LTLMH4 EV7DA 表面実装LEDランプ データシート - 外形寸法 4.2x4.2x2.0mm - 電圧 2.2V - 電力 120mW - 赤色 624nm - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTLMH4 EV7DAは、厳しい照明用途向けに設計された高輝度表面実装LEDランプです。コンパクトで業界標準のSMDフォームファクタにおいて、優れた光学性能を実現する先進的なパッケージング技術を採用しています。本デバイスは、自動表面実装組立ラインおよび標準的な無鉛リフローはんだ付けプロセスとの互換性を考慮して設計されています。

このLEDは、制御された放射パターンを提供する専用レンズパッケージ（円形および楕円形構成が利用可能）を特徴とします。この設計は、追加の外部光学レンズを必要とせずに狭い視野角を実現するため、サイン看板用途において特に有利であり、標準的なSMDやPLCCパッケージと比較してコストおよびスペースの優位性を提供します。封止には、優れた耐湿性とUV保護を提供する先進的なエポキシ材料が使用されており、屋内・屋外環境の両方における長期信頼性を確保しています。

1.1 主要な特徴と利点

• 高輝度出力：20mA時、典型的な光度4200 mcdを実現し、明るく視認性の高い表示を可能にします。
• エネルギー効率：低消費電力と高い発光効率を特徴とします。
• 環境耐性：優れた耐湿性とUV保護パッケージにより、耐久性が向上しています。
• 環境適合性：RoHS指令に完全準拠しており、鉛フリー、ハロゲンフリーです。
• 光学設計：拡散パッケージを備えたAlInGaPチップを使用し、主波長624nmで発光します。内蔵レンズにより、典型的な視野角は70/45度（特性曲線で定義）です。
• 製造適合性：MSL3（湿気感受性レベル3）定格で、適切な注意事項を守れば標準的なSMT取り扱いが可能です。

1.2 対象アプリケーションと市場

この部品は、情報表示システムにおいて高い視認性と信頼性を必要とするアプリケーションを特に対象としています。主な使用例は以下の通りです：

• ビデオメッセージサイン：大型の屋内・屋外用ディスプレイ向け。
• 交通標識：可変メッセージサインや交通制御表示器に適しています。
• 一般メッセージサイン：広告看板、情報パネル、案内システムなど。

2. 詳細な技術パラメータ分析

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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

• 電力損失 (Pd)：最大120 mW。
• ピーク順電流 (I_F(PEAK))：120 mA、パルス条件（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 10ms）でのみ許容されます。
• 直流順電流 (I_F)：連続50 mA。
• デレーティング：周囲温度 (T_A) が45°Cを超える場合、直流順電流は0.75 mA/°Cで線形にデレートする必要があります。
• 動作温度範囲：-40°C ～ +85°C。
• 保存温度範囲：-40°C ～ +100°C。
• リフローはんだ付け条件：指定されたプロファイルに従い、最大10秒間、ピーク温度260°Cに耐えます。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、周囲温度 (T_A) 25°Cで規定され、デバイスの典型的な性能を定義します。

• 光度 (I_V)：2000-5700 mcd、I_F= 20mA時、典型的な値は4200 mcd。測定はCIEの眼感度曲線に従い、保証には±15%の試験許容差が含まれます。
• 視野角 (2θ_1/2)：70/45度（典型的）。光度が軸上の値の半分に低下する全角であり、±2度の許容差で測定されます。
• ピーク発光波長 (λ_P)：634 nm（典型的）。
• 主波長 (λ_d)：618-630 nm、典型的な値は624 nm。これは、知覚される色を単一波長として定義するもので、CIE色度図から導出されます。
• スペクトル線半値幅 (Δλ)：15 nm（典型的）、赤色発光のスペクトル純度を示します。
• 順方向電圧 (V_F)：1.8-2.4 V、I_F= 20mA時、典型的な値は2.2 V。
• 逆方向電流 (I_R)：逆方向電圧 (V_R) 5V時、最大10 μA。重要注意：本デバイスは逆バイアス下での動作を想定していません。この試験条件はリーク特性評価のみを目的としています。

