オーバルLEDランプ 5484BN データシート - 楕円形状 - 視野角 110°/40° - 順電圧 1.8-2.4V - 光度 1220-2040mcd - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高性能な楕円形状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、旅客情報システムおよび各種表示装置向けに、信頼性が高く効率的な光源として機能することです。その独特な光学設計と形状は、屋内・屋外環境において明確で視認性の高い表示を実現するための特定の要求に合わせて調整されています。

このLEDの中核的な利点は、明るい条件下でも優れた視認性を確保する高光度出力にあります。楕円形状と精密に設計された放射パターンは、表示パネルの均一な照明に不可欠な、明確に定義された空間的な光分布を提供します。さらに、部品は長寿命を念頭に設計されており、UV耐性エポキシ樹脂を使用し、RoHS、EU REACH、ハロゲンフリー要件などの主要な環境・安全規格に準拠しているため、グローバル市場および持続可能な設計手法に適しています。

ターゲット市場は、交通インフラ機器、商業広告システム、公共情報表示装置のメーカーを含みます。主な用途は、一貫した色混合（特に黄色、青色、または緑色の要素との混合）と信頼性の高い性能が最も重要となる、カラーグラフィックサイン、メッセージボード、可変情報表示板（VMS）です。

2. 技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

本デバイスは、以下の絶対最大定格内で確実に動作するように設計されています。これらの定格を超えると、永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 逆電圧 (V_R):5 V。これは、LED端子間に逆方向に印加できる最大電圧を定義します。
• 順電流 (I_F):50 mA (連続)。通常動作における推奨最大連続電流です。
• ピーク順電流 (I_FP):160 mA。これは最大許容パルス電流であり、通常は1kHz、デューティ比1/10の条件下で規定されます。マルチプレクシングや短時間の高電流パルスを伴う設計において重要です。
• 消費電力 (P_d):120 mW。熱的限界を超えずにパッケージが放散できる最大電力であり、順電圧と順電流の積として計算されます。
• 動作温度 (T_opr):-40°C ～ +85°C。デバイスが確実に正しく機能することが保証される周囲温度範囲です。
• 保存温度 (T_stg):-40°C ～ +100°C。デバイスが通電されていない状態で安全に保管できる温度範囲です。
• 接合温度 (T_j):110°C。LED内部の半導体接合部で許容される最高温度です。
• 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、PCB組立プロセスにおいて重要です。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは標準試験条件 (T_a=25°C, I_F=20mA) で測定され、LEDの中核的性能を定義します。

• 光度 (I_v):1220 - 2040 mcd (ミリカンデラ)。これは特定方向に放射される可視光の量を示します。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) / 40° (Y軸)。この非対称な楕円ビームパターンが主要な特徴です。110°の広角はサインの水平方向視認性に理想的であり、一方で狭い40°の垂直角は光を集中させ、視聴者にとっての効率を向上させるのに役立ちます。
• ピーク波長 (λ_p):632 nm (代表値)。スペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長 (λ_d):619 - 628 nm。これは光の知覚される色（赤色スペクトル）を定義します。これもビニングの対象となります。
• スペクトル放射帯域幅 (Δλ):20 nm (代表値)。最大強度の半分の高さにおける放射スペクトルの幅（半値全幅、FWHM）です。
• 順電圧 (V_F):1.8 - 2.4 V。試験電流で駆動したときのLED両端の電圧降下です。この範囲はビニングによって管理され、駆動回路設計に影響を与えます。
• 逆電流 (I_R):10 μA (最大) at V_R=5V。オフ状態におけるダイオードのリーク電流の尺度です。

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫した性能を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに仕分けされます。これにより、設計者は輝度や色に関する特定の要件に合致する部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

ビンは公称値に対して±10%の許容差で定義されます。

• ビン H2:1220 - 1440 mcd
• ビン J1:1440 - 1720 mcd
• ビン J2:1720 - 2040 mcd

より上位のビン（例：J2）を選択することで、より高い最低輝度が保証され、最大視認性を必要とするアプリケーションや、サインの拡散板における光学的損失を補償する場合に必要となることがあります。

