SMD LED LTST-E142TBKRKT データシート - デュアルカラー（青/赤） - 20-30mA - 75-76mW - 技術文書

1. 製品概要

LTST-E142TBKRKTは、自動化されたプリント基板（PCB）実装向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDです。青と赤の2つのLEDチップを単一のコンパクトなパッケージ内に統合したデュアルカラー構成が特徴です。この設計は、複数の表示機能が必要なスペースに制約のあるアプリケーションに特に有利です。本コンポーネントは、標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスとの互換性を考慮して設計されており、大量生産環境に適しています。

1.1 中核的利点

• 小型フットプリント：SMDパッケージにより、高密度なPCBレイアウトが可能となり、貴重な基板スペースを節約します。
• デュアルカラー機能：2つの異なる光源（青と赤）を1ユニットに組み込むことで、設計を簡素化し、部品点数を削減します。
• 自動化互換性：8mmテープに巻かれた7インチリールに梱包されており、自動ピックアンドプレース装置と完全に互換性があります。
• 環境適合性：本製品はRoHS（有害物質の使用制限）指令に準拠しています。
• プロセス耐性：JEDEC Level 3のプリコンディショニングに耐え、鉛フリーはんだ付けプロファイルと互換性があります。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

このLEDは汎用性が高く、幅広い電子機器で使用されます。主なアプリケーションは、状態表示、信号・シンボル照明、フロントパネルのバックライトなどです。ターゲット市場には、信頼性の高いコンパクトな視覚表示器が不可欠な通信インフラ、オフィスオートメーションシステム、家電製品、および各種産業機器が含まれます。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

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がある限界を定義します。青色LEDの場合、最大連続順方向電流は20mA、消費電力は76mWです。赤色LEDは、連続電流30mA、消費電力75mWとわずかに高い耐性を持ちます。両方とも、パルス条件下（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのピーク順方向電流定格は80mA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。

2.2 熱特性

熱管理はLEDの長寿命にとって重要です。両チップの最大接合温度（Tj）は140°Cです。接合部から周囲空気への代表的な熱抵抗（Rθja）は145°C/Wです。このパラメータは、特に高い駆動電流時において、動作中に接合温度を安全な範囲内に保つために必要なPCBの熱設計（例：銅パッド面積）を計算する上で極めて重要です。

2.3 電気的・光学的特性

これらは、標準試験条件（Ta=25°C、IF=20mA）で測定された主要な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：青色LEDの最小光度は140mcd、最大は420mcdです。赤色LEDの範囲は90mcdから280mcdです。この広い範囲はビニングシステムによって管理されます。
• 指向角（2θ1/2）：代表的な指向角は120度で、表示用途に適した広く拡散した光放射パターンを提供します。
• 波長：青色LEDの主波長（λd）は465nmから475nmの範囲で、代表的なピーク発光波長（λp）は468nmです。赤色LEDの主波長は623nmから638nmの範囲で、代表的なピークは639nmです。スペクトル半値幅は青色が25nm、赤色が15nmで、色純度を示しています。
• 順方向電圧（Vf）：20mA時、青色LEDのVfは2.8Vから3.8Vの間、赤色LEDのVfは1.7Vから2.5Vの間です。この違いは、特に共通の電圧源から両色を駆動する際の回路設計において重要です。
• 逆方向電流（Ir）：VR=5V時の最大逆方向電流は両方とも10µAです。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おり、この試験はIR認定のみを目的としています。

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はビンに分類されます。

3.1 光度（Iv）ビニング

青色LEDはコードP、Q、R、Sにビニングされ、光度範囲は140-185mcdから315-420mcdまでです。赤色LEDはコードQ2、R1、R2、S1、S2を使用し、90-112mcdから224-280mcdまでの範囲をカバーします。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

青色LEDのみについて、主波長ビンが定義されています：コードAC（465-470nm）およびコードAD（470-475nm）。各ビン内の許容差は±1nmと厳密で、特定の青色調を必要とするアプリケーションには不可欠な精密管理です。

4. 性能曲線分析

データシートは、電気的・光学的特性の代表的な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、通常は以下を含みます：

• IV曲線：各色について、順方向電流（If）と順方向電圧（Vf）の関係を示します。これは動作点と必要な直列抵抗を決定するために使用されます。
• 相対光度 vs. 順方向電流：最大定格まで、光出力が電流とともにどのように増加するかを示します。
• 相対光度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示し、熱設計の重要性を強調します。
• スペクトル分布：相対放射パワーと波長の関係を描き、各色の発光スペクトルのピークと形状を示します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは標準的なEIAパッケージで提供されます。すべての重要な寸法（長さ、幅、高さ、リード間隔）はミリメートル単位で提供され、一般的な公差は±0.2mmです。ピン割り当ては明確に定義されています：ピン2と3は青色チップ用、ピン1と4は赤色チップ用です。この情報はPCBフットプリント設計に不可欠です。

5.2 推奨PCB実装パッド

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、ランドパターンの推奨が提供されています。このガイドラインに従うことで、トゥームストーニングを防止し、信頼性の高い電気的接続を確保するのに役立ちます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けプロファイル

