オーバルLEDランプ 3474BKGR/MS データシート - オーバル形状 - 2.4-3.4V - 30mA - ブリリアントグリーン - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、精密な光学性能を備えたオーバルLEDランプの仕様を詳細に説明します。この部品の主な設計目的は、旅客情報表示板や、明確で定義された照明を必要とする類似のアプリケーションでの使用です。そのオーバル形状と整合した放射パターンは、主な緑色発光に加えて黄色、青色、または赤色を利用するアプリケーションにおいて、効果的なカラーミキシングを容易にするために設計されています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このランプは、要求の厳しい表示アプリケーションに適したいくつかの主要な利点を提供します：

• 高光度出力：日中でも視認可能な表示板に不可欠な高輝度レベルを実現します。
• オーバル形状と定義された放射パターン：独特のオーバルレンズは、特定の空間放射パターン（110° x 60° 視野角）を作り出し、長方形または楕円形の表示板開口部に対する光分布を最適化します。
• 材料とコンプライアンス：屋外耐久性のためにUV耐性エポキシで構築されています。製品はRoHS、EU REACH、およびハロゲンフリー規格（Br <900ppm、Cl <900ppm、Br+Cl <1500ppm）に準拠しており、環境および安全面での遵守を保証します。

ターゲット市場とアプリケーションは、グラフィックおよび情報表示用に明確に定義されています：

• カラーグラフィックサイン
• メッセージボード
• 可変メッセージサイン（VMS）
• 商業用屋外広告

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

このセクションでは、データシートで定義されているランプの電気的、光学的、および熱的特性について、詳細かつ客観的な分析を提供します。特に断りのない限り、すべてのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

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発生する可能性のある応力限界を定義します。信頼性の高い長期的な性能のためには、これらの限界値付近での動作は推奨されません。

• 逆電圧（V_R）：5V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 順方向電流（I_F）：30mA（連続）。
• ピーク順方向電流（I_FP）：100mA（デューティサイクル1/10、1kHz時）。パルス動作専用です。
• 電力損失（P_d）：110mW。熱として許容される最大電力損失です。
• 動作温度（T_opr）：-40°C ～ +85°C。通常動作時の周囲温度範囲です。
• 保管温度（T_stg）：-40°C ～ +100°C。
• はんだ付け温度（T_sol）：260°C、5秒間。これはリフローはんだ付けプロファイルの許容範囲を定義します。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、通常動作条件（I_F=20mA）における光出力と電気的挙動を定義します。

• 光度（I_v）：2781-5760 mcd（代表値：4635 mcd）。これは明るさの主要な尺度です。広い範囲はビニングシステム（セクション3参照）によって管理されます。
• 視野角（2θ_1/2）：110°（X軸） / 60°（Y軸）。これはオーバル放射パターンを確認します。
• ピーク波長（λ_p）：522 nm（代表値）。発光光学パワーが最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：520-535 nm（代表値：528 nm）。光の知覚される色であり、これもビニングによって管理されます。
• スペクトル放射帯域幅（Δλ）：20 nm（代表値）。最大強度の半分（半値全幅、FWHM）における発光のスペクトル幅です。
• 順方向電圧（V_F）：2.4V - 3.4V（I_F=20mA時）。LEDが導通しているときの両端の電圧降下です。
• 逆電流（I_R）：50 μA（最大） V_R=5V時。LEDが逆バイアスされたときの小さなリーク電流です。

2.3 熱特性

別表には記載されていませんが、熱管理は電力損失（P_d）定格と動作温度範囲によって示唆されています。性能曲線（セクション4）は、光出力と順方向電流が周囲温度によってどのように影響を受けるかを示しており、極端な温度を経験する屋外アプリケーションにとって重要です。

3. ビニングシステムの説明

最終製品の輝度と色の一貫性を確保するために、LEDは主要なパラメータに基づいて選別（ビニング）されます。データシートでは、2つの主要なビニングカテゴリが定義されています。

3.1 光度ビニング

LEDは、20mAで測定された光度に基づいて4つのビン（GA、GB、GC、GD）に分類されます。各ビン内での光度の許容差は±10%です。

• ビン GA：2781 - 3335 mcd
• ビン GB：3335 - 4000 mcd
• ビン GC：4000 - 4800 mcd
• ビン GD：4800 - 5760 mcd

3.2 主波長ビニング

LEDはまた、主波長に基づいて5つのグループ（G1からG5）にビニングされ、これが緑色の正確な色合いを決定します。各ビン内での主波長の許容差は±1 nmです。

• ビン G1：520 - 523 nm
• ビン G2：523 - 526 nm
• ビン G3：526 - 529 nm
• ビン G4：529 - 532 nm
• ビン G5：532 - 535 nm

