LTLMR4EW2DA 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 624nm - 技術文書

1. 製品概要

LTLMR4EW2DAは、現代の電子組立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630nmの赤色AllnGaPチップを採用し、拡散パッケージに収められています。その主な設計目標は、追加の二次光学系を必要とせずに明確な視認性を要求するアプリケーションに適した、強力で集中した照明を提供することです。

このデバイスのコアとなる利点は、標準20mA駆動電流で最大12000 mcdに達する高い光度出力と、低消費電力です。パッケージは高度なエポキシ技術で設計されており、優れた耐湿性とUV保護を提供し、屋内・屋外使用の両方における信頼性を高めています。鉛フリー、ハロゲンフリー、RoHS環境基準に完全に準拠しています。

ターゲット市場は、多様なサインおよびディスプレイアプリケーションを網羅しています。典型的に25°という狭く制御された視野角は、指向性のある光と高いコントラストが不可欠なビデオメッセージサイン、交通標識、各種情報表示板に特に適しています。

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、LEDに永久的な損傷が発生する可能性がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 保管温度範囲:120 mW。これは、周囲温度(TA)25°Cにおいてデバイスが熱として放散できる最大電力です。
• DC順方向電流 (IF):50 mA。印加可能な最大連続順方向電流です。
• ピーク順方向電流:120 mA。これはパルス条件下（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 10µs）でのみ許容されます。
• デレーティング:過熱を防ぐため、周囲温度が45°Cを超えるごとに、DC順方向電流を1°Cあたり0.75 mAずつ線形的に減少させる必要があります。
• 動作温度範囲:-40°C から +85°C。信頼性のある動作のための周囲温度範囲です。
• Storage Temperature Range:-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 電気光学特性

これらのパラメータは、特に断りのない限りTA=25°C、IF=20mAで測定され、代表的な性能を示します。

• 光度 (Iv):7200 mcd（最小）から12000 mcd（最大）の範囲で、代表値が提供されます。ビン限界には±15%の試験公差が適用されます。
• 視野角 (2θ1/2):代表値25°、範囲20°から30°。これは光度が軸上の値の半分に低下する全角であり、ビームの広がりを定義します。
• ピーク発光波長 (λP):代表値630 nm。これはスペクトルパワー分布が最も高い波長です。
• 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、色を赤として定義します。
• スペクトル線半値幅 (Δλ):代表値15 nm。これは発光のスペクトル純度または色飽和度を示します。
• 順方向電圧 (VF):20mA時で1.8Vから2.4Vの間。これはLEDが動作時の両端の電圧降下です。
• 逆方向電流 (IR):逆方向電圧(VR)5V時で最大10 µA。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。このパラメータはリーク電流試験専用です。

3. ビンニングシステム仕様

LEDは、主要な性能パラメータに基づいてビンに分類され、生産ロット内の一貫性を確保します。

3.1 光度ビンニング

ビンは、IF=20mA時の最小および最大光度値によって定義されます。

• ビンコード X:7200 mcd (最小) から 9300 mcd (最大)。
• ビンコード Y:9300 mcd (最小) から 12000 mcd (最大)。
• 試験時、各ビン限界に±15%の公差が適用されます。

3.2 順方向電圧ビンニング

ビンは、IF=20mA時の順方向電圧範囲によって定義されます。

• ビンコード 1A:1.8V (最小) から 2.0V (最大)。
• ビンコード 2A:2.0V (最小) から 2.2V (最大)。
• ビンコード 3A:2.2V (最小) から 2.4V (最大)。
• 各ビン限界に±0.1Vの公差が適用されます。

4. 性能曲線分析

データシートで参照される特定のグラフィカルデータはありますが、代表的な関係は以下のように説明できます:

• IV曲線 (電流 vs. 電圧):順方向電圧(VF)は、順方向電流(IF)に対して対数的に増加します。推奨される20mAで動作させることで、最適な効率と寿命が確保され、最大定格近くの高電流で発生する過剰な熱を回避できます。
• 温度依存性:光度は、接合温度が上昇すると一般的に減少します。順方向電流のデレーティング仕様（45°C以上で0.75 mA/°C）は、この熱的影響を管理し性能を維持する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630nm（ピーク）を中心とし、比較的狭い半値幅15nmを持ち、AllnGaP材料の特性を示し、飽和した赤色をもたらします。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

このLEDは、丸型または楕円形のレンズを備えた表面実装パッケージを特徴とします。主要寸法は以下の通りです:

• パッケージ本体サイズ: 長さおよび幅 4.2mm ±0.2mm。
• 全高: 6.9mm ±0.5mm。
• リード間隔: 3.65mm ±0.2mm（リードがパッケージから出る部分で測定）。
• フランジ下部の樹脂突出は最大1.0mmと規定されています。
• 特に断りのない限り、すべての寸法には±0.25mmのデフォルト公差が含まれます。

5.2 極性識別

このデバイスには3本のリード(P1, P2, P3)があります。P1とP3はアノード(+)に、P2はカソード(-)に指定されています。PCBレイアウトおよび組立時の正しい極性方向は極めて重要です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 保管および取り扱い

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

• 未開封の防湿バッグは、<30°C、90%RHで最大12ヶ月間保管可能です。
• バッグを開封後、部品は<30°C、60%RHで保管し、168時間（7日）以内にはんだ付けを完了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に曝露された場合は、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1回のみ行うべきです。
• 取り扱い時には適切なESD（静電気放電）対策を講じてください。

6.2 はんだ付けプロセス

このLEDは、標準的な鉛フリーリフローはんだ付けプロファイルに対応しています。

• リフロープロファイル:ピーク温度(Tp)は260°Cを超えてはなりません。液相線温度(Tl=217°C)以上の時間は60秒から150秒の間であるべきです。ピーク温度の5°C以内の時間は最大30秒です。
• 手はんだ付け:必要な場合、はんだごてを使用できますが、最大温度315°Cでリードごとに3秒以内、1回のみとします。
• 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または類似のアルコール系溶剤が推奨されます。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

LEDは、自動実装用のエンボス加工されたキャリアテープに供給されます。

• キャリアテープ:幅は16.0mm ±0.3mm。ポケットピッチは8.0mm ±0.1mm。
• リール:各リールには1,000個のLEDが含まれます。
• 防湿保護:各リールは、防湿バッグ内に乾燥剤と湿度指示カードとともに梱包されます。
• 段ボール梱包:3リール（3,000個）が内装箱に梱包されます。10内装箱（合計30,000個）が外装出荷段ボールに梱包されます。

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

• ビデオメッセージサイン:高輝度と狭いビーム角により、ピクセル化ディスプレイに最適です。
• 交通標識・信号:高い視認性と信頼性を必要とする補助照明や状態表示器に適しています。
• 情報表示板:公共交通情報システム、小売広告サイン、産業用状態パネルなどで使用されます。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限:連続動作のため、順方向電流を推奨の20mA以下に維持するために、常に直列の電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。
• 熱管理:特に高温環境または最大定格近くで動作する場合、熱を放散するための十分なPCB銅面積またはサーマルビアを確保してください。45°C以上の電流デレーティング曲線に従ってください。
• 光学設計:25°の視野角は指向性のある光を提供します。より広い照明が必要な場合は、複数のLEDまたは拡散板が必要になる場合があります。
• 極性チェック:逆接続を防ぐため、PCBフットプリントがアノード/カソード構成(P1/P3 = アノード, P2 = カソード)と一致していることを確認してください。

9. 技術比較と差別化

標準的なSMD（例：0603、0805）またはPLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）パッケージLEDと比較して、LTLMR4EW2DAはサインアプリケーションにおいて明確な利点を提供します:

• より高い光度:コンパクトなパッケージで大幅に高いmcd出力を提供し、所定の輝度レベルに必要なLED数を削減します。
• 統合されたビーム制御:成形レンズは、追加の二次光学系を必要とせずに一貫した25°視野角を提供し、機械設計を簡素化し組立コストを削減します。
• 強化された環境耐性:高度なエポキシ配合は、標準的なLEDパッケージと比較して優れた耐湿性と耐UV性を提供し、屋外や過酷な環境での寿命を向上させます。

10. よくあるご質問 (FAQ)

Q1: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A1: ピーク波長(λP)は、LEDが最も多くの光パワーを発する物理的な波長です。主波長(λd)は、人間の目の感度（CIE曲線）に基づいて計算された値で、知覚される色を定義します。この赤色LEDでは、それらは非常に近い値です（630nm vs. 618-630nm）。

Q2: 抵抗なしで3.3V電源でこのLEDを駆動できますか？

A2: できません。順方向電圧は1.8-2.4Vのみです。3.3Vに直接接続すると過剰な電流が流れ、最大定格を超えてLEDを破壊します。電流制限抵抗またはレギュレータは必須です。

Q3: MSL 3は私の生産プロセスにとって何を意味しますか？

A3: MSL 3は、部品が湿気吸収に敏感であることを意味します。密封バッグから取り出した後、工場フロア条件（<30°C/60% RH）でリフローはんだ付けプロセスを完了するために168時間（1週間）の猶予があります。この時間を超えた場合、部品は使用前にベーキングする必要があり、はんだ付け中のポップコーン現象による損傷を防ぎます。

Q4: 視野角はどのように測定され、規定されますか？

A4: 視野角(2θ1/2)は、光度が軸上（0°）で測定された強度の少なくとも半分である全角幅です。代表的な25°の角度は、光が比較的狭い円錐内に集中していることを意味し、指向性照明アプリケーションに理想的です。

11. 実践的設計と使用事例

事例: コンパクトな状態表示パネルの設計

エンジニアが、いくつかの高視認性赤色状態表示器を必要とする産業機器用の制御パネルを設計しています。スペースは限られており、表示器は明るい環境光下でも視認可能である必要があります。LTLMR4EW2DAは、その高光度（最大12000 mcd）が視認性を確保するため選択されました。狭い25°視野角は、オペレータの直接視野外の領域を照らすために光が無駄にならないことを意味します。表面実装パッケージにより自動PCB組立が可能となり、コストを削減します。設計者は、5V電源、約18mA（20mA以下の安全マージンを提供）に計算された電流制限抵抗を備えた簡単な回路を実装し、MSL3取り扱いガイドラインに従って組立歩留まりを確保します。エポキシの耐湿性は、潜在的に湿度の高い産業環境での信頼性を確保します。

12. 技術原理の紹介

LTLMR4EW2DAは、リン化アルミニウムインジウムガリウム(AllnGaP)半導体チップに基づいています。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、光子の形でエネルギーを放出します。AllnGaP層の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、これは直接発光の波長に対応します—この場合、赤色スペクトル（~624-630nm）です。拡散レンズ封止材は散乱粒子をドープしており、チップからの光取り出しを広げ、クリアレンズと比較してより均一でまぶしさの少ない外観を作り出します。一方、パッケージ形状が最終的なビーム角を制御します。

13. 業界動向と発展

表示器およびサイン用LEDのトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメンまたはカンデラ）、信頼性の向上、小型化に向かって続いています。また、このデバイスの定義された視野角に見られるように、最終製品設計を簡素化するためにパッケージに直接統合された精密な光学制御にも重点が置かれています。環境規制は有害物質の排除を推進し続けており、RoHS、鉛フリー、ハロゲンフリー準拠を標準としています。さらに、パッケージ材料の進歩は、熱サイクル、湿度、UV曝露に対する耐性を高め、特にこのLEDがターゲットとする屋外アプリケーションにおいて製品寿命を延ばすことを目指しています。