LEDランプ T1 3mm & T1 3/4 5mm スルーホール - ハイパーレッドからグリーン - 20mA 2.4V - 日本語データシート

1. 製品概要

本ドキュメントは、業界標準の2つのスルーホールパッケージサイズ、T1（3mm）およびT1 3/4（5mm）で提供される汎用LEDランプファミリーについて詳細に説明します。これらのデバイスは、基本的なインジケータLEDと比較してより高い光度レベルを実現するように設計されており、視認性向上が求められる用途に適しています。発光のコアとなる材料は、ヒ化ガリウム基板上に成長させたアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）であり、赤から緑のスペクトル全体にわたって高効率かつ良好な色純度を実現する技術として知られています。

1.1 主な利点

このLEDシリーズの主な利点は、低消費電力、高光度出力、および高効率です。様々なソースカラーに対応するレンズの色合いオプションが用意されており、設計の柔軟性を提供します。標準的な45度の視野角により、広く均一な光の放射パターンが確保されています。

1.2 対象用途

これらのLEDは、信頼性の高い明るい表示が求められる、幅広い民生電子機器、産業用制御パネル、自動車内装照明、家電製品のインジケータなどにおける汎用インジケータランプおよび状態表示用に設計されています。

2. 技術パラメータ詳細分析

以下のセクションでは、データシートに規定されている主要な技術パラメータについて、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、これを超えると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。このシリーズの全色バリエーションにおいて、連続順方向電流は周囲温度（T_A）25°Cで30 mAと定格されています。電力損失は75 mWです。赤色バリエーションでは90 mA、アンバー、黄色、緑色バリエーションでは60 mAのピーク順方向電流が、パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）下で許容されます。最大逆電圧は5Vです。動作および保管温度範囲は-40°Cから+100°Cと規定されています。順方向電流のディレーティング係数は70°Cから線形に0.4 mA/°Cであり、この温度を超えると過熱を防ぐために許容連続電流が減少することを意味します。

2.2 電気的・光学的特性

電気的および光学的特性は、T_A=25°C、標準試験電流（I_F）20 mAで測定されています。データは3mm（Fシリーズ、品番LTL1CHJで始まる）パッケージと5mm（Hシリーズ、品番LTL2F7Jで始まる）パッケージで別々に提示されていますが、同等の色については値は同一です。

2.2.1 光度（I_v)

知覚される明るさの尺度である光度は、全色タイプにおいて最小規定値が65 mcdです。代表値は色によって異なります：ハイパーレッド（LTLxCHJDTNN/xF7JDTNN）は120 mcd、スーパーレッド（LTLxCHJRTNN/xF7JRTNN）は140 mcd、一方、赤、アンバー、黄色、緑色バリエーション（LTLxCHJETNN/FTNN/YTNN/STNN/GTNN）の代表光度は180 mcdです。製品は光度に対して2ランクの分類システムをサポートしており、特定のランクコードは梱包に印字されています。

2.2.2 波長パラメータ

色出力を定義する3つの主要な波長パラメータは以下の通りです：

• ピーク発光波長（λ_P）：スペクトルパワー分布が最大となる波長です。650 nm（ハイパーレッド）から575 nm（グリーン）の範囲にあります。
• 主波長（λ_d）：CIE色度図から導出され、LEDの知覚される色を最もよく定義する単一波長を表します。これらのデバイスでは一般にピーク波長よりわずかに短く、例えばハイパーレッドで639 nm、赤で624 nm、アンバーで605 nm、グリーンで572 nmとなります。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：発光スペクトルの半値全幅（FWHM）であり、色純度を示します。赤色バリエーションでは20 nm、アンバーでは17 nm、黄色および緑色バリエーションでは15 nmです。

2.2.3 電気的パラメータ

I_F=20 mAにおける順方向電圧（V_F）の最大定格は色に応じて2.3Vから2.4Vの間であり、代表値は約2.0Vから2.05Vです。逆電流（I_R）は、逆電圧（V_R）5Vにおいて最大100 μAであることが保証されています。接合容量（C）は、0Vバイアス、1 MHz周波数で測定した場合、代表値で40 pFです。

