LTLMR4EVX3DA LEDランプ データシート - サイズ 4.2x4.2x6.9mm - 電圧 1.8-2.4V - 電力 120mW - 赤色 626nm - 技術文書

1. 製品概要

LTLMR4EVX3DAは、厳しい照明用途向けに設計された高輝度表面実装型LEDランプです。ピーク発光波長626nmの赤色AllnGaPチップを採用し、赤色拡散パッケージに封止されています。このデバイスは、低消費電力と高効率を維持しながら、優れた光度出力を提供するように設計されています。

このLEDの中核的な利点は、統合された光学設計にあります。パッケージは、制御された狭い視野角（標準35°）を提供する特定のレンズ形状を備えており、多くのサイン板用途において追加の外部光学部品を不要とします。これにより、メッセージ表示に理想的な滑らかな放射パターンが得られます。さらに、部品は優れた耐湿性とUV保護を提供する先進的なエポキシ技術を用いて構築されており、屋内・屋外使用における信頼性を高めています。本製品は、鉛フリーかつハロゲンフリーであり、RoHS指令に完全に準拠しています。

主なターゲット市場は、ビデオメッセージサイン、交通標識、各種情報表示板など、均一で明るく、焦点の合った赤色照明を必要とする電子サインのメーカーです。

2. 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応力限界を定義します。動作は常にこれらの範囲内で維持する必要があります。

• 電力損失 (Pd):最大120 mW。これは、周囲温度(TA)25°Cにおいてパッケージが熱として放散できる総電力です。
• 直流順電流 (IF):連続動作時、最大50 mA。
• ピーク順電流:最大120 mA、ただしパルス条件（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 10µs）でのみ適用可能です。
• デレーティング:周囲温度が45°Cを超えて上昇するごとに、最大直流順電流は1°Cあたり0.75 mAずつ線形的に低減する必要があります。
• 動作温度範囲:-40°C から +85°C。デバイスはこの環境温度範囲内で機能するように定格されています。
• 保存温度範囲:-40°C から +100°C。
• リフローはんだ付け条件:ピーク温度260°Cを最大10秒間耐え、標準的な鉛フリーリフロープロセスに対応しています。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、特に断りのない限り、TA=25°C、IF=20mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度 (Iv):最小5500 mcdから標準最大12000 mcdの範囲です。Iv値は、CIE明所視感度曲線に合わせてフィルタリングされたセンサーを用いて測定されます。保証値には±15%の試験許容差が適用されます。
• 視野角 (2θ1/2):標準35°（最小30°、最大40°）。これは、光度が軸上（中心）値の半分に低下する全角です。測定許容差は±2°です。
• ピーク発光波長 (λP):標準634 nm。これは発光スペクトルの最高点における波長です。
• 主波長 (λd):618 nm から 630 nm の間。これは人間の目が知覚する単一波長であり、CIE色度座標から計算され、色を赤として定義します。
• スペクトル半値幅 (Δλ):標準15 nm。これは発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。
• 順方向電圧 (VF):IF=20mA時、1.8 V から 2.4 V の間。これはLED動作時の電圧降下です。
• 逆方向電流 (IR):逆方向電圧(VR)5V印加時、最大10 µA。重要:このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。この試験は特性評価のみを目的としています。

3. ビニングシステム仕様

生産ロット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（等級）に分類されます。これにより、設計者は輝度と電圧に関する特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度 (Iv) ビニング

LEDはIF=20mA時に3つの輝度ビンに分類されます。ビンコードは包装に印字されています。

• ビン W:5500 mcd (最小) から 7200 mcd (最大)
• ビン X:7200 mcd (最小) から 9300 mcd (最大)
• ビン Y:9300 mcd (最小) から 12000 mcd (最大)

各ビン限界値の許容差は±15%です。

3.2 順方向電圧 (VF) ビニング

LEDはIF=20mA時の順方向電圧降下にも従ってビニングされます。

• ビン 1A:1.8 V (最小) から 2.0 V (最大)
• ビン 2A:2.0 V (最小) から 2.2 V (最大)
• ビン 3A:2.2 V (最小) から 2.4 V (最大)

