T-1 3/4 バイカラーLED データシート - 外形 5.0mm - 電圧 2.0-2.6V - 電力 75-120mW - 赤/緑 - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、標準的なT-1 3/4（5mm）拡散パッケージに収められたバイカラー・スルーホールLED部品の仕様を詳細に説明します。本デバイスは、単一パッケージ内に2つの異なる半導体チップを統合しています：一つはAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）技術を用いた赤色スペクトルを発光し、もう一つはGaP（リン化ガリウム）技術を用いた緑色スペクトルを発光します。この設計により、単一の部品から2色の発光が可能となり、ステータスインジケータ、2状態信号、シンプルな多色表示に有用です。白色の拡散レンズは広い視野角と柔らかく均一に分散した光出力を提供します。本製品は、民生電子機器、産業用制御装置、計測機器における汎用インジケータ用途向けに設計されています。

1.1 中核的利点

• 二色光源：赤色と緑色のチップを1パッケージに統合することで、2つの別々の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。
• 整合された出力：チップは均一な光出力特性を提供するよう選択・整合されており、アプリケーションにおける見た目の一貫性を保証します。
• 固体信頼性：LEDはフィラメントや可動部品がないため、通常50,000時間を超える長い動作寿命を提供します。
• 低消費電力：標準的な低電流（例：20mA）で動作するため、エネルギー効率が高く、バッテリー駆動機器に適しています。
• 環境適合性：本製品は鉛フリーで、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠して製造されています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

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ておらず、信頼性の高い性能のためには避けるべきです。

• 電力損失（P_d）：赤色チップ：75 mW、緑色チップ：120 mW。これは周囲温度（T_A）25°CにおいてLEDチップが熱として放散できる最大電力です。これを超えると過熱や劣化の加速を引き起こす可能性があります。
• 連続順方向電流（I_F）：両色とも30 mA。これは連続的に印加できる最大DC電流です。
• ピーク順方向電流：両色とも90 mA、パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許容されます。これにより、短時間の高輝度フラッシュが可能です。
• 減衰率：両色とも0.4 mA/°C。周囲温度が50°Cを超える場合、過熱を防ぐために、この係数で最大許容連続電流を直線的に減少させなければなりません。
• 逆電圧（V_R）：5 V。これより高い逆電圧を印加すると、接合破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作・保管温度：-55°C ～ +100°C。デバイスはこの全範囲内で保管および動作可能です。
• リードはんだ付け温度：260°C、5秒間（LED本体から2.0mmの位置で測定）。これは手はんだまたはフローはんだ付けのプロセスウィンドウを定義します。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、通常の動作条件を表す、T_A=25°C、I_F=20mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_v）：知覚される明るさの主要な尺度です。
  • 赤色（AlInGaP）：代表値 180 mcd、最小110 mcdから最大310 mcdの範囲。
  • 緑色（GaP）：代表値 50 mcd、最小30 mcdから最大85 mcdの範囲。
  • 保証にはこれらの値に対する±15%の許容差が含まれます。
• 視野角（2θ_1/2）：両色とも約30度。これは光度が軸上値の半分に低下する全角度です。拡散レンズがこの広い視野特性を生み出します。
• 順方向電圧（V_F）：動作時のLED両端の電圧降下です。
  • 赤色：代表値 2.4V（範囲 2.0V - 2.4V）。
  • 緑色：代表値 2.6V（範囲 2.1V - 2.6V）。
  • V_Fの違いは、AlInGaPとGaP材料の異なるバンドギャップエネルギーによるものです。
• 波長：
  • ピーク発光波長（λ_p）：スペクトル出力が最も強い波長。赤色：～650 nm。緑色：～565 nm。
  • 主波長（λ_d）：色を定義する人間の目が知覚する単一波長。赤色：634-644 nm。緑色：563-580 nm。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：発光の帯域幅。赤色：～20 nm。緑色：～30 nm。半値幅が狭いほど、スペクトル的に純粋な色であることを示します。
• 逆電流（I_R）：V_R=5V時、< 100 μA。これはLEDが逆バイアスされたときのわずかなリーク電流です。
• 静電容量（C）：ゼロバイアスで測定。赤色：～80 pF。緑色：～35 pF。このパラメータは高周波スイッチングアプリケーションに関連する可能性があります。

3. ビニングシステムの説明

半導体製造プロセスにおける自然なばらつきを管理するため、LEDは性能ビンに仕分けられます。この部品は、赤色チップと緑色チップのそれぞれの光度ビンを表す2文字のビンコード（X-X）を使用します。