3.2 主波長ビニング

ビンは±1 nmの厳しい許容差で色の一貫性を確保します。

• ビン 1:619 - 622 nm
• ビン 2:622 - 625 nm
• ビン 3:625 - 628 nm

色混合アプリケーション（例：黄色や緑色のLEDとの混合）では、所望の最終色をユニット間の目立ったばらつきなく達成するために、同じまたは隣接する波長ビンからのLEDを選択することが重要です。

3.3 順電圧ビニング

ビンは±0.1Vの許容差を持ちます。

• ビン 1:1.8 - 2.0 V
• ビン 2:2.0 - 2.2 V
• ビン 3:2.2 - 2.4 V

同じ電圧ビンのLEDを使用することで、直列または並列アレイにおける電流制限抵抗の計算が簡素化され、より均一な電流分布と輝度が確保されます。

4. 性能曲線分析

提供される特性曲線は、様々な条件下でのLEDの挙動に関する洞察を提供します。

4.1 相対強度 vs. 波長

このスペクトル分布曲線は、632 nmを中心とし代表的な帯域幅20 nmの単色赤色出力を確認します。狭いスペクトルはAlGaInP材料技術の特徴であり、表示装置に理想的な飽和した色純度を提供します。

4.2 指向性パターン

極座標放射パターンは、非対称な110° x 40°の視野角を視覚的に表しています。このパターンは明確に定義された楕円形状を示し、特徴として主張される制御された空間放射を確認します。このパターンは、情報表示セグメントの典型的なアスペクト比に合わせるように設計されています。

4.3 順電流 vs. 順電圧 (I-V曲線)

この曲線は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示します。順電圧は電流とともに増加します。設計者はこれを使用して動作点を決定し、適切な駆動回路（LEDには定電流駆動が推奨）を設計します。この曲線はデバイスの動的抵抗を理解するのにも役立ちます。

4.4 相対強度 vs. 順電流

この曲線は、駆動電流の関数としてのLEDの光出力（光度）を示します。ある範囲では一般的に線形ですが、熱的および効率低下により高電流では飽和します。推奨される50mA以下で動作させることで、最適な効率と長寿命が確保されます。

4.5 熱特性

相対強度 vs. 周囲温度および順電流 vs. 周囲温度の曲線は、熱管理において重要です。これらは、周囲温度が上昇すると光度が低下することを示しており、これはすべてのLEDに共通する現象です。逆に、定電圧駆動の場合、V_Fの負の温度係数により、順電流は一般的に温度の上昇とともに増加する傾向があります。これは、温度範囲にわたって安定した性能を得るために定電流ドライバが重要であることを強調しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは表面実装デバイス（SMD）パッケージで提供されます。主要な寸法に関する注意点は以下の通りです：

• 特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位です。
• ほとんどの寸法には±0.25mmの標準公差が適用されます。
• 部品フランジ下の樹脂の最大許容突出量は1.5mmであり、これはPCBクリアランス計算において重要です。
• データシートには、ストッパー機能付きと無しの2つのバリエーションが図示されています。ストッパーは組立時の配置精度を補助するか、物理的な基準点を提供する可能性があります。

詳細図面には、リード間隔、ボディサイズ、全高が指定されており、正確なPCBフットプリントの作成やピックアンドプレースマシンによる適切な配置を確保するために不可欠です。

5.2 極性識別

抽出されたテキストには明示的に詳細は記載されていませんが、標準的なLEDパッケージでは通常、ノッチ、レンズの平らな端、または形状の異なるリードなどの視覚的マーカーを使用してカソードを示します。PCBフットプリント設計は、はんだ付け時の正しい向きを確保するために、この極性マーキングと整合させる必要があります。

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、デバイスの完全性と性能を維持するために重要です。

• リード成形:受領後にスルーホール実装が必要な場合、リードはエポキシバルブの基部から少なくとも3mm離れた位置で曲げる必要があります。すべての成形ははんだ付けの
• 前に行い、半導体接合部への応力伝達を避けてください。
• 応力回避:取り扱いや配置中に、LEDパッケージやそのリードに機械的応力を加えないでください。リードを無理に位置合わせさせるような不整合なPCB穴は、樹脂のひび割れや内部損傷を引き起こし、早期故障の原因となります。
• リード切断:リード切断は室温で行ってください。高温の切断工具を使用すると、内部のワイヤーボンディングを損傷する可能性があります。

