表面実装LEDランプ LTWMR4DZ3KA データシート - パッケージ 4.2x4.2x6.9mm - 電圧 2.6-3.3V - 白色 - 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。自動組立プロセス向けに設計されたこの部品は、要求の厳しい標識用途に適したコンパクトなパッケージで優れた光学性能を提供します。

1.1 中核的利点と製品ポジショニング

このLEDの主な利点は、統合された光学設計です。パッケージは制御された狭い放射パターンを提供するレンズを備えており、多くのアプリケーションで二次光学系が不要となります。これにより、より合理化された設計と潜在的なシステムコストの削減が実現します。本デバイスは、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を使用して構築されており、屋内・屋外使用の両方で信頼性を高めています。RoHS、鉛フリー、ハロゲンフリーの指令に完全に準拠しています。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

このLEDは、高視認性標識向けに特別に設計されています。主な応用分野には、ビデオメッセージ標識、各種交通標識、一般的なメッセージ表示板が含まれます。高い光度と制御された視野角の組み合わせにより、効率的な光利用で明るく読みやすい表示を作成するのに理想的です。

2. 詳細な技術パラメータ分析

標準条件下におけるデバイスの動作限界と性能に関する包括的な分析です。

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発生する可能性のある応力限界を定義します。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。

• 消費電力 (Pd):最大100 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:30 mAのDC順方向電流 (IF) が最大連続定格です。100 mAのピーク順方向電流は、パルス条件下でのみ許容されます（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 10ms）。
• 熱的減額:周囲温度 (TA) が55°Cを超える場合、最大DC順方向電流は25°Cでの30mA定格から、摂氏1度あたり0.54 mAの割合で直線的に減少させなければなりません。
• 温度範囲:デバイスの動作温度範囲は-40°Cから+85°C、保管温度範囲は-40°Cから+100°Cです。
• リフローはんだ付け:リフローはんだ付けプロセス中、パッケージは最大10秒間、260°Cのピーク温度に耐えることができます。

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、周囲温度 (TA) 25°C、順方向電流 (IF) 20 mAで測定されます。

• 光度 (Iv):最小8500 mcdから最大21000 mcdの範囲で、代表値は15000 mcdです。Iv値はビニングされており、分類コードは包装に印字されています。
• 視野角 (2θ1/2):光度が軸上（オンアクシス）強度の半分になる全角として定義されます。代表値は35°で、最小30°が規定されています。
• 順方向電圧 (VF):20mA時、2.6 V（最小）から3.3 V（最大）の範囲です。
• 逆方向電流 (IR):逆方向電圧 (VR) 5Vを印加した場合、最大10 μAです。本デバイスは逆バイアス動作用に設計されていないことに注意することが重要です。この試験条件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

アプリケーションにおける一貫性を確保するため、LEDは主要な性能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、20mAで測定された光度に基づいて、3つの主要なビンに分類されます:
- ビン Y:8500 - 11500 mcd
- ビン Z:11500 - 16000 mcd
- ビン 1:16000 - 21000 mcd
各ビンの限界には±15%の許容差が適用されます。

3.2 色度（色相）ビニング

白色の色点は、CIE 1931 (x, y) 図上で定義された色度座標ビンによって制御されます。データシートはいくつかの色相ランク（例：6U、6L、7U、7L、8U、8L）を指定しており、各ランクは色度図上の四角形領域を定義します。これにより、設計者は厳密に制御された色の一貫性を持つLEDを選択できます。色度座標の測定許容差は±0.01です。

4. 機械的仕様とパッケージ情報

4.1 外形寸法

このLEDはドームレンズを備えた長方形パッケージです。主要寸法は以下の通りです:
- パッケージ本体: 4.2mm ±0.2mm x 4.2mm ±0.2mm。
- 全高: 6.9mm ±0.5mm。
- リード間隔および突出部の詳細は詳細図に記載されています。すべての寸法には括弧内にインチ換算値が含まれます。

4.2 極性識別とピン配置

デバイスには3本のピン (P1, P2, P3) があります。P1とP3はアノード (+)、P2はカソード (-) に指定されています。回路基板のレイアウトおよび組立時には正しい極性を守る必要があります。

4.3 推奨はんだパッドパターン

PCBレイアウト用にランドパターン設計が提案されています。このパターンは3本のピンを考慮し、サーマルパッドに関する注記を含みます。ピンP3に関連するパッドは、動作中の熱管理を支援するために、ヒートシンクまたは冷却機構への接続に特に推奨されます。

5. 組立、取り扱い、および信頼性ガイドライン

5.1 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 (MSL) 3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。
- バッグを開封した後は、部品を<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。