各ビン限界値の許容差は±0.1Vです。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフ曲線は提供テキストに詳細はありませんが、このようなLEDの代表的な性能傾向は電気的/光学的特性セクションから推測できます。主な関係性は以下の通りです:

• IV曲線 (電流 vs. 電圧):順方向電圧(VF)は順方向電流(IF)に対して対数的な関係を示します。推奨の20mAで動作させることで、デバイスが指定されたVF範囲と電力損失限界内に留まることを保証します。
• 光度 vs. 電流 (Iv-IF):光度は一般に順方向電流と共に増加しますが、効率低下や熱効果により非常に高い電流ではサブリニアになる可能性があります。性能と寿命を維持するためには、指定の直流電流以下で動作させることが重要です。
• 温度依存性:光度は一般に接合温度の上昇と共に減少します。45°Cを超える順電流のデレーティング仕様は、この熱効果を管理し過熱を防ぐための直接的な対策です。
• スペクトル分布:発光スペクトルは634nm（ピーク）を中心とし、標準半値幅15nmであり、比較的狭帯域の赤色光源であることを示しています。主波長(618-630nm)が知覚される色点を決定します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

LTLMR4EVX3DAは、以下の主要寸法（ミリメートル、括弧内はインチ）を持つ表面実装デバイスです:

• パッケージ本体サイズ: 4.2 ±0.2 [0.17±0.01] (長さ) x 4.2 ±0.2 [0.17±0.01] (幅)。
• 全高: 6.9 ±0.5 [0.27±0.02]。
• リード（端子）幅: 0.45 [0.02]。
• リード間隔 (ピッチ): リードがパッケージから出る位置で測定。フランジ下の樹脂突出は最大1.0mm [0.04"]。

特に指定のない限り、一般公差は±0.25mm [.010"]です。

5.2 極性識別とパッド設計

デバイスは3つの端子を有します: P1 (アノード)、P2 (カソード)、P3 (アノード)。デュアルアノード構成は、熱的・電気的設計の柔軟性のために一般的です。適切なはんだ付けと熱管理を確保するため、推奨はんだパッドパターンが提供されています。パッドP3は、動作中の放熱を助けるためにヒートシンクまたは冷却機構に接続することが特に推奨されており、性能と信頼性を維持する上で重要です。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 保管・取り扱い (MSL3)

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。

• 密封袋内保管:<30°C、90%RH条件下で最大12ヶ月間保管可能です。
• フロアライフ:防湿バリアバッグを開封後、部品は<30°C / 60%RH条件下で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: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、または部品が>30°C / 60%RHにさらされた場合は必要です。推奨ベーキング条件: 60°C ±5°Cで20時間。ベーキングは1回のみ行うべきです。
• 未使用のLEDは、めっきリードの酸化を防ぐため、乾燥剤と共に再密封した防湿バリアバッグに保管してください。

6.2 はんだ付けパラメータ

リフローはんだ付け (推奨):

• プリヒート: 150–200°C
• プリヒート時間: 最大120秒。
• ピーク温度: 最大260°C。
• ピーク温度保持時間: 最大10秒。
• 最大リフロー回数: 2回。

手はんだ付け (はんだごて):

• はんだごて温度: 最大315°C。
• はんだ付け時間: 接合部あたり最大3秒。
• 最大手はんだ付けサイクル数: 1回。

重要事項:このLED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用ではありません。LEDが高温の間にはんだ付け中に外部応力を加えたり、ピーク温度から急冷したりしないでください。

6.3 洗浄

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。

7. 包装・発注情報

LTLMR4EVX3DAは、自動ピックアンドプレース組立用のエンボスキャリアテープで供給されます。テープ寸法は標準SMT装置に対応するように規定されています。各リールには合計1,000個が収容されています。包装仕様により、輸送・取り扱い中に部品が保護され、正しい向きで保持されます。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

8.1 代表的な用途

• ビデオメッセージサインおよび大型ディスプレイ。
• 交通信号および道路標識。
• 情報および広告メッセージボード。
• 高輝度で焦点の合った赤色インジケータを必要とするその他の電子機器。

