オーバルLEDランプ 3474DKBR/MS データシート - 青色 - 20mA順電流 - 3.4V最大順電圧 - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、精密なオーバル形状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、旅客情報システムや各種標識アプリケーション向けの高性能光源として機能することです。その特徴は、明確な非対称空間放射パターンを形成するオーバルレンズ形状にあり、二次光学系やフィルターを介して黄色、赤色、または緑色の出力を必要とする標識におけるカラーミキシング用途に特に適しています。

本デバイスは耐紫外線性エポキシ材料で構築されており、屋外環境における長期信頼性と色安定性を確保しています。RoHS、EU REACH、ハロゲンフリー規格を含む主要な環境規制に準拠しており、臭素および塩素含有量は厳密に管理されています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの中核的利点には、高い光度出力、均一な標識照明のための特殊なオーバル放射パターン、過酷なアプリケーションに対応する堅牢な構造が含まれます。ターゲット市場は、交通インフラ、商業広告、公共情報システムのメーカーを網羅しています。主なアプリケーション分野は以下の通りです：

• カラーグラフィック標識およびメッセージボード
• 交通管理用可変メッセージサイン（VMS）
• 商業用屋外広告ディスプレイ

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は、特定の周囲条件（Ta=25°C）下で定義されます。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）：5V。LED端子間に逆方向に印加できる最大電圧です。
• 順電流（I_F）：30 mA（連続）。信頼性の高い動作のための推奨最大DC電流です。
• ピーク順電流（I_FP）：100 mA。これはパルス条件下（デューティサイクル 1/10 @ 1kHz）でのみ許容され、連続動作には使用しないでください。
• 電力損失（P_d）：110 mW。パッケージが熱として放散できる最大電力です。
• 動作・保管温度：-40°C から +85°C（動作）および -40°C から +100°C（保管）の範囲です。
• はんだ付け温度：260°Cで5秒間耐え、標準的なリフローはんだ付けプロセスに対応しています。

2.2 電気光学特性

性能は、標準テスト電流 I_F=20mA および Ta=25°C で規定されています。

• 光度（I_v）：最小934 mcdから最大2130 mcdの範囲で、代表値は1140 mcdです。この高輝度は、標識の日中視認性にとって極めて重要です。
• 指向角（2θ_1/2）：90°（X軸）× 45°（Y軸）の非対称です。このオーバルパターンは、標識上の情報テキストやシンボルの典型的なアスペクト比に合わせて設計されています。
• ピーク波長および主波長：チップは青色スペクトルで発光します。ピーク波長（λ_p）は代表値で468 nmです。主波長（λ_d）は460 nmから475 nmの範囲で、ビンに分類されます。
• 順電圧（V_F）：20mA時で2.4Vから3.4Vの間です。設計者はドライバ回路を設計する際に、この電圧降下を考慮する必要があります。
• 逆電流（I_R）：V_R=5V時で最大50 µAであり、良好な接合品質を示しています。

3. ビニングシステムの説明

最終製品における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

光度は5つのビン（BAからBE）に分類され、各ビンはI_F=20mAで測定された定義された最小/最大範囲を持ちます。全体の許容差は±10%です。例えば、ビンBCは1340から1600 mcdをカバーします。システム設計者は、必要なビンを指定するか、異なる製造ロット間での明るさの変動の可能性を認識する必要があります。

3.2 主波長ビニング

波長は5つのビン（B1からB5）に分類され、各ビンは3 nmの範囲で、460-463 nm（B1）から472-475 nm（B5）までです。許容差は±1 nmです。この精密なビニングにより、厳密な色制御が可能となり、青色LEDが蛍光体やフィルターと組み合わせて他の色を作り出す際に特に重要です。

4. 性能曲線分析

データシートには、異なる条件下でのデバイス動作を理解するために不可欠ないくつかの特性曲線が提供されています。

4.1 スペクトル分布と指向性

相対強度 vs. 波長曲線は、青色領域を中心とした約20 nmの狭いスペクトル帯域幅（Δλ）を示しています。指向性プロットは、非対称のオーバル放射パターンを視覚的に確認し、指定された90°および45°の角度で強度がピーク値の半分に低下することを示しています。

