LTW-326DSKS-5A SMD LED データシート - サイドビュー - 白色 & 黄色 - 20mA - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTW-326DSKS-5Aは、LCDバックライト用途に特化して設計された、デュアルチップ・サイドビュー表面実装型（SMD）LEDです。本コンポーネントは、EIA標準パッケージ内に2つの異なる半導体技術を統合しています：白色発光用の超高輝度InGaN（窒化インジウムガリウム）チップと、黄色発光用のAlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）チップです。その主な設計目的は、空間制約と均一な光分布が極めて重要な液晶ディスプレイ向けに、効率的で信頼性が高く、コンパクトなエッジ照明を提供することです。サイド発光レンズのプロファイルは、光を導光板の側面方向へ効率的に導くように最適化されており、均一なバックライト照明を実現するための基本要件を満たしています。本デバイスは、7インチ径リールに巻かれた8mm幅テープに実装された状態で供給され、現代の電子機器製造で使用される高速自動実装機（ピックアンドプレース）と完全に互換性があります。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。白色InGaNチップの場合、最大連続DC順電流は20mAに指定され、パルス条件下（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）では100mAのピーク順電流が許容されます。黄色AlInGaPチップも同じ20mAのDC電流制限を共有しますが、ピーク電流定格は低い80mAです。最大許容損失は、周囲温度（Ta）25°Cにおいて、白色チップで72mW、黄色チップで48mWと計算されます。これらの定格は、最終アプリケーションにおける熱管理にとって極めて重要です。デバイスの動作温度範囲は-20°Cから+80°C、保存温度範囲は-40°Cから+85°Cです。実装に関する重要な仕様は、赤外線リフローはんだ付け条件であり、ピーク温度260°Cで10秒間という定格は、一般的な無鉛はんだ付けプロファイルに適合しています。

2.2 電気的・光学的特性

電気的・光学的特性は、標準試験条件（Ta=25°C、順電流（IF）=5mA）で測定されます。白色LEDの場合、光度（Iv）は最小28.0 mcdから最大112.0 mcdの範囲です。黄色LEDのIv範囲は低く、7.1 mcdから71.0 mcdです。両色の代表的な指向角（2θ1/2）は130度で、バックライト拡散に適した広い発光パターンを提供します。順方向電圧（VF）は、白色で代表値2.55V（最大3.15V）、黄色で代表値2.0V（最大2.4V）です。逆電流（IR）は、逆電圧（VR）5Vにおいて最大10 µAに制限されています。本デバイスは逆バイアス下での動作を想定していない点に注意することが重要です。黄色LEDの光学的特性は、代表的なピーク発光波長（λP）591 nm、主波長（λd）590 nm、スペクトル半値幅（Δλ）15 nmによってさらに定義されます。指定された試験条件下でのCIE 1931色度図上の色度座標は、代表値でx=0.3、y=0.3です。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、主要な性能パラメータに基づいてLEDを分類する包括的なビニングシステムを採用しており、同一製造ロット内での一貫性を確保します。これは、均一な色と輝度を必要とするアプリケーションにおいて不可欠です。

3.1 白色LEDの順方向電圧（VF）ビニング

白色LEDは、IF=5mA時の順方向電圧に基づき、3つのVFビン（A、B、C）に選別されます。ビンAは2.55Vから2.75V、ビンBは2.75Vから2.95V、ビンCは2.95Vから3.15Vをカバーします。各ビンには±0.1Vの許容差が適用されます。

3.2 光度（Iv）ビニング

白色LEDと黄色LEDには別々のIvビニングテーブルが存在します。白色の場合：ビンN（28.0-45.0 mcd）、ビンP（45.0-71.0 mcd）、ビンQ（71.0-112.0 mcd）。黄色の場合：ビンK（7.10-11.2 mcd）、ビンL（11.2-18.0 mcd）、ビンM（18.0-28.0 mcd）、ビンN（28.0-45.0 mcd）、ビンP（45.0-71.0 mcd）。各輝度ビンには±15%の許容差が適用されます。

3.3 色相（色度）ビニング

該当するLEDの色に適用される色相ビニングは、CIE 1931色度座標を使用します。6つのビン（S1からS6）が定義されており、各ビンは（x, y）座標チャート上の四角形領域を指定します。これらの四角形の各コーナーの座標は、データシートに正確に記載されています。各色相ビンの座標には±0.01の許容差が適用されます。

4. 性能曲線分析

データシートは、非標準条件下でのデバイス挙動を理解するために不可欠な、代表的な電気的・光学的特性曲線を参照しています。具体的なグラフは提供されたテキストには再現されていませんが、通常は順電流（IF）と順方向電圧（VF）の関係（非線形であり、駆動回路設計に重要）が含まれます。もう一つの標準的な曲線は、光度（Iv）対順電流（IF）を示し、出力が駆動電流にどのように比例するかを示し、高電流での効率低下を強調します。光度と周囲温度の関係も重要であり、LEDの出力は一般に接合温度の上昇とともに減少します。黄色LEDの場合、スペクトル分布グラフは通常、590-591 nmピークを中心とした波長に対する相対強度を示し、15 nmの半値幅が色純度を定義します。

