SMD LED LTST-E142TGKEKT データシート - パッケージ 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 2.8-3.8V/1.7-2.5V - 電力 76mW/75mW - 緑/赤 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、自動プリント基板組立用に設計された表面実装LED部品の仕様を詳細に説明します。このデバイスは、幅広い電子機器におけるスペース制約の厳しいアプリケーションに特に適しています。その小型サイズと現代の製造プロセスとの互換性により、インジケータやバックライト機能において汎用性の高い選択肢となっています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

この部品の主な利点は、RoHS指令への準拠、自動実装用の業界標準8mmテープ・7インチリールへの梱包、および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の湿気感受性規格に事前調整されており、組立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多岐にわたり、通信機器、オフィスオートメーション、家電製品、産業機器などが含まれます。具体的な用途としては、信頼性の高いコンパクトな照明が必要とされる状態表示、信号・シンボル照明、フロントパネルバックライトなどがあります。

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、デバイスの電気的、光学的、熱的特性の詳細な内訳を提供します。特に断りのない限り、すべてのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

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生じる可能性のある限界を定義します。この条件下またはこの条件での動作は保証されません。

• 消費電力（P_d）：76 mW（緑）、75 mW（赤）。これはLEDが連続的に消費できる最大電力です。
• ピーク順方向電流（I_F(PEAK)）：両色とも80 mA。これはパルス条件下（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）でのみ許容されます。
• DC順方向電流（I_F）：20 mA（緑）、30 mA（赤）。これは信頼性のある動作のための推奨最大連続順方向電流です。
• 温度範囲：動作および保管温度範囲は-40°Cから+100°Cです。

2.2 熱特性

熱性能の理解は、信頼性と寿命にとって重要です。

• 最大接合温度（T_j）：両色とも115°C。半導体接合はこの温度を超えてはなりません。
• 熱抵抗、接合部-周囲間（R_θJA）：代表値は145 °C/W（緑）および155 °C/W（赤）です。このパラメータは、LED接合部から周囲の空気へ熱がどれだけ効果的に伝達されるかを示します。値が低いほど放熱性が優れていることを意味します。

2.3 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）：緑：710-1540 mcd（最小-最大）。赤：140-420 mcd（最小-最大）。CIEの明所視応答に近似するフィルターを用いて測定。
• 指向角（2θ_1/2）：緑LEDで代表値120度。これは光度が軸上の値の半分に低下する全角です。
• ピーク発光波長（λ_P）：代表値 523 nm（緑）、630 nm（赤）。
• 主波長（λ_d）：緑：515-530 nm。赤：619-629 nm。これは許容差±1 nmで知覚される色を定義します。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：代表値 25 nm（緑）、15 nm（赤）。発光のスペクトル純度を示します。
• 順方向電圧（V_F）：緑：2.8-3.8 V。赤：1.7-2.5 V。許容差は±0.1V。これは20mAで駆動したときのLED両端の電圧降下です。
• 逆方向電流（I_R）：V_R= 5V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ません。このパラメータは赤外線試験の参考値のみです。

3. ビニングシステムの説明

デバイスは、主要な光学パラメータに基づいてビンに仕分けされ、生産ロット内での色と明るさの一貫性を確保します。

3.1 光度（I_V）ビニング

LEDは、20mAで測定された光度によって分類されます。

緑LEDビン：

• V1：710 - 910 mcd
• V2：910 - 1185 mcd
• W1：1185 - 1540 mcd

各ビン内の許容差は±11%。

赤LEDビン：

• R2：140 - 185 mcd
• S1：185 - 240 mcd
• S2：240 - 315 mcd
• T1：315 - 420 mcd

各ビン内の許容差は±11%。

3.2 主波長（λ_d）ビニング

緑LEDについては、色の一貫性を制御するため、主波長によってもビニングされます。

緑LED波長ビン：

• AP：515 - 520 nm
• AQ：520 - 525 nm
• AR：525 - 530 nm

各波長ビンの許容差は±1 nm。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線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5）、それらの典型的な解釈は設計において重要です。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

関係は指数関数的です。緑LEDの場合、20mAでのV_Fは通常～2.8Vから3.8Vの範囲です。赤LEDの場合、V_Fは低く、20mAで～1.7Vから2.5Vの範囲です。設計者は、電源電圧と使用するLEDビンの特定のV_Fに基づいて、適切な電流制限抵抗またはドライバを使用する必要があります。

