LTL1DETGELJ バイカラーLED データシート - T-1パッケージ - 赤/緑 - 20mA - 53-79mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTL1DETGELJは、幅広い電子アプリケーションにおける状態表示を目的とした、バイカラーのスルーホールLEDインジケータランプです。白色拡散レンズを備えた一般的なT-1（3mm）径パッケージを採用し、単一デバイス内にAlInGaP赤色チップとInGaN緑色チップを内蔵しています。この構成により、一つのコンパクトな部品から二つの異なる色出力が得られ、プリント基板（PCB）上の設計自由度とスペース節約を実現します。

1.1 主な特長と利点

本デバイスは設計者にいくつかの重要な利点を提供します。それは、低消費電力と高発光効率を実現し、バッテリー駆動や省エネルギーを重視するアプリケーションに適しています。製品は鉛フリーで完全なRoHS準拠であり、現代の環境規制を満たしています。その標準的なT-1フォームファクタは、既存のPCBレイアウトや自動挿入装置との互換性を保証します。赤と緑を一つのパッケージに組み合わせることで、部品点数を削減し、複数の単色LEDを必要とせずに多状態表示（例：電源ON/OFF、スタンバイ/動作中）を可能にします。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

このLEDは、民生用、産業用、通信機器用電子機器における幅広い適用性を考慮して設計されています。典型的なアプリケーション分野には、通信機器（ルーター、モデム、ネットワークスイッチ）、コンピュータ周辺機器（デスクトップPC、ノートPC、外付けドライブ）、民生用電子機器（オーディオ/ビデオ機器、ゲーム機、玩具）、および家電製品（電子レンジ、コーヒーメーカー、洗濯機）が含まれます。その主な機能は、エンドユーザーに明確で信頼性の高い視覚的な状態フィードバックを提供することです。

2. 技術パラメータ分析

このセクションでは、信頼性の高い回路設計に不可欠な、データシートに規定された主要な電気的、光学的、熱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生じ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。主要なパラメータは以下の通りです：

• 許容損失（Pd）：赤色チップで53 mW、緑色チップで79 mW。この差は、AlInGaP（赤）材料と比較したInGaN（緑）材料の典型的な低効率を反映しています。設計者は、周囲温度（Ta）を考慮し、動作点（順電流×順電圧）がこれらの値を下回るようにしなければなりません。
• 順方向電流：両色の最大連続DC順方向電流（IF）は20 mAです。60 mAのより高いピーク順方向電流は、厳密なパルス条件（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 0.1ms）でのみ許容されます。DC定格を超えると、光束維持率の低下を加速し、致命的な故障を引き起こす可能性があります。
• 温度範囲：動作温度範囲は-30°Cから+85°Cです。保管温度範囲はより広く、-40°Cから+100°Cです。これらの範囲は、エポキシ樹脂封止LEDに典型的なものです。
• はんだ付け温度：リード線は、LED本体から2.0mmの位置で測定して、最大5秒間260°Cに耐えることができます。これは、フローはんだ付けや手はんだ付けプロセスにおいて重要です。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、推奨される試験/動作条件であるTA=25°C、IF=15 mAで測定された典型的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：緑色LEDの典型的な光度は2500 mcd（最小：880、最大：4200）です。赤色LEDの典型的な光度は1150 mcd（最小：520、最大：2500）です。データシートには、光度値を保証する際には±30%の試験公差を含めなければならないと記載されています。特に緑色の高い典型的な光度は、高い視認性を必要とするアプリケーションにこのLEDを適しています。
• 指向角（2θ1/2）：両色の典型的な指向角は45度です。これは、光度が軸上値の半分に低下する軸外角度を定義し、パネルインジケータに適した中程度の広がりのビームを形成します。
• 波長：緑色LEDの典型的な主波長（λd）は522 nm（範囲：516-527 nm）です。赤色LEDの典型的なλdは623 nm（範囲：617-629 nm）です。ピーク波長（λp）は、それぞれ約522 nmおよび633 nmです。スペクトル半値幅（Δλ）は、緑色で35 nm、赤色で20 nmであり、赤色LEDの方がスペクトル的に純粋で狭い発光を持つことを示しています。
• 順方向電圧（VF）：15 mA時、VFは緑色で典型的に3.1V（最大：3.8V）、赤色で2.1V（最大：2.5V）です。この大きな差は、異なる半導体材料に起因するものであり、特に両色に共通の電流制限抵抗を使用する場合、ドライバ設計で考慮する必要があります。
• 逆方向電流（IR）：VR=5V時の最大逆方向電流は100 μAです。データシートは、本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います。この試験は特性評価のみを目的としています。回路内で逆電圧を印加すると、LEDを損傷する可能性があります。

