LTL17KCBH5D 青色LED データシート - T-1 5mm パッケージ - 3.2V 20mA - 240mcd - 技術文書

1. 製品概要

LTL17KCBH5Dは、プリント基板（PCB）へのスルーホール実装用に設計された高効率青色発光ダイオード（LED）です。広く普及しているT-1（5mm）パッケージファミリーに属し、多様な表示灯および照明用途における標準的な選択肢となっています。本デバイスはInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体技術を採用し、主波長470 nmの光を拡散青色として発光します。

1.1 主な特長

• 高効率・低消費電力：最小限の電力入力で高い光度を実現し、省エネルギー設計に貢献します。
• RoHS準拠・鉛フリー：環境規制に準拠して製造されており、グローバル市場に適合します。
• 標準パッケージ：T-1 5mmフォームファクタにより、既存のPCBレイアウトおよび製造プロセスとの幅広い互換性が確保されています。
• 設計の柔軟性：特定の光度および波長ビンで供給可能であり、アプリケーション要件に基づいた精密な選択が可能です。

1.2 ターゲット市場および用途

このLEDは多用途であり、複数の産業における状態表示、バックライト、装飾照明に適しています。主な用途分野は以下の通りです：

• 通信機器：ルーター、スイッチ、モデムの状態表示灯。
• コンピュータ周辺機器：キーボード、外付けドライブ、ハブの電源および動作表示灯。
• 民生用電子機器：オーディオ/ビデオ機器、玩具、家電製品の表示灯。
• 家庭用電化製品：ディスプレイおよび制御パネルの表示灯。
• 産業用制御機器：機械状態パネル、制御システム表示灯、計測器。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

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のあるストレスの限界を定義します。この限界以下または限界での動作は保証されません。

• 電力損失（Pd）：最大108 mW。これは周囲温度（TA）25°Cにおいて、LEDパッケージが熱として放散できる総電力（順方向電圧 × 順方向電流）です。
• 直流順方向電流（IF）：最大30 mA（連続電流）。
• ピーク順方向電流：100 mA。短時間のサージに対応するため、パルス条件（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 10ms）でのみ許容されます。
• デレーティング：周囲温度が30°Cを超えると、許容される最大直流順方向電流は1°C上昇ごとに0.5 mAずつ直線的に減少します。これは密閉環境や高温環境における熱管理において極めて重要です。
• 動作温度・保管温度：デバイスは-30°Cから+80°Cで動作可能、-40°Cから+100°Cで保管可能です。
• リードはんだ付け温度：最大260°C、5秒間まで（LED本体から2.0mmの位置で測定）。これは手はんだまたはフローはんだ付けのプロセスウィンドウを定義します。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、代表的な動作条件であるTA=25°C、IF=20mAで測定されます。

• 光度（Iv）：240 mcd（標準値）。これは人間の目で見たLEDの知覚される明るさです。実際に出荷される製品は、最小値180 mcdから520 mcdの範囲でビニングされています（ビン表参照）。これらの値には±15%の試験公差が適用されます。
• 指向角（2θ1/2）：50度（標準値）。これは光強度がピーク（軸上）値の半分に低下する全角度です。50°の角度は、指向性のある表示に適した比較的絞られたビームを提供します。
• ピーク波長（λp）：468 nm（標準値）。発光出力が最も高い特定の波長です。
• 主波長（λd）：470 nm（標準値）、460 nmから475 nmの範囲でビニングされています。これはCIE色度図から導出された、光の知覚される色を最もよく表す単一波長です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：22 nm（標準値）。これは発光する青色光のスペクトル純度または帯域幅を示します。
• 順方向電圧（VF）：3.2 V（標準値）、20mA時で2.7 Vから3.6 Vの範囲です。これは動作時のLED両端の電圧降下です。
• 逆方向電流（IR）：逆方向電圧（VR）5V時、最大100 μA。重要：このLEDは逆バイアス動作用に設計されていません。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

生産アプリケーションにおける輝度と色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

単位：ミリカンデラ（mcd）@ IF = 20mA。ビンコードは梱包袋に印字されています。

• ビン HJ：180 mcd（最小）から 310 mcd（最大）
• ビン KL：310 mcd（最小）から 520 mcd（最大）
• ビン MN：520 mcd（最小）から 880 mcd（最大）

注記：各ビン限界値の公差は±15%です。

3.2 主波長ビニング

単位：ナノメートル（nm）@ IF = 20mA。

• ビン B07：460.0 nm（最小）から 465.0 nm（最大）
• ビン B08：465.0 nm（最小）から 470.0 nm（最大）
• ビン B09：470.0 nm（最小）から 475.0 nm（最大）

