LTL307JGD グリーン拡散LED データシート - T-1 3/4 パッケージ - 順電圧2.4V - 消費電力75mW - 技術文書

1. 製品概要

本ドキュメントは、スルーホール実装用に設計されたグリーン拡散LED部品の完全な技術仕様を提供します。このデバイスは、AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体技術を利用して緑色光を生成します。一般的なT-1 3/4パッケージ径を特徴とし、プリント基板（PCB）やパネル上の多様なインジケータおよび照明用途における汎用的な選択肢となっています。

この部品の中核的な利点は、高い光度出力、低消費電力、および高効率です。低電流要件により集積回路（IC）との互換性を考慮して設計されています。さらに、本製品はRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、鉛（Pb）フリー部品であることを示しています。

2. 技術パラメータの詳細解釈

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性がある限界値を定義します。これらの定格は周囲温度（T_A）25°Cで規定されており、いかなる動作条件下でも超えてはなりません。

• 消費電力（P_D）：75 mW。これはデバイスが熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（I_F(PEAK)）：60 mA。これは最大許容パルス順電流であり、1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅で規定されています。
• 直流順電流（I_F）：30 mA。これはLEDが扱える最大連続順電流です。
• ディレーティング：直流順電流は、周囲温度が50°Cを超えるごとに1°Cあたり0.4 mAで線形にディレーティングする必要があります。
• 逆電圧（V_R）：5 V。この値を超える逆電圧を印加すると、LEDのPN接合を損傷する可能性があります。
• 動作温度範囲：-40°C から +100°C。デバイスが機能するように設計されている周囲温度範囲です。
• 保管温度範囲：-55°C から +100°C。
• リードはんだ付け温度：LED本体から2.0 mm（0.078インチ）の位置で測定し、260°Cで5秒間。

2.2 電気的・光学的特性

電気的・光学的特性は、T_A=25°Cで測定され、デバイスの代表的な性能パラメータを示します。

• 光度（I_V）：順電流（I_F）20 mAにおいて、65 mcd（最小）、110 mcd（代表値）。保証値には±15%の許容差が含まれます。このパラメータは、CIE明所視感度曲線に近似したセンサとフィルタを使用して測定されます。
• 指向角（2θ_1/2）：50度（代表値）。これは光度が軸上（オンアクシス）値の半分に低下する全角であり、光を広げる拡散レンズの特性です。
• LEDは、主要な光学パラメータに基づいてビンに分類され、製造ロット内の一貫性を確保します。2つの主要なビニング基準が定義されています。_P）：575 nm（代表値）。光出力が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：572 nm（代表値）。これは、LEDの色を定義する人間の目が知覚する単一波長であり、CIE色度図から導出されます。
• スペクトル半値幅（Δλ）：11 nm（代表値）。発光のスペクトル幅で、最大パワーの半分の幅（半値全幅 - FWHM）です。
• 順電圧（V_F）：I_F= 20 mAにおいて、2.1 V（最小）、2.4 V（代表値）。
• 逆電流（I_R）：逆電圧（V_R）5 Vにおいて、100 µA（最大）。
• 静電容量（C）：ゼロバイアス（V_F=0）、周波数1 MHzで測定した場合、40 pF（代表値）。

3. ビニングシステムの説明

The LEDs are sorted into bins based on key optical parameters to ensure consistency within a production batch. Two primary binning criteria are defined.

3.1 光度ビニング

LEDは、20 mAで測定された光度によって分類されます。ビンコード、許容差、および範囲は以下の通りです：

• コード D：65 mcd（最小）から 85 mcd（最大）
• コード E：85 mcd（最小）から 110 mcd（最大）
• コード F：110 mcd（最小）から 140 mcd（最大）
• コード G：140 mcd（最小）から 180 mcd（最大）

注：各ビン限界値の許容差は±15%です。

3.2 主波長ビニング

LEDは、色の一貫性を制御するために主波長によってもビニングされます。ビンは2 nmステップで定義されます。

• コード H06：566.0 nm から 568.0 nm
• コード H07：568.0 nm から 570.0 nm
• コード H08：570.0 nm から 572.0 nm
• コード H09：572.0 nm から 574.0 nm
• コード H10：574.0 nm から 576.0 nm
• コード H11：576.0 nm から 578.0 nm

