SMD LED LTST-E142KGKEKT データシート - パッケージ 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 1.7-2.5V - 電力 75mW - グリーン/レッド デュアルカラー - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）であるLTST-E142KGKEKTの仕様を詳細に説明します。この部品は、グリーン光を発するものとレッド光を発するものという、2つの異なるLEDチップを単一のコンパクトなパッケージ内に統合しています。主な設計目的は、現代の電子アセンブリにおける状態表示、バックライト、シンボル照明のための信頼性が高く、スペース効率の良いソリューションを提供することです。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本デバイスは自動実装プロセス向けに設計されており、赤外線リフローはんだ付けおよび標準的なピックアンドプレース装置との互換性を特徴とします。その極小フットプリントは、基板スペースが限られているアプリケーションに適しています。主なターゲット市場には、通信インフラ（ネットワークスイッチ、ルーターなど）、民生電子機器（ノートパソコン、モバイルデバイス）、オフィスオートメーション機器、家電製品、産業用制御パネルなどが含まれます。その主な機能は、視覚的な状態または信号インジケータとして機能することです。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

以下のセクションでは、標準試験条件（Ta=25°C）におけるデバイスの動作限界と性能特性の詳細な内訳を提供します。

2.1 絶対最大定格

これらの値は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。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。グリーンおよびレッドチップの両方について：最大連続DC順電流は30 mAです。ピーク順電流（パルス条件：1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）は80 mAです。最大電力損失は75 mWです。デバイスの動作および保管温度範囲は-40°Cから+100°Cです。

2.2 熱特性

熱管理は、LEDの長寿命と性能安定性にとって重要です。両チップの最大許容接合温度（Tj）は115°Cです。接合部から周囲環境への代表的な熱抵抗（Rθja）は155 °C/Wです。このパラメータは、パッケージが熱をどれだけ効果的に放散できるかを示します。低い値が望ましいです。最大接合温度を超えると、光束維持率の低下を加速し、致命的な故障につながる可能性があります。

2.3 電気光学特性

これらのパラメータは、標準試験電流20 mAで測定されます。グリーンチップの光度（Iv）は、最小56 mcdから最大180 mcdの範囲です。レッドチップの範囲は、140 mcdから420 mcdです。視野角（2θ1/2）（強度が軸方向の値の半分に低下する全角として定義）は、典型的に120度であり、広い放射パターンを示しています。

知覚される色を定義する主波長（λd）は、グリーンチップでは564 nmから576 nmの間、レッドチップでは616 nmから626 nmの間で規定されています。両色の順方向電圧（Vf）は、20 mAで1.7 Vから2.5 Vの範囲です。逆方向電流（Ir）は、逆方向電圧（Vr）5Vが印加されたときに最大10 µAと規定されています。本デバイスは逆バイアス下での動作用に設計されていないことに注意することが極めて重要です。この試験条件は情報提供のみを目的としています。

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に、LEDは性能ビンに分類されます。これにより、設計者は特定の輝度と色の要件を満たす部品を選択することができます。

3.1 光度（Iv）ビニング

グリーンLEDチップは、5つの強度ビンに分類されます：P2（56-71 mcd）、Q1（71-90 mcd）、Q2（90-112 mcd）、R1（112-140 mcd）、R2（140-180 mcd）。レッドLEDチップは、4つのビンに分類されます：P（140-185 mcd）、Q（185-240 mcd）、R（240-315 mcd）、S（315-420 mcd）。各ビン内には±11%の許容差が適用されます。

3.2 主波長（WD）ビニング

グリーンLEDの場合、主波長ビンはG1（564-568 nm）、G2（568-572 nm）、G3（572-576 nm）として定義されます。各波長ビンの許容差は±1 nmです。レッドLEDの主波長に関するビニング情報は、提供された抜粋では明示的に詳細には記載されていませんが、同様の厳密な波長制御の原則に従います。

4. 性能曲線分析

文書内で特定のグラフィカルデータ（例：スペクトル出力の図1、視野角の図5）が参照されていますが、典型的な特性は表形式のデータから推測できます。順電流（If）と順電圧（Vf）の関係は非線形であり、ダイオードに典型的です。光度は、最大定格限界まで順電流に直接比例します。接合温度が上昇すると性能は低下します。したがって、アプリケーションの熱設計は、デバイスの寿命にわたって規定された光出力と色点を維持するために最も重要です。

5. 機械的・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、業界標準のSMDパッケージ外形に準拠しています。主要寸法には、長さ約2.0 mm、幅約1.25 mmのボディサイズ、および典型的な高さ0.8 mmが含まれます。特に断りのない限り、公差は±0.2 mmです。ピン割り当ては正しい動作にとって重要です：ピン2と3はグリーンAlInGaPチップに割り当てられ、ピン1と4はレッドAlInGaPチップに割り当てられています。レンズはクリアです。

5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

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、プリント回路基板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。この設計に従うことで、トゥームストーニングを最小限に抑え、LEDパッケージからPCBへの最適な熱伝達を確保します。

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条件

本デバイスは、鉛フリー（Pbフリー）はんだプロセスと互換性があります。J-STD-020B規格に準拠した、推奨される赤外線（IR）リフロープロファイルが提供されています。主要パラメータには、150-200°Cの予熱温度、260°Cを超えないピークボディ温度、および特定の基板アセンブリに合わせた液相線以上時間（TAL）が含まれます。ピーク温度での総はんだ付け時間は最大10秒に制限し、リフローは最大2回まで実行する必要があります。

