LTLMH4TGX7DA LEDランプ データシート - 外形寸法 4.2x4.2x6.2mm - 電圧 2.9V - 電力 0.105W - 緑色 525nm - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度表面実装型LEDランプの仕様を詳細に説明します。このデバイスは、標準的なSMT実装および工業用リフローはんだ付けプロセスに対応した表面実装デバイス（SMD）として設計されています。追加の光学系を必要とせず、制御された放射パターンを必要とするアプリケーションに適したパッケージを採用しています。

1.1 中核的利点

• 高輝度:そのパッケージサイズに対して高い輝度出力を実現します。
• 高効率:低消費電力と高い発光効率を特徴とします。
• 堅牢な構造:優れた耐湿性と紫外線保護を提供する先進的なエポキシ技術を採用しています。
• 環境適合性:本製品は、鉛フリー、ハロゲンフリーであり、RoHS指令に準拠しています。
• 狭視野角:パッケージレンズは、制御された狭い視野角（代表値 70/45°）を提供するように設計されており、二次光学系を必要としない看板などの指向性照明アプリケーションに適しています。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

このLEDは、信頼性、輝度、および制御された光分布が重要な看板および表示アプリケーションを主なターゲットとしています。典型的なアプリケーションは以下の通りです:

• ビデオメッセージサインおよびディスプレイ。
• 交通情報および案内標識。
• 一般的なメッセージおよび情報ボード。

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。

• 電力損失 (Pd):最大105 mW。これはパッケージが熱として放散できる総電力です。
• 順方向電流:DC順方向電流定格は30 mAです。パルス条件下（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 10ms）では、100 mAのより高いピーク順方向電流が許容されます。
• 熱的デレーティング:周囲温度（TA）が45°Cを超える場合、最大DC順方向電流は0.5 mA/°Cで線形的にデレートする必要があります。
• 温度範囲:動作: -40°C ～ +85°C。保管: -40°C ～ +100°C。
• リフローはんだ付け:最大ピーク温度260°Cを10秒間耐え、標準的な鉛フリーリフロープロファイルに対応しています。

2.2 電気的・光学的特性

3. ビニングシステム仕様

• 光度 (Iv):テスト電流（IF）20 mAにおいて、5000 mcd（最小）から14500 mcd（最大）の範囲で、代表値は9200 mcdです。ビン限界には±15%のテスト許容差が適用されます。
• 順方向電圧 (VF):代表値2.9V、IF=20mA時には2.5Vから3.5Vの範囲です。このパラメータはドライバ設計と熱管理にとって重要です。
• 視野角 (2θ1/2):70/45度（代表値）。この非対称パターンは、ある軸でより狭いビームを示し、特定の看板アプリケーションに理想的です。
• 主波長 (λd):525 nm（代表値）、LEDの知覚される緑色を指定します。範囲は520 nmから530 nmです。
• ピーク発光波長 (λP):代表値517 nm、スペクトルパワー分布のピークを表します。
• スペクトル半値幅 (Δλ):約35 nm、緑色光のスペクトル純度を示します。
• 逆方向電流 (IR):逆方向電圧（VR）5V時、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おらず、このテストはリーク特性評価のみを目的としています。

2.3 熱的特性

効果的な熱管理は、LEDの性能と寿命を維持するために不可欠です。主な考慮点は以下の通りです:

• 105 mWの電力損失制限と45°Cから始まるデレーティング曲線は、適切なPCB熱設計の必要性を強調しています。
• 推奨はんだパッドパターンには、動作熱を分散させるためにヒートシンクまたは冷却機構に接続されることを意図した熱用パッド（P3）が含まれています。
• リフローはんだ付けのピーク温度後の急冷は、パッケージへの熱衝撃を防ぐために避けることが推奨されます。

. Binning System Specification

生産アプリケーションにおける色と輝度の一貫性を確保するため、LEDはビンに分類されます。

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。ビンコードと範囲は以下の通りです:

• GV:5000 – 6500 mcd
• GW:6500 – 8500 mcd
• GX:8500 – 11100 mcd
• GY:11100 – 14500 mcd

注: 各ビン限界には±15%の許容差が適用されます。

3.2 主波長ビニング

LEDは色の一貫性を制御するために主波長によっても分類されます:

• G1:520 – 525 nm
• G2:525 – 530 nm

注: 各ビン限界には±1 nmの許容差が適用されます。

4. 性能曲線分析

文書内で特定のグラフィカル曲線（例: 図1、図6）が参照されていますが、このクラスのデバイスの典型的な特性は表形式データから推測できます:

• IV曲線の関係:順方向電圧（VF）は順方向電流（IF）に直接関係します。代表的な20mAで動作させると、VFは約2.9Vになります。最大電流を超えると電圧降下と電力損失が増加します。
• 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。45°Cを超える順方向電流に対するデレーティング要件は、この関係の直接的な指標であり、一貫した光出力のための熱管理を必要とします。
• スペクトル分布:主波長525nm、スペクトル半値幅約35nmで、このLEDは緑色スペクトルの中心に位置する比較的純粋な緑色光を放射します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

パッケージはレンズ付きの長方形フットプリントです。主要寸法（mm単位）は以下の通りです:

• 本体サイズ: 4.2 ±0.2 (L) x 4.2 ±0.2 (W)。
• 全高: 6.2 ±0.5。
• リード間隔（リードがパッケージから出る部分）: 2.0 ±0.5。
• フランジ下の樹脂突出は最大1.0mmまで許容されます。
• 特に指定がない限り、一般的な公差は±0.25mmです。

5.2 極性識別とパッド設計

• 極性:デバイスには3つのパッドがあります: P1（アノード）、P2（カソード）、P3（アノード）。P3は主要な熱用パッドも兼ねています。
• 推奨パッドパターン:フットプリントには、PCBへの熱伝達を容易にするためにP3用の大きなパッドが含まれています。パッド設計にはフィレット半径（R0.5）が推奨されます。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には適していません。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 保管と湿気感受性

本デバイスは、JEDEC J-STD-020に基づく湿気感受性レベル3（MSL3）に格付けされています。

• 未開封の袋は、<30°C / 90% RHで最大12ヶ月間保管できます。
• 開封後、部品は<30°C / 60% RHで保管した場合、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時間を超える場合、または>30°C / 60% RHにさらされた場合、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。
• 未使用のLEDは、乾燥剤とともに再密封された防湿バリア袋に保管する必要があります。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーリフロープロファイルが推奨されます:

• 予熱/ソーク:150°Cから200°C、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。
• ピーク温度±5°C内の時間:最大30秒。
• 総ランプ時間:25°Cからピークまでの時間は5分を超えないようにする必要があります。

重要なはんだ付け注意事項:

• リフローはんだ付けは2回以上行ってはなりません。
• はんだごてによる手はんだ付け（最大315°C、3秒）は1回以上行ってはなりません。
• はんだ付け中、LEDが高温の間に外部応力を加えないでください。
• ピーク温度後の急冷を避けてください。

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. パッケージング・発注情報

7.1 梱包仕様

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープに載せられ、リールに巻かれて供給されます。

• キャリアテープ寸法:ポケットピッチは8.0 mm、テープ幅は16.0 mmです。
• リール仕様:標準リールには1,000個が含まれます。リール直径は330 mm ±2 mmです。
• ESD警告:梱包には静電気敏感デバイス（ESD）が含まれていることが表示されており、安全な取り扱い手順が必要です。

8. アプリケーション・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。信頼性の高い動作と輝度均一性のため、特に複数のLEDを並列に接続する場合、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。これにより、個々のデバイス間の順方向電圧（VF）の自然な変動を補償し、電流の偏りを防ぎ、一貫した輝度を確保できます。

8.2 設計における熱管理

電力損失制限と熱的デレーティングを考慮して:

• 推奨される熱用パッド（P3）をPCBレイアウトに組み込み、熱を放散させるために銅箔または専用の熱ビア構造に接続してください。
• 高密度アレイまたは高周囲温度アプリケーションでは、追加の冷却機構を検討してください。
• 動作接合温度を監視し、長期信頼性のために安全限界内に収まるようにしてください。

8.3 光学的統合

内蔵レンズは70/45°の視野角を提供します。設計者は、このビームパターンがアプリケーションの光分布と視野角の要件を満たしていることを確認する必要があります。非常に狭いまたは特定のパターンの場合、二次光学系が依然として必要になる可能性があります。

9. 技術比較・差別化

標準的なSMDまたは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明確な利点を提供します:

• 統合された光学制御:パッケージには、特定の制御された放射パターン（狭視野角）用に設計されたレンズが含まれており、多くの看板アプリケーションで追加の外部光学系の必要性を減らすか排除し、実装を簡素化しコストを削減します。
• SMDフォーマットでの高輝度:コンパクトで自動化されたSMT対応パッケージで、より大型または個別のLEDに関連するレベルの光度を提供します。
• 堅牢性:一部の標準的なSMDパッケージと比較して、先進的なエポキシ材料の使用により耐湿性と耐紫外線性が向上し、屋外または過酷な環境アプリケーションへの適合性が高まります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 主波長とピーク波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λP ~517nm）は、発光スペクトルが最も強い単一波長です。主波長（λd ~525nm）は、CIE色度図上の色座標から導出された計算値であり、人間の目に知覚される光の色を最もよく表す単一波長です。緑色LEDの場合、λdはしばしばλPよりも長くなります。

10.2 このLEDを30mAで連続駆動できますか？

DC順方向電流の絶対最大定格は30mAですが、この限界での連続動作では、電力損失が最大105mWに近づくため、接合温度を安全限界内に保つための優れた熱管理が必要です。信頼性の高い長期動作のためには、熱設計が徹底的に検証されていない限り、テスト条件である20mA以下で駆動することが望ましいです。

10.3 なぜ並列接続された各LEDに電流制限抵抗が必要なのですか？

順方向電圧（VF）には範囲（2.5Vから3.5V）があります。複数のLEDが電圧源に直接並列接続されている場合、最も低いVFを持つLEDが不均衡に多くの電流を引き、定格を超えて故障し、連鎖反応を引き起こす可能性があります。各LEDに直列抵抗を追加することで、線形インピーダンスを加えることで電流をバランスさせ、より均一な電流分担と輝度を確保します。

11. 実践的な設計・使用事例

シナリオ: コンパクトな交通情報標識の設計。

1. 部品選定:このLEDは、高輝度（日中視認性を確保）、緑色（進行または情報メッセージ用）、狭視野角（運転手に向けて光を集中）のために選定されます。最大輝度のためにGYビンが選択される可能性があります。
2. 回路設計:定電流駆動回路が設計されます。ストリング内の各LEDには、電源電圧と所望の動作電流（例: 20mAテスト条件より余裕を持たせた18mA）における代表的なVF（2.9V）に基づいて計算された直列抵抗が設けられます。
3. PCBレイアウト:PCBフットプリントは推奨パッドパターンに従います。熱用パッド（P3）は、ヒートスプレッダとして機能する内部グランドプレーンへの熱ビアを備えた基板上の大きな銅面積に接続されます。
4. 実装:MSL3格付けが考慮されます。基板は、260°Cピークプロファイルに準拠した制御されたリフロープロセスを使用して実装されます。開封されたリールは168時間のフロアライフ内で使用されます。
5. 結果:標識は、すべてのメッセージ要素にわたって明るく均一な照明と一貫した色を実現し、広い温度範囲で信頼性の高い動作を提供し、適切な熱的・電気的設計により長いサービス寿命を達成します。

12. 動作原理

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、電子と正孔が活性領域（緑色光の場合はInGaNで構成）で再結合します。この再結合プロセスにより、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。半導体層の特定の組成が、放出される光の波長（色）を決定します。内蔵されたエポキシレンズは、この放出された光を成形し、所望のビームパターンに向けます。

13. 技術トレンド

表面実装ランプフォーマットは、LEDパッケージングにおける継続的なトレンドを表しています:

• 統合度の向上:単純な発光素子から、ここで見られるような光学制御（レンズ）を統合したパッケージへと移行し、システムの複雑さを軽減しています。
• 効率と輝度の向上:半導体エピタキシーと蛍光体技術（白色LED用）の継続的な改善により、より小さなパッケージからより高いルーメン毎ワットおよび輝度（単位面積あたりの明るさ）が実現されています。
• 信頼性の向上:より堅牢な封止材料（前述の先進的なエポキシなど）の開発により、熱サイクル、湿気、紫外線に対する耐性が向上し、アプリケーション環境が拡大しています。
• 自動化のための標準化:SMTフォーマットが主流であり、高速で自動化されたピックアンドプレース実装を可能にし、製造コストを削減し一貫性を向上させます。