T-1 3mm 拡散型青色LEDランプ - 468nmピーク波長 - 3.0V順電圧 - 102mW電力損失 - 日本語技術データシート

1. 製品概要

本資料は、一般的なT-1（3mm）スルーホールパッケージを採用した高効率青色発光ダイオード（LED）の完全な技術仕様を提供します。本デバイスは拡散レンズを特徴としており、クリアレンズと比較してより広く均一な光配光を実現します。これにより、柔らかくまぶしさのない照明が求められるインジケータやバックライト用途に適しています。このLEDの中核的な利点は、RoHS指令への適合（鉛などの有害物質を使用せずに製造されていることを示す）、低消費電力、および高い信頼性です。プリント基板（PCB）やパネルへの多様な実装を想定して設計されており、低電流要件により集積回路（IC）の駆動レベルとの互換性があります。

2. 詳細技術パラメータ分析

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発生する可能性のある応力限界を定義します。これらの定格は周囲温度（T_A）25°Cで規定されており、いかなる動作条件下でも超過してはなりません。

• 電力損失（P_D）：102 mW。これはLEDが熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（I_FP）：60 mA。これはパルス条件下での最大許容電流であり、1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅で定義されます。DC定格よりも大幅に高く、短時間の高輝度フラッシュを可能にします。
• DC順電流（I_F）：30 mA。これは信頼性の高い長期動作のために推奨される最大連続順電流です。
• 電流ディレーティング：30°Cから0.5 mA/°Cの線形ディレーティング。周囲温度が30°Cを超える場合、過熱を防ぐために最大許容DC順電流を低減する必要があります。
• 動作温度範囲：-30°C ～ +80°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：-40°C ～ +100°C。デバイスはこれらの限界内で劣化することなく保存できます。
• リードはんだ付け温度：LED本体から2.0mm（0.8\"）の位置で測定し、5秒間260°C。これは手はんだまたはフローはんだプロセスにおける許容可能な熱プロファイルを定義します。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、標準試験条件であるT_A=25°C、I_F=20mAで測定されます。これらはデバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度（I_V）：85（最小）、180（代表）、520（最大） mcd。これは人間の目で知覚されるLEDの明るさの尺度であり、CIE明所視応答曲線に合わせてフィルタリングされたセンサーを使用して測定されます。広い範囲はビニングシステムが使用されていることを示しています（第3章で詳細）。
• 指向角（2θ_1/2）：45°（代表）。これは中心軸（0°）での光度が半分に低下する全角です。拡散レンズがこの広い指向角を形成します。
• ピーク発光波長（λ_P）：468 nm（代表）。これは光出力が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：465 nm（最小）、475 nm（最大）。これはCIE色度図から導出され、LEDの知覚される色（青）を最もよく定義する単一波長を表します。これもビニングの対象となります。
• スペクトル半値幅（Δλ）：20 nm（代表）。これは発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。
• 順電圧（V_F）：3.0 V（代表）、3.4 V（最大）。20mAで駆動したときのLED両端の電圧降下です。
• 逆電流（I_R）：V_R=5Vで10 μA（最大）。LEDは逆動作用に設計されていません。このパラメータはリーク特性の評価のみを目的としています。
• 静電容量（C）：V_F=0V、f=1 MHzで40 pF（代表）。これは接合容量であり、高速スイッチング用途に関連します。

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。これにより、設計者は特定の最小性能基準を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

単位：mcd @ 20mA。各ビン限界の許容差は±15%。

• ビン E: 85 – 110 mcd
• ビン F: 110 – 140 mcd
• ビン G: 140 – 180 mcd
• ビン H: 180 – 240 mcd
• ビン J: 240 – 310 mcd
• ビン K: 310 – 400 mcd
• ビン L: 400 – 520 mcd

