SMD LED LTST-E143EGSW データシート - 表面実装パッケージ - 赤/緑/黄 - 20mA - 技術文書

1. 製品概要

LTST-E143EGSWは、自動プリント基板（PCB）実装向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDです。その小型サイズは、幅広い電子機器におけるスペース制約のあるアプリケーションに適しています。

1.1 特長

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• 自動実装（ピックアンドプレース）プロセス向けに、7インチ径リールに8mmテープで包装。
• 標準EIA（Electronic Industries Alliance）パッケージフットプリント。
• IC（集積回路）互換の駆動レベル。
• 自動実装装置との互換性を考慮した設計。
• 赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに適しています。
• JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council）湿気感度レベル3に加速するための前処理済み。

1.2 アプリケーション

本LEDは、以下の分野を含む様々な機器において、状態表示、信号灯、シンボル照明、フロントパネルバックライトとして使用することを意図しています：

• 通信機器
• オフィスオートメーション機器
• 家電製品
• 産業機器

2. パッケージ寸法と構成

本デバイスは標準SMDパッケージを採用しています。特に指定がない限り、全寸法はミリメートル単位で示され、一般的な公差は±0.2 mmです。LEDは拡散レンズを採用しています。

ピン割り当てと対応する光源色は以下の通りです：

• 赤色（AlInGaP）：ピン2（アノード）とピン1（カソード）
• 緑色（InGaN）：ピン2（アノード）とピン4（カソード）
• 黄色（AlInGaP）：ピン2（アノード）とピン3（カソード）

ピン2は全色バリアントの共通アノードです。

3. 定格と特性

全ての仕様は周囲温度（Ta）25°Cで定義されています。

3.1 絶対最大定格

これらの限界を超えるストレスは永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 電力損失（Pd）：赤：75 mW、緑：76 mW、黄：72 mW
• ピーク順方向電流（I_F(peak)）：80 mA（全色共通、1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）
• DC順方向電流（I_F）：赤：30 mA、緑：20 mA、黄：30 mA
• 動作温度範囲：-40°C ～ +100°C
• 保存温度範囲：-40°C ～ +100°C

3.2 熱特性

• 最大接合部温度（T_j）：125°C
• 代表的な熱抵抗、接合部-周囲間（R_θJA）：100 °C/W（注：FR4基板、厚さ1.6mm、銅パッド16mm²上で測定）。
• 代表的な熱抵抗、接合部-はんだパッド間（R_θJT）：60 °C/W

3.3 推奨IRリフロープロファイル

J-STD-020Bに準拠した無鉛はんだ付けプロファイルを推奨します。プロファイルは通常、LEDパッケージを損傷することなく信頼性の高いはんだ接合を確保するために、予熱、ソーク、リフロー（ピーク温度）、冷却の各段階を含みます。

3.4 電気的・光学的特性

I_F= 20mA、Ta=25°Cで測定。

• 光度（I_v）：
  • 赤：140-350 mcd（最小-最大）
  • 緑：710-1540 mcd（最小-最大）
  • 黄：140-390 mcd（最小-最大）
• 指向角（2θ_1/2）：120度（代表値）。これは、光度が軸上値の半分となる全角です。
• 主波長（λ_d）：
  • 赤：615-630 nm
  • 緑：518-528 nm
  • 黄：586-596 nm
• 順方向電圧（V_F）：
  • 赤：1.7-2.5 V
  • 緑：2.8-3.8 V
  • 黄：1.7-2.5 V
• スペクトル半値幅（Δλ）：赤/黄：15 nm（代表値）、緑：25 nm（代表値）。
• 逆方向電流（I_R）：10 μA（最大） V_R= 5V時。注記：本デバイスは逆バイアス動作向け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。

4. ビニングシステム

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、同一製造ロット内での一貫性を確保します。

4.1 光度（I_v）ビニング

光度は20mA時のミリカンデラ（mcd）で測定されます。各ビン内の公差は±11%です。

• 赤：R1（140-190 mcd）、R2（190-260 mcd）、R3（260-350 mcd）
• 緑：G1（710-910 mcd）、G2（910-1185 mcd）、G3（1185-1540 mcd）
• 黄：Y1（140-180 mcd）、Y2（180-230 mcd）、Y3（230-300 mcd）、Y4（300-390 mcd）