4.2 電気的および熱的特性

順電流 vs. 順電圧（I-V）曲線は、ダイオードの典型的な指数関数的関係を示しています。相対強度 vs. 順電流曲線は、光出力が電流とともに増加するが、熱効果により高電流ではサブリニアになる可能性があることを示しています。相対強度 vs. 周囲温度および順電流 vs. 周囲温度曲線は、温度上昇が光出力と固定電圧に対する必要な駆動電流の両方に及ぼす悪影響を示しており、アプリケーション設計における熱管理の重要性を強調しています。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と図面

機械図面は、オーバルランプの物理的なフットプリントを規定しています。主要寸法には、リード間隔（ピッチ）、全体のボディサイズ、樹脂レンズの突出量が含まれます。特に断りのない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、標準公差は±0.25 mmです。フランジ下の樹脂の最大突出量は1.5 mmであり、最終組み立て時のクリアランスにとって重要です。

5.2 極性識別とパッド設計

極性はリードの物理構造（通常、長いリードまたはパッケージの平らな側面）によって示されます。アノードとカソードを識別するには、データシートの図面を参照してください。PCBパッド設計は、推奨フットプリントに一致させ、適切なはんだ付けと機械的安定性を確保する必要があります。

6. はんだ付けおよび組み立てガイドライン

6.1 リード成形と取り扱い

• 曲げ加工は、応力亀裂を避けるため、エポキシバルブの基部から少なくとも3 mm離れた場所で行う必要があります。
• リード成形は、はんだ付けプロセスの前に完了させなければなりません。
• 取り扱い中やPCBへの挿入時にパッケージに過度のストレスがかかると、内部のダイボンドやワイヤーボンドが損傷し、性能低下や故障の原因となる可能性があります。
• リードは室温で切断する必要があります。

6.2 保管条件

リフロー時にポップコーン現象を引き起こす可能性のある吸湿を防ぐため、LEDは30°C以下、相対湿度70%以下の環境で保管する必要があります。出荷後の保管寿命は3ヶ月です。長期保管（最大1年）の場合、デバイスは乾燥剤を入れ、窒素雰囲気下の密閉防湿バッグに保管する必要があります。

6.3 はんだ付けプロセス

ウェーブはんだ付けまたは手はんだ付け中、はんだ接合部は熱衝撃と樹脂損傷を防ぐため、エポキシボディから少なくとも3 mm離す必要があります。本デバイスは、ピークはんだ付け温度260°Cで5秒間の定格を持ち、標準的な無鉛リフロープロファイルに対応しています。

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、通常キャリアテープとリールが使用されます。データシートには、キャリアテープの詳細な寸法が含まれており、ポケットピッチ（P=12.70 mm）、テープ幅（W3=18.00 mm）、自動実装装置のためのその他の重要な寸法が記載されています。

7.2 ラベル説明と梱包数量

リールラベルには、顧客部品番号（CPN）、メーカー部品番号（P/N）、数量（QTY）、および光度（CAT）、主波長（HUE）、順電圧（REF）の特定のビニングコードが含まれています。標準梱包数量は、内箱あたり2500個で、外箱1箱（マスター）に内箱10箱（合計25,000個）が入ります。

7.3 型番指定

部品番号3474DKBR/MSは構造化されたフォーマットに従っており、3474はシリーズまたはパッケージを示し、Dは色（青色/拡散）を示し、その後の文字は性能ビンまたはその他のバリアントを指定している可能性があります。末尾のプレースホルダー四角（□□□□）は、発注時に正確なビンコード（例：CATおよびHUE）を指定するためのものです。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーション回路

