム成形光導波路に結合されます。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネセンスによっ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、n型材料からの電子がp型材料からの正孔と再結合します。この再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。発光の色（波長）は、半導体材料のエネルギー帯域幅によって決まります。InGaN材料はより短い波長（青色、緑色、白色）に、AlInGaP材料はより長い波長（赤色、オレンジ色、黄色）に使用されます。サイドビューパッケージは、反射キャビティと成形エポキシレンズを組み込み、チップからの光出力を横方向に形成・指向させます。

13. 技術トレンド

インジケータおよびバックライト用SMD LEDのトレンドは、より高い効率（ワット当たりのルーメン）、より小さなパッケージサイズ、および統合の増加に向かって続いています。超小型フットプリント（例：0402、0201メートル法）でのデュアルカラーおよびマルチカラーパッケージがより一般的になりつつあります。また、色の一貫性の向上とビニング公差の厳格化にも焦点が当てられています。さらに、過酷な環境でのより高い信頼性と性能への要求が、パッケージ材料とチップ技術の進歩を推進しています。効率的な電流駆動、熱管理、およびESD保護の原則は、すべてのLEDアプリケーションの基礎であり続けます。