2.2.4 視野角

視野角は、2θ_1/2（半角の2倍）として定義され、45度です。θ_1/2は、光度が軸上（中心）値の半分に低下するオフ軸角度です。これにより、汎用表示に適した中程度の幅のビームが形成されます。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、主に光度に対してビニングシステムが使用されていることを示しています。製品は2つの光度ランクに分類されます。特定のランクコード（Iv分類コード）は、個々の梱包袋に印字されています。これにより、設計者は用途に応じて一貫した輝度レベルのLEDを選択することができます。このドキュメントでは波長や順方向電圧については明示的に詳細が記載されていませんが、このようなLEDの一般的な製造プロセスでは、色と電気的特性の一貫性を確保するために、主波長とV_Fのビンが含まれることが多いです。

4. 性能曲線分析

データシートは、最終ページに代表的な電気的/光学的特性曲線が記載されていることを参照しています。具体的なグラフは本文には提供されていませんが、このようなLEDの標準的な曲線には通常以下が含まれます：

• 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）：指数関数的関係を示し、電流制限回路の設計に不可欠です。
• 光度 vs. 順方向電流：電流の増加に伴って輝度がどのように増加するかを示し、最大定格限界まで達します。
• 光度 vs. 周囲温度：動作温度の上昇に伴う光出力のディレーティングを示します。
• スペクトルパワー分布：相対強度と波長の関係をプロットしたもので、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

T1（LTL1CHxシリーズ）およびT1 3/4（LTL2F7xシリーズ）パッケージの両方について、詳細な寸法図が提供されています。主要寸法には、本体直径（それぞれ約3mmおよび5mm）、全高、リード間隔が含まれます。リードはパッケージ本体から出ている部分で測定されます。フランジ下の樹脂の最大突出量は1.0mmと記載されています。特に指定がない限り、全ての寸法はミリメートル単位で、標準公差は±0.25mmです。

5.2 極性識別

スルーホールLEDの場合、極性は通常2つの特徴で示されます：長いリードはアノード（正極）を示し、LEDレンズの縁の平らな側面またはプラスチックフランジの切り欠きは通常カソード（負極）側を示します。具体的なマーキングはパッケージ図で確認してください。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

データシートでは、LED本体から1.6mm（0.063インチ）の距離で測定した場合、リードのはんだ付け温度は260°C、最大持続時間は5秒と規定されています。これは、内部の半導体ダイおよびエポキシレンズへの熱損傷を防ぐための重要なパラメータです。フローはんだ付けや手はんだ付けを使用する場合は、この時間-温度プロファイルに従うよう注意が必要です。長時間の加熱が予想される場合は、はんだ付け点とLED本体の間のリードにヒートシンク（例：ピンセット）を使用することを推奨します。

7. 梱包・発注情報

7.1 品番規則

品番は以下の構造に従います：LTL [シリーズコード] [色/光度コード] TNN。

• LTL：製品ファミリープレフィックス。
• シリーズコード：3mm（Fシリーズ）は1CHJ、5mm（Hシリーズ）は2F7J。
• 色コード：TNNの前の文字が色とタイプを示します（例：D=ハイパーレッド、R=スーパーレッド、E=赤、F=アンバー、Y=アンバーイエロー、S=黄色、G=緑）。
• TNN：このシリーズ共通のサフィックス。

7.2 梱包仕様

光度ランクコード（Iv分類）は各梱包袋に印字されています。このような部品の標準的な梱包は、通常テープリールまたはバルク袋ですが、具体的な数量はこの抜粋では詳細に記載されていません。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

これらのLEDを電圧源に接続する場合は、直列に電流制限抵抗が必要です。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_電源- V_F) / I_F。この計算にデータシートの最大V_Fを使用することで、デバイス間のばらつきがあっても電流が所望の値を超えないようにします。5V電源と代表的な赤色LED（V_F~最大2.4V）を20mAで駆動する場合、抵抗はR = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ωとなります。標準の130Ωまたは150Ωの抵抗が適切です。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動：LEDは固定電圧ではなく、制御された電流で駆動してください。直列抵抗または定電流ドライバを使用します。
• 熱管理：電力損失は低いですが、高温の周囲温度（100°C付近）で動作する場合は、70°Cを超えると前述の0.4 mA/°Cのガイドラインに従って順方向電流をディレーティングする必要があります。
• 逆電圧保護：最大逆電圧はわずか5Vです。回路に逆バイアスの可能性がある場合（例：ACまたは多重化アプリケーション）、外部保護ダイオードを使用する必要があります。
• 視野角：45度の視野角は広いビームを提供します。より指向性の高い光が必要な場合は、二次光学系が必要になる場合があります。