5.2 はんだ付けプロセス

リフローはんだ付け (推奨):
- 予熱: 150-200°C。
- 最大予熱時間: 120秒。
- ピーク温度: 最大260°C。
- 260°C以上の時間: 最大10秒。
- 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。リフローは2回を超えて行わないでください。
手はんだ付け (はんだごて):
- 最大はんだごて温度: 315°C。
- ピンあたりの最大はんだ付け時間: 3秒。
- これは1回のみ行うべきです。

5.3 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 (IPA) などのアルコール系溶剤のみを使用してください。

6. 包装および発注情報

6.1 テープ&リール包装

LEDは、自動ピック&プレース組立用に、エンボス加工されたキャリアテープに巻かれたリールで供給されます。テープ寸法は、標準SMT装置との互換性を確保するために規定されています。フルリール1本あたり1,000個が含まれます。リールとテープ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。

7. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

7.1 代表的なアプリケーション回路

代表的なアプリケーションでは、LEDは安定した光出力と長寿命を確保するために定電流源によって駆動されます。基本的なアプリケーションでは、電源電圧 (Vcc)、LEDの順方向電圧 (VF)、および所望の順方向電流 (IF) に基づいて計算された単純な直列抵抗を使用できます: R = (Vcc - VF) / IF。例えば、電源5V、VF 3.0V、目標IF 20mAの場合、抵抗値は (5V - 3.0V) / 0.02A = 100オームとなります。抵抗の定格電力も考慮する必要があります (P = (Vcc - VF) * IF)。高信頼性または高精度のアプリケーションでは、専用のLEDドライバICの使用が推奨されます。

7.2 熱管理

消費電力は比較的低い（最大100mW）ですが、特に高温環境や高密度配置のアレイでは、性能と寿命を維持するために効果的な熱管理が重要です。サーマルパッド (P3) をPCB上の銅面に接続する推奨事項は、熱拡散板として機能します。複数のLEDを必要とする設計では、集合的な熱負荷を管理するために、十分な間隔を確保し、場合によっては金属基板PCB (MCPCB) の使用を検討すべきです。

7.3 光学統合

統合された35°視野角レンズは重要な特徴です。設計者は、このビームパターンが、輝度均一性と視野円錐に関するアプリケーションの要件を満たしていることを確認する必要があります。より広い視野角が必要な場合は、異なるLEDモデルまたは二次拡散板が必要になります。狭いビームは、光を標識面などの特定の領域に効率的に指向させ、漏れ光を最小限に抑えるのに有利です。

8. 技術比較と差別化

標準的なSMD LED（例：PLCCパッケージ）と比較して、このデバイスは、プリコリメートされたビームを備えたスルーホールランプスタイルのフォームファクタで、大幅に高い光度を提供します。これにより、別個の光学レンズを追加するコストと位置合わせの複雑さが解消されます。他の高出力LEDと比較すると、より低い電流（20mA対350mA以上）で動作するため、ドライバ設計が簡素化され、システムの熱的課題を軽減しながら、標識に適した高輝度を実現します。

9. よくある質問 (FAQ)

Q: Y、Z、1の光度ビンの違いは何ですか？
A: これらは最小光出力の異なる範囲を表します。ビン1が最高出力（16000-21000 mcd）、次にビンZ（11500-16000 mcd）、そしてビンY（8500-11500 mcd）です。選択はアプリケーションの輝度要件に依存します。

Q: このLEDを30mAで連続駆動できますか？
A: はい、30mAは最大定格DC順方向電流です。ただし、周囲温度が上昇した場合（55°C以上）、規定通り電流を減額する必要があります。最適な長寿命と安定した性能のためには、代表的な20mA以下での動作が推奨されます。

Q: バッグを開封後、なぜ168時間のフロアライフがあるのですか？
A: MSL 3の格付けは、パッケージが空気中の湿気を吸収することを示しています。工場フロア条件（<30°C/60% RH）で168時間経過すると、吸収された湿気が、高温のリフローはんだ付けプロセス中にパッケージ損傷（クラックや剥離など）を引き起こす可能性のあるレベルに達する可能性があります。この時間を超える場合は、湿気を除去するためにベーキングが必要です。

Q: 静電気防止 (ESD) 対策は必要ですか？
A: はい。包装には静電気敏感デバイスが含まれていることが表示されています。手動取り扱い時には、静電気放電による損傷を防ぐために、接地リストストラップやワークステーションの使用などの標準的なESD取り扱い予防策に従う必要があります。

10. 動作原理と技術

これはInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体技術に基づく白色LEDです。InGaNチップから青色光を生成します。この青色光がパッケージ内部の蛍光体層を励起します。蛍光体は青色光の一部をより長い波長（黄色、赤）にダウンコンバートし、残りの青色光と蛍光体発光の混合により白色光として知覚されます。蛍光体の特定の混合比が相関色温度 (CCT) と色度座標を決定し、これらは色相ビニングプロセスを通じて制御されます。透明なエポキシパッケージは、保護筐体と一次光学素子の両方として機能し、光出力を指定された視野角に形成します。