注：各ビン限界値の許容差は±1 nmです。特定の型番LTL307JGDは、光度と波長のビンの特定の組み合わせに対応します。

4. 性能曲線分析

データシートには、代表的な電気的・光学的特性曲線が参照されています。提供されたテキストには具体的なグラフは詳細に記載されていませんが、設計解析のための以下の重要なプロットが通常含まれます：

• 相対光度 vs. 順電流（I_Vvs. I_F）：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、所望の輝度を得るための駆動電流設定に重要です。
• 順電圧 vs. 順電流（V_Fvs. I_F）：ダイオードのI-V特性曲線であり、直列抵抗値と消費電力の計算に重要です。
• 相対光度 vs. 周囲温度（I_Vvs. T_A）：接合温度が上昇するにつれて光出力がどのように減少するかを示し、熱管理の重要性を強調します。
• スペクトル分布：相対強度対波長のグラフで、約575 nmでのピークと約11 nmのスペクトル幅（FWHM）を示します。
• 指向角パターン：光強度の角度分布を示す極座標プロットで、拡散レンズの50度の指向角を確認します。

これらの曲線により、エンジニアは非標準条件（異なる電流、温度）下でのデバイスの動作を予測でき、堅牢な回路設計に不可欠です。

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、業界標準のT-1 3/4（5mm）丸型スルーホール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（インチは括弧内に記載）。
• 特に指定がない限り、一般的な許容差は±0.25mm（±0.010\"）が適用されます。
• フランジ下の樹脂の最大突出は1.0mm（0.04\"）です。
• リード間隔は、リードがプラスチックパッケージ本体から出る点で測定されます。

具体的な寸法図には、本体直径、レンズ高さ、リード長、リード直径の正確な値が提供されます。

5.2 極性識別

スルーホールLEDの場合、極性は通常、リード長と内部構造の2つの特徴で示されます。長いリードがアノード（正極）、短いリードがカソード（負極）です。さらに、多くのパッケージでは、レンズの縁にフラットスポットがあるか、フランジのカソード側に面取りが施されています。正しい向きにするためには、両方の指標を確認することを推奨します。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いは、組立中の損傷を防ぐために重要です。

6.1 リード成形

• 曲げは、LEDレンズの基部から少なくとも3 mm離れた点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。
• リード成形は室温で行い、はんだ付けプロセスの前に行う必要があります。
• PCB挿入時は、リードやパッケージに過度の機械的ストレスをかけないように、必要最小限のクリンチ力を使用してください。

6.2 はんだ付けプロセス

• レンズの基部とはんだ付け点の間に少なくとも2 mmのクリアランスを確保してください。レンズをはんだに浸してはいけません。
• LEDがはんだ付け後の高温状態にある間は、リードに外部ストレスを加えないでください。
• 推奨はんだ付け条件：
  • 手はんだ（はんだごて）：最高温度300°C、リードあたり最大時間3秒（一度だけのはんだ付けに限る）。
  • フローはんだ付け：最大予熱温度100°C、最大60秒間。はんだウェーブ温度最大260°C、最大5秒間。

警告：これらの温度または時間制限を超えると、レンズ変形、内部ワイヤボンドの故障、またはエポキシ材料の劣化を引き起こし、デバイスの致命的な故障につながる可能性があります。

6.3 洗浄および保管

• 洗浄：必要に応じて、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤でのみ洗浄してください。
• 保管：元の梱包外での長期保管の場合は、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。推奨保管環境は、30°Cまたは相対湿度70%を超えないことです。元の梱包から取り出した部品は、理想的には3か月以内に使用してください。

7. 梱包および発注情報

標準的な梱包の流れは以下の通りです：

1. 基本単位：500個または250個ごとの静電気防止梱包袋。
2. 内箱：10個の梱包袋を1つの内箱に入れ、合計5,000個。
3. 外箱（出荷箱）：8個の内箱を1つの外箱に梱包し、合計40,000個。