3.1 光度ビニング

赤色チップ（AlInGaP）ビン：

F: 110 - 140 mcd

G: 140 - 180 mcd

H: 180 - 240 mcd

J: 240 - 310 mcd

緑色チップ（GaP）ビン：

A: 30 - 38 mcd

B: 38 - 50 mcd

C: 50 - 65 mcd

D: 65 - 85 mcd

例：ビンコード "H-B" は、Hビン（180-240 mcd）の赤色チップとBビン（38-50 mcd）の緑色チップが組み合わされていることを示します。設計者はビンを指定することで、アセンブリ内の複数ユニット間の輝度の一貫性を確保できます。各ビン限界値には±15%の許容差が適用されます。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ（図1、図6）が参照されていますが、ここでは標準的なLEDの物理特性に基づいてその一般的な意味を分析します。

4.1 光度 vs. 順方向電流（I-V曲線）

光出力（I_v）は、広い範囲で順方向電流（I_F）にほぼ比例します。推奨値20mAを超えて動作させると輝度は増加しますが、より多くの熱を発生させ、寿命の短縮や色の変化を引き起こす可能性があります。20mA未満で動作させると出力は暗くなります。この関係は特定の範囲内でのみ線形です。非常に高い電流では効率が低下します（効率低下）。

4.2 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。

• 順方向電圧（V_F）：接合温度が上昇すると減少します。これはわずかな負の温度係数を持ちます。
• 光度（I_v）：接合温度が上昇すると減少します。高い周囲温度や過剰な駆動電流による自己発熱は、光出力を減少させます。この熱的影響を管理するために、減衰率（50°C以上で0.4 mA/°C）が適用されます。
• 波長：ピーク波長と主波長は、通常、温度の上昇に伴ってわずかに（通常は長波長側に）シフトします。

4.3 スペクトル分布

参照されるスペクトル分布図（図1）は、各チップの相対放射パワー対波長を示すでしょう。赤色AlInGaPチップは通常、約650 nmを中心としたより狭く対称的なピークを示します。緑色GaPチップは約565 nm付近に広いピークを持ちます。主波長は、知覚される色相を定義するためにCIE測色標準を用いてこのスペクトルから計算されます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

本デバイスは、白色拡散エポキシレンズを備えた標準的なT-1 3/4ラジアルリードパッケージを使用します。主要な寸法上の注意点は以下の通りです：

• すべての寸法はミリメートル単位です（括弧内にインチ単位を記載）。
• 特に指定がない限り、標準公差±0.25mm（±0.010"）が適用されます。
• フランジ下の樹脂は最大1.0mmまで突出する場合があります。
• リード間隔は、リードがパッケージ本体から出る点で測定され、これはPCBフットプリント設計において重要です。

5.2 極性識別とリード成形

通常、長いリードがアノード（正極側）を示します。2つのアノードと共通カソード（または内部回路に応じてその逆）を持つバイカラーLEDの場合、データシートの内部回路図がピン配置を定義します。リード成形時には、シールへの応力を避けるため、レンズの基部から少なくとも3mm離れた位置で曲げを行わなければなりません。成形は室温で、はんだ付けプロセスの前に行う必要があります。

5.3 断面図と材料

本コンポーネントは以下の材料で構成されています：

1. リードフレーム：銅と銀メッキを施した鉄合金で、はんだ付け性向上のためはんだディップ仕上げ。
2. ダイボンド：銀充填エポキシペーストにより、半導体チップをリードフレームに接着。
3. LEDチップ：別々のAlInGaP（赤色）とGaP（緑色）ダイ。
4. ボンディングワイヤ：金線により、チップの上部を対応するリードフレームのポストに接続。
5. 封止材：硬化剤を配合したエポキシ樹脂が拡散レンズを形成し、環境保護を提供します。
6. 製品重量：約0.36グラム。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 はんだ付けプロセスパラメータ

手はんだ付け（はんだごて）：

• 温度：最大350°C - 400°C。
• 時間：リードあたり最大3.0秒。
• 距離：レンズ基部からはんだ付け点まで少なくとも2.0mmのクリアランスを維持。

フローはんだ付け：

• 予熱温度：最大 < 100°C。
• 予熱時間：最大 < 60秒。
• はんだ波温度：最大 < 260°C。
• 接触時間：最大 < 5秒。

重要な警告：過度の温度や時間は、エポキシレンズを溶かしたり、内部の剥離を引き起こしたり、半導体接合を破壊する可能性があります。レンズをはんだに浸漬しないでください。

6.2 保管・取り扱い

• 保管条件：30°C、相対湿度70%を超えないこと。
• 棚寿命：元の防湿バッグから取り出した後、コンポーネントは3ヶ月以内に使用してください。
• 長期保管：元の包装から長期間取り出した場合、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。
• 洗浄：イソプロピルアルコール（IPA）などのアルコール系溶剤のみを使用してください。パッケージに応力をかける可能性のある強力な洗浄や超音波洗浄は避けてください。

7. 包装・発注情報

7.1 包装仕様

コンポーネントは静電気放電（ESD）損傷を防ぐため、静電気防止バッグに梱包されています。

• 基本単位：包装バッグあたり500個または250個。
• 内箱：16個の包装バッグを含み、合計8,000個。
• 外箱（出荷箱）：8個の内箱を含み、合計64,000個。
• いかなる出荷ロットにおいても、最終パックのみが満量でない数量を含む場合があります。