2.3 熱特性

効果的な熱管理は、LEDの性能と寿命にとって極めて重要です。45°C以上での0.75 mA/°Cのデレーティング仕様は、特に最大直流電流付近で動作する場合に、適切なPCB熱設計の必要性を強調しています。フットプリント内の第3パッド（P3/アノード）は、動作中の放熱を促進するために、特にヒートパッドや放熱体への接続が推奨されています。

3. ビニングシステム仕様

生産アプリケーションにおける色と明るさの一貫性を確保するため、LEDはビンに分類されます。LTLMH4 EV7DAは、2つの独立したビニングシステムを使用します。

3.1 光度ビニング

LEDは、20mAで測定された光度に基づいて分類されます。ビンコードは梱包袋に印字されています。

• ESビン：2000 - 2600 mcd
• ETビン：2600 - 3400 mcd
• EUビン：3400 - 4400 mcd
• EVビン：4400 - 5700 mcd

注意：各ビンの限界値には±15%の許容差が適用されます。

3.2 順方向電圧ビニング

LEDは、電流マッチングのための回路設計を支援するため、20mA時の順方向電圧降下によっても分類されます。

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

注意：各ビンの限界値には±0.1Vの許容差が適用されます。

4. 性能曲線分析

データシートは、設計エンジニアにとって不可欠な典型的な特性曲線を参照しています。具体的なグラフは本文中には再現されていませんが、通常は以下の関係を含みます（特に断りのない限り、すべて25°Cで測定）：

• 相対光度 vs. 順電流 (I-V曲線)：光出力が電流とともにどのように増加するかを示します。高電流では、熱効果と効率低下により、一般的に準線形の傾向を示します。
• 順方向電圧 vs. 順電流：ダイオードのV-I特性を示します。
• 相対光度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示し、熱設計における重要な要素です。
• 視野角パターン (図6参照)：空間放射パターンを図示し、強度がピークの50%に低下する70/45度の典型的な視野角を確認します。
• スペクトル分布 (図1参照)：指定された15 nmの半値幅を持つ、634 nmのピーク波長を中心とした発光スペクトルを示します。

これらの曲線により、設計者は非標準動作条件（異なる電流、温度）下での性能を予測でき、駆動回路と熱管理の最適化に不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

本パッケージは、高密度PCBレイアウトに適したコンパクトなフットプリントを有します。

• パッケージ本体サイズ：4.2mm ±0.2mm (長さ) x 4.2mm ±0.2mm (幅)。
• 全高：最大6.2mm ±0.5mm。
• スタンドオフ高さ：PCB表面からフランジ底面までの公称0.45mm。
• リード間隔：2.0mm ±0.5mm（リードがパッケージから出る部分で測定）。
• 樹脂突出：パッケージフランジ下に最大1.0mmの樹脂が突出する場合があります。
• 一般公差：図面に別段の指定がない限り±0.25mm。

5.2 極性識別とパッド設計

本デバイスは3つの電気的パッドを有します：

• P1： Anode.
• P2： Cathode.
• P3：アノード（重複）。

推奨はんだ付けパッドパターンには、P3用の丸みを帯びたパッド（R0.5）が含まれます。重要な設計上の注意：パッドP3は、PCB上の放熱体または冷却機構に接続することが明示的に推奨されています。その主な機能は、動作中にLED接合部から熱を分散させ、性能と寿命を向上させることです。このパッドは、PCBの熱管理戦略に組み込むべきです。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 湿気感受性と保管

この部品は、JEDEC J-STD-020に基づき、湿気感受性レベル3 (MSL3) に分類されます。

• 密封袋内での保管：元の防湿バッグに入ったLEDは、<30°C、90%RHの条件下で最大12ヶ月間保管可能です。
• フロアライフ：バッグを開封後、部品は<30°C、60%RHの条件下で保管し、168時間（7日）以内にはんだ付けする必要があります。
• ベーキング要件：以下の場合、60°C ±5°Cで20時間のベーキングが必要です：湿度指示カードが>10%RHを示した場合；フロアライフが168時間を超えた場合；または部品が>30°C、60%RHにさらされた場合。ベーキングは1回のみ実施してください。
• 取り扱い：未使用のLEDは、乾燥剤とともに再密封された防湿バッグに保管してください。長時間の暴露は、銀メッキリードを酸化させ、はんだ付け性に影響を与える可能性があります。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

