表面実装LEDランプ LTLMH4ERADA 仕様書 - 外形寸法 4.2x4.2x6.2mm - 電圧 1.8-2.4V - 赤色 626nm - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度表面実装LEDランプの仕様を詳細に説明します。標準的なSMT実装プロセスとの互換性を考慮して設計されており、正確な光出力と信頼性の高い性能を必要とするアプリケーションに堅牢なソリューションを提供します。このLEDは、追加の二次光学系を必要とせずに、標識用途に適した制御された放射パターンを実現するために設計された専用パッケージを特徴としています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、低消費電力と組み合わされた高い光度出力による高効率です。パッケージは高度なエポキシ技術を用いて構築されており、優れた耐湿性とUV保護を提供し、過酷な環境下での耐久性を高めています。鉛フリー、ハロゲンフリー、RoHS規格に準拠しています。本デバイスは、視認性と信頼性が極めて重要なビデオメッセージサイン、交通標識、その他の情報表示板などのアプリケーションを特にターゲットとしています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

標準条件（TA=25°C）におけるデバイスの動作限界と性能特性の包括的な分析。

2.1 絶対最大定格

• 消費電力：最大120 mW。
• 順方向電流：最大50 mA DC。パルス条件下（デューティサイクル ≤1/10、パルス幅 ≤10ms）では、ピーク順方向電流120 mAが許容されます。
• 熱的減額：周囲温度が45°Cを超える場合、DC順方向電流は0.75 mA/°Cで線形的に減額する必要があります。
• 温度範囲：動作温度：-40°C ～ +85°C；保管温度：-40°C ～ +100°C。
• リフローはんだ付け：ピーク温度260°Cで最大10秒間のプロファイルに耐えます。

2.2 電気的・光学的特性

標準テスト電流IF=20mAで測定された主要性能パラメータ。

• 光度（Iv）：最小1500 mcdから最大4200 mcdの範囲で、代表値はビニングに依存します。測定はCIEの眼応答曲線に従います。
• 指向角（2θ1/2）：代表的な指向角は100/40°と規定され、楕円形の放射パターンを示します。測定許容差は±2度です。
• 波長：ピーク発光波長（λP）は代表値で634 nmです。主波長（λd）は618 nmから630 nmの範囲で、知覚される赤色を定義し、中心は約626nmです。
• スペクトル半値幅（Δλ）：代表値で15 nm。
• 順方向電圧（VF）：20mA時で1.8 Vから2.4 Vの範囲。
• 逆方向電流（IR）：逆方向電圧（VR）5V時で最大10 μA。本デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。

3. ビニングシステム仕様

アプリケーション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ビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

LEDは、IF=20mA時の最小および最大光度に基づいて4つのビン（R、S、T、U）に分類されます。ビン限界値には±15%の試験許容差があります。

• ビン R：1500 - 1900 mcd
• ビン S：1900 - 2500 mcd
• ビン T：2500 - 3200 mcd
• ビン U：3200 - 4200 mcd

特定のビンコードはトレーサビリティのために各梱包袋に印字されています。

3.2 順方向電圧ビニング

LEDはまた、IF=20mA時の順方向電圧に基づいて3つのカテゴリ（1A、2A、3A）にビニングされ、各限界値には±0.1Vの許容差があります。

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

4. 性能曲線分析

代表的な性能曲線は、主要パラメータ間の関係を示します。これらの曲線は、設計エンジニアが非標準条件下での動作を予測するために不可欠です。

4.1 光度 vs. 順方向電流

この曲線は、順方向電流（IF）と光度（Iv）の非線形関係を示しています。光度は電流とともに増加しますが、設計者は長寿命を確保するために絶対最大定格内に留まる必要があります。

4.2 順方向電圧 vs. 順方向電流

この特性曲線は、ダイオードの指数関数的なV-I関係を示しています。これを理解することは、適切な電流制限回路を設計する上で重要です。

4.3 スペクトル分布

スペクトルパワー分布曲線は、ピーク波長634 nmを中心とし、代表的な半値幅は15 nmで、狭帯域の赤色発光を確認できます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

本デバイスはコンパクトな表面実装フットプリントを有します。主要寸法は、本体サイズが長さ・幅ともに4.2mm ±0.2mm、レンズを含む全高が6.2mm ±0.5mmです。リードはパッケージから出る部分で2.0mm ±0.5mmの間隔を持ちます。特に指定のない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般的な許容差は±0.25mmです。

5.2 極性識別とパッド設計

本デバイスは3つのピンを持ちます：P1（アノード）、P2（カソード）、P3（アノード）。ピンP3は、動作時の熱管理を支援するために、PCB上のヒートシンクまたは冷却機構に接続することが推奨されます。適切なはんだ付けと熱性能を確保するために、推奨はんだパッドパターンが提供されています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 保管と湿気感受性