7.2 品番の解釈

品番LTL30EKDFGJは内部コーディングシステムに従います。完全なロジックはここでは開示されていませんが、通常、パッケージタイプ（T-1 3/4）、色（バイカラー）、レンズスタイル（拡散）、および特定の強度ビンコード（例：文脈から推測される赤色の"J"）などの属性をエンコードしています。"FGJ"サフィックスはおそらく性能ビニングに関連しています。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このバイカラーLEDは、単一点からの2状態表示を必要とするアプリケーションに理想的です：

• ステータスインジケータ：電源オン（緑）/ スタンバイ（赤）または正常（緑）/ 故障（赤）。
• 2状態アラーム：警告（点滅赤）/ 解除（緑）。
• シンプルな表示：基本的なパネルランプ、2色が必要なスイッチやレジェンドのバックライト。
• 民生電子機器：充電ステータス、ルーター、モデム、オーディオ機器の接続インジケータ。
• 産業用制御装置：機械状態インジケータ、合格/不合格信号。

8.2 回路設計上の考慮事項

電流駆動が必須：LEDは電流駆動デバイスです。順方向電圧（V_F）には許容差があり、温度によって変化します。LEDを電圧源に直接接続したり、個別の電流制限なしで並列に接続することは推奨されません。V_Fのわずかな違いが、電流分担と輝度の大きな不均衡を引き起こすためです。

推奨回路（モデルA）：各LEDチップ（またはバイカラーLEDの各色チャネル）に直列の電流制限抵抗を使用します。抵抗値はオームの法則を用いて計算します：R = (V_電源- V_F) / I_F。例えば、5V電源、緑色LED（V_F～2.6V）を20mAで駆動する場合：R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω。これにより安定した整合された輝度が確保されます。

熱管理：電力損失は低いですが、高い周囲温度や密閉空間で使用する場合は十分な換気を確保してください。50°C以上の電流減衰ガイドラインに従ってください。

9. 技術比較と差別化

2つの個別の単色LEDを使用する場合と比較して、この統合されたバイカラーソリューションには明確な利点があります：

• スペース効率：1つのコンポーネントフットプリント対2つ。
• 実装の簡素化：1回の配置・はんだ付け作業対2回、コストと潜在的な欠陥を削減。
• 光学的整合性：赤色と緑色の光源が同一位置にあることを保証し、一貫した視覚ポイントを提供します。

3色（RGB）LEDと比較して、このデバイスはよりシンプルで、専用チップのため色ごとの光出力が高いことが多く、制御ラインが少なくて済みます（共通カソードRGBの3本に対して2本のアノード）。これは、色混合の複雑さなしに2つの異なる状態のみが必要なアプリケーションに適しています。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: このLEDをマイクロコントローラのピンから直接駆動できますか？

A: ピンの電流供給/吸収能力によります。ほとんどのMCUピンは最大20-25mAを供給/吸収でき、LEDの代表電流と一致します。ただし、電流を制限するための直列抵抗を必ず含めてください。LEDをMCUピンと電源またはグランドの間に直接接続しないでください。

Q2: 赤色と緑色で代表的な順方向電圧が異なるのはなぜですか？

A: 順方向電圧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。リン化ガリウム（GaP、緑色）はアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP、赤色）よりも大きなバンドギャップを持ち、電流をオンにして流すためにより高い電圧をわずかに必要とします。

Q3: ビンコードは何を意味し、指定する必要がありますか？

A: ビンコード（例：H-B）は、赤色および緑色チップの保証された光度範囲を示します。複数のユニット間で均一な輝度が重要なアプリケーション（例：同一インジケータのパネル）では、狭いビンを指定することが重要です。非クリティカルな単一インジケータでは、広いビン範囲でも問題ありません。

Q4: 各色のアノードとカソードをどのように識別しますか？

A: 特定のピン配置（共通アノードまたは共通カソード）は内部回路図によって定義されており、完全なデータシートから確認する必要があります。通常、3ピンのバイカラーLEDでは、中央のピンが共通端子で、外側の2本のピンが個々の色用です。

11. 実践的な設計・使用例

11.1 デュアルステータス電源インジケータ

シナリオ：デバイスが商用電源供給中（緑）とバッテリー充電中（赤）を示す1つのインジケータを必要とする場合。

実装：バイカラーLEDを使用します。緑色のアノードを抵抗を介して、商用電源がオンになっているときにアクティブになる安定化5Vラインに接続します。赤色のアノードを抵抗を介して、充電中にハイになる充電回路からの制御信号に接続します。共通カソードをグランドに接続します。制御信号が弱い場合は、単純なトランジスタや論理ゲートでアノードを駆動できます。

11.2 シンプルな2状態アラートシステム

シナリオ：センサーモジュールが視覚的アラートを必要とする：定常緑色で正常