LTLMH4YRADA LEDランプ データシート - 外形寸法 4.2x4.2x2.0mm - 電圧 1.8-2.4V - 黄色 590nm - 120mW - 技術文書

1. 製品概要

LTLMH4YRADAは、現代の電子実装向けに設計された高輝度表面実装型LEDランプです。ピーク波長590nmで発光するAllnGaPチップを搭載した黄色拡散パッケージを採用しています。本デバイスは、低消費電力性を維持しながら優れた光度を実現するように設計されており、照明用途における効率的な選択肢となります。その主な設計思想は、標準的な表面実装技術（SMT）プロセスとの互換性にあり、一般的な産業用リフローはんだ付けプロファイルを使用した自動生産ラインへのシームレスな統合を可能にします。パッケージは、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材料で構築されており、過酷な環境下での耐久性と寿命を向上させています。

このLEDの中核的な利点は、明るく鮮明な視覚信号を可能にする高い光束出力と、特別に設計された放射パターンにあります。本ランプは、典型的な視野角100/40°を特徴とし、追加の二次光学系を必要とせずに制御された狭いビームを提供します。この特性は、指向性のある光や鋭い視覚的境界線を必要とするアプリケーションに特に有益です。さらに、本製品は鉛フリー、ハロゲンフリー、RoHS準拠であり、環境規制に完全に準拠しており、グローバルな持続可能性イニシアチブに沿っています。

この部品のターゲット市場は広く、商業および産業セクターの両方を包含しています。その主な用途は、屋内・屋外のメッセージサイン、ビデオメッセージディスプレイ、各種交通標識など、信頼性が高く鮮やかな視覚的インジケータを必要とする分野に見られます。頑丈な構造、光学性能、組み立ての容易さの組み合わせにより、設計者やエンジニアにとって汎用的なソリューションとなっています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格を理解することは、デバイスの信頼性を確保し、早期故障を防ぐために重要です。LTLMH4YRADAは、周囲温度（TA）25°Cにおいて最大120mWの電力損失を許容します。直流順電流定格は50mAですが、パルス条件下（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 10ms）では120mAのより高いピーク順電流が許容されます。熱管理のための重要なパラメータはディレーティング係数です。周囲温度が45°Cを超えて1°C上昇するごとに、最大順電流は0.75 mAずつ直線的に低減しなければなりません。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。決定的に重要なのは、鉛フリーはんだプロセスで標準的な、ピーク温度260°Cで最大10秒間のリフローはんだ付けに耐えられることです。

2.2 電気的・光学的特性

LEDの性能は、TA=25°Cの標準試験条件下で定義されます。順電流（IF）20mAにおける光度（Iv）は、最小1500 mcdから最大4200 mcdの範囲です。Ivの保証値には±15%の試験公差が含まれることに注意することが重要です。主波長（λd）の仕様は584.5 nmから594.5 nmの間であり、黄色スペクトルに明確に分類され、典型的なピーク発光波長（λP）は594 nmです。スペクトル半値幅（Δλ）は典型的に15 nmであり、比較的純粋な色の発光を示しています。20mAにおける順方向電圧（VF）は1.8Vから2.4Vの範囲であり、駆動回路設計のための重要なパラメータです。逆電流（IR）は、逆電圧（VR）5Vが印加されたときに最大10 μAと規定されていますが、デバイスは逆バイアスでの動作用には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は主要な性能パラメータに基づいてビンに仕分けされます。これにより、設計者は輝度、色、電圧に関する特定の要件に合致する部品を選択することができます。

3.1 光度ビニング

光度は、IF=20mAで測定した場合、4つのビン（R, S, T, U）に分類されます。各ビンには定義された最小値と最大値があります：R（1500-1900 mcd）、S（1900-2500 mcd）、T（2500-3200 mcd）、U（3200-4200 mcd）。各ビン限界値には±15%の公差が適用されます。

3.2 主波長ビニング

色の一貫性は、主波長ビニングを通じて管理されます。4つのビン（Y1, Y2, Y3, Y4）が定義されています：Y1（584.5-587.0 nm）、Y2（587.5-589.5 nm）、Y3（589.5-592.0 nm）、Y4（592.0-594.5 nm）。各ビン限界値の公差は±1 nmです。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、並列接続されたLEDの電流マッチングを支援するためにビニングされます。IF=20mAにおいて3つのビン（1A, 2A, 3A）が規定されています：1A（1.8-2.0V）、2A（2.0-2.2V）、3A（2.2-2.4V）。各ビン限界値の公差は±0.1Vです。