5. 機械的・パッケージング情報

5.1 デバイス寸法とピン配置

LEDはEIA標準パッケージ外形に準拠しています。サイドビューレンズが主要な機械的特徴です。ピン割り当ては明確に定義されています：ピンC2は緑/白色InGaNチップ用、ピンC1は黄色AlInGaPチップ用です。パッケージ図面の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±0.10 mmです。この正確な寸法データは、正確なPCBフットプリントの作成と、実装内での適切なフィットを確保するために必要です。

5.2 推奨はんだパッド設計と極性

データシートは、信頼性の高いはんだ接合とリフロー中の適切な位置合わせを確保するための推奨はんだパッド寸法を提供します。また、テープリールの向きに対する推奨はんだ付け方向も示しており、実装プロセスの最適化に役立ちます。実装中の正しい極性の識別は極めて重要であり、逆取り付けはLEDの発光を妨げます。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロセス

本デバイスは、赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスと完全に互換性があります。絶対最大条件は260°Cで10秒間です。推奨リフロープロファイルが示唆されており、通常、予熱ゾーン、熱浸漬ゾーン、制御されたピーク温度と液相線以上時間（TAL）を持つリフローゾーン、制御された冷却ゾーンを含みます。LEDのエポキシレンズや内部ワイヤボンディングへの損傷を防ぐため、260°C/10秒の制限を超えないプロファイルに従うことが重要です。

6.2 洗浄と取り扱い

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。データシートは、洗浄が必要な場合、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。指定外の化学薬品はパッケージ材料を損傷する可能性があります。重要な取り扱い上の注意として、静電気放電（ESD）からの保護が強調されています。一部のICほど高度なESD感受性とは限りませんが、LEDは静電気やサージによって損傷する可能性があります。リストストラップや帯電防止手袋の使用、およびすべての設備が適切に接地されていることを確認することが推奨されます。

6.3 保管条件

保管条件は、湿気に敏感なパッケージが密封されているか開封されているかによって異なります。元の密封袋（乾燥剤入り）が無傷の状態では、LEDは30°C以下、相対湿度（RH）90%以下で保管し、1年以内に使用する必要があります。防湿袋を開封した後は、保管環境が30°Cまたは60% RHを超えてはなりません。元の包装から取り出したデバイスは、1週間以内にIRリフローを行うことを強く推奨します。元の袋の外での長期保管の場合は、吸湿によるリフロー中のポップコーン現象を防ぐため、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素パージ乾燥器中で保管する必要があります。

7. パッケージングおよび発注情報

製品は、自動実装と互換性のあるテープアンドリール形式で供給されます。テープ幅は8mmです。リールは直径7インチで、通常1リールあたり3000個入りです。3000個の倍数ではない発注数量の場合、残数については最小梱包数量500個が指定されます。パッケージングはANSI/EIA 481規格に準拠しています。リールに関する重要な品質上の注意点として、空の部品ポケットはカバーテープで密封されており、リール上の連続して欠落する部品（ランプ）の最大数は2個です。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

8.1 ターゲットアプリケーションシナリオ

LTW-326DSKS-5Aの主な、そして設計されたアプリケーションは、民生用および産業用電子機器におけるLCDバックライトユニット（BLU）のエッジ光源としての用途です。これには、モニター、テレビ、ノートパソコン用ディスプレイ、計器盤、サイネージなどが含まれます。サイドビューレンズは、光を導光板（LGP）のエッジに効率的に結合させるように特別に設計されており、その後、マイクロ構造や拡散パターンを使用して表示領域全体に光を均一に分布させます。

8.2 回路設計上の考慮事項

LEDは電流駆動デバイスであるため、設計者は適切な電流制限機構を実装する必要があります。低電流アプリケーションでは単純な直列抵抗が一般的ですが、特に輝度均一性が重要な場合、より良い安定性と長寿命のためには定電流ドライバが推奨されます。回路は、順電流、逆電圧、および許容損失の絶対最大定格を遵守しなければなりません。熱管理も重要です。パッケージ自体が熱を放散しますが、十分なPCBの銅面積やサーマルビアを確保することで、より低い接合温度を維持し、光出力とデバイスの寿命を維持するのに役立ちます。

8.3 光学設計上の考慮事項

130度の指向角は、導光板および拡散システムの光学設計において考慮する必要があります。LED発光面から導光板エッジまでの距離、およびLED周囲の反射テープの使用は、結合効率とホットスポットの形成に大きな影響を与える可能性があります。このパッケージでの2色LED（白色と黄色）の使用は、2つのチップを独立して駆動することで制御される、色混合や特定の色温度調整が必要なアプリケーションを示唆しています。