3. ビニングシステム仕様

本製品は、生産ロット内の一貫性を確保するため、光度と主波長に基づいてビンに分類されます。設計者は、重要なアプリケーションにおいて色や明るさのマッチングのために特定のビンを指定することができます。

3.1 光度ビニング

緑色LEDは、PQ（880-1500 mcd）、RS（1500-2500 mcd）、TU（2500-4200 mcd）の3つの光度ビンに分類されます。赤色LEDは、MN（520-880 mcd）、PQ（880-1500 mcd）、RS（1500-2500 mcd）の3つのビンに分類されます。各ビン限界値には±15%の公差があります。

3.2 主波長ビニング

緑色LEDは、波長コード1（516-522 nm）と2（522-527 nm）の2つにビニングされます。赤色LEDは、コード3（617-623 nm）と4（623-629 nm）にビニングされます。各ビン限界値の公差は±1 nmです。この厳密な管理は、ユーザーインターフェース設計において重要な、一貫した色の見え方を維持するのに役立ちます。

4. 機械的仕様およびパッケージング情報

4.1 外形寸法と極性

LEDは、標準的なT-1（3mm）丸形スルーホールパッケージに準拠しています。主要な寸法上の注意点は以下の通りです：すべての寸法はmm（インチ）単位で、一般的な公差は±0.25mmです。フランジ下の樹脂突出の最大は1.0mmです。リード間隔は、リードがパッケージから出る位置で測定されます。長いリードは通常、アノード（+）を示します。設計者は、正確なPCB穴間隔と配置のために、データシートに示される詳細な寸法図を参照する必要があります。

4.2 梱包仕様

LEDは、業界標準の梱包で供給されます：静電気防止梱包袋あたり500個、200個、または100個。10袋が内箱に梱包されます（合計5,000個）。8つの内箱が外装出荷箱に梱包されます（合計40,000個）。データシートには、出荷ロットごとに、最終梱包のみが満杯でない場合があると記載されています。

5. 組立、取り扱い、およびアプリケーションガイドライン

適切な取り扱いは信頼性にとって不可欠です。このセクションでは、データシートの注意事項を実践的な設計および製造上のアドバイスに変換します。

5.1 保管と洗浄

元の梱包外での長期保管には、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素雰囲気中で保管してください。推奨される保管条件は、温度≤30°C、相対湿度≤70%です。洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤を使用してください。

5.2 リード成形とPCB組立

リードは、LEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた位置で曲げてください。LED本体を支点として使用しないでください。リードの成形は、はんだ付け前に、室温で行ってください。PCB挿入時は、エポキシレンズや内部のワイヤーボンドに機械的ストレスを与えないように、必要最小限のクリンチ力を使用してください。

5.3 はんだ付けプロセス

レンズ基部からはんだ付け点までの最小距離を2mm確保してください。レンズをはんだに浸漬しないでください。LEDが高温の間、はんだ付け中にリードに外部ストレスを加えないでください。推奨条件：

• はんだごて：最高350°C、リードあたり最大3秒（1回のみ）。
• フローはんだ付け：最大100°Cで最大60秒間予熱。最大260°Cのはんだ波で最大5秒間。浸漬位置がレンズ基部から2mm以下にならないようにしてください。
• 重要な注意点：IRリフローはんだ付けは、このスルーホールLED製品には適していません。過度の熱はエポキシレンズを損傷します。

5.4 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列に駆動する際に均一な明るさを確保するには、各LEDに直列に個別の電流制限抵抗を使用することを強く推奨します（回路A）。複数の並列LEDに単一の抵抗を使用すること（回路B）は推奨されません。個々のLED間の順方向電圧（Vf）特性のわずかなばらつきが、電流分担、したがって明るさに大きな差を生じさせるためです。典型的な駆動電流は15-20 mA DCです。

5.5 静電気放電（ESD）対策

LEDは静電気による損傷を受けやすいです。予防策には以下が含まれます：接地されたリストストラップと静電気防止手袋の使用。すべての設備、作業台、保管ラックが適切に接地されていることを確認。取り扱い中にプラスチックレンズに蓄積する可能性のある静電気を中和するためのイオンブロワーの使用。ESD安全区域のチェックリストには、要員の訓練と認定の確認を含めるべきです。