注記として、任意の出荷ロット内では、最終梱包のみが満量でない数量を含む場合があると指定されています。型番LTL307JGDはメーカー固有のコーディングシステムに従っており、"LTL"は製品ファミリを、"307"は色とパッケージを示し、"JGD"は光度と主波長の性能ビンコードを指定している可能性があります。

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シナリオ

このグリーン拡散LEDは、明確で視認性の高いインジケータを必要とする幅広いアプリケーションに適しており、以下に限定されません：

• 民生電子機器、家電製品、産業機器の電源状態インジケータ。
• 通信機器、オーディオ/ビデオ機器、制御パネルの信号およびモードインジケータ。
• スイッチ、レジェンド、小型パネルのバックライト。
• 自動車内装、計器、ホビイストプロジェクトにおける汎用インジケータランプ。

データシートでは、これらのLEDは一般的な電子機器（オフィス機器、通信機器、家庭用アプリケーション）を対象としていると明記されています。故障が生命や健康を脅かす可能性がある特別な信頼性を必要とするアプリケーション（航空、医療機器、安全システム）では、使用前にメーカーに相談する必要があります。

8.2 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。重要な設計ルールは、常にLEDと直列に電流制限抵抗を使用することです。

• 推奨回路（回路A）：各LEDに専用の直列抵抗を設けます。これにより、同じタイプやビンであってもLED間の順電圧（V_F）の自然なばらつきを補償し、均一な輝度を確保します。
• 非推奨回路（回路B）：複数のLEDを並列に接続し、単一の共有電流制限抵抗を使用します。各LEDのI-V特性のわずかな違いにより、電流が不均等に分配され、デバイス間で輝度に大きな差が生じます。

直列抵抗値（R_S）はオームの法則を使用して計算します：R_S= (V_電源- V_F) / I_F。代表的なV_F2.4V、所望のI_F20 mA、電源5Vの場合：R_S= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω。標準の130 Ωまたは150 Ωの抵抗が適切であり、電力定格が十分であることも確認してください（P = I²R ≈ 0.052W）。

8.3 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。必須の予防措置は以下の通りです：

• LEDを取り扱う際は、作業員は接地されたリストストラップまたは静電気防止手袋を着用する必要があります。
• すべての機器、作業台、保管ラックは適切に接地する必要があります。
• 取り扱い中の摩擦によりプラスチックレンズ表面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てください。
• 認定された材料を使用した静電気安全作業場を維持し、すべての作業員のトレーニング/認定を監視してください。

9. 技術比較と差別化

5mmグリーンスルーホールLEDのカテゴリ内で、このAlInGaPベースのデバイスは明確な利点を提供します：

• 従来のグリーンGaP LEDとの比較：AlInGaP技術は、従来のリン化ガリウム（GaP）グリーンLEDと比較して、通常、大幅に高い発光効率と光度を提供し、同じ駆動電流でより明るい出力をもたらします。
• 非拡散（クリア）LEDとの比較：拡散レンズは、より広く均一な指向角（クリアレンズの狭いビームに対して50°）を提供し、インジケータを広い角度範囲から視認する必要があるアプリケーションに理想的です。
• 超高輝度LEDとの比較：このデバイスは中程度の性能セグメントを占めます。ほとんどのインジケータ用途に適した良好な輝度（65-180 mcdビン）を提供し、超高輝度LEDの極端な駆動電流要件やコストを必要とせず、性能と消費電力のバランスを効果的に取ります。
• RoHS準拠：鉛フリー製品として、電子製造における現代の環境規制を満たしており、非準拠の従来部品との重要な差別化要因です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

1. Q: 5V電源で使用する抵抗は何Ωですか？
   
   A: 代表的な順電流20 mA、V_F2.4Vの場合、130 Ωの抵抗を使用します。常に特定の電源電圧と所望の電流に基づいて計算してください。
2. Q: 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: はい、ただし直列電流制限抵抗は依然として使用する必要があります。マイクロコントローラのピンが電源として機能します。ピンが要求される20 mA電流を供給または吸収できることを確認してください。
3. Q: ビン内でも光度に±15%の許容差があるのはなぜですか？
   
