LTL30EGRPJ スルーホールLEDランプ データシート - T-1 3/4 パッケージ - 2.1V 標準 - 赤/緑 2色 - 78mW - 技術文書

1. 製品概要

LTL30EGRPJは、状態表示および視覚信号アプリケーション向けに設計されたバイカラー、コモンカソード、スルーホールLEDランプです。一般的なT-1 3/4（約5mm）径の拡散パッケージを採用し、赤と緑のLEDチップを1つのコンポーネント内に収めています。この構成により、コモンカソード端子配置を介して制御することで、単一の部品から2つの異なる色を表示することが可能です。本デバイスは、低消費電力、高発光効率、および鉛フリーおよびRoHS環境基準への適合を特徴とし、幅広い現代の電子設計に適しています。

1.1 コアアドバンテージ

• 2色出力：赤と緑の発光体を1つのコンパクトなパッケージに統合し、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、組立を簡素化します。
• 高効率：標準20mA駆動電流で高い光度（緑：最大520 mcd、赤：最大400 mcd）を実現し、明るく鮮明な視認性を確保します。
• 設計の柔軟性：コモンカソード構成により、マイクロコントローラや論理回路を用いた2色のマルチプレクシングまたは独立制御のための回路設計が簡素化されます。
• 堅牢な構造：スルーホール設計により、PCBへの強固な機械的固定が提供され、フローはんだ付けプロセスに適しています。
• 環境適合性：鉛フリーおよびRoHS準拠で製造され、世界的な環境規制を満たしています。

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、信頼性の高い低コストの状態表示が必要な複数の産業にわたるアプリケーションを対象としています。主なアプリケーション分野は以下の通りです：

• 通信機器：ルーター、モデム、スイッチ、および通信機器の状態表示灯。
• コンピュータ周辺機器：キーボード、モニター、外付けドライブ、プリンターの電源、アクティビティ、モードインジケータ。
• 民生電子機器：オーディオ/ビデオ機器、家電製品、玩具、ゲーム機器のインジケータランプ。
• 家電製品：電子レンジ、洗濯機、エアコンなどの動作状態、電源オン、タイマー、機能モードインジケータ。
• 産業制御機器：機械、試験装置、制御システムのパネルインジケータ。

2. 詳細な技術パラメータ分析

電気的および光学的パラメータを十分に理解することは、信頼性の高い回路設計と所望の性能達成に不可欠です。

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ません。

• 電力損失（P_D）：両色とも78 mW。これは、周囲温度（T_A）25°CにおいてLEDパッケージが熱として放散できる最大電力です。この限界を超えると過熱や寿命低下のリスクがあります。
• 直流順方向電流（I_F）：両色とも連続30 mA。これは、信頼性の高い長期動作のための最大推奨連続電流です。
• ピーク順方向電流：60 mA、パルス条件（デューティサイクル ≤ 10%、パルス幅 ≤ 10ms）でのみ許容されます。短時間の高輝度フラッシュに有用です。
• 温度範囲：動作：-30°C ～ +85°C；保管：-40°C ～ +100°C。デバイスは広い産業用温度範囲にわたって堅牢です。
• リードはんだ付け温度：最大5秒間、260°C（LED本体から2.0mmの位置で測定）。これは、エポキシレンズや内部ボンドへの熱損傷を防ぐためのフローまたは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、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あり、設計計算の基礎を提供します。

• 光度（I_v）：主要な光学的パラメータ。緑：代表値 310 mcd（最小 180、最大 520）。赤：代表値 240 mcd（最小 140、最大 400）。光度は一貫性を確保するためにビニング（セクション4参照）されています。測定には±30%の試験許容差が含まれます。
• 順方向電圧（V_F）：両色とも：代表値 2.1V（最小 1.6V、最大 2.6V）。このパラメータにはばらつきがあります。電流制限抵抗値は、すべての条件下で電流が最大定格を決して超えないようにするために、最大V_Fを使用して計算する必要があります。
• 指向角（2θ_1/2）：両色とも約50度。これは、光度がピーク軸値の半分に低下する全角です。拡散レンズは、パネルインジケータに適した広く均一な視野角を提供します。
• 波長： ピーク波長（λ_P）：緑：573 nm；赤：639 nm。主波長（λ_d）：緑：566-578 nm；赤：621-642 nm。主波長は知覚される色を定義します。赤LEDは標準的な赤色領域に、緑LEDは純粋な緑色スペクトルに位置します。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：両色とも約20 nmで、比較的純粋な色の発光を示します。
• 逆方向電流（I_R）：V_R=5V時、最大100 μA。重要注意：本デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。逆電圧の印加は試験目的のみであり、通常は適切な極性を確保するか、ACまたは双極性駆動シナリオでは保護ダイオードを使用することで、アプリケーション回路では避けるべきです。