4. 性能曲線分析

代表的な性能曲線（ここでは詳細に再現せず、データシートで参照されます）は設計者に視覚的な指針を提供します。これらには通常以下が含まれます：

• 相対光度 vs. 順方向電流：最大定格まで、電流の増加に伴って輝度がどのように増加するかを示します。
• 相対光度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴い光出力が減少する熱消光効果を示します。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流：ダイオードの非線形I-V特性を示します。
• スペクトル分布：ピーク波長を中心に、異なる波長にわたる相対出力を示すグラフです。

これらの曲線は、非標準条件（例：異なる駆動電流や周囲温度）下での性能を予測するために不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 外形寸法

LEDは標準的なT-1 5mm丸形レンズを備えています。主な寸法は以下の通りです：

• レンズ直径：最大5.4 mm（0.212インチ）。
• パッケージ高さ：リード下端からレンズ上端まで8.6 mm（0.339インチ）。
• リード直径：0.5 mm ±0.05 mm（0.0197 ±0.002インチ）。
• リード間隔：公称2.54 mm（0.1インチ）、リードがパッケージから出る位置で測定。
• カソード識別：カソードリードは通常、レンズフランジの平らな部分または短いリードで識別されます（メーカーのマーキングを確認してください）。提供される図面はカソード側を示しています。

重要事項：特に指定がない限り公差は±0.25mmです。フランジ下部の樹脂突出は最大1.0mmまで許容されます。リード成形およびはんだ付けは、注意事項セクションで指定されたLED本体からの最小距離を維持する必要があります。

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

• 周囲温度30°C以下、相対湿度70%以下の環境で保管してください。
• 元の防湿梱包から取り出した場合は3ヶ月以内に使用してください。長期保管の場合は、乾燥剤入り密閉容器または窒素雰囲気を使用してください。
• ESD対策を講じて取り扱ってください：接地リストストラップ、ワークステーション、イオナイザーを使用し、レンズ上の静電気を中和してください。
• 必要に応じて、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤でのみ清掃してください。

6.2 リード成形およびPCB実装

• リードは、LEDレンズ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LED本体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室温で行い、PCB挿入 soldering.
• 前に完了させてください。PCB挿入時は最小限の締め付け力で行い、機械的ストレスを避けてください。

6.3 はんだ付けプロセス

はんだ付け点とレンズ基部の間の距離を、はんだごての場合は最低3mm、フローはんだの場合は最低2mm確保してください。レンズをはんだに浸漬しないでください。

• はんだごて：最高温度350°C、リード1本あたり最大3秒（1回のみ）。
• フローはんだ付け：最大100°Cで最大60秒間予熱。はんだ波は最大260°Cで最大5秒間。
• 重要：赤外線（IR）リフローはんだ付けは、このスルーホールLED製品には適していません。過度の熱または時間はレンズの変形や故障の原因となります。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

LEDは輸送および取り扱い中のESD損傷を防ぐため、静電気防止袋に梱包されています。

• 1梱包袋あたり500個。
• 1内箱あたり10梱包袋（合計5,000個）。
• 1外箱（マスター）あたり8内箱（合計40,000個）。
• 出荷ロット内では、最終梱包のみが満量でない数量を含む場合があります。

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。均一な輝度を確保し、過電流損傷を防ぐため、各LEDと直列に電流制限抵抗を使用する必要があります。

• 推奨回路（回路A）：各LEDに個別の抵抗を直列に接続します。これにより、LED間の順方向電圧（VF）の自然なばらつきを補償し、各LEDが同じ電流を受け取り、したがって類似した輝度を持つことを保証します。
• 非推奨（回路B）：複数のLEDを単一の共有抵抗と直接並列に接続することは推奨されません。VFのわずかな違いにより電流が不均等に分配され、LED間で輝度に大きな差が生じます。

抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算できます：R = (電源電圧 - VF_LED) / IF。ここでIFは目的の順方向電流（例：20mA）です。

8.2 熱管理に関する考慮事項

電力損失は低いですが、高周囲温度アプリケーションではデレーティング仕様を遵守する必要があります。30°Cを超える環境でLEDを最大電流付近で駆動する場合は、十分な空気流または放熱を確保してください。30°C以上での0.5 mA/°Cの直線的デレーティングは、最大安全動作電流に直接影響します。

8.3 光学設計

50度の指向角は指向性ビームを提供します。より広い照明が必要な場合は、拡散板やライトパイプなどの二次光学部品を使用することがあります。クリアレンズと比較して、青色拡散レンズは異なる視野角からより均一な外観を実現するのに役立ちます。

