LTLR14FGFAJH213T バイカラーLEDランプ データシート - オレンジ/黄緑 - 20mA - 52mW - スルーホールパッケージ - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTLR14FGFAJH213Tは、回路基板インジケータ（CBI）として使用するために設計されたバイカラーのスルーホールLEDランプです。LED部品と組み合わさる黒色プラスチック製の直角ハウジングを備えており、視認性を向上させるためにコントラスト比を高めています。このデバイスは、トップビューおよび直角配向を含む様々な構成で利用可能なインジケータファミリーの一部であり、プリント回路基板（PCB）上で水平または垂直アレイを作成するのに適した積み重ね可能で組み立てやすい設計を特徴としています。

1.1 主な特長

• 回路基板への組立と統合の容易さを考慮して設計されています。
• 黒色ハウジング材質は、点灯したLEDに対して高いコントラスト比を提供します。
• 低消費電力と高発光効率を特徴とします。
• 鉛フリー製品として製造され、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しています。
• オレンジと黄緑の2色を発光します。半導体材料にはAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン化物）技術を採用しています。
• 均一で広角な光分布を実現する白色拡散レンズを内蔵しています。
• 自動組立プロセス用にテープ＆リール包装で供給されます。

1.2 対象アプリケーション

このLEDランプは、幅広い電子機器において信頼性と性能を発揮するように設計されています。主な適用分野は以下の通りです：

• コンピュータシステム：マザーボード、サーバー、ネットワークスイッチ、周辺機器の状態表示。
• 通信機器：ルーター、モデム、通信インフラ、ネットワークハードウェアの信号および状態表示。
• 民生電子機器：オーディオ/ビデオ機器、家電製品、個人用電子機器の電源、モード、機能表示。
• 産業制御機器：明確な視覚的フィードバックが重要な機械、制御システム、計測器、自動化設備のパネル表示。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

以下のセクションでは、データシートに定義されているデバイスの技術仕様について、詳細かつ客観的な分析を提供します。特に断りのない限り、すべてのパラメータは周囲温度（TA）25°Cで規定されています。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらは動作条件ではありません。

• 許容損失（PD）：52 mW（オレンジ、黄緑両色）。これはデバイスが劣化することなく熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（IF(peak))：60 mA。この電流は、デューティ比 ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 10µsのパルス条件下でのみ印加可能です。DC動作でこれを超えるとLEDが破損します。
• DC順電流（IF）：20 mA。これは、規定の光学特性を達成するための通常動作における推奨連続順電流です。
• 動作温度範囲（Topr）：-30°C ～ +85°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作することが保証されています。
• 保存温度範囲（Tstg）：-40°C ～ +100°C。デバイスはこの範囲内で電源を印加せずに保管できます。
• リードはんだ付け温度：LED本体から2.0mm（0.079インチ）の距離で測定して、最大5秒間260°C。これは、手はんだまたはフローはんだ付けプロセスにおける熱プロファイル耐性を定義します。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、通常動作条件（IF=20mA、TA=25°C）におけるデバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度（Iv）：
  • オレンジ：代表値は140 mcdです。データシートでは最小23 mcdと規定されていますが、代表的な性能はこれを大幅に上回ります。実際の出荷強度はビニング分類の対象となります（セクション4参照）。
  • 黄緑：代表値も140 mcdと記載されており、オレンジLEDと同じビニング構造に従います。
  • 測定に関する注記：光度は、CIEの明所視感度曲線に近似するセンサーとフィルターの組み合わせを使用して測定され、値が人間の視覚的知覚と相関することを保証します。
• 指向角（2θ1/2）：100度（両色とも代表値）。これは光度がピーク（軸上）値の半分に低下する全角です。白色拡散レンズがこの広い指向特性を実現しています。
• ピーク発光波長（λP）：
  • オレンジ：611 nm（代表値）。
  • 黄緑：575 nm（代表値）。
  • これは、発光スペクトルのスペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長（λd）：
  • オレンジ：598 nm（最小）から612 nm（最大）の範囲で、代表値は605 nmです。
  • 黄緑：565 nm（最小）から571 nm（最大）の範囲で、代表値は569 nmです。
  • 主波長はCIE色度図から導出され、光の知覚色を表します。これは、色感覚に最もよく一致する単一波長です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：
  • オレンジ：17 nm（代表値）。
  • 黄緑：15 nm（代表値）。
  • このパラメータは、発光のスペクトル純度または帯域幅を示し、発光ピークの半値全幅（FWHM）として測定されます。
• 順方向電圧（VF）：
  • オレンジ：2.1V（最小）から2.6V（代表）の範囲。提供された表には最大値は規定されていません。
  • 黄緑：提供された抜粋では明示的に別途記載されていませんが、同様であると想定されます。
• 逆方向電流（IR）：逆方向電圧（VR）5Vを印加した場合、10 µA（最大）。重要な注意点：データシートでは明確にこのデバイスは逆方向動作用に設計されていません。と記載されています。この試験条件は特性評価のみを目的としており、回路設計で逆バイアスを印加することは推奨されません。