9. 技術比較・差別化

リン化ガリウム（GaP）などの旧来の技術のLEDと比較して、これらのAlInGaPベースのLEDは著しく高い発光効率を提供し、同じ電流でより明るい出力を実現します。赤-オレンジ-黄-緑のスペクトル内での様々な精密な色、それぞれが定義された波長と純度を持つことで、正確な色信号表示が可能です。2つの一般的なパッケージサイズ（3mmおよび5mm）での入手性は、膨大な数の既存のPCBフットプリントおよびパネル切り抜き穴との直接的な互換性を提供します。

10. よくある質問（FAQ）

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長は発光の物理的なピークです。主波長はCIEチャート上の知覚される色点です。LED、特に広いスペクトルを持つものでは、これらは異なる場合があります。色合わせには主波長がより関連性があります。

Q: このLEDを30mAで連続駆動できますか？

A: はい、30mAは25°Cにおける最大連続DC電流定格です。ただし、周囲温度が70°Cを超える場合は、最大接合温度を超えないように、ディレーティング係数（0.4 mA/°C）に従って電流を減らす必要があります。

Q: レンズは透明と記載されています。なぜ異なる色があるのですか？

A: レンズ材料自体は透明なエポキシです。色は、色光を発する半導体材料（AlInGaP）によって決定され、場合によっては封止材内の追加のドーパントや変換材料によっても決定されます。着色レンズオプションは、色付きフィルターではなく、発光の色を指します。

Q: アノードとカソードはどのように識別しますか？

A: 長いリードがアノード（+）です。外観上、LEDを上から見た場合、レンズの縁またはフランジの平らな側面は通常カソード（-）に対応します。確実なマーキングについては常にパッケージ図を参照してください。

11. 実用的な使用例

シナリオ：産業用コントローラの多状態インジケータパネルの設計。パネルには、電源オン（緑）、スタンバイ（アンバー）、故障（赤）、通信中（点滅黄色）のために明確で明るい色が必要です。このLEDシリーズは理想的です。設計者は、LTLxCHJGTNN（緑）、LTLxCHJFTNN（アンバー）、LTLxCHJETNN（赤）、LTLxCHJSTNN（黄色）を選択します。共通の20mA駆動電流を使用することで、ドライバ回路設計（電流制限抵抗付きマイクロコントローラ）が簡素化されます。45度の視野角により、広範囲のオペレータ位置からインジケータが見えることが保証されます。高光度（65-180 mcd）により、照明の明るい産業環境でも視認性が保証されます。

12. 技術原理の紹介

これらのLEDは、ヒ化ガリウム（GaAs）基板上にエピタキシャル成長させたアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体材料に基づいています。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合プロセスにより、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。アルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの比率を変えることで調整可能なAlInGaP合金の特定のバンドギャップエネルギーが、発光の波長（色）を決定します。この材料システムは、可視スペクトルの赤、オレンジ、アンバー、黄緑の部分で高輝度光を生成するのに特に効率的です。

13. 技術開発動向

LED技術の一般的な動向は、より高い効率（ワットあたりのルーメン数の増加）、信頼性の向上、およびコストの低減に向かっています。このようなスルーホールインジケータLEDの場合、開発はしばしば、同じチップサイズと電流からさらに高い光度を得るためのエピタキシャル成長プロセスの改良、および長寿命にわたる熱安定性と色の一貫性を向上させるためのプラスチック封止材料の改善に焦点が当てられています。表面実装デバイス（SMD）パッケージが小型化のための新設計を支配していますが、スルーホールLEDは、試作、修理、レガシーシステム、および堅牢な機械的取り付けやディスクリート部品からのより高い単点輝度を必要とする用途において依然として重要です。