発注時にビンを指定することで、設計者は表示全体で均一な色と輝度を実現できます。

4. 性能曲線分析

代表的な特性曲線は、様々な条件下でのデバイスの挙動を視覚的に理解するためのものであり、堅牢な回路および熱設計にとって重要です。

4.1 相対強度 vs. 波長

この曲線はスペクトルパワー分布を示し、約522 nm（緑色）でピークを持ち、代表的な帯域幅（FWHM）は20 nmです。これは光源の単色性を確認します。

4.2 指向性パターン

この極座標プロットは空間放射パターンを図示し、110° x 60°のオーバルビーム形状を視覚的に確認します。これはサイン組立体における光学設計の鍵となります。

4.3 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

このグラフは電流と電圧の指数関数的関係を示しています。電流制限駆動回路の設計に不可欠です。この曲線は温度によってシフトします。

4.4 相対強度 vs. 順方向電流

この曲線は、定格レベルまでは光出力が電流に対して比較的線形であることを示していますが、設計者は絶対最大定格を超えないように注意しなければなりません。

4.5 温度依存性曲線

相対強度 vs. 周囲温度：周囲温度が上昇すると光出力が減少することを示しており、屋外アプリケーションにとって重要な要素です。高温環境では適切な放熱または定格の下方使用が必要になる場合があります。
順方向電流 vs. 周囲温度：温度が変化しても一定の光出力または他のパラメータを維持するために必要な調整を示す可能性が高く、熱フィードバックを備えた定電流ドライバにとって重要です。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

データシートには詳細な寸法図が含まれています。主な特徴は以下の通りです：

• パッケージ全体のサイズとリード間隔。
• エポキシレンズの位置とサイズ。
• リードの長さと厚さ。
• 注記：特に指定がない限り、寸法はミリメートル単位で、標準公差は±0.25mmです。フランジ下の樹脂の最大突出は1.5mmです。

5.2 極性識別

カソード（負極）リードは、通常、LEDパッケージリムの平坦部、短いリード（切断されている場合）、または図面上のマーキングによって識別されます。このパッケージの正確な識別方法については、データシートの図面を参照してください。

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、信頼性と性能を維持するために重要です。

6.1 リードフォーミング

• リードは、エポキシバルブの基部から少なくとも3mm離れた位置で曲げてください。
• リードフォーミングははんだ付けの soldering.
• 前に行ってください。フォーミング中にパッケージにストレスをかけないようにし、内部損傷や破損を防ぎます。
• リードの切断は室温で行ってください。高温での切断は故障の原因となります。
• PCBの穴がLEDリードと完全に一致するようにし、取り付けストレスを避けてください。ストレスはエポキシとLEDを劣化させる可能性があります。

6.2 はんだ付け

• はんだ付け定格は260°C、5秒間（リフローまたは手はんだの先端接触時間）です。
• はんだ接合部からエポキシバルブまでの距離を3mm以上保ち、熱損傷を防ぎます。

6.3 保管条件

• 受領後の推奨保管条件：温度≤30°C、相対湿度≤70%。
• これらの条件下での保存期間：3ヶ月。
• 3ヶ月を超え1年までの保管の場合は、部品を窒素雰囲気と吸湿材を入れた密閉容器に保管してください。
• 湿気の多い環境での急激な温度変化は結露を引き起こす可能性があるため、避けてください。

7. 梱包および発注情報

7.1 防湿梱包

部品は防湿梱包で供給され、通常は乾燥剤と湿度指示カードが含まれており、保管および輸送中の湿気吸収を防ぎます。

7.2 テーピングおよびリール仕様

LEDは自動組立用にキャリアテープとリールで提供されます。データシートには、ポケットピッチ（P=12.70mm）、部品キャビティ寸法、テープ幅（W1=13.00mm、W3=18.00mm）を含む詳細なキャリアテープ寸法が記載されています。

7.3 梱包数量

• 内箱あたり2500個。
• マスター（外）箱あたり10個の内箱（合計25,000個）。

7.4 ラベル説明および型番体系

リールラベルには、顧客部品番号（CPN）、製品番号（P/N）、数量（QTY）、および光度（CAT）、主波長（HUE）、順方向電圧（REF）の特定のビニングコードとロット番号が含まれます。
型番は以下のような構造に従います：3474 B K G R - □ □ □ □ここで、各フィールドは、パッケージタイプ（3474）、レンズ色/タイプ、チップ色、および選択された特定の強度、波長、電圧ビンコード用の空白の四角を指定している可能性があります。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮点

8.1 代表的なアプリケーション回路

このLEDには、定電流ドライバまたは電圧源と直列に接続された電流制限抵抗が必要です。抵抗値（R）は次の式で計算できます：R = (V_source- V_F) / I_F。保守的な設計のためには、常にデータシートの最大V_Fを使用して、電流が所望のレベルを超えないようにします。例えば、5V電源でI_F=20mAを目標とする場合：R = (5V - 3.4V) / 0.02A = 80オーム。標準の82オーム抵抗が適しています。

8.2 表示アプリケーションの設計上の考慮点

• 均一性：複数LED表示全体での視覚的一貫性を確保するために、光度と波長に対して厳密なビンコード（CATおよびHUE）を指定してください。
• 熱管理：高輝度動作または高い周囲温度（例：直射日光下の屋外サイン）の場合、放熱のためのPCBレイアウトを考慮してください。より低い電流で動作させることで寿命を延ばすことができます。
• 光学統合：オーバルビームパターンは、サイン内の導光板または拡散板の形状と一致させるべきであり、効率と視野角性能を最大化します。
• ドライバ選択：適切な電流安定性を備えたドライバを使用し、可能であれば極端な条件下でLEDを保護するための熱フォールドバック機能を備えたものを使用してください。