8.2 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を駆動する際に均一な輝度を確保するためには、強く推奨します各LEDに直列に電流制限抵抗を使用することです（回路モデルA）。個別の電流制御なしでLEDを並列駆動すること（回路モデルB）は推奨されません。個々のLED間の順方向電圧(VF)特性のわずかなばらつきが、電流分担に大きな差を生じさせ、結果として輝度の不均一を引き起こす可能性があるためです。

8.3 熱管理

適切な熱設計が不可欠です。最大接合温度を超えると、光出力が低下し寿命が短縮します。推奨パッドパターンを活用し、熱パッド(P3)をPCB上の銅箔充填または専用ヒートシンクに接続して、最大120mWの電力を効果的に放散してください。

9. 技術比較と差別化

LTLMR4EVX3DAは、統合された光学設計により、標準的なSMDまたはPLCC型LEDと差別化されています。パッケージ自体が制御された狭い視野角（35°）を提供し、これはサイン板用途における重要な利点です。これにより、焦点の合ったビームを得るために二次的な外部レンズを追加する際のコスト、複雑さ、および位置合わせの問題が解消されます。高輝度、事前定義された放射パターン、および堅牢な耐湿性包装の組み合わせにより、より広い視野角を持つ汎用LEDと比較して、サイン用途に最適化された専門的なソリューションとなっています。

10. よくある質問 (FAQ)

Q1: 電流制限抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

A1: いいえ。LEDは制御された電流で駆動する必要があります。電圧源に直接接続すると過剰な電流が流れ、デバイスを瞬時に破壊する可能性があります。常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。

Q2: サイン用途において視野角が重要なのはなぜですか？

A2: 狭く制御された視野角は、光が視聴者に向けられ、意図した視野域外の領域を無駄に照らさないことを保証します。これにより、特に指向性のある視聴において、サインの知覚される明るさと効率が向上します。

Q3: MSL3とは何を意味し、なぜベーキングが必要なのですか？

A3: MSL3は、部品が空気中の湿気を吸収できることを示します。リフローはんだ付け中に、この閉じ込められた湿気が急速に蒸気に変わり、内部の剥離やポップコーン現象を引き起こし、パッケージを損傷する可能性があります。ベーキングは、高温はんだ付けプロセスの前にこの吸収された湿気を除去します。

Q4: このLEDを逆電圧表示に使用できますか？

A4: いいえ。このデバイスは逆動作用に設計されていません。逆方向電流(IR)仕様は試験目的のみです。連続した逆電圧を印加すると、LEDを損傷する可能性が高いです。

11. 実践的な設計ケーススタディ

コンパクトなEXITサインを設計することを考えてみましょう。この設計では、文字全体に明るく均一な赤色照明が必要です。LTLMR4EVX3DAを使用して、拡散板の背後にLEDアレイを配置できます。35°の視野角により、各LEDからの光は前方に集中され、漏れ光を最小限に抑え、高い効率を確保します。アレイ内の各LEDは直並列構成で駆動され、各直列ストリングには共通の電流制限抵抗があり、安定した直流電源から給電されます。狭いビームにより、ホットスポットなしでサイン面全体の均一な輝度を維持することができます。MSL3定格により、リール開封後の168時間のフロアライフ内にはんだ付けを完了するように組立プロセスを計画する必要があります。

12. 動作原理

発光ダイオード(LED)は、エレクトロルミネセンスにより光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域（赤色光の場合はAllnGaPで構成）で再結合します。この再結合により、光子（光の粒子）の形でエネルギーが放出されます。光の特定の波長（色）は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。拡散パッケージには、封止材内に蛍光体または散乱粒子が含まれており、光取り出しを広げ、発光面からの見た目をより均一にします。

13. 技術トレンド

サインおよび照明向けLED技術の一般的なトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、改善された色の一貫性、およびより高い信頼性に向かって続いています。パッケージング技術は、熱抽出をより適切に管理し、より小さなフットプリントからより高い駆動電流とより大きな光出力を可能にするように進化しています。また、より広い温度範囲およびより長い寿命にわたって性能を維持する材料と構造の開発にも焦点が当てられています。赤色AllnGaPタイプのようなカラーLEDについては、より高い電流密度での効率向上、および時間と動作条件にわたる色点の安定性向上を目指した研究が行われています。