4. 性能曲線分析

PDFには典型的な特性曲線が存在することが示されていますが、IV曲線、温度依存性、スペクトル分布に関する具体的なグラフィカルデータは参照されているものの、提供されたテキストでは詳細には記述されていません。これらの曲線は設計エンジニアにとって不可欠です。通常、順電流と光度の関係を示し、出力が電流とともに増加し、潜在的な飽和や効率低下が起こる前にどのように変化するかを示します。温度特性曲線は、接合温度が上昇するにつれて光度が減少し、順方向電圧がシフトする様子を示します。スペクトル分布曲線は、ピーク波長とスペクトル半値幅を視覚的に確認し、色純度に関する洞察を提供します。設計者は、熱管理、駆動電流、光学系設計を最適化するために、これらのグラフについて完全なデータシートを参照すべきです。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

LEDはコンパクトな表面実装パッケージを特徴とします。主要寸法には、長さおよび幅が4.2mm ±0.2mmのボディサイズ、全高が2.0mm ±0.5mmが含まれます。リードはパッケージから突出しており、リード間隔はそれらが出現する点で測定されます。注目すべき機械的特徴は、フランジ下に樹脂が突出する可能性があり、その最大高さは1.0mmであることです。すべての寸法はミリメートルで提供され、特に指定がない限り一般的な公差は±0.25mmです。

5.2 パッド設計と極性識別

適切な電気的接続と熱性能を確保するために、推奨はんだ付けパッドパターンが提供されています。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）。特に重要なのは、パッドP3はPCB設計内でヒートシンクまたは他の冷却機構に接続することが特に推奨されていることです。このパッドは、動作中に発生する熱を分散させ、信頼性を向上させ、光学性能を維持するために不可欠です。配置時の正しい極性方向は、デバイスの損傷を防ぐために必須です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

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。バッグを開封した後は、部品を<30°C、<60% RHの環境に保管し、すべてのはんだ付けを168時間（7日）以内に完了しなければなりません。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、ベーキングが必要です。推奨ベーキング条件は60°C ±5°Cで20時間であり、パッケージを損傷しないよう、これは1回のみ実行すべきです。

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が推奨されます。主要パラメータは以下の通りです：150°Cから200°Cの間のプレヒート/ソーク段階で最大120秒、液相線（217°C）以上の時間が60〜150秒、ピーク温度（Tp）260°C、指定された分類温度（255°C）の±5°C以内の時間が最大30秒。25°Cからピーク温度までの総時間は5分を超えてはなりません。リフローはんだ付けは2回を超えて行わないこと、手はんだ付けは1回を超えて行わないことが厳しく推奨されます。ピーク温度からの急冷は避け、LEDが高温の間に外部ストレスを加えないでください。

6.3 洗浄と取り扱い

はんだ付け後に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のみを使用してください。デバイスは静電気放電（ESD）に敏感であるため、組立および設置のすべての段階で適切なESD安全取り扱い手順に従わなければなりません。

7. 包装および発注情報

LEDは、自動実装用のエンボス加工キャリアテープに供給されます。テープ寸法は規定されており、4.2mm x 4.2mmのボディを確実に保持するように設計されたポケットがあります。テープは標準的な13インチ（330mm）リールに巻かれています。フルリール1本あたりの総数は1,000個です。リールには静電気敏感デバイス安全な取り扱いが必要などの適切な注意表示がラベルされています。部品番号LTLMH4YRADAが主要な発注コードであり、改訂履歴（P001からP005）は設計変更管理のために追跡されます。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、その高輝度と環境耐性により、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。主な用途には、広告や情報表示のための動的メッセージサイン、高い視認性と信頼性を必要とする各種交通標識、電子機器における一般的な状態またはインジケータランプが含まれます。狭い視野角の特性は、光を過度な漏れなく、特定の視聴者または表面に向けて指向させる必要があるアプリケーションに理想的です。

8.2 設計上の考慮事項と駆動方法

LEDは電流駆動デバイスです。アプリケーション内で複数のLEDを並列に使用する場合に均一な輝度を確保するためには、定電圧源ではなく定電流駆動回路を使用することが強く推奨されます。この方法は、ビンテーブルに詳細が記載されている、LEDごとの順方向電圧（Vf）の自然なばらつきを補償します。LEDを電圧源に直接並列接続すると、大きな電流不均衡が生じる可能性があります。Vfが低いLEDはより多くの電流を引き込み、過駆動される一方で、他のLEDは駆動不足となり、輝度の不均一や寿命の短縮を招きます。したがって、個々の電流制限抵抗、または望ましくは専用の定電流LEDドライバICを実装することが、最適な性能と長寿命のために不可欠です。