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。未開封の防湿バッグ内のLEDは、<30°C、90% RHで最大12ヶ月間保管できます。開封後は、デバイスを<30°C、60% RH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。湿度指示カードが>10% RHを示す場合、フロアライフが168時間を超えた場合、または>30°C/60% RHにさらされた場合は、60°C ±5°Cで20時間のベーキングが必要です。ベーキングは一度のみ行うべきです。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーリフローはんだ付けプロファイルを推奨します：

• 予熱/ソーク：150°Cから200°Cで最大120秒。
• 液相時間（tL）：217°C以上の時間は60-150秒であるべきです。
• ピーク温度（Tp）：最大260°C。
• 分類温度（Tc=255°C）以上の時間：最大30秒。
• 25°Cからピークまでの総時間：最大5分。

リフローはんだ付けは2回以上行ってはなりません。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。

6.3 洗浄と取り扱い

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。はんだ付け中、高温状態のLEDに機械的ストレスを加えたり、ピーク温度から急冷したりしないでください。

7. 梱包および注文情報

7.1 梱包仕様

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープ上にリール内で供給されます。リールには合計1,000個が含まれています。ポケットサイズ、ピッチ、リール寸法（例：330mmリール直径）を含む詳細なキャリアテープ寸法が提供されています。梱包には静電気敏感デバイスの警告が表示されています。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、ビデオメッセージサイン、交通標識、一般的なメッセージ表示など、屋内および屋外の標識アプリケーションに適しています。その高輝度と制御された指向角は、良好な視認性を必要とするアプリケーションに理想的です。

8.2 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列に接続する場合、均一な輝度を確保するために、各LEDに直列に電流制限抵抗を使用することを強く推奨します。個別の抵抗なしでLEDを並列駆動すると、デバイス間の順方向電圧（Vf）のわずかなばらつきにより、電流の偏りや輝度の不均一が生じる可能性があります。

8.3 熱管理に関する考慮事項

本デバイスには規定の消費電力がありますが、特に高い周囲温度や駆動電流では、PCBを介した効果的な熱管理が性能と長寿命を維持するために重要です。推奨パッドをピンP3に使用して、熱プレーンやヒートシンクに接続することは、重要な設計手法です。

9. 技術比較と差別化

標準的なSMDやPLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）パッケージと比較して、この表面実装ランプは光学制御において大きな利点を提供します。その一体型レンズパッケージは、追加の外部光学レンズを必要とせずに、滑らかな放射パターンと狭い指向角制御を実現します。これにより、最終製品の設計が簡素化され、部品点数が削減され、ターゲット照明を提供しながら全体の組立コストを削減できる可能性があります。

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（λP）は、発光光パワーが最大となる波長です（ここでは代表値634nm）。主波長（λd）はCIE色度図から導出され、光の知覚される色を定義する単一波長を表します（ここでは618-630nm、中心は626nm）。主波長は色仕様により関連性が高いです。

10.2 電流制限抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

いいえ。電圧源から直接LEDを動作させることは推奨されず、過剰電流によりデバイスを破損する可能性が高いです。信頼性のある動作のためには、直列抵抗または定電流ドライバが必須です。

10.3 光度ビン限界値に±15%の許容差があるのはなぜですか？

この許容差は、生産試験環境における測定変動性を考慮したものです。これにより、特定のビン内にラベル付けされたすべてのデバイスが、定義された標準条件下で測定された場合、宣言された強度範囲内で動作することが保証されます。

11. 実践的な設計と使用事例

シナリオ：高視認性非常口標識の設計エンジニアは、高輝度と長寿命を必要とする新しい非常口標識の設計にこのLEDを選択します。一貫した高出力を得るために、ビンTのLEDを選択します。回路設計では、LEDストリングごとに20mAに設定された定電流ドライバを使用します。電圧要件を満たすために各ストリング内に複数のLEDを直列に配置し、個別の抵抗なしでの並列接続を避けます。PCBレイアウトでは、推奨パッドパターンに従い、各LEDのP3パッドを放熱用の大きな銅面に接続します。提供されたリフロープロファイルに従うPCBA組立業者を指定し、防湿バッグ開封後168時間のフロアライフ内で部品が使用されることを確認します。

12. 動作原理の紹介

このデバイスは発光ダイオード（LED）です。半導体材料におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。P-N接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。使用される特定の半導体材料（AllnGaP - アルミニウムインジウムガリウムリン）が、この場合、主波長約626nmの赤色という、発光の色を決定します。エポキシパッケージは半導体ダイを封止し、機械的保護を提供し、光出力を成形するレンズを組み込んでいます。

13. 技術トレンド

このデバイスが代表する表面実装LED技術は進化を続けています。一般的な業界トレンドには、発光効率（電気入力ワット当たりの光出力）の継続的な改善が含まれており、エネルギー効率が向上します。また、デバイスの寿命にわたる色の一貫性と安定性の向上にも焦点が当てられています。パッケージ技術の進歩は、より良い熱管理を提供し、ますます小さなフットプリントからより高い駆動電流と電力密度を可能にすることを目指しています。さらに、フットプリントと光学特性の標準化により、様々な照明および表示アプリケーションにおけるエンジニアの設計導入が簡素化されます。