光度の特定のビンコードは製品パッケージに印字されています。

3.2 主波長ビニング

単位：nm @ 20mA。各ビン限界の許容差は±1 nm。

• ビン B08: 465 – 470 nm
• ビン B09: 470 – 475 nm

4. 性能曲線分析

データシート内で特定のグラフが参照されていますが（図1、図6）、このようなLEDの代表的な曲線は以下の主要な関係を示しています：

• I-V（電流-電圧）曲線：順電流と順電圧の間の指数関数的関係を示します。青色LEDの場合、膝電圧は約2.8V-3.0Vです。
• 相対光度 vs. 順電流：ある点までは電流にほぼ比例して輝度が増加しますが、その後は発熱により効率が低下する可能性があります。
• 相対光度 vs. 周囲温度：周囲温度が上昇すると、光度出力は一般的に減少します。この熱的影響を管理するために、0.5 mA/°Cのディレーティング係数が適用されます。
• スペクトル分布：相対強度と波長の関係を示すプロットで、約468nmにピークを持ち、代表的な半値幅は20nmです。
• 指向角パターン：拡散レンズのランバートまたは準ランバート分布特性を示す極座標プロットで、軸から±22.5°で強度が半分に減少します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは直径3mmの拡散レンズを備えた標準T-1パッケージに収められています。主要な寸法上の注意点は以下の通りです：

• 全ての寸法はミリメートル単位です（括弧内にインチ単位を併記）。
• 特に指定がない限り、標準公差は±0.25mm（±0.010\"）です。
• フランジ下の樹脂の最大突出量は1.0mm（0.04\"）です。
• リード間隔は、リードがパッケージ本体から出る点で測定されます。

5.2 極性識別

スルーホールLEDの場合、カソードは通常、レンズ縁のフラット部分、短いリード、またはフランジの切り欠きによって識別されます。この部品の具体的な極性マーキングについては、データシートの図面を参照してください。正しい極性は動作に不可欠です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リード成形

• 曲げ加工は、LEDレンズの基部から少なくとも3 mm離れた位置で行う必要があります。
• 曲げ加工中にリードフレームの基部を支点として使用してはいけません。
• リード成形は室温で、はんだ付けプロセスの前に行う必要があります。
• PCB組立中は、LEDパッケージ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ング力を使用してください。

6.2 はんだ付けプロセス

重要：レンズ基部からはんだ付けポイントまで最低3 mmのクリアランスを確保する必要があります。レンズをはんだに浸すことは避けてください。エポキシがリードフレームに登り、はんだ付けの問題を引き起こす可能性があります。

推奨条件：

• はんだごて：温度：最大300°C。時間：最大3秒。（1回限りのはんだ付けのみ）。
• フローはんだ付け：予熱：最大100°C、最大60秒。はんだ波：最大260°C、最大5秒。

重要注意：過度のはんだ付け温度および/または時間は、LEDレンズの変形や致命的な故障を引き起こす可能性があります。赤外線（IR）リフローはんだ付けは、このスルーホールLEDタイプには適していません。

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のみを使用してください。

6.4 保管

• 推奨される保管環境は、30°C以下、相対湿度70%以下です。
• 湿気防止用の元のパッケージから取り出したLEDは、3ヶ月以内に使用してください。
• 元のパッケージ外での長期保管の場合は、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素パージしたデシケーターに保管してください。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

LEDは静電気放電（ESD）による損傷を防ぐために、静電気防止バッグに梱包されています。

• 梱包バッグ：1バッグあたり1000個、500個、または250個。
• 内箱：1カートンあたり10梱包バッグ（合計10,000個）。
• 外箱：1外箱あたり8内箱（合計80,000個）。
• 注記：出荷ロットごとに、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。複数のLEDを並列に駆動する際に均一な輝度を確保するためには、各LEDに直列に個別の電流制限抵抗を使用することが強く推奨されます（回路モデルA）。単一の電圧源と共有抵抗から複数のLEDを並列に駆動すること（回路モデルB）は推奨されません。各LEDの順電圧（V_F）のわずかなばらつきが、電流、ひいては輝度に大きな差を生じさせるためです。

8.2 静電気放電（ESD）保護

このLEDは静電気放電による損傷を受けやすいです。取り扱いおよび組立中は以下の予防措置を遵守する必要があります：

• 作業者は導電性リストストラップまたは静電気防止手袋を着用する必要があります。
• すべての設備、作業台、保管ラックは適切に接地する必要があります。
• 作業エリアの静電気を中和するためにイオナイザーを使用してください。

8.3 適用範囲および制限

このLEDは、OA機器、通信機器、家電製品などの一般的な電子機器での使用を想定して設計されています。航空、輸送、交通制御、医療/生命維持システム、安全装置など、安全性にとって高い信頼性が重要な用途向けに特別に設計または認定されているわけではありません。そのような用途では、メーカーに相談し、適切に認定された部品を使用することが必須です。