3. ビニングシステム仕様

製造における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDはビンに仕分けられます。LTLR14FGFAJH213Tは、光度と主波長の両方に対してデュアルビンコードシステムを使用しています。

3.1 光度ビニング

オレンジと黄緑の両LEDは、3つの強度グレードにビニングされ、2文字のコード（AB、CD、EF）で識別されます。強度のビンコードは梱包袋に印字されています。

• ビン AB：23 mcd（最小）から50 mcd（最大）。
• ビン CD：50 mcd（最小）から85 mcd（最大）。
• ビン EF：85 mcd（最小）から140 mcd（最大）。
• 許容差：各ビン限界値には、試験時に±30%の許容差があります。

3.2 主波長ビニング

LEDは、数値コードを使用して主波長（色点）によってもビニングされます。

黄緑の場合：

• ビン 1：565.0 nm から 568.0 nm。
• ビン 2：568.0 nm から 571.0 nm。

オレンジの場合（ビン表ではアンバーと記載）：

• ビン 3：598.0 nm から 605.0 nm。
• ビン 4：605.0 nm から 612.0 nm。

許容差：各波長ビン限界値には、±1 nmの許容差があります。

設計への影響：厳密な色または明るさの一致を必要とするアプリケーション（例：複数インジケータパネル）では、設計者は所望のビンコードを指定するか、ばらつきを補償するための回路レベルのキャリブレーションを実装すべきです。

4. 性能曲線分析

データシートは代表的な電気的・光学的特性曲線を参照しています。特定のグラフは提供されたテキストには再現されていませんが、通常以下の重要な関係を含みます：

• 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）：半導体ダイオードの電流と電圧の間の指数関数的関係を示します。曲線には特定の膝電圧（約2.1-2.6V）があり、それを超えると電圧のわずかな増加で電流が急激に増加します。熱暴走を防ぐために、LEDと直列に電流制限抵抗が必須です。
• 光度 vs. 順電流：順電流の増加に伴う光出力の増加を示します。推奨動作範囲内（最大20mA）では一般的に線形ですが、効率低下と発熱により、より高い電流では飽和し、最終的に劣化します。
• 光度 vs. 周囲温度：LED効率の負の温度係数を示します。接合温度が上昇すると、発光出力は一般的に減少します。広い動作温度範囲（-30°C ～ +85°C）は、出力は変化するものの、この範囲全体で機能を維持するようにデバイスが設計されていることを示しています。
• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、ピーク発光波長（λP）とスペクトル半値幅（Δλ）を示します。オレンジLEDのスペクトルは約611 nmを中心とし、黄緑LEDは約575 nmを中心とします。

5. 機械的・包装情報

5.1 外形寸法と構造

このデバイスは、スルーホール実装用の統合リードを備えた黒色または濃灰色のプラスチックハウジング（ホルダー）で構成されています。LED部品自体は白色拡散レンズを備えたオレンジ/黄緑バイカラーチップです。データシートからの主な機械的注意点は以下の通りです：

• すべての寸法はミリメートルで提供され、括弧内にインチ単位が記載されています。
• 特定の特徴が異なる許容差を要求しない限り、一般的な許容差±0.25mm（±0.010インチ）が適用されます。
• リード間隔、本体寸法、レンズ形状を示す正確な機械図面は、データシートで参照されています（外形寸法セクションにより暗示）。

