LTPL-C035RH660 LED データシート - 660nm 赤色 - 2.1W 高出力 - 350mA 駆動電流 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、ピーク波長660nmで発光する高出力表面実装赤色LEDの仕様を詳細に説明します。このコンポーネントは、固体照明用途向けに設計され、超小型パッケージにおいて高い放射束出力とエネルギー効率を兼ね備えています。従来の照明技術に代わるものとして、様々な用途において設計の柔軟性と信頼性の高い性能を提供することを目的としています。

1.1 主な特長と利点

本LEDは、その性能と統合の容易さに寄与するいくつかの主要な特徴を備えています：

• IC駆動互換性：集積回路駆動方式との互換性を考慮して設計されており、システム設計を簡素化します。
• 環境規制対応：RoHS指令に準拠し、鉛フリープロセスを用いて製造されており、現代の環境基準に適合しています。
• 運用効率：従来の光源と比較して高いエネルギー変換効率により、運用コストを低減します。
• メンテナンスの削減：LED技術に固有の長い動作寿命により、製品ライフサイクル全体でのメンテナンス要件とコストを大幅に削減します。
• コンパクトな形状：表面実装パッケージにより、高密度のPCBレイアウトと合理化された組立プロセスが可能です。

2. 絶対最大定格

これらの限界を超えて動作させると、永久損傷を引き起こす可能性があります。すべての定格は周囲温度(Ta)25°Cで規定されています。

• 順方向直流電流 (If)：700 mA
• 消費電力 (Po)：2.1 W
• 動作温度範囲 (Topr)：-40°C ～ +85°C
• 保存温度範囲 (Tstg)：-55°C ～ +100°C
• 接合部温度 (Tj)：110°C

重要事項：逆バイアス条件下での長時間動作は、部品の損傷や故障を引き起こす可能性があります。適切な回路設計により、LEDが逆電圧にさらされないようにする必要があります。

3. 電気光学特性

以下のパラメータは、標準試験条件（Ta=25°C、順方向電流(If)=350mA）におけるLEDのコア性能を定義します。これは推奨動作点です。

3.1 主要特性表

• 順方向電圧 (Vf)：
  • 最小：1.6 V
  • 標準：2.1 V
  • 最大：2.6 V
• 放射束 (Φe)：これは積分球で測定される総光出力です。
  • 最小：330 mW
  • 標準：405 mW
  • 最大：480 mW
• ピーク波長 (λp)：スペクトル放射が最も強い波長です。
  • 最小：650 nm
  • 最大：670 nm
• 指向角 (2θ1/2)：最大光度の半分となる角度幅です。
  • 標準：130°

4. ビンコードと分類システム

生産と応用における一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいて性能ビンに分類されます。ビンコードは製品パッケージに印字されています。

4.1 順方向電圧 (Vf) ビニング

LEDは、If=350mA時、±0.1Vの許容差を持つ電圧ビンに分類されます。

• V0：1.6V - 1.8V
• V1：1.8V - 2.0V
• V2：2.0V - 2.2V
• V3：2.2V - 2.4V
• V4：2.4V - 2.6V

4.2 放射束 (Φe) ビニング

LEDは、光出力パワーに基づき、±10%の許容差で分類されます。

• R2：330 mW - 360 mW
• R3：360 mW - 390 mW
• R4：390 mW - 420 mW
• R5：420 mW - 450 mW
• R6：450 mW - 480 mW

4.3 ピーク波長 (λp) ビニング

LEDは、その主発光波長に基づき、±3nmの許容差で分類されます。

• P6K：650 nm - 655 nm
• P6L：655 nm - 660 nm
• P6M：660 nm - 665 nm
• P6N：665 nm - 670 nm

設計者への注意：特定の性能一貫性を必要とする用途（例：アレイでの色合わせ、正確な電圧降下）では、限定されたビンコードの指定または要求を推奨し、調達プロセス中に協議すべきです。

5. 性能曲線と詳細分析

以下の曲線は、様々な動作条件下でのLEDの挙動をより深く理解するために提供されます。特に断りのない限り、すべてのデータは標準値であり、25°Cで測定されています。

5.1 相対放射束 vs. 順方向電流

この曲線は、駆動電流と光出力の関係を示します。放射束は電流とともに増加しますが、線形ではありません。推奨の350mAを超えて動作させると、より高い出力が得られますが、接合部温度も上昇し、光束減衰を加速します。この曲線は、輝度と寿命のバランスを取るための最適な駆動電流を決定するために不可欠です。