4.2 主波長（λ_d）ビニング

波長は20mA時のナノメートル（nm）で測定されます。各ビン内の公差は±1 nmです。

• 赤：RA（615-630 nm）
• 緑：GA（518-523 nm）、GB（523-528 nm）
• 黄：YA（586-591 nm）、YB（591-596 nm）

4.3 製品タグ上の複合ビンコード

製品タグ上の単一の英数字コードは、光度ビンと波長ビンを組み合わせたものです。例えば、コードA1は、赤=R1、緑=G1、黄=Y1に対応します。コードD1-D4は波長ビン（Wdランク）を独立して表します。このシステムにより、LEDの光学性能を正確に識別できます。

5. 代表的な性能曲線

データシートには、主要な関係性を示すグラフが含まれています（特に記載がない限り25°C）：

• 相対光度 vs. 順方向電流：光出力が電流とともに（通常は非線形に）増加する様子を示し、定電流駆動の重要性を強調しています。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流：ダイオードのI-V特性を示し、電流制限回路の設計に不可欠です。
• 相対光度 vs. 周囲温度：接合部温度が上昇すると光出力が低下する熱消光効果を示します。これは、高出力または高周囲温度アプリケーションにおける熱管理において重要です。
• スペクトル分布：波長全体にわたる相対出力を示し、色純度を定義し、特定のスペクトル特性を必要とするアプリケーションに役立ちます。

6. ユーザーガイドと実装情報

6.1 洗浄

はんだ付け後またはリワーク中に洗浄が必要な場合は、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分未満浸漬してください。指定外の化学洗浄剤はエポキシレンズやパッケージを損傷する可能性があるため、使用を避けてください。

6.2 推奨PCBパッドレイアウト

適切なはんだ付け、機械的安定性、最適な熱性能を確保するために、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。このレイアウトに従うことで、トゥームストーニングを防止し、良好なはんだフィレットを確保するのに役立ちます。

6.3 テープ＆リール包装

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープ（幅8mm）に収納され、7インチ（178mm）径リールに巻き取られて供給されます。テープポケット寸法とリール仕様（ハブ径、フランジ径など）は詳細に記載されており、ANSI/EIA-481規格に準拠しています。この包装は自動実装ラインに不可欠です。

• 標準リールには4000個が収納されています。
• 端数の最小発注数量は500個です。
• リールあたり、連続する最大2個の欠品部品（空ポケット）が許容されます。

7. アプリケーション上の注意と設計上の考慮事項

7.1 使用目的と信頼性

これらのLEDは汎用電子機器向けに設計されています。特に高い信頼性が最重要であるアプリケーション、または故障が安全性にリスクをもたらす可能性があるアプリケーション（例：航空、医療生命維持装置、交通制御）では、設計採用前に、特定の信頼性評価およびメーカーとの協議を強くお勧めします。

7.2 電気設計上の考慮事項

• 電流制限：順方向電流を指定された最大DC値（緑は20mA、赤/黄は30mA）に制限するために、常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。これを超えると寿命が短縮し、致命的な故障を引き起こす可能性があります。
• 逆電圧保護：LEDは非常に低い逆方向降伏電圧（5V試験条件）を持ちます。回路は、いかなる逆バイアスの印加も防止するように設計する必要があります。LEDが双極性信号に接続される場合は、保護ダイオードを並列に使用する可能性があります。
• 熱管理：電力損失は低いですが、接合部温度は125°C以下に保つ必要があります。特に高周囲温度環境や高電流駆動時には、ヒートシンクとして機能するPCB上の十分な銅面積（推奨パッドに従って）を確保してください。

7.3 光学設計上の考慮事項

• 指向角：120度の指向角は、状態表示に適した広く拡散した照明パターンを提供します。より集光した光が必要な場合は、二次光学系（レンズ）が必要になります。
• 色の一貫性のためのビニング：複数のLED間で均一な色の見え方を必要とするアプリケーション（例：アレイのバックライト）では、狭い波長ビン（例：緑のGAまたはGB）を指定する必要があります。
• 光度マッチング：同様に、狭い光度ビンを指定することで、製品内の全ての表示灯の一貫した明るさを確保できます。

