LTL-2550G グリーンLEDライトバー データシート - 矩形光源 - 電圧2.1-2.6V - セグメント当たり消費電力70mW - 技術文書

1. 製品概要

LTL-2550Gは、矩形ライトバーとして設計された固体光源です。広く、明るく、均一な発光領域を必要とする用途向けに設計されています。本デバイスは、GaP基板上のGaPエピタキシー層、または不透明なGaAs基板上のAlInGaP技術を用いて製造されたグリーンLEDチップを採用し、白色のバー形状ハウジングを備えています。本製品は汎用矩形バーLEDのカテゴリーに属し、輝度による選別が行われており、ユニット間で一貫した性能を確保します。

1.1 主な特徴と利点

• 矩形ライトバーフォームファクター:点光源ではなく線光源が好まれるバックライト、インジケータ、サイン用途に適した、特徴的な細長い発光パターンを提供します。
• 広く、明るく、均一な発光領域:バー表面全体にわたって高い輝度を提供するよう設計されており、ホットスポットを最小限に抑え、均一な照明を確保します。
• 低消費電力:効率的に動作するため、バッテリー駆動や省エネルギーを重視する用途に適しています。
• 高輝度・高コントラスト:グリーンチップは高い光度を提供し、明るい周囲光条件下でも良好な視認性を確保します。
• 固体信頼性:LED技術に固有の長寿命性と堅牢性の恩恵を受け、フィラメントやガラスが破損する心配がありません。
• 輝度による選別:ユニットは光出力に基づいてビン（カテゴリー）分けされており、設計者は複数ユニットのアセンブリで一貫した輝度を得るために部品を選択できます。
• 鉛フリーパッケージ (RoHS準拠):有害物質を制限する環境規制に従って製造されています。

1.2 ターゲット市場と用途

本デバイスは、一般的な電子機器での使用を意図しています。典型的な用途には、オフィス機器（プリンター、コピー機）の状態表示灯、スイッチやパネルのバックライト、装飾照明、明るく信頼性の高いインジケータが必要な各種民生用電子機器などが含まれますが、これらに限定されません。これは、例外的な信頼性が主たる安全要件ではない用途（例：非クリティカルなインジケータ）向けに設計されています。故障が生命や健康を危険にさらす可能性のある用途（航空機、医療機器）では、特別な協議が必要です。

2. 技術パラメータ: 詳細な客観的解釈

2.1 電気的・光学的特性

全てのパラメータは、周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 平均光度（Iv）:順方向電流（IF）10mAで駆動した場合、3500 µcd（最小）から8000 µcd（標準）の範囲です。これは、人間の目で知覚される光出力の尺度であり、CIE明所視応答曲線にフィルタリングされたセンサーで測定されます。
• ピーク発光波長（λp）:IF=20mA時、標準値565 nm。これはスペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• スペクトル半値幅（Δλ）:IF=20mA時、標準値30 nm。このパラメータは発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。値が小さいほど単色性の高い光源であることを意味します。
• 主波長（λd）:IF=20mA時、標準値569 nm。これは人間の目が知覚する単一波長の色であり、ピーク波長とはわずかに異なる場合があります。
• セグメント当たり順方向電圧（VF）:IF=20mA時、2.1V（標準）から2.6V（最大）の範囲です。回路設計では、全てのセグメントに意図した駆動電流が供給されるよう、この範囲を考慮する必要があります。
• セグメント当たり逆方向電流（IR）:逆方向電圧（VR）5V時、最大100 µA。この逆方向電圧条件は試験目的のみであり、デバイスを連続的な逆バイアス下で動作させてはならないことに注意することが極めて重要です。
• 光度マッチング比（Iv-m）:IF=10mA時、同一デバイス内の異なるセグメント間の最大比は2:1です。これは、同一デバイス内の異なるセグメント間で許容される最大の輝度ばらつきを規定します。

