SMD LED LTST-E142KRKFKT データシート - 赤/オレンジ 2色 - 30mA - 75mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、自動化されたプリント基板（PCB）実装向けに設計された、2色の表面実装LED（発光ダイオード）の仕様を詳細に説明します。このデバイスは、スペースに制約のあるアプリケーション向けに設計されており、単一パッケージから赤とオレンジの光を発光する組み合わせを提供します。その小型サイズと標準的な実装プロセスとの互換性により、多様な現代の電子機器への統合に適しています。

1.1 主な特長とターゲット市場

この部品の主な利点は、RoHS（有害物質使用制限）指令への準拠、自動ピックアンドプレースマシン用の業界標準である7インチリール上の8mmテープへの梱包、および赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスとの完全な互換性です。JEDEC Level 3の湿気感受性レベルに事前調整されており、実装時の信頼性を確保しています。

ターゲットアプリケーションは、通信機器（ルーター、モデムなどの状態表示）、オフィスオートメーション機器（プリンター、スキャナーの操作パネルバックライトなど）、家電製品、および様々な産業機器など、複数の分野に及びます。明確で信頼性の高い視覚的フィードバックが必要とされる状態表示、シンボル照明、フロントパネルバックライトなどによく使用されます。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

このセクションでは、絶対最大定格および標準動作パラメータによって定義される、デバイスの主要な性能特性について、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 絶対最大定格と熱特性

このデバイスは、赤およびオレンジチップの両方に対して、最大連続順方向電流（DC）30mAの定格を持ちます。パルス条件（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）では、ピーク順方向電流80mAを扱うことができます。最大許容損失は75mWです。動作および保管温度範囲は-40°Cから+100°Cと規定されており、過酷な環境への適合性を示しています。

熱管理はLEDの長寿命にとって重要です。接合部から周囲への熱抵抗（Rθja）の標準値は、両色とも155°C/Wです。最大接合温度（Tj）が115°Cであるため、この熱抵抗値は、過熱や早期故障を防ぐために、所定の周囲条件下で許容される最大損失を決定します。

2.2 電気的・光学的特性

電気的および光学的性能は、順方向電流20mA、周囲温度25°Cという標準試験条件で測定されます。

• 光度（Iv）：赤色LEDの場合、光度は最小90 mcdから最大280 mcdの範囲です。オレンジLEDはより高い出力を提供し、140 mcdから450 mcdの範囲です。光度が軸上値の半分となる標準視野角（2θ1/2）は、両方とも120度であり、広いビームパターンを提供します。
• スペクトル特性：赤色LEDの標準発光ピーク波長（λp）は639 nm、主波長（λd）の範囲は623-638 nmです。オレンジLEDのλpは609 nm、λdの範囲は598-610 nmです。スペクトル線半値幅（Δλ）は両方とも標準で15 nmであり、色純度を定義します。
• 電気的パラメータ：両色の順方向電圧（Vf）は、20mA時で1.7V（最小）から2.5V（最大）の範囲です。最大逆方向電流（Ir）は、逆方向電圧（Vr）5V時に10 μAです。このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていないことに注意することが重要です。このパラメータは赤外線試験の参考値に過ぎません。

3. ビニングシステムの説明

製造における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは主要なパラメータに基づいてビン（等級）に分類されます。

3.1 光度（Iv）ビニング

発光出力は、定義された最小値と最大値を持つ特定のビンに分類されます。各ビンの許容差は±11%です。

• 赤色LEDビン：コードには、Q2（90.0-112.0 mcd）、R1（112.0-140.0 mcd）、R2（140.0-180.0 mcd）、S1（180.0-224.0 mcd）、S2（224.0-280.0 mcd）が含まれます。
• オレンジLEDビン：コードには、T2（140-180 mcd）、U1（180-224 mcd）、U2（224-280 mcd）、V1（280-355 mcd）、V2（355-450 mcd）が含まれます。

3.2 主波長（Wd）ビニング

特にオレンジLEDでは、主波長ビンにより正確な色制御が確保されます。ビンはF1（598-602 nm）、F2（602-606 nm）、F3（606-610 nm）であり、各ビンの許容差は±1 nmと厳密です。この精密なビニングは、交通信号や一貫したパネルバックライトなど、特定の色座標を必要とするアプリケーションにおいて不可欠です。

4. 性能曲線分析

PDFでは標準的な性能曲線が参照されていますが、その具体的なグラフィカルデータは本文では提供されていません。標準的なLEDの動作に基づくと、これらの曲線は通常、順方向電流と光度の関係（I-V曲線）、周囲温度が光出力に及ぼす影響、およびスペクトルパワー分布を示すものです。設計者はこれらの曲線を使用して、非標準条件（異なる駆動電流や温度など）下での性能を理解し、所望の輝度と効率のために回路設計を最適化します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法とピン配列

このデバイスはEIA標準パッケージ外形に準拠しています。特に断りのない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般的な公差は±0.2 mmです。部品は拡散レンズを備えています。ピン配列は特定されており、ピン2と3は赤色LEDチップに、ピン1と4はオレンジLEDチップに割り当てられています。PCBレイアウトおよび実装時の正しい極性の識別は、正常な機能にとって重要です。

5.2 推奨PCB実装パッド

信頼性の高いはんだ付けと適切な機械的位置合わせを確保するために、PCB用の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。この推奨パターンに従うことで、良好なはんだフィレット、熱放散が達成され、リフロー時のトゥームストーニング（立ち上がり）や位置ずれを防ぐことができます。

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プロファイル

このデバイスは、鉛フリー（Pbフリー）はんだ付けプロセスと互換性があります。J-STD-020B規格に準拠した、推奨IRリフロープロファイルが参照されています。主要なパラメータには、最大ピーク温度260°C、最大120秒間で200°Cまでの予熱段階が含まれます。このプロファイルは、LEDパッケージへの熱ストレスを最小限に抑えながら、信頼性の高いはんだ接合を確保するように設計されています。