3. ビニングシステム仕様

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に、LEDは性能ビンに分類されます。これにより、設計者は定義された範囲内で一貫した光出力を持つ部品を受け取ることができます。

LTL30EGRPJは、20mAで測定された光度に基づいて、緑と赤のチップに対して別々のビンコードを使用します。

• 緑チップビン：
  • HJビン：光度 180 mcd ～ 310 mcd。
  • KLビン：光度 310 mcd ～ 520 mcd。
• 赤チップビン：
  • GHビン：光度 140 mcd ～ 240 mcd。
  • JKビン：光度 240 mcd ～ 400 mcd。

重要な許容差：各ビンの限界には±30%の許容差があります。これは、HJビン（180-310 mcd）の部品が、検証時に実際には126 mcd（180 - 30%）から403 mcd（310 + 30%）の範囲で測定される可能性があることを意味します。設計者は、アプリケーションに必要な最小輝度レベルを指定する際に、この輝度の潜在的なばらつきを考慮に入れる必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（4/9ページの代表的な電気的/光学的特性曲線）が参照されていますが、基本的な関係はLEDの動作としては標準的であり、理解する上で重要です。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

LEDはダイオードであり、指数関数的なI-V関係を示します。20mAでの指定V_F範囲（1.6V ～ 2.6V）はこのばらつきを強調しています。代表点を超えるわずかな電圧の増加は、大きく、潜在的に損傷を引き起こす電流の増加を引き起こす可能性があります。これは、LEDを安全に動作させるために、定電圧源ではなく、直列の電流制限抵抗または定電流ドライバを使用することが絶対に必要であることを強調しています。

4.2 光度 vs. 順方向電流

光度は順方向電流にほぼ比例します。20mA未満で動作すると輝度が低下します。それ以上（最大30mAまで）で動作すると輝度は増加しますが、電力損失と接合温度も増加し、寿命に影響を与えたり色ずれを引き起こしたりする可能性があります。より高いピーク電流（60mA定格内）でのパルス駆動により、非常に高い瞬間輝度を達成できます。

4.3 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。接合温度が上昇すると：

• 順方向電圧（V_F）：わずかに低下します。これは、抵抗を介した定電圧源で駆動される場合、電流の増加を引き起こし、さらに温度を上昇させる可能性があります。設計不良の回路では熱暴走シナリオの可能性があります。
• 光度（I_v）：低下します。高温は光出力効率を低下させます。
• 波長（λ_d）：わずかにシフトします。AlInGaPベースの赤色LEDでは、波長は熱により長波長側（より赤く）にシフトする可能性があります。緑色LED（おそらくInGaNベース）では、シフトはそれほど顕著でないか、異なる可能性があります。

PCBレイアウトによる適切な熱管理と電力損失限界の遵守は、安定した性能に不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

本デバイスは、標準的なT-1 3/4ラジアルリードパッケージ形状に準拠しています。データシートからの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（インチ）です。
• 特に指定がない限り、標準公差は±0.25mm（±0.010\"）です。
• フランジ下の樹脂突出は最大1.0mm（0.04\"）まで許容されます。
• リード間隔は、リードがパッケージ本体から出る位置で測定され、PCBの穴間隔にとって重要です。

設計者は、レンズ径、本体長、リード径、曲げ位置の正確な測定のために、原資料2/9ページの詳細な寸法図を参照する必要があります。

5.2 極性識別

コモンカソードデバイスとして、2つのLEDアノードは別々であり、カソードは内部で単一のリードに接続されています。極性は通常、以下によって示されます：

• リード長：カソード（コモン）リードは通常、より長いリードです。
• レンズのフラット：多くのパッケージには、カソードリード付近のレンズ縁に小さなフラットがあります。
• 内部フラグ：下から見た場合、パッケージ内のより大きな金属フラグがしばしばカソードです。