2.2 絶対最大定格

これらの限界を超えるストレスは、デバイスに永久損傷を与える可能性があります。

• セグメント当たり消費電力:70 mW。
• セグメント当たりピーク順方向電流:60 mA（パルス、デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）。
• セグメント当たり連続順方向電流:25°C時、25 mA。この定格は、温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.33 mA/°Cで直線的に低下します。
• 動作温度範囲:-35°C から +85°C。
• 保管温度範囲:-35°C から +85°C。
• はんだ付け温度:最大260°C、最大3秒間（部品の実装面から1.6mm下で測定）。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、LTL-2550Gが光度で選別されていることを示しています。これは、具体的なビンコードがこの抜粋では提供されていませんが、ビニングシステムが存在することを意味します。通常、このような選別には以下が含まれます:

• 光度ビニング:デバイスは、標準試験電流（例：10mAまたは20mA）での測定光出力に基づいてグループ（ビン）に分類されます。これにより、設計者は複数ユニットを使用する用途で、密接に一致した輝度を持つ部品を選択でき、目に見える不均一さを防ぐことができます。
• 波長/主波長ビニング:このモデルでは明示されていませんが、カラーLEDでは、製造ロットやアセンブリ全体で一貫した色調を確保するために、主波長またはピーク波長によっても選別されることが一般的です。
• 順方向電圧ビニング:インジケータ型LEDではあまり一般的ではありませんが、類似したVfを持つデバイスをグループ化して、電流制限回路設計を簡素化するために行われることがあります。
• 設計への影響:データシートは、色調の不均一性の問題を避けるために、一組で2つ以上の表示体を組み立てる際には、常に同じビンからLEDを選択することを明示的に推奨しています。

4. 性能曲線分析

データシートは標準的な電気的/光学的特性曲線を参照しています。具体的なグラフは本文には記載されていませんが、このようなデバイス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）:駆動回路設計に重要な指数関数的関係を示します。この曲線は、20mAの試験点を含む、様々な電流における標準的なVfを示します。
• 光度 vs. 順方向電流（L-I曲線）:光出力が駆動電流とともにどのように増加するかを示します。動作範囲内では一般的に線形ですが、より高い電流では飽和します。この曲線は、効率と寿命を考慮しながら、所望の輝度を得るための最適な駆動電流を決定するのに役立ちます。
• 光度 vs. 周囲温度:接合温度が上昇するにつれて光出力が低下する様子を示します。LEDは高温では効率が低下するため、この曲線は熱管理や高温環境下での性能予測に不可欠です。
• スペクトル分布:相対強度と波長の関係を示すプロットで、約565nmにピークがあり、スペクトル幅（Δλ）は約30nmです。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本デバイスは矩形ライトバーのフォームファクターを持ちます。全ての寸法はミリメートルで提供されます。特に注記がない限り、寸法の一般的な公差は±0.25 mm (0.01インチ)です。正確な寸法図はデータシートで参照されていますが、このテキスト抜粋には再現されていません。

5.2 ピン接続と極性識別

LTL-2550Gは8ピンのマルチセグメントデバイスです。ピン配置は以下の通りです:

• ピン1: カソード A
• ピン2: アノード A
• ピン3: カソード B
• ピン4: アノード B
• ピン5: カソード C
• ピン6: アノード C
• ピン7: カソード D
• ピン8: アノード D

この構成は、ライトバーが内部で4つの独立してアドレス可能なセグメント（A, B, C, D）に分かれている可能性を示唆しており、適切なコントローラで駆動すれば部分点灯や簡単なアニメーションパターンを実現できます。

5.3 内部回路図

データシートには内部回路図が含まれています。ピン説明に基づくと、内部で直列や並列に接続されていない、それぞれ独自のアノードとカソード接続を持つ4つの独立したLEDセグメントを示している可能性が高く、設計者はセグメントの駆動方法を柔軟に選択できます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