鉛フリープロセスに準拠したJ-STD-020Bに適合する推奨リフロープロファイルが含まれています。主要パラメータには、150-200°Cの予熱温度、260°Cを超えないピーク温度、およびLEDに過度の熱ストレスを与えることなく適切なはんだ接合部を形成するために調整された、液相線以上の総時間が含まれます。

6.2 保管条件

パッケージの湿気感受性（レベル3）のため、厳格な保管条件が義務付けられています。未開封のリールは、30°C以下、相対湿度70%以下で保管し、1年以内に使用する必要があります。防湿バッグを開封した後は、部品を30°C以下、相対湿度60%以下で保管し、168時間以内にリフローはんだ付けを行う必要があります。この時間を超えた場合、組立前に60°Cで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、室温で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LEDパッケージを損傷する可能性があります。

7. 梱包および注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

部品は、7インチ（178mm）径のリールに巻かれた8mm幅のキャリアテープ上で供給されます。各リールには4000個が含まれます。自動組立装置との互換性を確保するために、テープポケットおよびリールの詳細な寸法が提供されています。梱包はANSI/EIA 481仕様に従っています。

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回路

駆動回路を設計する際には、青色チップと赤色チップの異なる順方向電圧を考慮する必要があります。一般的な設計では、定電流源または各LEDのアノードと直列に電流制限抵抗を接続した電圧源を使用します。両方のLEDのカソードはグランドに接続できます。各色の独立した制御は、それぞれのアノードへの電圧を切り替えることで実現します。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：最大DC順方向電流（青色20mA、赤色30mA）を超えないように、常に直列抵抗または能動的な電流制御を使用してください。
• 熱設計：推奨されるPCBパッドレイアウトを使用し、特に最大定格付近または高い周囲温度で動作する場合、放熱のための十分な銅面積を確保してください。
• ESD保護：明示されていませんが、取り扱い中は標準的なESD対策を講じる必要があります。

9. 技術比較と差別化

このコンポーネントの主な差別化点は、デュアルカラー、単一パッケージ設計にあります。2つの別々のSMD LEDを使用する場合と比較して、PCBフットプリントを約50%削減し、部品表（BOM）を簡素化し、組立時に1回のピックアンドプレース操作のみを必要とするため、スループットを向上させます。広い120度の指向角は表示用LEDの標準機能であり、良好なオフアクシス視認性を提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 青色と赤色のLEDを同じ電流源から同時に駆動できますか？

A: 異なる順方向電圧特性のため、単純な直列回路では直接駆動できません。それぞれが正しい電流を受け取るように、別々の電流制限経路（例：個別の抵抗器）が必要です。

Q: 型番のビンコードの意味は何ですか？

A: 型番LTST-E142TBKRKTには、おそらく光度と波長の固定ビンコードが含まれています。厳密な色や明るさのマッチングを必要とする特定のプロジェクトでは、エンジニアは完全なビニング表（セクション4.1および4.2）を参照し、注文時に正確なビンコードを指定する必要があるかもしれません。

Q: このLEDは屋外用途に適していますか？

A: 動作温度範囲（-40°Cから+100°C）は、広い周囲温度変化に対応できることを示唆しています。ただし、データシートは侵入保護（IP）等級を規定していません。屋外使用では、湿気やほこりから保護するための追加の環境シーリング（コンフォーマルコーティング、筐体）が必要です。

11. 実用的な使用例

シナリオ: ネットワークルーター上のデュアルステータス表示器単一のLTST-E142TBKRKTで、複数のシステム状態を表示できます：オフ（電源なし）、青色点灯（システム電源投入・正常動作）、赤色点灯（システムエラーまたは起動中）、赤色点滅（ネットワークアクティビティまたは特定の障害）。これにより、2つの別々のLEDが必要だったものを1つに統合し、よりクリーンなフロントパネルデザインを実現します。駆動回路は、マイクロコントローラからの2つのGPIOピンを含み、それぞれが適切な電流制限抵抗を介して一方のLED色のアノードに接続され、共通のカソードはグランドに接続されます。

12. 原理紹介

LEDの発光は、半導体材料におけるエレクトロルミネセンスに基づいています。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。光の色は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決まります。青色LEDは、より広いバンドギャップを持つ窒化インジウムガリウム（InGaN）チップを使用し、より高エネルギー（短波長）の青色光を生成します。赤色LEDは、より狭いバンドギャップを持つリン化アルミニウムインジウムガリウム（AlInGaP）チップを使用し、より低エネルギー（長波長）の赤色光を生成します。パッケージには、光出力を指定された指向角に形成する透明レンズが組み込まれています。

13. 開発動向

表示器およびバックライト用SMD LEDの一般的な動向は、高効率化（電力入力あたりの光出力の向上）、さらなる小型化、および高度な統合に向かって続いています。マルチチップパッケージ（このデュアルカラーユニットのように）やRGB（赤・緑・青）パッケージさえもますます一般的になり、小さなフットプリントでフルカラーのプログラマビリティを可能にしています。さらに、パッケージ材料と蛍光体技術の進歩により、信頼性、色の一貫性、熱的および環境的ストレスへの耐性が絶えず向上しています。すべての電子デバイスにおける低消費電力化の動きも、LEDメーカーに、より低い電流で必要な明るさを提供するコンポーネントの開発を促しています。