8. 技術比較と選択ガイダンス

LTST-E143EGSWは、現代のSMD LEDに共通する機能（RoHS準拠、IRリフロー互換性、テープ＆リール包装）を組み合わせています。その主な差別化要因は、緑と黄の特定のビニング構造にあり、一部の汎用部品と比較して波長と光度の選択においてより細かい粒度を提供します。4ピンパッケージにおける各色の独立したカソードピンにより、一般的な共通アノードRGBパッケージとは異なり、多色モジュールでの個別制御が可能です。LEDを選択する際、エンジニアは順方向電圧（特に緑色InGaNダイの高いV_F）、指向角、光度を、アプリケーションの電力予算、光学レイアウト、および必要な明るさと照合する必要があります。

9. よくある質問（FAQ）

Q: 緑色LEDを赤や黄色のように30mAで駆動できますか？

A: できません。緑色バリアントのDC順方向電流の絶対最大定格は20mAです。この定格を超えると永久損傷を引き起こし、保証が無効になる可能性があります。

Q: JEDECレベル3前処理とはどういう意味ですか？

A: これは、部品がパッケージ内の湿気吸収を減らすために、制御された条件下でベーキングおよび/または保管されていることを意味し、リフローはんだ付けのために再ベーキングが必要になる前に、工場条件（<30°C/60%RH）で168時間（7日間）のフロアライフに適しています。

Q: なぜ緑色LEDの順方向電圧範囲（2.8-3.8V）は赤/黄色（1.7-2.5V）よりも高いのですか？

A: これは基本的な半導体材料によるものです。緑色LEDは通常、赤色および黄色LEDに使用されるアルミニウムインジウムガリウムリン化物（AlInGaP）よりも広いバンドギャップを持つインジウムガリウム窒化物（InGaN）を使用します。広いバンドギャップでは、電子を励起するために高い電圧が必要です。

Q: タグのビンコードB5はどのように解釈すればよいですか？

A: クロステーブルによると、B5は以下を示します：赤光度ビン = R2（190-260 mcd）、緑光度ビン = G2（910-1185 mcd）、黄光度ビン = Y1（140-180 mcd）。波長ビンは別のDコード（例：D1、D2など）で示されます。

10. 設計採用例：状態表示パネル

シナリオ：3つの状態LED（赤：故障、緑：準備完了、黄：待機）を持つ制御パネルを設計。均一な高輝度が必要。

設計手順：

1. 選択：共通パッケージと3色全ての入手性からLTST-E143EGSWを選択。
2. ビニング：各色から最高輝度を得るために、赤は光度ビンR3、緑はG3、黄はY4を指定。一貫した鮮やかな色のために、赤は波長ビンRA、緑はGB、黄はYBを指定。
3. 回路設計：
   • 電源電圧（V_cc）：5V。
   • I_F= 20mA（緑は20mA、赤/黄は希望の輝度に基づき20-30mAを使用可能）のための直列抵抗を計算。
     • 赤抵抗（代表V_F=2.1V使用）：R = (5V - 2.1V) / 0.020A = 145 Ω。標準値150 Ωを使用。
     • 緑抵抗（代表V_F=3.3V使用）：R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 Ω。標準値82 Ωまたは91 Ωを使用。
     • 黄抵抗（代表V_F=2.1V使用）：赤と同じ、150 Ω。
   • LEDあたりの電力：P = V_F* I_F。緑の場合：約66mW、これは最大76mW以内です。
4. PCBレイアウト：推奨パッドレイアウトを使用。ピン2（共通アノード）を抵抗を介してV_ccに接続。ピン1、4、3（それぞれ赤、緑、黄のカソード）を、個別制御のためにマイクロコントローラピンまたはスイッチを介してグランドに接続。
5. 熱チェック：LEDあたりの電力損失が75mW未満で、16mm²パッドを使用すれば、一般的な室内環境では接合部温度上昇は最小限となり、長期信頼性が確保されます。