LTL816GE3T グリーンLEDランプ データシート - T-1パッケージ - 2.6V - 52mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTL816GE3Tは、プリント基板（PCB）上へのスルーホール実装を目的としたグリーン発光ダイオード（LED）ランプです。人気のT-1パッケージファミリーに属し、状態表示や照明を必要とする幅広いアプリケーションと互換性のある標準的なフォームファクタを提供します。

1.1 中核的利点

このLEDは設計者にいくつかの重要な利点を提供します。低消費電力と高発光効率を特徴とし、エネルギーに敏感なアプリケーションに適しています。このデバイスは鉛フリー材料で構成され、RoHS（有害物質使用制限）指令に完全に準拠しています。AlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体技術とグリーン透明レンズの組み合わせにより、鮮明で明るいグリーン光を出力します。

1.2 ターゲット市場と用途

LTL816GE3Tは、複数の業界にわたる柔軟性を考慮して設計されています。主な用途には、通信機器、コンピュータ、民生電子機器、家電製品、および様々な産業制御システムにおける状態表示やバックライトが含まれます。標準的なT-1パッケージにより、既存の設計や製造プロセスへの容易な統合が保証されます。

2. 詳細技術パラメータ分析

電気的および光学的特性を理解することは、信頼性の高い回路設計と性能予測にとって重要です。

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がある限界を定義します。周囲温度（TA）25°Cで規定されています。

• 消費電力（Pd）：最大52 mW。これはデバイスが熱として安全に放散できる総電力です。
• 直流順電流（IF）：連続20 mA。この電流を超えると過熱や急速な劣化を引き起こす可能性があります。
• ピーク順電流：最大60 mA、ただしパルス条件（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 10 μs）でのみ有効です。これは短時間の高輝度フラッシュに有用です。
• デレーティング：最大直流順電流は、30°Cを超える温度に対して1°Cあたり0.27 mAで直線的にデレートする必要があります。例えば、85°Cでは、許容される最大連続電流は20 mAよりも大幅に低くなります。
• 動作温度範囲：-40°C ～ +85°C。このデバイスは過酷な環境での動作に対応しています。
• リードはんだ付け温度：最大260°C、最大5秒間、LED本体から1.6mm（0.063インチ）の距離で測定。これはフローはんだ付けや手はんだ付けプロセスにとって重要です。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、特に断りのない限り、TA=25°C、順電流（IF）10 mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：最小12.6 mcdから代表値29 mcd、最大110 mcdの範囲です。実際の強度はビニングされます（セクション4参照）。測定には、CIE明所視感度曲線に近似したセンサー/フィルターを使用します。保証されたIv値には±15%の試験公差が適用されます。
• 指向角（2θ1/2）：35度（代表値）。これは光度が軸上（中心）値の半分に低下する全角です。LEDのビーム広がりを定義します。
• ピーク発光波長（λP）：568 nm（代表値）。これは発光スペクトルの最高点における波長です。
• 主波長（λd）：563 nm ～ 573 nmの範囲（ビン表参照）。これはCIE色度図から導出され、光の知覚される色を表します。
• スペクトル半値幅（Δλ）：30 nm（代表値）。これはスペクトル純度を示します。値が小さいほど、より単色光に近いことを意味します。
• 順電圧（VF）：10 mA時で2.1V（最小）～2.6V（代表値）。これは動作時のLED両端の電圧降下です。
• 逆電流（IR）：逆電圧（VR）5V時で最大10 μA。重要：このデバイスは逆動作用に設計されていません。このパラメータは試験目的のみです。

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はビンに分類されます。LTL816GE3Tは二次元ビニングシステムを使用しています。

3.1 光度ビニング

LEDは、10 mAで測定された光度に基づいて分類されます。ビンコードとその範囲は以下の通りです（各ビン限界の公差は±15%）：

• O1：60.0 - 110 mcd
• N1：40.0 - 60.0 mcd
• N2：29.0 - 40.0 mcd
• N3：19.0 - 29.0 mcd
• N4：12.6 - 19.0 mcd

Iv分類コードは、トレーサビリティのために各梱包袋に印字されています。

3.2 主波長ビニング

LEDはまた、正確な緑色の色合いを制御するために主波長によって分類されます。ビンコードと範囲は以下の通りです（各ビン限界の公差は±1 nm）：

• YG：571.0 - 573.0 nm
• PG：569.0 - 571.0 nm
• GG：567.0 - 569.0 nm
• GG1：565.0 - 567.0 nm
• GG2：563.0 - 565.0 nm

4. 機械的・パッケージング情報

4.1 外形寸法

このLEDは、標準的なT-1（3mm）ラジアルリードパッケージに準拠しています。主な寸法上の注意点は以下の通りです：

• すべての寸法はミリメートル単位です（元の図面にはインチも記載）。
• 特に指定のない限り、標準公差±0.25mm（.010インチ）が適用されます。
• フランジ下の樹脂は最大1.0mm（.04インチ）突出する場合があります。
• リード間隔は、リードがパッケージ本体から出る位置で測定されます。
• アノード（正極）リードは通常、より長いリードであり、極性識別のための一般的な業界慣行です。