正しい極性識別は、LEDを損傷する可能性のある逆接続を防ぐために不可欠です。

6. はんだ付け、組立、取り扱いガイドライン

これらのガイドラインを遵守することは、製造中の信頼性維持と損傷防止に不可欠です。

6.1 保管条件

LEDは、30°C以下、相対湿度70%以下の環境で保管する必要があります。元の防湿包装から取り出した場合は、3ヶ月以内に使用する必要があります。元の袋の外で長期間保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素デシケーター内で保管し、はんだ付け時にポップコーン現象（パッケージクラック）を引き起こす可能性のある湿気の吸収を防ぐ必要があります。

6.2 リード成形

PCB挿入のためにリードを曲げる必要がある場合、曲げはLEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた位置で行う必要があります。リードフレームの基部を支点として使用してはいけません。すべての成形は室温で、はんだ付けプロセス前に行い、応力がはんだ接合部に伝わらないようにする必要があります。

6.3 はんだ付けプロセス

重要なルール：エポキシレンズの基部からはんだ付け点まで、最低2mmの距離を保つこと。レンズをはんだに浸してはいけません。

• 手はんだ付け（はんだごて）：最高温度：350°C。最大時間：接合部あたり3秒。はんだごてはLED本体ではなく、リードとパッドに当てます。
• フローはんだ付け：予熱：≤100°C、≤60秒。はんだ波：≤260°C。はんだ付け時間：≤5秒。浸漬位置はレンズ基部から2mm以上離れている必要があります。
• 非推奨：IRリフローはんだ付けは、このスルーホール型LEDランプ製品には明示的に不適切とされています。

警告：過度の温度または時間は、エポキシレンズを溶かしたり変形させたり、内部ワイヤボンドを劣化させ、壊滅的な故障を引き起こします。

6.4 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気放電による損傷を受けやすいです。包括的なESD管理プログラムが推奨されます：

• 作業者は接地されたリストストラップまたは帯電防止手袋を着用する必要があります。
• すべてのワークステーション、設備、工具、保管ラックは適切に接地する必要があります。
• 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にイオナイザーを使用します。
• ESD保護区域で作業する人員に対して、トレーニングと認定を実施します。

7. パッケージングと注文情報

標準的なパッケージング構成は、大量生産向けに設計されています。

• 基本単位：帯電防止ポリエチレン包装袋あたり500、200、または100個。
• 内箱：10個の包装袋を含み、合計5,000個。
• 外箱：8個の内箱を含み、合計40,000個。

出荷ロットの場合、最終パックのみが満量でない数量を含むことがあります。部品番号LTL30EGRPJは、このバイカラー、コモンカソード、T-1 3/4、赤/緑拡散LEDランプを一意に識別します。

8. アプリケーション回路設計と推奨事項

8.1 駆動方式の原理

LEDは電流制御デバイスです。その輝度は、印加される電圧ではなく、流れる電流によって決まります。したがって、駆動回路の主な目的は電流を調整することです。

8.2 推奨回路

データシートは強く推奨します回路モデルA：バイカラーLEDの各LED（または各色チャネル）と直列に、別々の専用の電流制限抵抗を使用すること。

電流制限抵抗（R_LIMIT）の計算：

次の式を使用します：R_LIMIT= (V_SUPPLY- V_F) / I_F

ここで：

• V_SUPPLY= 電源電圧（例：5V、3.3V）。
• V_F= LEDの順方向電圧。最悪ケース/最悪ロット計算のために、データシートのMAXIMUM値（2.6V）を使用し、電流が最大定格を決して超えないようにします。
• I_F= 所望の順方向電流（例：20mA = 0.02A）。

5V電源の例： R_LIMIT= (5V - 2.6V) / 0.02A = 2.4V / 0.02A = 120 Ω。最も近い標準的な高い値（例：120Ωまたは150Ω）が選択され、その電力定格（P = I²R）を確認する必要があります。