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特定のアプリケーションにおいて明確な利点を提供します。重要な差別化要因は、追加の外部光学レンズを必要とせずに制御された放射パターン（視野角100/40°）を提供する統合レンズ設計です。これにより、最終製品の機械的設計が簡素化され、部品点数が減少し、全体の組立コストを削減できます。先進的なエポキシパッケージは、一部の標準パッケージと比較して優れた耐湿性と耐紫外線性を提供し、屋外や過酷な環境アプリケーションにおいてより信頼性が高くなります。コンパクトなフォームファクターでの高光度は、高輝度が必要とされる空間制約のある設計においても競争優位性を提供します。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 視野角100/40°の意味は何ですか？

視野角は100/40°と規定されています。これは通常、2つの異なる角度測定値を指します。最初の値（100°）は、多くの場合、一つの平面（例えば水平面）における半値全幅（FWHM）を表し、光度がピーク値の50%に低下する角度です。2番目の値（40°）は、おそらく垂直平面（例えば垂直面）におけるFWHMを表し、より楕円形または狭いビームパターンをもたらします。この非対称パターンは、特定の標識アプリケーション向けに設計されています。

10.2 このLEDを駆動するために定電圧源を使用できますか？

推奨されません。ビンテーブルに示されている順方向電圧（Vf）のばらつきのため、定電圧源から複数のLEDを直接駆動すると、不均一な電流分布が生じます。安定した均一な動作を確保するために、常に定電流ドライバを使用するか、各LEDまたは直列接続されたLEDストリングごとに直列に電流制限抵抗を含めてください。

10.3 この部品をリフローはんだ付けできる回数は何回ですか？

データシートでは、リフローはんだ付けは2回を超えて行ってはならないと明記されています。この制限は、エポキシパッケージおよび内部ダイボンドに対する過度の熱ストレスを防ぎ、剥離、熱抵抗の増加、または完全な故障を引き起こす可能性を回避するために設定されています。

10.4 MSL3とは何を意味し、なぜベーキングが必要なのですか？

MSL3（湿気感受性レベル3）は、LEDのプラスチックパッケージが大気中の湿気を吸収できることを示します。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に蒸気に変わり、内部圧力が発生してパッケージを割る可能性があります（ポップコーン現象として知られています）。ベーキングはこの吸収された湿気を除去し、部品をリフローに安全にします。指定されたフロアライフ（バッグ開封後168時間）とベーキング要件を遵守することは、組立歩留まりと長期信頼性にとって重要です。

11. 実践的な設計と使用事例

コンパクトな屋外用横断歩道信号機の設計を考えてみましょう。この設計では、日中でも明確に視認できる明るい黄色の警告灯が必要です。LTLMH4YRADAは、その高光度（最大4200 mcd）と黄色の発光色のために選択されました。その狭い40°の垂直視野角は、光を路上の歩行者に向けて集中させるのに役立ち、上方への光害を軽減します。MSL3定格は、すべてのLEDが防湿バッグ開封後168時間以内にはんだ付けされるように、PCB組立スケジュールを慎重に計画する必要があります。3パッドのフットプリントが使用され、P3パッドはヒートシンクとして機能するPCB上の大きな銅面に接続され、120mWの電力損失を管理して製品寿命にわたって安定した光出力を確保します。定電流駆動回路は、各LEDに安定した20mAを供給するように設計され、自然なVfのばらつきにもかかわらず、すべてのユニットで一貫した輝度を確保します。

12. 動作原理

LTLMH4YRADAは、リン化アルミニウムインジウムガリウム（AllnGaP）半導体材料に基づいています。しきい値（約1.8V）を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体チップの活性領域で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。AllnGaP層の特定の組成は、可視スペクトルの黄色領域（主波長約590nm）で主に光子を生成するように設計されています。チップを囲む拡散エポキシレンズは、半導体から光を効率的に取り出し、放射パターンを指定された視野角100/40°に形成するとともに、機械的および環境的保護も提供します。

13. 技術トレンド

この部品が代表する表面実装LED技術は、いくつかの主要な方向性に沿って進化を続けています。効率向上は常に焦点であり、入力電力1ワットあたりのより高い光束出力（ルーメン）を提供することを目指しています。これは、より効率的な半導体材料と先進的なチップアーキテクチャの開発を推進しています。パッケージ技術も進歩しており、より高い熱伝導率の材料へのトレンドがあり、ますます強力になるチップからの熱をより適切に管理し、同じフットプリントでより高い駆動電流とより大きな輝度を可能にします。さらに、高精細ディスプレイや照明アプリケーションの要求を満たすための色の一貫性とより厳格なビニング仕様、および自動車や産業市場向けの強化された信頼性機能への重視が高まっています。