このLEDは、安定した光出力を確保し、熱暴走を防ぐために、定電圧源ではなく定電流源で駆動する必要があります。安定したDC電源供給で単純な直列抵抗を使用することができ、R = (V_電源- V_F) / I_Fとして計算されます。例えば、5V電源、20mA時の代表的なV_Fが3.0Vの場合、R = (5-3)/0.02 = 100 Ωとなります。抵抗の定格電力は I²R = 0.04Wであるため、1/8Wまたは1/4Wの抵抗で十分です。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱管理：電力損失は低いですが、特に密閉された標識や高い周囲温度では、低い接合温度を維持することが長期信頼性と安定した光出力の鍵となります。
• 光学統合：オーバルビームパターンは、標識で一般的に使用される拡散板、導光板、またはカラーフィルターと連携するように設計されています。LEDの向き（90°軸と45°軸）は、PCBレイアウト時に考慮する必要があります。
• ESD保護：明示的に敏感とは記載されていませんが、取り扱いおよび組み立て中に標準的なESD予防措置を実施することは、すべての半導体デバイスにとって良い慣行と見なされます。

9. 技術比較と差別化

このLEDの主な差別化要因は、そのオーバル放射パターンにあります。ほとんどの標準LEDは円形（対称）の指向角を持っています。この特殊なパターンは、長方形の標識要素に対してより効率的な光分布を提供し、円形パターンLEDを使用する場合と比較して均一な照明に必要なLEDの数を削減する可能性があります。さらに、その高光度ビニング（最大2130 mcd）は、高輝度を必要とするアプリケーションにおいて競争力を持たせています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを最大連続電流30mAで駆動できますか？

A: はい、ただし適切な熱管理を確保する必要があります。30mAで動作させると、より高い光出力が得られますが、より多くの熱も発生し、寿命を短縮し、波長シフトを引き起こす可能性があります。20mAのテスト条件は、性能を規定するための標準です。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A> ピーク波長（λ_p）は、発光スペクトルの強度が最も高い波長です。主波長（λ_d）は、LEDの知覚される色に一致する単色光の単一波長です。λ_dは、測色アプリケーションにより関連性があります。

Q: なぜ保管条件がそれほど具体的なのですか（3ヶ月、その後窒素）？

A: エポキシ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。高温のリフロー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気化し、内部圧力を生み出し、パッケージの剥離やエポキシの亀裂を引き起こす可能性があります。これはポップコーン現象として知られています。湿気感受性レベル（MSL）の定格が、これらの保管および取り扱い要件を規定しています。

11. 実用的な使用例

シナリオ：高速道路用の単一行可変メッセージサイン（VMS）の設計。

標識には明るく均一に照明された文字が必要です。設計者はこのオーバルLEDを選択します。複数のLEDが、各文字を形成するセグメント化された拡散板の背後に配置されます。LEDは、90°の広い軸が文字ストロークの水平幅に、45°の狭い軸が垂直高さに合うように向けられます。この向きと拡散板の組み合わせにより、光が隣接するセグメントに過度に漏れることなくストロークの幅全体に均一に広がり、コントラストと可読性が向上します。定電流ドライバーボードは、各直列LEDストリングに20mAを供給するように設計され、部品表にはすべての標識間で均一性を確保するために適切なビンコード（例：光度用BC、波長用B4）が指定されます。

12. 動作原理の紹介

これは半導体発光ダイオードです。InGaN（窒化インジウムガリウム）チップ材料に基づいています。ダイオードの閾値を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が半導体接合の活性領域内で再結合します。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。InGaN材料の特定のバンドギャップエネルギーにより、放出される光子は青色波長範囲（約468 nm）になります。青色光は成形されたエポキシレンズを通って出射され、拡散（MSは乳白色または拡散を示す可能性があります）されて光を散乱させ、指定されたオーバルビームパターンに整形します。

13. 技術トレンドと背景

標識およびプロフェッショナル照明用LEDは、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、より厳密なビニングによる改善された色の一貫性、および強化された信頼性に向けて進化し続けています。このオーバルレンズに見られるような特殊な光学系の使用は、光を必要な場所に正確に導き、光学的損失を減らすことでアプリケーション効率を高めるトレンドです。さらに、環境規制（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）への準拠は、世界的な環境政策と持続可能な製品に対する顧客の需要によって推進され、現在では業界の標準要件となっています。防湿梱包と詳細な取り扱い指示への焦点は、表面実装デバイスのためのより堅牢で信頼性の高い製造プロセスへの業界の動きを反映しています。