9. 技術比較と差別化

このコンポーネントの主要な差別化機能は、標準SMDフットプリントにおけるサイドビューレンズ形状とデュアルチップ（白/黄）構成の組み合わせです。上面発光型LEDと比較して、サイドエミッターは本質的にエッジライト式バックライトアプリケーションに適しており、光を導光板の平面に対して垂直ではなく面内方向へ導くため、光学的損失を低減します。2色の統合により、単色サイド発光パッケージでは得られない設計の柔軟性が可能になります。白色にInGaN、黄色にAlInGaPを使用することは、それぞれの色に対して標準的で信頼性の高い半導体技術を表しており、良好な効率と安定性を提供します。

10. よくある質問（FAQ）

Q: 白色チップと黄色チップをそれぞれ最大DC電流20mAで同時に駆動できますか？

A: はい、ただし総許容損失を考慮する必要があります。白色チップは最大72mW、黄色チップは最大48mWを消費し、合計120mWになります。PCBの熱設計は、この合計熱負荷を管理しなければなりません。

Q: ビニングコードの目的は何ですか？

A: ビニングは、電気的および光学的な一貫性を確保します。均一なバックライトを得るためには、通常、同じIvビンと色相ビンからのLEDを指定し、ディスプレイ全体で目に見える輝度や色のばらつきを避けます。

Q: データシートにはピーク順電流定格が記載されています。これはPWM調光に使用できますか？

A: はい、ピーク電流定格（白色は1/10デューティ比、0.1msパルスで100mA、黄色は80mA）により、短時間の過駆動が可能であり、より広いダイナミックレンジを実現する特定のPWM調光方式で使用できます。ただし、時間平均電流は依然としてDC順電流定格を遵守する必要があり、クリーンで高速な電流パルスを供給するように駆動回路を慎重に設計する必要があります。

Q: 防湿バリア袋を開封した後の1週間のリフロー期限はどれほど重要ですか？

A: 湿気による欠陥を防ぐための強力な推奨事項です。期限を超えた場合は、吸収した湿気を除去するため、適切な湿気感受性レベル（MSL）プロファイルに従ってLEDをベーキング（乾燥）してからリフローを行う必要があります。

11. 実用的なアプリケーション例

典型的な使用例は、7インチ産業用タッチスクリーンディスプレイです。設計では、高均一性と特定の色温度を持つエッジライト式バックライトが要求されます。エンジニアはLTW-326DSKS-5A LEDを選択します。ディスプレイキャビティの下端に沿って12個のLEDを配置したPCBを設計します。はんだパッドレイアウトはデータシートの推奨寸法に従います。各LEDストリングに安定した5mAを供給するため、定電流ドライバICが選択されます。所望の4500Kの白色点を達成するため、設計者は白色InGaNチップのみを駆動することに決定します。色と輝度の一貫性を確保するため、すべてのLEDを色相ビンS3と光度ビンPから指定します。実装中、テープアンドリール包装は自動ピックアンドプレース機で使用されます。基板は、ピーク温度を260°C未満に注意深く制御した無鉛リフロープロセスを受けます。実装後、導光板と光学フィルムが上に組み立てられ、LCD用の明るく均一なバックライトが得られます。

12. 技術原理の紹介

本デバイスは、半導体材料におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。LEDチップのp-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。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。発光の波長（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。InGaNチップはより広いバンドギャップを持ち、青色光を発光するように設計されています。この青色光は、パッケージ内の蛍光体コーティングを励起し、一部の青色光をより長い波長（黄色、赤）にダウンコンバートし、白色光として知覚させます。これは蛍光体変換白色と呼ばれる方法です。AlInGaPチップはより狭いバンドギャップを持ち、蛍光体変換を必要とせずにスペクトルの黄/琥珀色領域の光を直接発光します。サイドビューレンズは、光出力パターンを形成する成形エポキシまたはシリコーンで作られています。

13. 業界動向と発展

特に民生用電子機器におけるLCDバックライトのトレンドは、小型化と高効率化に向かっています。これは、より高い発光効率（ワットあたりのルーメン）を持つLEDの開発を促進し、同じ輝度を達成するために少ないLED数または低い駆動電流で済むようにし、エネルギーを節約し発熱を低減します。また、より狭い発光スペクトルを持つLEDを使用したり、複数の原色（RGB）を組み合わせたりすることで、より広い色域カバレッジを実現するトレンドもあります。この特定の製品は白+黄の組み合わせを使用していますが、他のソリューションでは青色LED + 赤色蛍光体や複数の単色チップを使用する場合があります。非常に薄いディスプレイでは、サイド発光LEDとますます薄くなる導光板との精密な光学的結合は、依然として重要な工学的課題です。さらに、パネル背面に非常に小さな上面発光LEDのアレイを使用するダイレクトライト式Mini-LEDバックライトの台頭は、高ダイナミックレンジ（HDR）ディスプレイに対する別の技術的経路を表していますが、このLEDが可能にするエッジライト式ソリューションは、コスト重視および空間制約のあるアプリケーションでは依然として主流です。