推奨される無鉛リフロープロファイルは、LEDを損傷することなく信頼性の高い組立を行うために重要です。

• 予熱/ソーク：温度150°C（最小）から200°C（最大）まで、最大120秒間。
• 液相時間 (t_L)：217°C以上の時間は60-150秒であるべきです。
• ピーク温度 (T_P)：最大260°C。
• 分類温度時間 (t_P)：指定された分類温度（255°C）の±5°C以内の時間は30秒を超えないようにしてください。
• 総ランプ時間：25°Cからピーク温度までの時間は最大5分であるべきです。

重要な制限：

• リフローはんだ付けは2回までしか行えません。
• 本デバイスはリフローはんだ付け用に設計されており、ディップはんだ付けには適していません.
• はんだ付け中、LEDが高温の状態で外部から機械的ストレスを加えないでください。
• ピーク温度からの急激な冷却は避け、熱衝撃を防止してください。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤を使用してください。エポキシレンズやパッケージを損傷する可能性のある強力な化学洗浄剤は避けてください。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

LEDは、自動ピックアンドプレース組立用の業界標準エンボスキャリアテープで供給されます。

• キャリアテープ幅 (W)：16.0mm ±0.3mm。
• ポケットピッチ (P)：8.0mm ±0.1mm。
• リール寸法：テープは直径330mm ±2mmのリールに巻かれています。
• 1リールあたりの数量：1,000個。
• ラベリング：リールには静電気放電 (ESD) 警告ラベルが貼られています。これは、安全な取り扱い手順を必要とする静電気敏感デバイスであるためです。

8. アプリケーションおよび設計推奨事項

8.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。特に並列構成で複数のLEDを駆動する場合に均一な輝度を確保するためには、各LEDに直列に電流制限抵抗を使用することが強く推奨されます（回路モデルA）。順方向電圧 (V_F) にはデバイス間で自然なばらつきがあるため（同じビン内でも）、電流制御なしで電圧源から直接LEDを駆動すること（回路モデルB）は推奨されず、著しい輝度ばらつきや過電流による損傷を引き起こす可能性があります。

抵抗値 (R) はオームの法則を用いて計算できます：R = (V_電源- V_F) / I_F。ここで、I_Fは所望の動作電流（例：20mA）、V_Fは、すべての条件下で電流が限界を超えないようにするため、データシートの最大値（2.4V）を保守的に選択することが多いです。

8.2 アプリケーションにおける熱管理

最適な性能と寿命のために：

• 熱用パッド (P3) の活用：推奨される第3パッド（P3、アノード）は、必ずPCB上の銅箔または専用の熱ビアパターンに接続し、放熱体として機能させてください。
• 電流デレーティングの遵守：周囲温度が45°Cを超える場合、0.75 mA/°Cのデレーティングルールを遵守してください。例えば、周囲温度65°Cでは、最大連続電流は次のように減少します：50 mA - [0.75 mA/°C * (65°C - 45°C)] = 35 mA。
• PCBレイアウト：LEDパッド周囲に十分な銅厚と面積を使用し、デバイスから熱を伝導させてください。

8.3 光学統合

70/45度の視野角を提供する内蔵レンズにより、多くのサイン用途で二次光学系が不要となり、機械設計が簡素化されます。異なるビームパターンを必要とするアプリケーションでは、最終的な光学出力をモデル化するために、典型的な視野角データと放射パターン曲線を参照する必要があります。

9. 技術比較と差別化

標準的なSMD LED（例：3528、5050パッケージ）やPLCC（Plastic Leaded Chip Carrier） LEDと比較して、LTLMH4 EV7DAはサイン用途において以下の明確な利点を提供します：