4.2 パッケージング仕様

LEDは自動ハンドリングおよび大口輸送用に梱包されています：

• 基本単位：500個、200個、または100個/静電防止梱包袋。
• 内箱：10梱包袋を含み、合計5,000個（500個袋使用時）。
• 外箱：8内箱を含み、外箱あたり合計40,000個。
• 出荷ロットごとに、最終梱包のみが満袋でない場合がある旨の注記があります。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いは、損傷を防止し長期信頼性を確保するために不可欠です。

5.1 保管と洗浄

LEDは、30°C以下、相対湿度70%以下の環境で保管する必要があります。元の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、乾燥剤入りの密閉容器または窒素雰囲気を使用してください。必要に応じた洗浄は、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤で行ってください。

5.2 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離れた位置で曲げる必要があります。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。すべての成形は室温で、はんだ付けの前に行う必要があります。PCB挿入時は、パッケージに機械的ストレスがかからないように、必要最小限のクリンチ力を使用してください。

5.3 はんだ付けプロセス

レンズ基部からはんだ付け点まで、最低1.6mmのクリアランスを維持する必要があります。レンズをはんだに浸漬することは避けてください。LEDが熱いうちにはんだ付け中にリードにストレスを加えないでください。

推奨はんだ付け条件：

• はんだごて：温度最大350°C。時間：最大3秒（1回のみ）。位置：レンズ基部から1.6mm以上離す。
• 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。はんだ付け時間：最大5秒。浸漬位置：レンズ基部から1.6mm以上離す。

重要な警告：過度の温度や時間は、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、このスルーホール型LED製品には適していません。

6. アプリケーション設計と駆動方法

6.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列に使用する場合に均一な明るさを確保するためには、各LEDに直列に電流制限抵抗を使用することを強く推奨します（回路A）。これは個々のLED間の順電圧（Vf）特性のわずかなばらつきを補償します。複数の並列LEDに単一の抵抗を使用すること（回路B）は推奨されません。Vfの違いにより、LED間で著しい明るさのばらつきが生じるためです。

6.2 静電気放電（ESD）保護

静電気は半導体接合を損傷する可能性があります。ESD損傷を防止するには：

• 作業者は導電性リストストラップまたは静電防止手袋を使用する必要があります。
• すべての機器、作業台、保管ラックは適切に接地する必要があります。
• 摩擦によりプラスチックレンズ表面に蓄積する可能性のある静電荷を中和するために、イオンブローアーを使用してください。
• 静電気安全区域で作業する人員が適切に訓練され、ESD認定を受けていることを確認してください。

7. 性能曲線と分析

データシートには、詳細な設計分析に不可欠な代表的な特性曲線が参照されています。これらの曲線は、様々な条件下での主要パラメータ間の関係をグラフィカルに表しています。

7.1 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）

この曲線は、LEDを流れる電流とその両端の電圧との非線形関係を示します。与えられた電源電圧から所望の動作電流を得るために適切な直列抵抗値を選択する上で重要です。この曲線は、約2V付近に典型的な膝電圧を示し、その後は電圧のわずかな増加で電流が急速に増加します。

7.2 光度 vs. 順電流

この曲線は、光出力が駆動電流とともにどのように増加するかを示しています。一般的にある範囲では線形ですが、熱効果や効率低下により、より高い電流では飽和します。これは設計者が明るさの要件と消費電力および発熱のバランスを取るのに役立ちます。

7.3 スペクトル分布

スペクトル分布プロットは、異なる波長にわたって発せられる光の相対強度を示します。このグリーンAlInGaP LEDの場合、通常、568 nm（ピーク波長）を中心とした狭いピークと、約30 nmの特徴的な半値幅を示し、色純度を定義します。

8. 技術比較と設計上の考慮事項

8.1 他の技術との差異

グリーン光にAlInGaP技術を使用することは、リン化ガリウム（GaP）などの古い技術に比べて利点があります。AlInGaP LEDは一般に、より高い発光効率と優れた温度安定性を提供し、動作温度範囲にわたってより明るく一貫した光出力をもたらします。

8.2 熱管理の考慮事項

消費電力は低い（最大52mW）ですが、デレーティング仕様は重要です。高い周囲温度のアプリケーションや最大連続電流で駆動する場合、実効的な電流制限は低下します。設計者は、周囲温度、順電流、およびリードからPCBへの熱抵抗経路に基づいて実際の接合温度を計算し、信頼性の高い動作を確保する必要があります。

8.3 アプリケーションにおける光学設計

35度の指向角は、様々な角度から見える必要がある状態表示に適した、適度に広いビームを提供します。より集光または拡散したビームを必要とするアプリケーションでは、LEDと組み合わせて二次光学部品（レンズやライトパイプ）を使用できます。グリーン透明レンズは良好な色飽和度を提供します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 直列抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