5.2 相対分光分布

このグラフは、波長スペクトル全体にわたって放射される光の強度を示します。660nm（深赤）を中心とした鋭いピークと狭いスペクトル幅を持つ、LEDの単色性を確認できます。この特性は、植物工場照明や光学センサーなど、特定のスペクトル純度を必要とする用途において重要です。

5.3 指向特性（指向角）

極座標プロットは、光の空間分布を示します。標準的な130°の指向角は、ランバート型に近い広い放射パターンを示しています。これは、スポットライトに使用される狭いビーム角とは対照的に、一般照明やサイン用途に適した広く均一な照明を提供します。

5.4 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

この基本曲線は、ダイオードにおける電圧と電流の指数関数的関係を示します。膝電圧は標準Vfである2.1V付近にあります。この曲線を理解することは、電流制限回路の設計に不可欠です。電圧源で駆動する場合、順方向電圧の小さな変化が電流の大きな変化につながる可能性があるため、定電流ドライバーや直列抵抗の必要性が生じます。

5.5 相対放射束 vs. 接合部温度

これは熱管理設計において最も重要な曲線の一つです。接合部温度(Tj)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ます。高出力LEDは熱に敏感です。Tjが上昇すると効率が低下し（光束減衰）、寿命が短縮します。安定した性能と長期信頼性を確保するためには、Tjを可能な限り低く、理想的には最大定格110°Cを十分に下回るように維持するために、効果的な放熱対策が必要です。

6. 機械寸法とパッケージ情報

LEDは表面実装デバイス(SMD)パッケージに収められています。主要な寸法に関する注意事項は以下の通りです：

• すべての直線寸法はミリメートル(mm)です。
• 一般的な寸法公差は±0.2mmです。
• レンズ高さおよびセラミック基板の長さ/幅の公差はより厳しく、±0.1mmです。
• 中央の熱放散パッドは、アノードおよびカソードの電気パッドから電気的に絶縁（フローティング）されています。このパッドの主な機能は、LEDダイからプリント回路基板(PCB)へ熱を伝導することです。

外形図は、パッドサイズ、間隔、部品配置を含むPCBフットプリント設計のための正確な寸法を提供します。

7. 組立およびはんだ付けガイドライン

適切な取り扱いとはんだ付けは、信頼性にとって重要です。

7.1 推奨リフローはんだ付けプロファイル

詳細な温度-時間プロファイルが提供されます。主要パラメータは通常以下を含みます：

• プリヒート/ランプアップ：フラックスを活性化するための制御された温度上昇。
• ソークゾーン：基板温度を均一にするための温度保持期間。
• リフロー（液相）ゾーン：はんだが溶融するピーク温度。パッケージ本体の最高温度は指定された限界（通常、短時間で約260°C）を超えてはなりません。
• 冷却速度：熱衝撃を防ぐため、制御された、急激でない冷却が推奨されます。

重要事項：プロファイルは、はんだペーストの仕様に基づいて調整が必要な場合があります。リフローはんだ付けは最大3回まで行うことができます。手はんだ付けが必要な場合は、パッドごとに最大2秒間、300°C以下に制限してください。ディップはんだ付けは推奨されず、保証もされません。

7.2 推奨PCBパッドレイアウト

PCB設計のためのランドパターン図が提供されます。このパターンは、適切なはんだ接合部の形成、電気的接続、そして最も重要なこととして、LEDの熱放散パッドからPCBの銅面への最適な熱伝達を保証します。PCB上の熱放散パッドのサイズと形状は、効果的な放熱にとって極めて重要です。

7.3 洗浄と取り扱い

• 洗浄：イソプロピルアルコール(IPA)などの承認されたアルコール系溶剤のみを使用してください。指定外の化学薬品は、シリコーン樹脂レンズやパッケージ材料を損傷する可能性があります。
• 手作業での取り扱い：LEDは常に側面を持って取り扱い、レンズや内部のワイヤーボンド部分を持たないでください。汚染を防ぐため、光学面に触れないようにしてください。

8. 梱包仕様

LEDは、自動実装機と互換性のあるテープ&リール梱包で供給されます。

• テープ寸法：ポケットサイズ、ピッチ、カバーテープの詳細を規定します。
• リール寸法：リール直径、ハブサイズ、向きを規定します。
• 梱包数量：標準7インチリールには最大500個が収容されます。端数の最小梱包数量は100個です。
• 品質：EIA-481-1-B規格に準拠しています。テープ内の連続欠品部品の最大数は2個です。

9. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

9.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。信頼性の高い動作のためには：

• 定電流駆動：推奨される方法は、定電流源またはドライバーICを使用することです。これにより、順方向電圧のわずかな変動に関わらず、安定した光出力が確保されます。
• 直列抵抗（簡易な方法）：電圧源を使用する場合、各LEDと直列に電流制限抵抗を配置する必要があります。抵抗値はオームの法則を用いて計算します：R = (供給電圧 - Vf) / If。この方法は効率は劣りますが、簡潔です。
• 並列接続の注意：複数のLEDを単一の電流源に直接並列接続することは推奨されません。個々のLEDのI-V特性のわずかなばらつき（同じビン内のものであっても）が、大きな電流不均衡を引き起こし、輝度の不均一や一部のデバイスの過電流につながる可能性があります。LEDごとに個別の電流制限素子を使用するか、直列に接続してください。

9.2 熱管理

これは高出力LEDにとって最も重要です。設計手順には以下が含まれます：

1. PCB設計：内部グランドプレーンまたは広い銅面積に接続された専用の熱放散パッドを持つPCBを使用してください。
2. ビア：LEDの熱放散パッドの下に熱ビアの配列を組み込み、熱を内層または基板の裏面に伝導させてください。
3. 外部放熱器：大電流動作または高周囲温度環境での用途では、PCBに取り付ける外部放熱器が必要になる場合があります。
4. 監視：重要な用途では、動作限界を超えないようにするため、LED近傍の基板温度を監視することを検討してください。

9.3 環境および材料適合性

本デバイスは金メッキ電極を備えていますが、以下の点に注意してください：

• 最終組立品において、硫黄を含む材料（例：特定のシール、ガスケット、接着剤）の使用は避けてください。硫黄は金を腐食させ、接続不良を引き起こす可能性があります。
• 高湿度（>85% RH）、結露、塩分を含む空気、または腐食性ガス（Cl2, H2S, NH3, SO2, NOx）が存在する環境での製品の動作または保管は行わないでください。

10. 代表的な用途例

660nm赤色LEDは、その特定の波長と出力により、様々な用途に適しています：

• 植物工場照明：660nm波長は光合成有効放射(PAR)範囲内にあり、温室や室内農場での植物の開花・結実促進に特に効果的です。
• 自動車照明：リアコンビネーションランプ（テール/ストップランプ）、室内環境照明、または状態表示灯に使用できます。
• サイン・ディスプレイバックライト：その高輝度と広い指向角は、チャネルレター、ライトボックス、装飾照明に適しています。
• 産業用・マシンビジョン：構造化光源として、または光学センシング・検査システムの照明として使用されます。
• 民生電子機器：家電製品やオーディオ/ビデオ機器における状態表示灯、ボタンやパネルのバックライト。

11. よくある質問 (FAQ)

Q1: 放射束(mW)と光束(lm)の違いは何ですか？

A1: 放射束は、波長に関係なくワット単位で測定される総光パワーです。光束は、人間の目が知覚する明るさを、明所視感度曲線（555nmの緑でピーク）で重み付けして測定します。深赤色660nm LEDの場合、発光効率(lm/W)は白色や緑色LEDよりも低いため、光パワーに関しては放射束がより関連性の高い指標となります。

Q2: このLEDを絶対最大電流の700mAで駆動できますか？

A2: 可能ではありますが、連続動作には推奨されません。そうすると、はるかに多くの熱が発生し、効率が大幅に低下し（相対放射束 vs. 温度曲線参照）、LEDの寿命が短縮されます。推奨動作点である350mAは、出力、効率、寿命の最適なバランスを提供します。

Q3: なぜ熱放散パッドは電気的に中性（フローティング）なのですか？

A3: この設計はPCBレイアウトを簡素化し、熱性能を向上させます。これにより、熱放散パッドをPCB上の広い銅グランドプレーンや放熱器に直接接続しても、電気的短絡を起こさずに済みます。これにより、LED接合部からの熱伝達が最大化されます。

Q4: 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

A4: ビンコード（例：V2R4P6L）は、電圧、放射束、ピーク波長の性能範囲を指定します。アレイ内で一貫した性能を得るためには、各パラメータについて狭い範囲または単一のビンを指定する必要があります。標準注文では、製品の全体的な仕様内で複数のビンが混在して供給される場合があります。