リフローはんだ付け:

本デバイスは、ピークはんだ付け温度260°Cを最大5秒間耐えることができ、標準的な無鉛（SnAgCu）リフロープロファイルと互換性があります。熱衝撃を避けるために、推奨プロファイルに従うことが重要です。

7. 梱包および発注情報

7.1 防湿梱包

部品は長期保存に適した防湿梱包で供給され、標準的なSMDテープ＆リール自動組立装置と互換性があります。

• 7.2 テープ＆リール仕様キャリアテープの詳細寸法が提供されており、以下を含みます：
• 部品ピッチ (F):2.54 mm
• テープ幅 (W3):18.00 mm
• リール送り穴ピッチ (P):12.70 mm

テープ梱包全体の厚さ (T):

最大 1.42 mm

• これらの寸法は、自動実装装置との互換性を確保するために標準化されています。
• 7.3 梱包数量

内箱あたり 2000個。

マスター（外）箱あたり 10内箱、マスター箱あたり合計 20,000個。

• 7.4 ラベル説明および品番体系リールラベルには、トレーサビリティと正しい適用のための重要な情報が含まれています：
• CPN:顧客部品番号
• P/N:メーカー製品番号 (例：5484BN/R7DC-AHJB/XR/MS)
• CAT, HUE, REF:それぞれ光度、主波長、順電圧の特定のビニングを示すコード。

LOT No:

品質管理トレーサビリティのための製造ロット番号。

品番体系により、ストッパー有無（例：/R/MS 対 /PR/MS）などの特定のバリエーションを選択することが可能です。

• 8. アプリケーション提案8.1 代表的なアプリケーションシナリオ
• 旅客情報表示装置 (PIS):バス、電車、空港での路線、目的地、メッセージの表示。
• 可変情報表示板 (VMS):高速道路での交通警報、速度制限、アンバー/シルバーアラートの表示。
• 商業屋外広告:大型デジタルビルボードおよびサイン。

メッセージボード:

• スタジアム、金融ティッカー、産業用制御パネル。8.2 設計上の考慮点
• 電流駆動:常に定電流ドライバまたは電流制限抵抗を使用してください。推奨動作電流は試験用に20mAですが、放熱を考慮して最大50mAまで設計を最適化することができます。
• 熱管理:消費電力は比較的低い（最大120mW）ですが、高密度アレイや高周囲温度環境では、十分な銅面積を備えた効果的なPCBレイアウトによる放熱が推奨されます。これは光出力と寿命を維持するのに役立ちます。
• 光学設計:非対称ビームパターン（110°x40°）は、表示レイアウトに合わせて配置する必要があります。例えば、水平テキスト表示では、110°軸が水平になるようにLEDを配置し、視野領域を最大化します。
• 色混合:他の色（黄色、青色、緑色）と併用する場合、一貫性があり予測可能な混合色（例：特定のオレンジ色や白色）を達成するために、すべてのLEDが厳密な波長ビンからのものであることを確認してください。

ESD保護:

LEDは静電気放電に敏感であるため、取り扱いおよび組立中に標準的なESD対策を実施してください。

• 9. 技術比較と差別化このオーバルLEDは、いくつかの主要な特徴により標準的な丸型LEDと差別化されています：
• ビーム形状:主な差別化要因は楕円放射パターン（110°x40°）であり、これは標準的な丸型ビームと比較して、長方形のサインセグメントを照明するのに本質的に効率的であり、無駄な光を減らし、同じ知覚輝度に対して電力消費を低減する可能性があります。
• アプリケーション特化設計:旅客情報表示装置向けに設計されていることが明示されており、その光学性能、パッケージサイズ、信頼性目標は、連続運転、振動、広い温度変動を含むこの要求の厳しい使用事例に最適化されています。
• 材料:AlGaInPチップ技術に基づいており、これは赤色および琥珀色領域で高効率で知られ、従来技術と比較して良好な発光効率と経時的な色安定性を提供します。