No.順電圧には範囲（2.1V～2.6V）があり、温度依存性があります。わずかにVfを上回る電圧源に直接接続すると、制御不能な電流サージが発生し、絶対最大定格を超えてデバイスを破壊する可能性があります。電流制御のためには直列抵抗が必須です。

9.2 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λP）は、発光スペクトルの最高点における物理的な波長です。主波長（λd）は、知覚される色を表す測色学から計算された値です。このグリーンLEDのような単色光源では、これらはしばしば近い値ですが、アプリケーションにおける色指定に関してはλdがより関連性の高いパラメータです。

9.3 光度に±15%の公差があるのはなぜですか？

この公差は、測定システムの変動や製造上のわずかなばらつきを考慮したものです。ビニングシステム（N1、N2など）は、製造の一貫性を確保するために保証された最小および最大強度範囲を提供するために使用されます。設計者は、最悪ケースの明るさ計算のために、選択したビンからの最小値を使用する必要があります。

9.4 このLEDを屋外用途に使用できますか？

データシートには、屋内および屋外の標識に適していると記載されています。-40°C～+85°Cの動作温度範囲は屋外使用をサポートします。ただし、長期的な屋外暴露の場合は、紫外線（時間とともにエポキシレンズを劣化させる可能性がある）や湿気の侵入からの保護など、このコンポーネントレベルのデータシートではカバーされていない追加の設計考慮事項が必要です。

10. 実践的設計ケーススタディ

10.1 状態表示パネルの設計

10個のグリーン状態表示器を必要とする制御パネルを考えます。システム電源は5V DCです。目標は、明るく均一な表示を実現することです。

1. 電流選択：駆動電流を10 mAと選択します。これは20 mAの最大値以内であり、良好な明るさ（代表値29 mcd）を提供します。
2. 抵抗計算：10 mA時の代表的なVf 2.6Vを使用します。抵抗値 R = (電源電圧 - Vf) / If = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω。最も近い標準値（240 Ωまたは220 Ω）を使用します。定格電力：P = I^2 * R = (0.01)^2 * 240 = 0.024W、したがって標準の1/8Wまたは1/10W抵抗で十分です。
3. 回路トポロジー：データシートの回路Aを実装します：10個のLEDそれぞれに独立した電流制限抵抗を1つずつ使用し、すべてを5Vレールに並列接続します。これにより、個々のLEDのVfがビン内でばらついた場合でも均一な明るさが確保されます。
4. PCBレイアウト：1.6mmのはんだ付けクリアランスを維持します。アノード（長いリード）がPCBの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ます。高い周囲温度で動作する場合は、放熱のための十分な銅箔を確保してください。
5. ビニング：発注書に、厳しい光度ビン（例：N2またはN1）と特定の主波長ビン（例：PG）を指定し、パネル上の10個すべての表示器の視覚的一貫性を確保します。

11. 動作原理

LTL816GE3T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。接合の内蔵電位を超える順電圧が印加されると、n型AlInGaP半導体層からの電子が接合を横切ってp型層に注入され、正孔は逆方向に注入されます。これらの電荷キャリアは接合近くの活性領域で再結合します。この再結合プロセス中に放出されるエネルギーの一部が光子（光）として放出されます。AlInGaP半導体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、これが直接発光の波長（色）を定義します—この場合は緑色です。透明エポキシレンズは、半導体チップを保護し、光出力ビームを形成し、光取り出し効率を向上させる役割を果たします。

T-1パッケージのようなスルーホールLEDは、そのシンプルさ、堅牢性、手動組立や修理の容易さから、依然として広く使用されています。しかし、より広範な業界のトレンドは、自動組立、高密度化、および優れた熱性能のための表面実装デバイス（SMD）パッケージに向かっています。表示用途では、より小型のSMDパッケージ（例：0603、0402）がますます一般的になっています。材料の観点では、赤、オレンジ、黄/緑色LEDのためのAlInGaP技術は成熟しており、高い効率を提供します。真の緑色および青色については、InGaN（窒化インジウムガリウム）が主流の技術です。スルーホール表示LEDの将来の開発は、効率（ルーメン/ワット）のさらなる向上、および温度や寿命にわたる色の一貫性と安定性の改善に焦点を当てる可能性がありますが、大きなアーキテクチャの変化は、高電力および照明グレードのSMDパッケージで起こる可能性が高いです。

Through-hole LEDs like the T-1 package remain widely used due to their simplicity, robustness, and ease of manual assembly or repair. However, the broader industry trend is towards surface-mount device (SMD) packages for automated assembly, higher density, and better thermal performance. For indicator applications, smaller SMD packages (e.g., 0603, 0402) are increasingly common. In terms of materials, AlInGaP technology for red, orange, and yellow/green LEDs is mature and offers high efficiency. For true green and blue, InGaN (Indium Gallium Nitride) is the dominant technology. Future developments in through-hole indicator LEDs may focus on further increasing efficiency (lumens per watt) and improving color consistency and stability over temperature and lifetime, though major architectural shifts are more likely in high-power and lighting-grade SMD packages.