5.2 包装仕様

このデバイスは、自動挿入装置用の業界標準のテープ＆リール形式で供給されます。

• キャリアテープ：
  • 材質：黒色導電性ポリスチレン合金。
  • 厚さ：0.50 mm ±0.06 mm。
  • 10スプロケット穴ピッチ累積許容差：±0.20 mm。
• リール：標準13インチ（330mm）直径リール。
• 1リールあたりの数量：500個。
• マスターカートン包装：
  • 2リール（合計1000個）が湿度指示カードと乾燥剤とともに1つの防湿バッグ（MBB）に梱包されます。
  • 1 MBBが1つの内箱（1000個/箱）に梱包されます。
  • 10内箱が1つの外装出荷箱（合計10,000個）に梱包されます。

6. はんだ付けと組立ガイドライン

適切な取り扱いは、信頼性を確保し、LEDへの損傷を防ぐために重要です。

6.1 保管条件

• 密封包装（MBB）：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤70%で保管してください。部品は、MBBが密封された状態で、製造日コードから1年以内の使用に対して定格されています。
• 開封済み包装：MBBを開封した場合、保管環境は温度30°C、湿度60%RHを超えてはなりません。
• フロアライフ：元のMBBから取り出した部品は、168時間（7日）以内にIRリフローはんだ付けを行う必要があります。
• 長期保管/ベーキング：部品が元の包装から取り出されて168時間以上保管された場合、SMT組立（リフロー）プロセス前に、吸収された湿気を除去し、はんだ付け中のポップコーン現象や剥離を防ぐために、約60°Cで少なくとも48時間ベーキングする必要があります。

6.2 リード成形とPCB組立

• リードは、LEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた位置で曲げてください。
• 曲げる際に、リードフレームの基部を支点として使用しないでください。
• すべてのリード成形は、はんだ付けの前、かつ室温で完了させなければなりません。
• PCBへの挿入時は、LED本体やリードに過度の機械的ストレスを加えないために、必要最小限のクリンチ力を使用してください。

6.3 はんだ付けプロセス

• レンズの基部とリード上のはんだ付け点との間に、最低2mmのクリアランスを確保してください。
• フローはんだ付け中にレンズをはんだに浸漬しないでください。
• LEDがはんだ付けによる高温状態にある間は、リードに外部ストレスを加えないでください。
• 推奨はんだ付け条件：データシートでは、本体から2.0mmの位置で測定して、最大260°Cで5秒間と規定されています。これは標準的なフローまたは手はんだ付けプロファイルと互換性があります。

6.4 洗浄

組立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。プラスチックハウジングやレンズを損傷する可能性のある強力な洗浄や超音波洗浄は避けてください。

7. アプリケーション提案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

単色動作の最も基本的な駆動回路は、LEDと直列に接続された電流制限抵抗とDC電源（Vcc）で構成されます。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算できます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、VFはLEDの順方向電圧（保守的な設計には2.6Vを使用）、IFは所望の順方向電流（最大20 mA）です。例えば、5V電源の場合：R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120オーム。標準の120Ωまたは150Ω抵抗が適しています。バイカラー動作の場合、通常は2つの独立した電流制限回路が使用され、多くの場合、共通カソードまたは共通アノード構成で、論理信号またはスイッチによって制御されます。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動：LEDは常に定電流で駆動するか、直列抵抗を使用して電流制限を行ってください。電圧源への直接接続はLEDを破壊します。
• 熱管理：許容損失は低い（52mW）ですが、高密度アレイや高周囲温度で使用する場合は、接合温度を限界内に維持するために、十分な間隔と可能な気流を確保してください。
• 光学設計：広い100度の指向角は、視認が厳密に軸上でないフロントパネルインジケータに適しています。黒色ハウジングは迷光を最小限に抑え、コントラストを向上させます。
• 極性：PCBレイアウトおよび組立時に正しいアノード/カソードの向きを確認してください。逆接続は電流を遮断し（LEDは点灯しません）、電圧が逆方向降伏定格を超えると損傷を引き起こす可能性があります。