   A: 半導体製造には固有のプロセスばらつきがあります。ビニングは類似した性能のLEDをグループ化しますが、許容差範囲は測定精度とグループ内のわずかな性能のばらつきを考慮し、最低性能レベルを保証します。
4. Q: 絶対最大直流順電流30 mAを超えるとどうなりますか？
   
   A: この定格を超えると、接合温度が安全限界を超えて上昇し、光出力の劣化（ルーメン減衰）を加速し、動作寿命を大幅に短縮し、即座に致命的な故障を引き起こす可能性があります。
5. Q: レンズから2mmのはんだ付けクリアランスはどれほど重要ですか？
   
   A: 非常に重要です。リードを伝導したはんだ熱は、エポキシレンズを軟化または溶融させ、変形や湿気の侵入を引き起こし、LEDを損傷します。

11. 実践的設計と使用事例

事例：マルチLEDステータスパネルの設計

エンジニアが4つのグリーンステータスインジケータを備えた制御パネルを設計しています。共通の5V電源ラインを使用し、一貫した輝度が必要です。

解決策：推奨される回路Aを実装します。4つの同一の電流制限抵抗を使用し、各LTL307JGD LEDと直列に1つずつ接続します。LEDが異なるビンから来たり、わずかなV_Fのばらつきがあったとしても、個々の抵抗が各LEDの電流を独立して調整するため、4つのインジケータすべてが一致した均一な輝度を確保します。拡散レンズの50°指向角により、パネルの正面またはわずかに横に立つオペレーターにステータスが明確に視認できます。設計者は、PCBレイアウトがLED本体から最小2mmのはんだパッド距離を維持し、特にLEDを最大電流付近で連続駆動する場合には、放熱のための十分な間隔を確保する必要があります。

12. 原理紹介

このLEDは、半導体ダイオードにおけるエレクトロルミネッセンスの原理で動作します。活性領域は、基板上に成長させたAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）層で構成されています。ダイオードのオン電圧（約2.1V）を超える順電圧が印加されると、電子と正孔がそれぞれN型およびP型半導体層から活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP合金の特定の組成が半導体のバンドギャップエネルギーを決定し、これが直接発光の波長（色）を定義します—この場合、主波長約572 nmの緑色です。拡散エポキシレンズには散乱粒子が含まれており、放出された光子の方向をランダム化し、より焦点の合ったビームを生成するクリアレンズと比較して、ビームを広い指向角に広げます。

13. 開発動向

このようなインジケータLEDの進化は、いくつかの主要な業界動向に従っています：

• 効率向上：継続的な材料科学とエピタキシャル成長の改善により、AlInGaPおよび他のLED技術の発光効率（ルーメン毎ワット）がさらに高まり、より低い電流でより明るい出力、または同じ輝度で消費電力を削減することが可能になります。
• 小型化：T-1 3/4パッケージはスルーホールアプリケーションで依然として人気がありますが、高密度PCB実装のための表面実装デバイス（SMD）パッケージ（例：0603、0402）への強い市場シフトがあります。スルーホール部品は、プロトタイピング、ホビイスト用途、またはより高い機械的堅牢性を必要とするアプリケーションでしばしば保持されます。
• 色の一貫性とビニング：製造プロセスがより精密になり、より厳密なビニング分布が実現しています。一部の大量生産アプリケーションでは、波長と強度の許容差が非常に狭い事前ビニングまたはマッチングLEDを要求する場合があります。
• 統合：電流制限抵抗、ESD保護ダイオード、さらには制御ICを直接LEDパッケージに統合する傾向があり、回路設計を簡素化するスマートまたはイージードライブLED部品が生まれています。
• 持続可能性：RoHS準拠およびハロゲンフリー材料への取り組みは現在標準となっています。将来の動向には、梱包におけるリサイクル可能材料の使用増加や、他の有害物質のさらなる削減が含まれる可能性があります。