8.3 避けるべき回路

データシートは警告します回路モデルB：複数のLEDを単一の共有電流制限抵抗に直接並列接続すること。個々のLEDの順方向電圧（V_F）の自然なばらつき（同じビンからでも）により、電流は均等に分配されません。最も低いV_Fを持つLEDは不均衡に多くの電流を引き、より明るく見え、安全限界外で動作する可能性があり、他のLEDは暗くなります。これにより、輝度の不一致と信頼性の低下が生じます。

8.4 バイカラー動作の設計上の考慮事項

コモンカソードの場合：

• 緑LEDを点灯させるには、緑のアノードリードに正電圧（電流制限抵抗を介して）を印加し、コモンカソードをグランドに接続します。赤
• LEDを点灯させるには、赤のアノードリードに正電圧（別々の電流制限抵抗を介して）を印加し、コモンカソードをグランドに接続します。両方を同時に点灯させるには（黄色/オレンジ色の混合光になります）、両方のアノードに同時に正電圧を印加します。各色の電流は、依然としてそれぞれ自身の抵抗によって制御される必要があります。
• マイクロコントローラのI/Oピンは、十分な電流（例：20mA）を供給できる場合、アノードを直接駆動（直列抵抗付き）できます。より高い電流や多数のLEDのマルチプレクシングには、トランジスタドライバが推奨されます。9. 技術比較と差別化単色5mm LEDや表面実装型の代替品と比較して、LTL30EGRPJは明確な利点を提供します：
• 2つの単色LEDとの比較：

1つのPCBフットプリントを節約し、部品点数を減らし、組立を簡素化します。コモンカソードは、マルチプレクス表示の配線を簡素化します。

3色（RGB）LEDとの比較：

• 2つの状態色（例：OK/エラー、オン/スタンバイ）のみが必要な場合、青チャネルと4ピンパッケージの複雑さとコストなしに、コスト効果の高いソリューションを提供します。表面実装デバイス（SMD）LEDとの比較：
• スルーホール設計は、振動や手動取り扱いを受けるアプリケーションに対して優れた機械的強度を提供し、手動プロトタイピングが容易で、一部のパネルマウントでは垂直方向の視野角が優れています。SMDはより小さなサイズを提供し、自動化された高密度組立により適しています。白熱電球との比較：
• はるかに低い消費電力、はるかに長い寿命、高い衝撃/振動耐性、およびより冷たい動作。LEDは固体であり、切れるフィラメントがありません。10. よくある質問（FAQ）
• Q1: 抵抗なしで3.3Vまたは5Vのマイクロコントローラピンから直接このLEDを駆動できますか？A1: いいえ、これは危険であり、LEDまたはマイクロコントローラピンを破壊する可能性が高いです。

LEDの低い順方向電圧（1.6V-2.6V）は、3.3Vまたは5Vに直接接続すると、LEDとMCUピンの小さな内部抵抗によってのみ制限される過剰な電流が流れることを意味します。電流を安全な値（例：20mA）に制限するための直列抵抗は絶対に必要です。

Q2: なぜ光度（例：180-520 mcd）にこれほど広い範囲があるのですか？製品で一貫した輝度を確保するにはどうすればよいですか？

A2:広い範囲は半導体プロセスのばらつきによるものです。ビニングシステム（緑：HJ/KL、赤：GH/JK）はそれらをグループに分類します。一貫性を確保するには、注文時に必要なビンコードを指定する必要があります。重要なアプリケーションでは、より狭いビン（例：緑はKLのみ）を注文し、そのビン範囲の下限にあるLEDに対しても十分な電流を供給するように回路を設計します。

Q3: このLEDを屋外で使用できますか？

A3:データシートは屋内および屋外サインアプリケーションに適していると述べています。ただし、長期間の屋外使用では、追加の環境保護を考慮してください。エポキシレンズは基本的な耐湿性を提供しますが、長年にわたる紫外線日光への長時間曝露は、レンズの黄変を引き起こし、光出力と色にわずかに影響を与える可能性があります。過酷な環境では、PCBへのコンフォーマルコーティングまたは密閉筐体が推奨されます。