9. 技術比較および差別化

直接比較には特定の競合他社データが必要ですが、このLEDのデータシートに基づく主な差別化要因は以下の通りです：

• 長方形開口部向けオーバルレンズ：標準的な丸型LEDとは異なり、そのビーム形状は、英数字またはグラフィック表示の典型的な長方形セグメントを照らすのに本質的に効率的であり、必要なLEDの数を減らしたり、均一性を向上させたりする可能性があります。
• カラーミキシング用の整合放射：色を組み合わせるシステムでの使用に特化して特性評価されており、そのスペクトルおよび空間的特性が、フィルターや他の色のLEDと予測可能に相互作用するように設計されていることを示唆しています。
• 高輝度ビニング：5760 mcdまでのビンを提供することで、太陽光下でも視認可能なアプリケーション向けの高輝度オプションを提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_p）：LEDが最も多くの光学パワーを発する物理的な波長です。これは半導体材料の特性です。
主波長（λ_d）：光の知覚される色です。これは人間の目がLEDの全スペクトルにどのように反応するかによって決定されます。単色の緑色LEDの場合、これらはしばしば近い値ですが、λ_dが表示装置における色合わせの重要なパラメータです。

10.2 このLEDを30mAで連続駆動できますか？

はい、30mAは定格連続順方向電流（I_F）です。ただし、最大定格で動作させるとより多くの熱が発生し、長期的な信頼性が低下する可能性があります。最適な寿命のためには、特に高温環境では、より低い電流（例：20mA）で駆動し、光出力の比例的な減少を受け入れることが推奨されることがよくあります。

10.3 110°/60°の視野角はどのように解釈すればよいですか？

これは楕円錐です。光強度は、中心軸からX平面では左右55度（合計110°）、Y平面では上下30度（合計60°）の位置で最大値の半分（半値点）に低下します。これにより、様々な角度から見られる水平サインに理想的な、幅広く短いビームパターンが形成されます。

10.4 保管条件と保存期間が重要なのはなぜですか？

LEDパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に膨張し、内部剥離やポップコーン現象を引き起こし、エポキシにひび割れを生じさせ、デバイスを破壊する可能性があります。規定された保管条件と保存期間は、このリスクを最小限に抑えます。

11. 実用的なユースケース例

シナリオ：バス停旅客情報表示板の設計
設計者は、路線番号と時刻を表示する屋外サインを作成しています。サインは、バックライトで照らされる切り抜き文字を持つ暗い背景を使用しています。

1. 部品選択：オーバルLEDは、そのビーム形状が細長い文字セグメントを効率的に照らすために選択されます。高光度（ビンGCまたはGDを指定）により、日中でも視認性が確保されます。
2. 回路設計：定電流ドライバICが選択され、各LEDストリングに安定した20mAを供給し、順方向電圧の変動を補償して均一な輝度を確保します。ドライバの出力電圧は、直列接続されたLEDの最大V_Fの合計にマージンを加えた値に基づいて決定されます。
3. 熱設計：PCBはサーマルリリーフパッドを備えて設計され、金属サインシャーシに取り付けられてヒートシンクとして機能し、夏季の高温時でもLED接合部温度を安全な限界内に保ちます。
4. 調達：発注時には、希望する光度（CAT）と主波長（HUE）のビンコードを含む完全な部品番号を指定し、製造されるすべてのサイン間の一貫性を保証します。

12. 動作原理の紹介

このLEDは、半導体ダイオードに基づく固体光源です。デバイス選択ガイドに示されているように、コア材料は窒化インジウムガリウム（InGaN）です。ダイオードの閾値（V_F）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の活性領域で再結合します。InGaNチップでは、この再結合により、材料のバンドギャップエネルギーに対応する波長（緑色光、約522 nm）の光子（光）としてエネルギーが放出されます。その後、エポキシレンズが発光を定義されたオーバル放射パターンに整形します。

13. 技術トレンド（客観的コンテキスト）

サインおよび表示アプリケーション向けのLEDは進化を続けています。この種の部品に関するコンテキストを提供する一般的な業界トレンドには以下が含まれます：

• 効率向上（lm/W）：チップ設計と材料の継続的な改善により、同じ電力入力に対してより高い光出力が得られ、電力消費と熱負荷が削減されます。
• 小型化：光出力を維持または増加させながらパッケージはより小さくなり続け、より高解像度の表示を可能にします。
• 色の一貫性の向上：高度なビニングと製造管理により、波長と強度の公差がより厳密になり、大規模で均一な表示にとって重要です。
• 信頼性の向上：エポキシ材料、パッケージング、および熱管理の改善により、特にアクセスが困難な屋外設置において、より長い動作寿命が実現されます。
• スマート統合：より広範なトレンドとして、制御電子機器やセンサーをLEDパッケージに直接統合することがありますが、この特定の部品は従来型のディスクリートLEDです。