4.2 光度 vs. 順方向電流

光度は一般に順方向電流とともに増加しますが、線形ではありません。推奨DC順方向電流（20mA/30mA）を超えて動作すると、過剰な熱と電流密度により、光束維持率の加速、色ずれ、寿命の短縮を引き起こす可能性があります。

4.3 温度特性

LEDの性能は温度に依存します。一般的に、順方向電圧（V_F）は接合温度の上昇とともに減少します。より重要なことに、光度は温度の上昇とともに減少します。安定した光出力と長寿命を維持するためには、特に最大定格付近で動作する場合、効果的な熱管理（PCBレイアウト、銅面積などによる）が不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

デバイスはEIA標準パッケージ外形に準拠しています。主要寸法（ミリメートル単位、特に断りのない限り許容差±0.2mm）はそのフットプリントを定義します：長さ、幅、高さ。具体的なピン割り当ては以下の通りです：ピン2と3は緑LEDチップ（InGaN）用、ピン1と4は赤LEDチップ（AlInGaP）用です。レンズはクリアです。

5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するために、ランドパターンデザインが提供されています。この推奨フットプリントに従うことで、リフロー時の良好なはんだ接合の形成を促進し、トゥームストーニングを防止し、LEDパッケージからPCBへの放熱を助けます。

5.3 極性識別

正しい向きは非常に重要です。データシートはピン割り当てを規定しています（緑：ピン2,3；赤：ピン1,4）。PCBのシルクスクリーンとフットプリントは、組立エラーを防ぐために、カソード/アノードまたはピン1の位置を明確に示すべきです。

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パラメータ

この部品は、鉛フリー（Pbフリー）IRリフロープロセスと互換性があります。J-STD-020Bに準拠した推奨プロファイルが参照されています。主要パラメータは以下の通りです：

• プリヒート：最大150-200°C。
• 液相線以上時間：最大120秒。
• ピーク温度：最大260°C。
• ピーク温度保持時間：最大10秒（最大2回のリフローサイクル）。

プロファイルは、特定のPCBアセンブリに対して特性評価を行う必要があります。

6.2 手はんだ（はんだごて）

手はんだが必要な場合は、細心の注意が必要です：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：接合部あたり最大3秒。
• 制限：熱ダメージを防ぐため、はんだ付けサイクルは1回のみ。

6.3 保管条件

湿気感受性は重要な要素です（JEDEC Level 3）。

• 密封バッグ：30°C以下、70%RH以下で保管。バッグ封印日から1年以内に使用。
• バッグ開封後：30°C以下、60%RH以下で保管。IRリフローは168時間（7日）以内に完了することを推奨します。
• 長期保管（開封後）：乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管。
• リベイク：168時間以上暴露した場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも48時間ベーキングしてください。

6.4 洗浄

組立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分未満浸漬します。指定外の化学薬品は使用しないでください。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

部品は、自動ピックアンドプレースマシン用のエンボス加工キャリアテープに供給されます。

• テープ幅：8 mm。
• リール直径：7インチ（178 mm）。
• リールあたり数量：4000個。
• 最小発注数量（MOQ）：残数については500個。
• 梱包標準：ANSI/EIA-481仕様に準拠。空のポケットはカバーテープで密封。

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

LEDには電流制限機構が必要です。最も簡単な方法は直列抵抗です。抵抗値（R_s）は次のように計算されます：R_s= (V_電源- V_F) / I_F。保守的な設計のため、データシートの最大V_Fを使用して、部品の許容差があってもI_Fが制限を超えないようにします。2色デバイスの場合、混合色または交互動作のためには、各色チャネルの独立した電流制御が必要です。

8.2 設計上の考慮事項と注意点

• 電流駆動：常に定電流で駆動するか、直列抵抗を使用してください。電圧源に直接接続しないでください。
• 熱管理：特に高輝度ビンまたは連続動作の場合、ヒートシンクとして機能するPCB上のLEDパッドに接続された銅面積を最大化してください。
• ESD保護：明示的に敏感とは記載されていませんが、すべての半導体デバイスに対してESD対策を施して取り扱うことは良い習慣です。
• 逆電圧：このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。回路内で極性が正しいことを確認してください。
• 適用範囲：この部品は標準的な電子機器を対象としています。例外的な信頼性を必要とするアプリケーション（例：航空、医療、安全システム）では、特定の認定と協議が必要です。