9. 技術比較および設計上の考慮事項

クリアレンズのT-1 LEDと比較して、この拡散型ははるかに広く柔らかい光パターンを提供し、ホットスポット効果を排除します。これにより、複数の角度から視認が必要なパネルインジケータに優れています。468nmの青色波長は、ステータスインジケータ、バックライト、装飾照明によく選ばれます。設計者は、特に最大定格電流付近または高温環境で動作させる場合、提供されているディレーティング曲線を利用して熱管理を慎重に考慮する必要があります。約3.0Vの順電圧は、標準的な赤色または緑色LEDよりも高い駆動電圧を必要とし、電源設計で考慮する必要があります。

10. よくある質問（FAQ）

Q: このLEDを5V電源から直接駆動できますか？

A: できません。20mA時の代表的なV_Fが3.0Vであるため、直列の電流制限抵抗が必要です。オームの法則を使用します：R = (V_電源- V_F) / I_F。5V電源で20mAを目標とする場合：R = (5V - 3.0V) / 0.02A = 100 Ω。100Ω（または最も近い標準値）の抵抗を使用する必要があります。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λ_P）は、スペクトルパワー出力が最大となる物理的な波長です。主波長（λ_d）は、人間の色知覚（CIE図表）に基づいて計算され、知覚され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、しばしば近い値ですが同一ではありません。

Q: なぜ並列接続の各LEDに個別の抵抗が必要なのですか？

A: LEDの順電圧は、同じビン内であっても個体間でわずかにばらつく可能性があります。個別の抵抗がない場合、V_Fが低いLEDは不均衡に多くの電流を引き込み、輝度の不均一や低V_F units.

Q: このLEDは自動車内装照明に適していますか？

A: 動作する可能性はありますが、この標準データシートは、自動車用途に必要な広範な温度範囲、振動、信頼性基準に対する認定を示していません。そのような目的には、自動車グレード規格（例：AEC-Q102）に特化して認定された部品を使用する必要があります。

11. 実用的なアプリケーション例

シナリオ：試験装置用のマルチインジケータパネルを設計中。4つの青色ステータスLEDが、異なる動作モード（スタンバイ、試験中、合格、不合格）を示すために必要。ユーザーエクスペリエンスにとって均一な輝度が重要。

設計実装：

1. 回路：マイクロコントローラのGPIOピンを使用して各LEDを駆動。各ピンは100Ωの電流制限抵抗を介してLEDのアノードに接続。LEDのカソードはグランドに接続。
2. 部品選定：パネル上の色と輝度の一貫性を確保するため、同じ光度ビン（例：ビンG: 140-180 mcd）および同じ主波長ビン（例：B08: 465-470nm）のLEDを指定。
3. レイアウト：LEDをPCB上に配置し、リードに対して推奨される最小曲げ半径3mmを確保。PCB上のはんだ付けポイントがLED本体から少なくとも3mm離れていることを確認。
4. ソフトウェア：対応するLEDを点灯させるためにGPIOピンをハイ（例：3.3Vまたは5V）に駆動。100Ω抵抗により、供給電圧に応じて電流は約(3.3V-3.0V)/100Ω = 3mAまたは(5V-3.0V)/100Ω = 20mAに設定され、安全で制御された照明を提供します。

12. 動作原理

発光ダイオードは半導体p-n接合デバイスです。接合の内蔵電位を超える順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、エネルギーが放出されます。この特定のLEDでは、半導体材料（通常は窒化インジウムガリウム、InGaNベース）が設計されており、このエネルギーが青色スペクトル（約468 nm）の波長を持つ光子（光）の形で放出されます。半導体チップを囲む拡散エポキシレンズには散乱粒子が含まれており、放出された光子の方向をランダム化し、狭いビームではなく広く均一な指向角を形成します。

13. 技術動向

2014年にノーベル物理学賞が授与された効率的な青色LEDの開発は、白色LED照明（蛍光体変換による）およびフルカラーディスプレイを可能にする基礎的なブレークスルーでした。このようなインジケータタイプのLEDにおける現在の動向は、効率の向上（ワットあたりの光出力の増加）、より厳密なビニングによる色の一貫性の改善、信頼性の向上に焦点を当てています。また、小型化（T-1よりも小さい）と、現代の自動組立ラインを支配する表面実装デバイス（SMD）パッケージへのLEDの統合も継続的に進められています。しかし、スルーホールLEDは、試作、教育用途、修理作業、および堅牢な機械的実装を必要とするアプリケーションにおいて依然として関連性があります。