SMD LED LTST-E212KRKGWT データシート - 外形寸法 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 1.8-2.5V - 電力 75mW - 赤/緑色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-E212KRKGWTは、スペース制約のある用途における自動プリント基板実装のために設計されたコンパクトな表面実装LEDです。拡散レンズを備え、2つの異なる光源技術（赤色発光用のAlInGaPと緑色発光用のInGaN）で利用可能です。この単一パッケージフットプリント内での2色発光能力により、共通の部品位置から複数の色が必要な状態表示、バックライト、サイン用途において汎用性を発揮します。

1.1 中核的利点

• 小型フォームファクタ：小型パッケージサイズは、現代の携帯機器や民生電子機器に見られる高密度PCBレイアウトに理想的です。
• 2色光源：互換性のあるピン割り当てで赤色と緑色のオプションを提供し、2色用途における部品管理とPCB設計を簡素化することで設計の柔軟性を提供します。
• 自動化互換性：7インチリール上の8mmテープにパッケージングされており、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、製造工程を効率化します。
• 堅牢なプロセス互換性：標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセス、特に無鉛（Pbフリー）はんだ実装に必要なプロセスに耐えるように設計されています。
• 環境適合性：本製品はRoHS（有害物質使用制限）指令に適合しています。

1.2 ターゲット市場と用途

このLEDは、幅広い電子機器に適しています。主な用途分野には、通信機器（コードレス電話、携帯電話）、ポータブルコンピューティング（ノートパソコン、タブレット）、ネットワークシステム、家電製品、屋内サインや表示パネルが含まれます。その信頼性と小型サイズは、一貫した性能と効率的な実装が重要な民生用および産業用電子機器において好ましい選択肢となっています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

以下のセクションでは、周囲温度（Ta）25°Cで測定されたLTST-E212KRKGWT LEDに規定された主要な電気的および光学的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発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

• 電力損失（Pd）：赤色および緑色の両バリアントで75 mW。このパラメータは、LEDチップ内で光と熱に変換できる総電気電力（順方向電流 * 順方向電圧）を制限します。
• ピーク順方向電流（I_FP）：80 mA、パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許容されます。DC動作でこれを超えると過熱を引き起こす可能性が高いです。
• DC順方向電流（I_F）：30 mA。これは、信頼性の高い長期動作のための推奨最大連続電流です。
• 温度範囲：動作および保管温度範囲は-40°Cから+100°Cであり、温度変動の大きい環境への適合性を示しています。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、標準試験条件（I_F= 20mA）における代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_V）：代表的な光出力は、赤色LEDで75 mcd、緑色LEDで65 mcdであり、両方の最低保証値は28 mcdです。この強度は、人間の目の明所視応答に一致するようにフィルタリングされたセンサーを使用して測定されます。
• 指向角（2θ_1/2）：代表値として120度が規定されています。この拡散レンズに特徴的な広い指向角は、広い範囲での良好な視認性を確保し、パネルインジケータに適しています。
• 波長：
  • 赤色（AlInGaP）：ピーク発光波長（λ_P）は代表値639 nm。主波長（λ_d）は代表値631 nm。
  • 緑色（InGaN）：ピーク発光波長（λ_P）は代表値574 nm。主波長（λ_d）は代表値566 nm。
  ピーク波長と主波長のわずかな違いは正常であり、発光スペクトルの形状に関連しています。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：両色とも代表値20 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）：20mA時で1.8V（最小）から2.5V（最大）の範囲です。設計上の代表値は中間点付近と考えるべきですが、回路は全範囲に対応する必要があります。±0.1Vの許容差が記載されています。
• 逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5V時で最大10 µA。このデバイスは逆方向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。この試験は品質検証のみを目的としています。

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は性能ビンに分類されます。LTST-E212KRKGWTは、光度用、および緑色バージョンについては主波長用に別々のビンを使用します。

3.1 光度（I_V）ビニング

赤色および緑色LEDは、20mAで測定されたミリカンデラ（mcd）単位の同じ強度ビンコードを共有します。各ビンには11%の許容差があります。

• ビン N：28.0 – 45.0 mcd
• ビン P：45.0 – 71.0 mcd
• ビン Q：71.0 – 112.0 mcd
• ビン R：112.0 – 180.0 mcd

例えば、強度でビンQと表示されたLEDは、71から112 mcdの間の代表的な出力を持ちます。設計者は、アプリケーションで最低輝度レベルを保証するために必要なビンを指定する必要があります。