適合性:

RoHS、REACH、ハロゲンフリーの適合性を単一の部品で組み合わせることで、特にEUをターゲットとするグローバル市場向けの最終製品メーカーにおける材料宣言プロセスが簡素化されます。

10. よくある質問 (技術パラメータに基づく)

Q: ピーク波長（632nm）と主波長（619-628nm）の違いは何ですか？

A: ピーク波長は、放射される光スペクトルの物理的なピークです。主波長は、同じ知覚色を引き起こす単色光の単一波長です。LEDの場合、色指定には主波長の方がより関連性が高いことが多いです。ビニングは主波長に対して行われます。

Q: このLEDを最大順電流50mAで連続駆動できますか？

A: はい、50mA定格は連続運転用です。ただし、最大定格で動作させると、20mAのような低い電流で動作させる場合と比較して、より多くの熱が発生し、LEDの寿命を短縮する可能性があります。最大電流で動作させる場合は、十分な熱管理を設計に含める必要があります。

Q: なぜ視野角は非対称（110° x 40°）なのですか？

A: これは意図的な光学設計です。情報表示装置は通常、高さよりも幅が広いです。110°の広角は良好な水平方向視認性を確保し、一方で40°の垂直角は光を集中させ、サインを遠くからより明るく見せ、視聴者がいる可能性が高い場所に光を向けることで光学効率を向上させます。

Q: 自分のアプリケーションに適切なビンをどのように選択すればよいですか？

A: 均一な外観を必要とするアプリケーション（大型ディスプレイなど）では、光度（例：J1）と主波長（例：ビン2）の単一ビンを指定してください。わずかなばらつきが許容されるコスト重視のアプリケーションでは、より広いビンまたは混合ビンを使用することがあります。セクション3のビニング表を参照してください。_FQ: 定電流ドライバは必要ですか？_FA: 安定した電源と単純な抵抗器を使用することも可能ですが、定電流ドライバは以下の理由から強く推奨されます：V

の負の温度係数を補償し（熱暴走を防止）、V

ビンのばらつきに関わらずすべてのユニットで一貫した輝度を確保し、動作温度範囲全体でより良い性能を提供します。

11. 設計・使用事例

シナリオ: バス行先表示装置の設計メーカーが都市バス向けの新しいLEDベースの行先表示装置を設計しています。この表示装置は、明るい日中と夜間に明確に読み取れる必要があり、バス運行による振動に耐え、メンテナンスを最小限に抑える長いサービス寿命を持つ必要があります。

部品選択:このオーバルLEDは理想的な候補です。その高光度（最大2040mcd）は日中視認性を確保します。広い110°水平視野角により、バス停で様々な角度から乗客がサインを読むことができます。頑丈なSMDパッケージとUV耐性エポキシ樹脂は、屋外の高振動環境に適しています。

実装:

LEDはドットマトリックスまたはセグメント形式で配置されます。設計者は、サイン全体で均一な輝度と色を保証するために、単一の光度ビン（例：J1）と単一の主波長ビン（例：ビン2）からのLEDを選択します。定電流ドライバICを使用してLEDの各行または列を駆動し、バスの変動する電気システムや夏の暑さから冬の寒さまでの温度極限にわたって安定した動作を確保します。非対称ビームは、行先表示装置の典型的な幅広で短いフォーマットに合わせて、110°軸が水平になるように配置されます。

12. 技術原理の紹介

このLEDは、リン化アルミニウムガリウムインジウム（AlGaInP）半導体材料に基づいています。p-n接合に順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。AlGaInP LEDでは、この再結合プロセスにより、可視スペクトルの赤色から琥珀色部分の波長を持つ光子（光）の形でエネルギーが放出されます。特定の波長（主波長）は、結晶成長プロセス中に制御されるAlGaInP合金の正確なバンドギャップエネルギーによって決定されます。楕円ビーム形状は、LEDチップの特定の形状（矩形の場合）と、一方の軸でもう一方の軸よりも光を屈折させるように成形されたエポキシドームのレンズ効果を組み合わせることで実現されます。