6.2 保管および取り扱い

LEDは湿気に敏感です。乾燥剤入りの元の密封防湿バッグに保管する場合、保管条件は30°C以下、相対湿度70%以下とし、1年以内に使用する必要があります。バッグを開封した後は、フロアライフは30°C以下、相対湿度60%以下の条件で168時間（7日間）です（JEDEC Level 3）。この期間を超えて暴露された場合は、リフロー中のポップコンクラックを防ぐために、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも48時間のベーキングが必要です。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、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。LEDは常温で1分未満浸漬する必要があります。指定外の化学洗浄剤は、パッケージのエポキシ樹脂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

デバイスは自動実装用に梱包されて供給されます。8mm幅のキャリアテープに実装され、7インチ（178 mm）径のリールに巻かれています。フルリールあたり4000個が含まれます。テープはカバーテープで密封され、部品を保護します。梱包はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このデュアルカラーLEDは、複数状態の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、グリーンで電源オン/準備完了、レッドで故障/スタンバイ、または両方で特定のモードを示すことができます。一般的な用途には、ネットワーク機器、電源装置、民生電子機器の状態インジケータ、フロントパネルのレジェンドやボタンのバックライト、低レベル信号照明器具などが含まれます。

8.2 設計上の考慮事項

電流制限：最大順電流を超えないようにするために、各LEDチップに外部の電流制限抵抗が必須です。抵抗値は、電源電圧（Vs）、所望の電流におけるLEDの順電圧（Vf）、および目標電流（If）に基づいて計算されます：R = (Vs - Vf) / If。保守的な設計のためには、データシートの最大Vfを常に使用してください。
熱設計：特に最大定格近くで動作する場合、LEDパッドに接続された十分なPCB銅面積（サーマルリリーフ）を確保して、放熱を助けるようにしてください。
ESD保護：明示的に記載されていませんが、実装中は標準的なESD取り扱い予防措置を遵守する必要があります。

9. 技術比較と差別化

この部品の主な差別化要因は、2つの異なる単色LEDチップ（両色ともAlInGaP）を1つの極小SMDパッケージに統合していることです。AlInGaP技術は、従来の技術と比較して、レッドおよびアンバー/グリーンの色調に対して高い発光効率と良好な色飽和度を提供します。120度の視野角は、フロントパネルアプリケーションに適した広い放射パターンを提供します。デュアルチップ設計は、2つの別々の単色LEDを使用する場合と比較して、基板スペースを節約し、実装を簡素化します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: グリーンとレッドのLEDをそれぞれフルの20mAで同時に駆動できますか？
A: はい、ただし総電力損失を考慮する必要があります。20mAで、各々の典型的なVfを2.1Vと仮定すると、総電力は(2.1V * 0.02A)*2 = 84 mWとなります。これはチップあたりの絶対最大電力損失75 mWを超えます（ただし、定格はチップごとであり、パッケージの合計ではないことに注意してください。熱結合を考慮する必要があります）。熱限界内に収まるように、電流をディレーティングするか、パルス動作を使用する方が安全です。

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、LEDのスペクトルパワー分布曲線の最高点における波長です。主波長（λd）はCIE色度図から導出され、LEDと同じ色に見える単色光の単一波長を表します。λdは知覚される色により関連性があります。

Q: 逆方向で動作させるべきでないなら、なぜ逆方向電流の仕様が重要ですか？
A: 逆方向電流試験（通常5Vで）は、品質およびリーク試験です。高い逆方向電流は、半導体接合における潜在的な欠陥を示している可能性があります。

11. 実践的な設計と使用例

シナリオ：5V USB給電デバイス用のデュアルステータスインジケータを設計します。グリーンLEDはアクティブを示し、レッドLEDは充電中/エラーを示す必要があります。
設計手順：
1. 電流選択：良好な輝度を維持しながら、30 mAの最大値以下の安全マージンを確保するために、駆動電流を15 mAに選択します。
2. グリーンLEDの抵抗計算：典型的なVf_greenを2.1V、Vs=5Vとして使用します。R_green = (5V - 2.1V) / 0.015A ≈ 193 Ω。最も近い標準値、例えば200 Ωを使用します。
3. レッドLEDの抵抗計算：典型的なVf_redを2.0Vとして使用します。R_red = (5V - 2.0V) / 0.015A = 200 Ω。
4. PCBレイアウト：LEDとその電流制限抵抗を近くに配置します。データシートの推奨パッドレイアウトを使用します。放熱のために、カソードパッドに接続された適度な銅面を含めます。
5. ソフトウェア制御：マイクロコントローラのGPIOピンを使用して、各LEDのアノード（抵抗と直列）を独立して制御します。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオードは、半導体p-n接合デバイスです。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。この再結合プロセスは、光子（光）の形でエネルギーを放出します。放出される光の特定の波長（色）は、使用される半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決定されます。LTST-E142KGKEKTは、レッドおよびグリーン発光チップの両方にアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）を使用しており、これはレッドから黄緑色スペクトルで高効率で知られる材料システムです。クリアエポキシパッケージはレンズとして機能し、光出力ビームを形成します。

13. 技術トレンド

SMDインジケータLEDの一般的なトレンドは、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）、高密度化のためのより小さなパッケージサイズ、より厳密なビニングによる改善された色の一貫性に向かって続いています。また、鉛フリーはんだ付けに必要なより高温のリフロープロファイル下での信頼性向上にも焦点が当てられています。このデバイスに見られるように、単一パッケージ内での複数チップまたは異なる色のチップの統合は、コンパクト設計における多機能インジケータの必要性に対応しています。基礎となる材料科学研究は、可視スペクトル全体でより効率的で安定した半導体化合物を開発することを目指しています。