絶対最大定格では、実装面から1.6mm下で測定して、最大260°C、最大3秒間のはんだ付け温度が規定されています。これは、標準的なリフローはんだ付けプロファイルにおけるピーク温度と温度保持時間の制約を定義しています。ピーク温度が245°Cから260°Cの間の標準的な鉛フリー（SnAgCu）リフロープロファイルが一般的に適用可能であり、液相線以上の時間とピーク温度での時間が制御されていることを確認する必要があります。

6.2 取り扱いおよび組立上の注意

• 表示体本体に異常な力を加える不適切な工具や組立方法の使用は避けてください。
• 感圧接着剤で印刷/パターンフィルムを貼り付ける場合、外力によりフィルムがずれる可能性があるため、フィルム側がフロントパネル/カバーと密着しないようにしてください。
• 特に高湿度環境での周囲温度の急激な変化は避けてください。LEDに結露が発生する可能性があります。

7. 保管条件

適切な保管は、ピンやはんだパッドの酸化を防ぐために重要です。

• LEDディスプレイ（スルーホール）の場合:元の梱包状態で、温度5°C～30°C、湿度60%RH以下で保管してください。大量在庫の長期保管は推奨されず、在庫は速やかに消費してください。
• LED SMDディスプレイの場合:
  • 元の密封袋内: 温度5°C～30°C、湿度60%RH以下。
  • 袋開封後: 温度5°C～30°C、湿度60%RH以下、最大168時間（MSLレベル3）。
  • 開封後168時間を超える場合は、はんだ付け前に60°Cで24時間のベーキングを行うことを推奨します。
• 一般事項:表示体は出荷日から12ヶ月以内に使用してください。高湿度や腐食性ガスのある環境にさらさないでください。長期保管は避けてください。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 状態およびインジケータ照明:高輝度かつ均一なバー形状のため、民生用および産業用機器の電源、動作、モード表示灯に最適です。
• バックライト:小型パネル、ラベル、またはメンブレンスイッチのエッジライトとして使用できます。
• 装飾および建築照明:線形状フォームファクターは、アクセント、アウトライン、または簡単なサイン用途に使用できます。

8.2 重要な設計上の考慮事項

• 駆動回路:一貫した光度と長寿命を確保するために、定電流駆動を強く推奨します。回路は、順方向電圧の全範囲（2.1V～2.6V）に対応し、目標電流が供給されるように設計する必要があります。
• 電流制限:安全な動作電流は、最大周囲温度を考慮して選択する必要があり、25°Cを超えると0.33 mA/°Cの低下率を適用します。
• 逆バイアス保護:駆動回路には、電源投入時の逆電圧や過渡電圧スパイクからLEDを保護するための保護回路（例：並列ダイオード）を組み込むべきです。連続的な逆バイアスは金属移動や故障の原因となります。
• 熱管理:推奨動作温度や駆動電流を超えると、光出力の著しい低下や早期故障につながります。最大定格付近で動作する場合は、十分な放熱を確保してください。
• 複数ユニットアセンブリのためのビニング:複数のユニットを隣接して使用する場合は、視覚的な均一性を確保するために、常に同じ光度および波長ビンからのLEDを指定し、使用してください。

9. 技術比較と差別化

データシートには直接的な競合製品との比較は記載されていませんが、仕様に基づくLTL-2550Gの主な差別化機能は以下の通りです:

• フォームファクター:矩形ライトバーは、複数の個別LEDを使用せずに線形の照明領域を必要とする用途において、単一点の3mmや5mm LEDに対して明確な利点を提供します。
• セグメント設計:4つの独立したセグメントは、単一ダイLEDパッケージでは利用できない基本的なアニメーション機能を提供します。
• 高輝度:わずか10mAで標準光度8000 µcdを達成し、高い光出力効率を提供します。
• 選別された出力:光度のビニングは一貫性を保証し、プロフェッショナルな用途において重要です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: ピーク波長（565nm）と主波長（569nm）の違いは何ですか？