6.2 保管および取り扱い

はんだ付け性を維持するためには、適切な保管が不可欠です。防湿バッグが密封されている場合、LEDは30°C以下、相対湿度70%以下で保管する必要があり、推奨保管寿命は1年です。バッグを開封した後は、保管環境が30°C、60%RHを超えないようにしてください。168時間（レベル3）を超えて暴露された部品は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも48時間ベーキングを行い、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。

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が推奨されます。指定外の化学薬品は、LEDパッケージやレンズを損傷する可能性があります。

7. 梱包および発注情報

標準梱包は、直径7インチ（178mm）のリールに巻かれた、幅8mmのエンボス加工キャリアテープです。各リールには4000個が含まれます。フルリール未満の数量については、最小梱包数量500個が用意されています。梱包はANSI/EIA 481仕様に従います。テープは部品を保護するためのカバーテープで密封されており、リール内の連続欠品（欠灯）の最大数は2個です。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

この2色LEDは、複数の状態表示を必要とするアプリケーションに理想的です。例えば、ネットワークスイッチでは、赤色LEDが故障やエラー状態を示し、オレンジLEDがアクティビティや警告状態を示すことができます。民生電子機器では、ボタンの2色バックライトや、アンバー/赤の状態表示シンボルの作成に使用できます。その広い視野角は、様々な角度から視認可能なインジケーターに適しています。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：各LED色に対して、常に直列の電流制限抵抗（または定電流ドライバ）を使用してください。抵抗値は、電源電圧、LEDの順方向電圧（保守的な設計には最大Vfを使用）、および所望の動作電流（≤30mA DC）に基づいて計算する必要があります。
• 熱管理：損失（P = Vf * If）と熱抵抗を考慮してください。高い周囲温度下や高電流で駆動する場合、接合温度を115°C以下に保つために、十分なPCBの銅面積または他の放熱方法を使用することを確認してください。
• ESD保護：明示されていませんが、実装中は常に適切なESD（静電気放電）対策を講じてLEDを取り扱うことを推奨します。

9. 技術比較と差別化

この部品の主な差別化要因は、単一のコンパクトなSMDパッケージでの2色発光機能です。2つの別々の単色LEDを使用する場合と比較して、PCBスペースを節約し、部品点数を削減し、実装を簡素化します。広い120度の視野角は、パネル表示用の狭いビームLEDに対するもう一つの利点です。輝度と波長の両方に対する精密なビニングは、設計者に大量生産における予測可能な性能と色の一貫性を提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 赤とオレンジのLEDをそれぞれ20mAで同時に駆動できますか？

A: できません。絶対最大許容損失は75mWです。両方のLEDがVf=2.5V、If=20mAで点灯した場合、総損失は100mW（2.5V*20mA*2）となり、定格を超えます。同時動作には、各LEDの電流を減額するか、一度に一方のみが点灯するようにする必要があります。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λp）は、発光光パワーが最大となる波長です。主波長（λd）は、人間の目が光の色と一致すると知覚する単一波長です。視覚的アプリケーションにおける色指定には、λdの方がより関連性があります。

Q: 逆方向電流は5Vで10μAです。このLEDをAC回路で使用できますか？

A: できません。データシートは、このデバイスが逆方向動作用に設計されていないことを明示しています。逆方向電圧、特にAC回路での印加は、LEDを損傷する可能性があります。ACで使用する場合は、LEDを保護するために外部回路（整流器など）を使用する必要があります。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：電源ユニット用デュアルステータスインジケーター

設計者がデスクトップ電源用のPCBを作成しています。AC電源が供給されている時（スタンバイ）とDC出力がアクティブな時を示す2つのインジケーターが必要です。この2色LEDを使用することで設計が簡素化されます。オレンジLED（ピン1 & 4）は、電流制限抵抗を介してスタンバイ電圧レールに接続されます。赤色LED（ピン2 & 3）は、別の抵抗を介してメインDC出力レールに接続されます。PCBフットプリントは1つの部品位置のみを必要とします。広い視野角により、シャーシ前面からステータスが視認可能です。設計者は、十分な輝度を確保するために、赤色にはR2ビン、オレンジにはU1ビンを選択します。実装時には、信頼性を確保するために推奨リフロープロファイルと保管ガイドラインに従います。

12. 原理紹介

発光ダイオード（LED）は、電流が流れると光を発する半導体デバイスです。この現象はエレクトロルミネセンスと呼ばれます。この特定のデバイスでは、赤色光はアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体材料によって生成され、これは赤色およびオレンジ色の波長を効率的に生成します。チップ上の拡散レンズは光を散乱させ、狭いビームではなく広い120度の視野角を作り出します。2色機能は、同じパッケージ内に2つの別々の半導体チップ（赤色1つ、オレンジ1つ）を収め、それぞれに独立した電気的接続（アノードとカソード）を持つことで実現されています。

13. 開発動向

SMD LED技術の一般的な動向は、より高い効率（ワット当たりのルーメン数）に向かって継続しており、より低い電流でより明るい出力と消費電力の削減を可能にしています。また、光学的性能を維持または向上させながら、さらなる小型化を目指す動きもあります。製造における自動光学検査の向上に伴い、色の一貫性とより厳密なビニング公差が標準となっています。さらに、制御電子機器（定電流ドライバやPWMコントローラーなど）をLEDパッケージに直接統合する動きは新興のトレンドであり、エンドユーザーの回路設計を簡素化します。RoHS準拠および鉛フリー高温リフロープロセスとの互換性の原則は、現在業界の基本的な要件となっています。