6. アプリケーションノートと設計上の考慮点

6.1 典型的なアプリケーションシナリオ

バイカラー機能は、二状態表示に理想的です。一般的な実装例は以下の通りです：電源状態（緑=ON、赤=OFF/スタンバイ）、バッテリー状態（緑=充電完了/良好、赤=充電中/低下）、システム異常（緑=正常、赤=エラー/アラーム）、および通信アクティビティ（緑=リンク、赤=データ送受信）。高い光度により、中程度に明るい環境光条件下での使用が可能です。

6.2 回路設計例

マイクロコントローラのGPIOピンから一度に一色を駆動する場合（5V電源、Vf_green=3.1V、Vf_red=2.1V、希望If=15mAと仮定）：
緑色の場合：R = (Vcc - Vf_green) / If = (5 - 3.1) / 0.015 ≈ 127 Ω（130 Ωを使用）。抵抗の定格電力：P = I²R = (0.015)² * 130 = 0.029W（標準の1/8Wまたは1/10W抵抗で十分）。
赤色の場合：R = (5 - 2.1) / 0.015 ≈ 193 Ω（200 Ωを使用）。
異なるピンから両色を駆動する場合は、2つの別々の抵抗が必要です。駆動回路がハイインピーダンスまたは負電位になる可能性がある場合は、逆電圧を防止するために直列ダイオードやトランジスタを使用することができます。

6.3 熱管理に関する考慮点

損失電力は低いですが、長期信頼性のためには、最大電流（20mA）および最大接合温度での連続動作を考慮する必要があります。LEDが密閉されている場合は、十分な空気の流れを確保してください。最大リードはんだ付け温度（260°C）は、動作中にLED本体が曝されるべき最大温度のガイドラインとしても機能し、これは規定の周囲温度85°Cをはるかに上回ります。

7. 技術比較とポジショニング

単色T-1 LEDと比較して、LTL1DETGELJの主な利点は、二重表示ニーズに対する部品点数の削減と組立の簡素化です。表面実装バイカラーLEDに対しては、手動での試作や修理が容易であること、パッケージあたりの潜在的な電流処理能力が高いこと（リードフレームによる）、スルーホール実装による高振動環境での高い堅牢性を提供します。その主要な差別化要因は、比較的高い光度（特に緑色）と、スルーホールT-1フォームファクタの信頼性およびシンプルさを組み合わせている点です。

8. よくある質問（FAQ）

8.1 赤と緑のLEDを同時に点灯させて黄色/オレンジ色を作ることはできますか？

いいえ、この特定のバイカラーLEDパッケージは、赤と緑のチップの排他的な動作を想定して設計されています。両方を同時に駆動することはデータシートに規定されておらず、熱経路が共有されているため、予測不可能な色の混合、不均一な電流分担、および過熱の可能性を引き起こす可能性があります。真の琥珀色または黄色の表示には、その波長の専用単色LEDを選択するべきです。

8.2 赤と緑のチップ間で順方向電圧が大きく異なるのはなぜですか？

この違いは、基本的な半導体材料に起因します。赤色チップはAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）を使用しており、これはより低いバンドギャップエネルギーを持つため、より低い順方向電圧（約2.1V）になります。緑色チップはInGaN（インジウムガリウム窒化物）を使用しており、これはより高いバンドギャップエネルギーを持つため、同じ電流を達成するにはより高い順方向電圧（約3.1V）が必要です。これは製造上のばらつきではなく、物理的特性です。

8.3 このLEDの期待寿命はどのくらいですか？

データシートは正式なL70/B50寿命（光束が70%に維持される時間）を規定していませんが、この構造の典型的なインジケータLEDは、絶対最大定格（特に電流と温度）内で動作させた場合、50,000時間を超える動作寿命を持つことができます。寿命は、高接合温度または高駆動電流での動作によって主に短縮されます。

8.4 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

アプリケーションにおける色と明るさの一貫性を確保するには、発注時に光度ビンコード（例：緑色のRS）と主波長ビンコード（例：緑色の1）の両方を指定する必要があります。例えば、緑色ビン RS-1を要求すると、光度が1500-2500 mcd、主波長が516-522 nmの範囲のLEDを対象とします。特定のビン組み合わせの入手可能性については、部品サプライヤーにご相談ください。