Q4: 誤って極性を逆に接続した場合、どうなりますか？

A4:逆電圧（例：-5V）を印加すると、高い逆方向電流（5Vで指定された最大100 μAまで）が流れるか、逆電圧がデバイスの降伏定格（指定されていませんが、LEDでは通常低い）を超える場合、即座に壊滅的な故障（短絡）を引き起こす可能性があります。常に正しい極性を守ってください。

11. 実用的なアプリケーション例

例1: デュアルステータスパネルインジケータ：ネットワークスイッチ上で、LTL30EGRPJはポートステータスを示すことができます。緑 = リンクアクティブ、赤 = データ送受信中、両方点灯 = エラー/衝突。シンプルなマイクロコントローラが、PHYチップのステータス信号に基づいて2つのアノードを制御できます。

例2: バッテリ充電器インジケータ：

シンプルな充電器で、LEDは赤 = 充電中、緑 = 充電完了を示すことができます。制御回路は、バッテリ電圧のしきい値に基づいて適切なアノードを切り替えます。例3: マルチプレクス表示セグメント：

低コストのマルチディジット7セグメントディスプレイでは、各セグメントにバイカラーLEDを使用できます。桁のコモンカソードをマルチプレクシングし、赤/緑のアノードを順次駆動することで、2色で数字を表示できるディスプレイを作成し、異なるモード（例：通常 vs. アラーム）を示すことができます。12. 動作原理

発光ダイオード（LED）は、半導体p-n接合デバイスです。接合の内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が接合を横切って注入されます。これらの電荷キャリアが活性領域で再結合すると、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。発光の色（波長）は、活性領域で使用される半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決まります。LTL30EGRPJは、1つのパッケージ内に2つのそのような接合を含みます：1つは赤光（約639 nmピーク）を発する材料（おそらくAlInGaP）を使用し、もう1つは緑光（約573 nmピーク）を発する材料（おそらくInGaN）を使用します。拡散エポキシレンズは、光を散乱させて広い視野角を作り出すとともに、半導体チップの保護ドームとしても機能します。13. 技術トレンド

スルーホールLEDランプは、その堅牢性、使いやすさ、多くのアプリケーションにおける低コストのため、電子機器の定番であり続けています。しかし、より広範な業界のトレンドは、小型化、高密度PCB組立、および低プロファイル製品への需要によって駆動され、ほとんどの新しい設計において表面実装デバイス（SMD）パッケージに向かっています。SMD LEDは、PCBへのより優れた熱性能、より速い自動実装、およびより小さなフットプリントを提供します。バイカラーおよびマルチカラーのSMD LEDも広く入手可能です。それでも、T-1 3/4のようなスルーホールLEDは、高い機械的信頼性、容易な手動メンテナンス、レガシーデザイン、またはパネルを通した垂直マウントが望まれるアプリケーションで引き続き役立ちます。パッケージ内の技術—半導体チップの効率と輝度—は、すべてのパッケージタイプで着実に向上し続けています。

Light Emitting Diodes (LEDs) are semiconductor p-n junction devices. When a forward voltage exceeding the junction's built-in potential is applied, electrons from the n-type region and holes from the p-type region are injected across the junction. When these charge carriers recombine in the active region, energy is released in the form of photons (light). The color (wavelength) of the emitted light is determined by the energy bandgap of the semiconductor material used in the active region. The LTL30EGRPJ contains two such junctions within one package: one using material (likely AlInGaP) that emits red light (~639 nm peak), and another (likely InGaN) that emits green light (~573 nm peak). The diffused epoxy lens serves to scatter the light, creating a wide viewing angle, and also acts as a protective dome for the semiconductor chips.

. Technology Trends

The through-hole LED lamp remains a staple in electronics due to its robustness, ease of use, and low cost for many applications. However, the broader industry trend is towards Surface-Mount Device (SMD) packages for most new designs, driven by the demand for miniaturization, higher-density PCB assembly, and lower profile products. SMD LEDs offer better thermal performance to the PCB, faster automated placement, and smaller footprints. Bi-color and multi-color SMD LEDs are also widely available. Nevertheless, through-hole LEDs like the T-1 3/4 will continue to serve in applications requiring high mechanical reliability, easier manual servicing, legacy designs, or where vertical mounting through a panel is desired. The technology within the package—the efficiency and brightness of the semiconductor chips—continues to improve steadily across all package types.