3.2 緑色の主波長（WD）ビニング

緑色LEDのみが指定された波長ビンを持ち、20mAでナノメートル（nm）単位で測定され、各ビンあたり±1 nmの許容差があります。

• ビン G1：566.0 – 569.0 nm
• ビン G2：569.0 – 572.0 nm
• ビン G3：572.0 – 575.0 nm

このビニングにより、緑色の正確な色合いをより厳密に制御することができ、マルチLEDディスプレイでの色合わせや特定の美的要件において重要です。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフが参照されていますが（例：スペクトル分布の図1、指向角の図6）、ここではそれらの一般的な意味合いを分析します。

4.1 順方向電流対順方向電圧（I-V曲線）

LEDのI-V特性は非線形です。LTST-E212KRKGWTの場合、代表動作電流20mAでは、順方向電圧は1.8Vから2.5Vの間にあります。曲線は、順方向電圧がダイオードのターンオン閾値を超えると電流が急激に増加することを示します。このため、電圧源から駆動する場合、熱暴走を防ぐためにLEDと直列に電流制限抵抗または定電流ドライバを使用する必要があります。

4.2 光度対順方向電流

光出力（光度）は、一般的にデバイスの動作範囲内で順方向電流に比例します。ただし、非常に高い電流では熱の増加により効率が低下する可能性があります。推奨される20mAで動作させることで、輝度と寿命の最適なバランスが確保されます。

4.3 スペクトル分布

参照されるスペクトルグラフは、各色（赤色は約639nm、緑色は約574nm）に対して代表的な半値幅20nmの単一の支配的なピークを示すでしょう。AlInGaP赤色LEDは、他の一部の赤色技術と比較して一般的に狭いスペクトルを持ち、InGaN緑色スペクトルはそのタイプでは標準的です。拡散レンズはこれらの波長の角度分布をわずかに広げますが、ピークスペクトル出力を大きく変えることはありません。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性

SMDパッケージは公称フットプリントを持ちます。重要な寸法にはボディサイズとリード間隔が含まれます。ピン割り当ては正しい向きのために重要です：

• 赤色LED（AlInGaP）：アノードとカソードはピン1と3に割り当てられます。
• 緑色LED（InGaN）：アノードとカソードはピン1と4に割り当てられます。

この違いは、単一のPCBフットプリントでどちらの色も収容できることを意味しますが、駆動回路は正しいピンに接続する必要があります。正確な寸法とパッド位置については、常にパッケージ外形図（データシートに示唆）を参照してください。

5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するために、推奨ランドパターンが提供されています。パッド設計には通常、はんだ付けを容易にしつつ、放熱と強力な接着のための十分な銅面積を提供するためのサーマルリリーフが含まれます。この推奨に従うことで、トゥームストーニング（リフロー中に一端が浮き上がる現象）を防ぎ、信頼性の高いはんだ接合を確保するのに役立ちます。

6. はんだ付け・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

データシートでは、無鉛プロセス条件についてJ-STD-020Bを参照しています。主要な制限を持つ一般的なプロファイルが提案されています：

• 予熱：150°Cから200°C。
• 予熱時間：最大120秒で、温度をゆっくり上昇させフラックスを活性化します。
• ピーク温度：最大260°C。液相線以上（例：217°C）の時間は、はんだペースト仕様に従って制御する必要があります。
• ピーク温度でのはんだ付け時間：最大10秒、またリフローは2回を超えて行わないでください。

最適なプロファイルは特定のPCBアセンブリに依存し、特性評価が必要であることが強調されています。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合、はんだごての温度は300°Cを超えないようにし、接触時間は単一操作のみで最大3秒に制限する必要があります。過度の熱や時間はLEDパッケージや内部ワイヤーボンドを損傷する可能性があります。

6.3 保管と取り扱い

LEDは湿気に敏感です。主要な保管ルールは以下の通りです：

• 密封パッケージ：30°C以下、相対湿度70%以下で保管。ドライパック日付から1年以内に使用してください。
• 開封済みパッケージ：防湿バッグから取り出した部品については、周囲環境を30°C以下、相対湿度60%以下に保ってください。
• フロアライフ：元の包装を開封後、168時間（7日）以内にIRリフローを完了することが推奨されます。
• 再ベーキング：暴露時間が168時間を超えた場合、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、\"ポップコーン\"現象（リフロー中のパッケージ割れ）を防止する必要があります。

6.4 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、常温で1分未満、エチルアルコールやイソプロピルアルコールなどの指定されたアルコール系溶剤のみを使用してください。指定外の化学薬品はプラスチックレンズやパッケージ材料を損傷する可能性があります。