8. 技術比較と差別化

LTLR14FGFAJH213Tは、そのカテゴリーにおいていくつかの明確な利点を提供します：

• 単一パッケージ内のバイカラー：2つの異なる色（オレンジと黄緑）を統合しており、2つの別々の単色LEDを使用する場合と比較して、PCBスペースを節約し、組立を簡素化します。
• 直角ハウジング：内蔵の直角ホルダーは、光をPCB平面と平行に導き、基板に対して垂直に光を放射するトップビューLEDとは異なり、エッジライトまたはサイドビューインジケータに理想的です。
• AlInGaP技術：オレンジと黄緑の色については、AlInGaP半導体は、GaAsPなどの古い技術と比較して、一般的に高い効率と優れた温度安定性を提供し、より明るく一貫した出力をもたらします。
• 拡散レンズ：白色拡散レンズは、見えるダイのホットスポットなしに、均一でソフトな光の外観を提供し、より広い角度からの美的品質と視認性を向上させます。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: ピーク波長（λP）と主波長（λd）の違いは何ですか？

A1: ピーク波長は、LEDが最も多くの光パワーを放射する物理的な波長です。主波長は、知覚される色を最もよく表す、人間の色知覚（CIE図表）に基づく計算値です。このような単色LEDでは、これらはしばしば近い値ですが、色仕様に関してはλdがより関連性の高いパラメータです。

Q2: より明るくするために、このLEDを30mAで駆動できますか？

A2: できません。連続DC順電流の絶対最大定格は20mAです。30mAで動作するとこの定格を超え、寿命を大幅に短縮し、効率の急速な低下を引き起こし、おそらく致命的な故障につながります。常に推奨動作条件を遵守してください。

Q3: ビン表では強度が最大140mcdとありますが、特性表では代表値が140mcdと記載されています。どちらが正しいですか？

A3: 両方正しいです。特性表の代表値は、最高ビン（EF）のデバイスの期待される性能を表します。ビン表は仕分け範囲を定義します。すべてのデバイスが代表値で動作するわけではなく、AB、CD、EFの各ビンに分布します。

Q4: 保管とベーキングの要件がなぜそれほど厳しいのですか？

A4: LEDのプラスチック包装は大気中の湿気を吸収する可能性があります。リフローはんだ付けの急速な加熱中に、この閉じ込められた湿気が爆発的に気化し、内部亀裂（剥離）やデバイスを破壊するポップコーン現象を引き起こす可能性があります。防湿バッグ（MBB）、乾燥剤、およびベーキング手順は、すべて湿気含有量を制御し、はんだ付けの信頼性を確保するために設計されています。

10. 動作原理と技術動向

10.1 基本的な動作原理

発光ダイオード（LED）は、半導体p-n接合ダイオードです。順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が接合領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、光子（光）の形でエネルギーを放出します。発光の特定の波長（色）は、使用される半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決定されます。このデバイスのオレンジと黄緑の色については、アルミニウムインジウムガリウムリン化物（AlInGaP）が活性材料であり、赤から黄緑のスペクトルで効率的な発光を可能にします。バイカラー機能は、同じパッケージ内に2つの半導体チップ（各色用に1つ）を収容することで実現されています。

10.2 業界動向

スルーホールLED市場は成熟していますが、表面実装技術（SMT）とともに進化し続けています。LTLR14FGFAJH213Tのようなスルーホール部品は、高い機械的堅牢性を必要とするアプリケーション、容易な手動プロトタイピング、修理、およびフローはんだ付けが主要な組立プロセスであるシナリオにおいて、依然として不可欠です。このセグメントの動向には、より高い効率の材料（GaAsPに対するAlInGaPなど）への継続的な移行、より厳密なビニングによる色の一貫性の向上、単一パッケージへの複数の色または機能の統合が含まれます。さらに、産業、自動車、インフラアプリケーションからの要求により、信頼性と延長された寿命への持続的な重点が置かれています。包装も、コスト効率を維持しながら、自動スルーホール挿入機との互換性を高める方向に進化しています。