9. 技術比較および差別化

GaP（リン化ガリウム）青色LEDなどの旧技術と比較して、このInGaNベースのデバイスは著しく高い発光効率とより鮮やかな青色を提供します。T-1 5mm青色LEDカテゴリ内でのLTL17KCBH5Dの主な差別化要因は、輝度と波長のための特定のビニング構造、明確に定義された最大定格とデレーティング曲線、そして信頼性の高い製造を支援する詳細な取り扱いおよびはんだ付け上の注意事項です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 このLEDを30mAで連続駆動できますか？

はい、ただし周囲温度（TA）が30°C以下の場合に限ります。TAが高い場合は、30°C以上で0.5 mA/°Cのデレーティング係数に従って電流を減少させ、最大接合温度を超え信頼性が低下するのを避ける必要があります。

10.2 並列接続の各LEDに個別の抵抗が必要なのはなぜですか？

製造公差により、LEDの順方向電圧（VF）はばらつきます。個別の抵抗がない場合、わずかにVFが低いLEDは不均衡に多くの電流を引き、より明るくなり過熱する可能性があり、VFが高いLEDは暗くなります。直列抵抗は電流の均等化を保証します。

10.3 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λp）は、光出力が最大となる物理的な波長です。主波長（λd）は、人間の色知覚（CIE図表）に基づいて計算され、私たちが見る色を最もよく表す値です。この青色LED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。

10.4 このLEDを屋外用途に使用できますか？

データシートは屋内および屋外サインに適していると記載しています。ただし、過酷な屋外環境では、PCBへのコーティング、長時間直射日光にさらされる場合はUV安定レンズ、動作温度範囲（-30°Cから+80°C）を超えないことの確保など、追加の保護を検討してください。

11. 実践的な設計および使用事例

シナリオ：ネットワークスイッチ用の複数表示灯パネルの設計。パネルには10個の均一な青色状態表示灯が必要です。システム電源ラインは5Vです。

1. 部品選定：視覚的一貫性を保証するため、同じ輝度ビン（例：KL）および波長ビン（例：B08）のLTL17KCBH5D LEDを指定します。
2. 回路設計：10個の同一の駆動回路を設計します。目標電流20mA、標準VF 3.2Vの場合、直列抵抗を計算します：R = (5V - 3.2V) / 0.020A = 90オーム。標準の91オームまたは100オーム抵抗を使用します。各LEDのアノードと直列に1つの抵抗を配置します。
3. PCBレイアウト：穴間隔（2.54mm）については寸法図に従ってください。カソード（識別リード）がPCBシルクスクリーン上で正しく向き付けられていることを確認してください。LED本体とはんだパッドの間に推奨される3mmのクリアランスを確保してください。
4. 組立：LEDを挿入し、必要に応じて本体から3mm離してリードを優しく成形し、指定されたプロファイル（最大260°C、5秒、予熱）でフローはんだ付けを行います。
5. 結果：10個の一貫して明るく均一な色の青色表示灯を備えたパネルが得られ、信頼性の高い長期動作が確保されます。

12. 動作原理の紹介

このLEDは、半導体p-n接合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。活性領域はInGaNで構成されています。ダイオードの閾値を超える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活性領域に注入されます。そこでそれらは再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。InGaN合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが今度は発光する光の波長（色）を定義します—この場合、約470 nmの青色です。エポキシレンズは半導体チップを保護し、光出力ビームを形成し、リードの機械的支持を提供します。

13. 技術トレンド

InGaNに基づく高輝度青色LEDの開発は、白色LED（蛍光体変換による）およびフルカラーディスプレイの実現を可能にした、固体照明における基礎的な成果でした。表示灯タイプのLEDにおける現在のトレンドには以下が含まれます：

• 小型化：0402や0201のようなより小さな表面実装デバイス（SMD）パッケージへの移行。ただし、堅牢性、保守性、および特定のアプリケーションにおいてはスルーホールパッケージが依然として重要です。
• 効率向上：内部量子効率およびパッケージからの光取り出しの継続的な改善により、単位電力入力あたりの光度が向上しています。
• 統合ソリューション：回路設計を簡素化するための内蔵電流制限抵抗またはICドライバを備えたLEDの増加。
• 色の一貫性：より厳格なビニング仕様と高度な製造管理により、生産ロット内の色と輝度のばらつきを低減しています。

LTL17KCBH5DのようなスルーホールLEDは、その使いやすさ、信頼性、および試作、教育、手動組立または高い機械的強度が必要とされるアプリケーションにおけるコスト効率の良さから、引き続き関連性を持っています。