9. 技術比較と差別化

この2色SMD LEDは、2つの異なるインジケータ色（緑と赤）を必要とするアプリケーション向けに、コンパクトな単一パッケージソリューションを提供し、2つの別々の単色LEDを使用する場合と比較してPCBスペースを節約します。緑にInGaN、赤にAlInGaPを使用することで、効率的で鮮やかな色を実現しています。大量生産、自動化IRリフロー組装との互換性は、手作業またはウェーブはんだ付けを必要とするLEDとの差別化要因です。詳細なビニング構造により、設計者はコストと性能目標に適した一貫性レベルを選択できます。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 緑と赤のLEDをそれぞれの最大電流で同時に駆動できますか？

いいえ、同じピンからはできません。緑と赤のチップは電気的に独立しており、異なるピンペア（緑：2,3；赤：1,4）に接続されています。これらは独立した電流源または別々の直列抵抗で駆動する必要があります。パッケージの総消費電力は超えてはならず、同時に動作させる場合は両チップからの熱の合計を考慮する必要があります。

10.2 なぜ緑と赤の順方向電圧は異なるのですか？

順方向電圧は、半導体材料のバンドギャップの基本的な特性です。InGaNからの緑光は、AlInGaPからの赤光よりも高い光子エネルギー（短い波長）を持ち、これはより大きな半導体バンドギャップと相関します。より大きなバンドギャップは通常、より高い順方向電圧をもたらし、これが赤LED（1.7-2.5V）と比較した緑LEDのより高いV_F範囲（2.8-3.8V）を説明しています。

10.3 "Preconditioning to JEDEC Level 3" とはどういう意味ですか？

これは、部品がJEDEC規格に従って湿気感受性レベル（MSL）3に分類されていることを意味します。これは、湿気防護バッグを開封後、リフローはんだ付け前にベーキングを必要とせずに、最大168時間（7日間）工場環境（30°C/60%RH以下）に暴露できることを示します。このフロアライフを超える場合は、保管セクションで概説されているベーキング手順が必要です。

10.4 光度ビンコード（V1、W1、R2、T1など）はどのように解釈すればよいですか？

これらは、測定された光出力の特定の範囲に割り当てられた任意のラベルです。例えば、ビン"W1"の緑LEDは、20mAで駆動したときに1185から1540 mcdの強度を持ちます。特定のビンコードを発注することで、定義された範囲内の明るさを持つLEDを受け取り、製品の外観の一貫性を促進します。

11. 実践的な設計と使用事例

シナリオ：ネットワークルーター用デュアルステータスインジケータ
設計者は、ルーターのフロントパネルに電源/アクティビティ（緑）と故障/警告（赤）を表示する単一の部品を必要としています。LTST-E142TGKEKTを使用することでスペースを節約します。マイクロコントローラのGPIOピンは、別々の電流制限抵抗を介して各色を駆動します。緑LED（ピン2から駆動、ピン3はグランド）は、定常または点滅光で正常動作を示します。赤LED（ピン1から駆動、ピン4はグランド）は、システムエラー時に点灯します。120度の指向角により、広範囲から視認性を確保します。設計者は、過剰な消費電力なしに十分な明るさを得るため、中程度の強度ビン（例：緑はV2、赤はS1）を選択します。PCBレイアウトは推奨パッドデザインに従い、グランドプレーンに接続された十分な放熱用の銅面積を含みます。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッセンスによっ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型材料からの電子が活性領域でp型材料からの正孔と再結合します。この再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。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。この部品では、緑発光体に窒化インジウムガリウム（InGaN）が、赤発光体にリン化アルミニウムインジウムガリウム（AlInGaP）が使用されており、それぞれのスペクトル領域での効率と色特性のために選択されています。

13. 技術トレンド

SMD LEDの分野は、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、改善された演色性、およびより大きな小型化に向けて進化し続けています。調光可能な白色またはフルカラーアプリケーション向けに、複数の色チップ（RGB、RGBW）を単一パッケージに統合する傾向があります。さらに、パッケージ材料と熱管理技術の進歩により、電力密度と信頼性の限界が押し広げられ、SMD LEDは自動車照明や特殊な産業用インジケータなど、ますます要求の厳しいアプリケーションで使用できるようになっています。持続可能性への取り組みも、環境への影響が少ない材料とプロセスを重視しています。