• 優れた光学制御：専用レンズパッケージにより、追加レンズなしでより狭く制御された視野角（70/45°）を実現し、システムコストと複雑さを低減します。
• より高い光度：典型的な光度4200 mcdは、汎用インジケータSMD LEDよりも大幅に高く、高環境光または長視距離アプリケーションに適しています。
• 堅牢なパッケージ：先進的な耐湿・耐UVエポキシの使用により、標準パッケージよりも優れた環境保護を提供し、屋外サインにとって重要です。
• 熱用パッド：専用の熱用パッド（P3）の組み込みは、多くの標準SMD LEDよりも優れた熱性能を目指した設計上の特徴であり、より高い駆動電流と改善された寿命をサポートします。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: ピーク波長（634nm）と主波長（624nm）の違いは何ですか？

A1: ピーク波長は、発光スペクトルの最高点における単一波長です。主波長は色彩科学（CIE図）から導出され、知覚される色を単一波長として表します。この赤色LEDの場合、アプリケーションにおける色仕様の重要なパラメータは624nmの主波長です。

Q2: このLEDを50mAで連続駆動できますか？

A2: はい、ただし周囲温度が45°C以下の場合に限ります。より高い周囲温度では、過熱と加速劣化を防ぐために、0.75 mA/°Cのルールに従って電流をデレートする必要があります。

Q3: 定電圧駆動でも、なぜ直列抵抗が必須なのですか？

A3: LEDの順方向電圧 (V_F) には許容範囲（1.8-2.4V）があります。複数のLEDを並列に電圧源に直接接続すると、V_Fが低いLEDが不均衡に多くの電流を引き、輝度の不一致や故障の原因となります。直列抵抗は負帰還を提供し、個々のLEDを流れる電流を安定化させます。

Q4: このLEDが実装された基板を何回リワークできますか？

A4: LEDは最大2回のリフローはんだ付けサイクルに耐えることができます。はんだごてによる手はんだ/リワーク（≤315°C、≤3秒）は1回まで行うべきです。これらの制限を超えると、内部ワイヤボンドやエポキシパッケージが損傷するリスクがあります。

11. 設計および使用事例研究

シナリオ: 高視認性屋外交通メッセージサインの設計

要件：サインは、100メートルの距離から直射日光下でも明確に視認可能でなければなりません。高密度の赤色ピクセルアレイを使用します。動作環境は-20°Cから+60°Cの範囲です。設計は均一な輝度と長期信頼性を確保しなければなりません。

LTLMH4 EV7DAを用いた設計選択：

1. 部品選定：高い典型的な光度（4200 mcd）が、日光下での視認性要件を満たします。耐湿・耐UVパッケージは屋外使用に不可欠です。
2. 駆動回路：LEDはマトリックス状に配置されます。各列は定電流源によって駆動されます。列内では、LEDは直列に接続され、同一の電流を確保し、LEDごとの個別の抵抗が不要となり効率が向上します。電源電圧は、V_F降下の合計と電流レギュレータのヘッドルームを考慮して設定されます。
3. 熱管理：高い周囲温度（最大60°C）の可能性を考慮し、駆動電流はデレートされます。45°Cでの最大定格50mAと0.75mA/°Cのデレーティングを使用すると、60°Cでの最大電流は38.75mAです。保守的な設計では、動作電流を30mAに設定します。PCBは、すべてのLEDのP3パッドに接続された大きな熱用グランドプレーンを備えて設計されます。このプレーンの下の熱ビアは、熱を基板の裏面に伝導させ、放熱体として機能するサインのアルミシャーシに取り付けられます。
4. 一貫性のためのビニング：均一な外観を確保するため、生産全体で単一の光度ビン（例：EUまたはEV）および単一の順方向電圧ビン（例：2A）のLEDを指定し、ピクセル間のばらつきを最小限に抑えます。
5. 製造プロセス：MSL3定格は契約製造業者に伝達されます。彼らは、フロアライフを超えた場合に規定のベーキング手順に従い、パッケージ損傷を防ぐために260°Cピークのリフロープロファイルを厳守します。

この事例は、データシートの詳細なパラメータが、信頼性の高い高性能な最終製品のための重要な設計判断に直接どのように影響するかを示しています。