7. 包装と発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

本製品は、保護カバーテープ付きのエンボスキャリアテープに標準供給され、直径7インチ（178mm）のリールに巻かれています。標準リール数量は3000個です。残数注文には最小包装数量500個が利用可能です。テープおよびリール寸法はANSI/EIA-481仕様に準拠しており、標準自動実装装置のフィーダーとの互換性を確保しています。

8. アプリケーションノート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

最も一般的な駆動方法は、電圧源（V_CC）と電流制限抵抗（R_S）を直列に接続する方法です。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R_S= (V_CC- V_F) / I_F。例えば、5V電源、代表的なV_F2.2V、希望するI_F20mAの場合：R_S= (5 - 2.2) / 0.02 = 140 Ω。最も近い標準値（例：150 Ω）が選択され、電流はわずかに減少します。抵抗の定格電力は少なくともI_F²* R_S.

である必要があります。

8.2 熱管理

電力損失は低い（最大75mW）ですが、適切な熱設計はLEDの寿命を延ばします。推奨されるPCBパッドが十分な銅面積に接続され、ヒートシンクとして機能するようにしてください。高温環境下で絶対最大電流（30mA DC）を連続して動作させることは避けてください。これは光束維持率の低下を加速します。

8.3 逆電圧保護

デバイスは逆バイアス用に設計されていないため、逆電圧が発生する可能性のある回路（例：バックツーバックLED構成や誘導性負荷の場合）では保護回路を組み込むことが賢明です。LEDと並列に接続された単純なダイオード（カソードからアノードへ）でこの保護を提供できます。

9. 技術比較と差別化

LTST-E212KRKGWTの主な差別化点は、標準化されたSMDパッケージ内でのデュアルソース（AlInGaP/InGaN）、2色発光能力にあります。単色LEDと比較して、設計の柔軟性を提供します。他の2色LEDに対しては、成熟した効率的な半導体材料（赤色用AlInGaP、緑色用InGaN）の使用により、一般的に良好な発光効率と温度に対する安定した性能が得られます。拡散レンズによる広い120度の指向角は、狭角LEDに対する重要な特徴であり、広範囲の視認性を必要とする用途で優れています。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 このLEDを3.3Vまたは5Vのマイクロコントローラピンから直接駆動できますか？回答：

いいえ、直接はできません。マイクロコントローラのGPIOピンは、電流供給/吸収能力が限られている（多くの場合20-25mA）電圧源です。LEDを直接接続すると、LEDの最大電流とGPIOピンの定格の両方を超えるリスクがあり、両方を損傷する可能性があります。常に直列の電流制限抵抗またはトランジスタ駆動回路を使用してください。

10.2 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？回答：_Pピーク波長（λ_d）は、スペクトルパワー分布が最大となる単一波長です。主波長（λ_d）は、指定された白色基準と組み合わせたときに、LEDの知覚色に一致する単色光の単一波長です。λ

は人間の色知覚により密接に関連しています。

10.3 なぜ保管条件がそれほど厳しいのですか？回答：

プラスチックLEDパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部圧力を発生させ、パッケージの剥離やダイの割れ（\"ポップコーン\"現象）を引き起こす可能性があります。厳格な保管およびベーキング手順は、この故障モードを防止するために水分含有量を制御します。

11. 実践的な設計ケーススタディシナリオ：

非常にコンパクトなスペースで、赤色（故障/エラー）と緑色（動作中/準備完了）のインジケータを必要とするネットワークルータの状態表示パネルを設計する。実装：

LTST-E212KRKGWTを使用することで、単一のPCBフットプリントを両方の状態色に使用できます。PCBレイアウトには推奨パッドパターンを含めます。マイクロコントローラのファームウェアは2つのGPIOピンを制御し、それぞれが適切な電流制限抵抗（例：5V電源用に150Ω）を介してLEDのピン1（共通アノード）に接続されます。一方のGPIOはピン3（赤色カソード）を駆動し、もう一方はピン4（緑色カソード）を駆動します。この設計により、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スペースが半分になり、実装が簡素化されます。

12. 動作原理

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、n型領域からの電子が活性層内のp型領域からの正孔と再結合します。この再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。発光の特定の波長（色）は、使用される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。LTST-E212KRKGWTは、赤色光にAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）、緑色光にInGaN（インジウムガリウム窒化物）を利用しており、各材料はそれぞれのスペクトルにおける効率と色純度のために選択されています。

13. 技術トレンド