A: ピーク波長はスペクトル発光の物理的なピークです。主波長は、人間の目が知覚する色の点であり、全スペクトルから計算されます。グリーンLEDではこれらがわずかに異なることがよくあります。

Q: このLEDを定電圧源で駆動できますか？

A: 推奨されません。順方向電圧は変動します（2.1V-2.6V）。単純な直列抵抗を用いた定電圧源では、この範囲内や温度変化に伴って電流を効果的に制御できず、輝度のばらつきや過電流の可能性があります。定電流ドライバの使用が望ましいです。

Q: SMDバージョンで袋を開封後に保管時間制限（168時間）があるのはなぜですか？

A: これは湿気感受性レベル（MSL 3）によるものです。プラスチックパッケージは空気中の湿気を吸収します。暴露後すぐにはんだ付けすると、閉じ込められた湿気がリフロー中に蒸発し、内部損傷（ポップコーン現象）を引き起こす可能性があります。ベーキングはこの湿気を除去します。

Q: 光度マッチング比2:1とはどういう意味ですか？

A: 同じ条件（IF=10mA）で測定した場合、同一デバイス上の最も明るいセグメントの光度が、最も暗いセグメントの光度の2倍を超えてはならないことを意味します。これにより、バー全体の均一性が確保されます。

11. 実用的な使用例

シナリオ: ネットワークルーター用のマルチステータスインジケータパネルの設計

LTL-2550Gは、異なる状態（電源、インターネット、Wi-Fi、イーサネットアクティビティ）を示すために使用できます。4つのセグメント（A, B, C, D）のそれぞれを1つの状態に割り当てることができます。マイクロコントローラは、各セグメントのアノード/カソードペアを介して各セグメントを独立して制御できます。高輝度により視認性が確保されます。設計者は以下の手順を踏みます:

1. 各チャネル約10-20mAの4チャネルを供給可能な定電流ドライバICを使用する。

2. 機械図面に従ってPCBレイアウトを設計し、正しいピン配置を確保する。

3. この製品に使用する全てのLTL-2550Gユニットは、同じ光度ビンから供給されるよう仕様を指定し、ある状態表示灯が他より明るく見えるのを防ぐ。

4. 酸化や湿気関連の欠陥を組立中に防ぐため、保管およびはんだ付けガイドラインに従う。

12. 動作原理の紹介

LTL-2550Gは、半導体エレクトロルミネセンスに基づいています。セグメントのアノードとカソード間に、ダイオードの内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体チップ（GaPまたはAlInGaP製）の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、光子の形でエネルギーを放出します。半導体材料の特定の組成（バンドギャップ）が、発光の波長（色）を決定します。この場合は緑色（約565-569 nm）です。白色のバーハウジングは拡散板およびレンズとして機能し、光を均一な矩形ビームに整形します。

13. 技術トレンドと背景

LTL-2550Gは、より広範なLED産業におけるアプリケーション特化型パッケージタイプを代表しています。このようなデバイスに影響を与えるトレンドには以下があります:

効率の向上:材料科学の継続的な改善（前述のAlInGaPの使用など）により、より高い発光効率（ワット当たりの光量）が実現され、同じ電流でより明るい出力、または同じ出力でより低い消費電力と発熱が可能になります。

小型化と統合:これは個別部品ですが、制御ロジックと複数のLEDをよりスマートな表面実装モジュールに統合する方向にトレンドが進んでいます。

色品質と一貫性:エピタキシーおよびビニングプロセスの進歩により、ロット間の色の均一性と精度が向上し続けており、注意事項セクションで強調されているように、複数ユニットアプリケーションにおいて重要です。

信頼性への焦点:データシートでは、様々な条件下での詳細な寿命および光束維持率データが提供されることが増えていますが、この特定のデータシートは基本的な定格と取り扱いに焦点を当てています。