グリーン スルーホール LED ランプ 525nm - 直径3.0mm - 2.4-3.3V - 64mW - 技術仕様書

1. 製品概要

本資料は、直角ブラックプラスチックホルダー (CBI - 基板インジケータ) に使用するために設計されたグリーンスルーホールLEDランプの仕様を詳細に説明します。本製品は、低消費電力と高効率を提供する固体光源です。RoHS指令に準拠した鉛フリー製品です。発光色は主波長525nmのグリーンで、InGaN技術を採用しています。自動実装プロセスに対応するため、テープ&リール包装で供給されます。

1.1 主な特長

• 基板への組立が容易な設計。
• 固体信頼性により長寿命を実現。
• 低消費電力かつ高発光効率。
• 環境に優しい、鉛フリー、RoHS準拠構造。
• 積み重ね可能な直角ホルダータイプで、多様な取り付けに対応。
• 効率的な大量生産のため、テープ&リールで供給。

1.2 主な用途

このLEDは、複数の業界にわたる幅広い用途に適しています。主な用途は以下の通りです：

• コンピュータ周辺機器および状態表示灯。
• 通信機器。
• 民生用電子機器。
• 産業用制御盤および機械。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

以下の定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性がある限界を定義します。すべての値は周囲温度 (TA) 25°Cで規定されています。

• 許容損失 (Pd)：64 mW - LEDが安全に熱として放散できる最大電力。
• ピーク順方向電流 (IFP)：60 mA - パルス条件でのみ許容されます (デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 10μs)。
• 直流順方向電流 (IF)：20 mA - 信頼性の高い動作のために推奨される最大連続順方向電流。
• 動作温度範囲：-30°C ～ +85°C - デバイスが正常に機能する周囲温度範囲。
• 保管温度範囲：-40°C ～ +100°C - 非動作時のデバイスの安全な温度範囲。
• リードはんだ付け温度：最大5秒間 260°C (LED本体から2.0mmの位置で測定)。これはフローはんだ付けや手はんだ付けプロセスにおいて重要です。

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 (TA=25°C、IF=10mA、特に記載がない限り) におけるLEDの代表的な性能を定義します。

• 光度 (Iv)：180 ～ 880 mcd。この広い範囲はビニングシステム (セクション4参照) によって管理されます。測定には、CIEの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。
• 指向角 (2θ1/2)：100度。これは光度が軸上 (オンアクシス) 値の半分に低下する全角であり、拡散レンズに典型的な比較的広い視野パターンを示します。
• ピーク発光波長 (λP)：530 nm (代表値)。スペクトルパワー分布が最大となる波長。
• 主波長 (λd)：525 ～ 535 nm。これは人間の目が知覚する単一波長であり、LEDの色を定義します。CIE色度図から導出されます。
• スペクトル半値幅 (Δλ)：25 nm (代表値)。最大強度の半分で測定されるスペクトル帯域幅であり、色純度を示します。
• 順方向電圧 (VF)：10mA時 2.4 ～ 3.3 V。定電流回路を設計する際にはこの範囲を考慮する必要があります。
• 逆方向電流 (IR)：VR=5V時 最大10 μA。重要：本デバイス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

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。設計者は、定義された範囲内の性能を保証するために、発注時にビンコードを指定する必要があります。

3.1 光度ビニング

ビニングは順方向電流10mAで行われます。各ビン限界の許容差は±15%です。

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

3.2 主波長ビニング

ビニングは順方向電流10mAで行われます。各ビン限界の許容差は±1nmです。

• ビン G09：516.0 nm (最小) ～ 520.0 nm (最大)
• ビン G10：520.0 nm (最小) ～ 527.0 nm (最大)
• ビン G11：527.0 nm (最小) ～ 535.0 nm (最大)

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線が参照されていますが、以下の解釈は標準的なLEDの動作と提供されたパラメータに基づいています：

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V カーブ)

順方向電圧 (VF) は10mA時で2.4Vから3.3Vの範囲が規定されています。I-V特性は指数関数的です。定格電流を超えてLEDを動作させると、順方向電圧と消費電力が大幅に増加し、最大定格を超える可能性があります。安定した発光出力と長寿命を確保するために、定電圧源よりも定電流ドライバーの使用を強く推奨します。

4.2 光度 vs. 順方向電流

光度は、推奨動作範囲内では順方向電流にほぼ比例します。ただし、非常に高い電流では熱効果の増加により効率が低下する可能性があります。指定されたIv値は10mA時のものです。最大直流電流の20mAで駆動するとより高い強度が得られますが、熱管理に注意して行う必要があります。

4.3 温度依存性

LEDの光度は、一般に接合温度が上昇すると減少します。データシートには動作温度限界 (-30°C ～ +85°C) が記載されていますが、上限温度での実際の光出力は25°C時よりも低くなります。広い温度範囲で安定した輝度を必要とするアプリケーションでは、PCB上の熱設計および駆動回路での輝度補償を検討する必要があります。

5. 機械的仕様・梱包情報

5.1 外形寸法と実装

このLEDは、特定の直角ブラックプラスチックホルダーに組み込むように設計されています。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単位で、特に指定がない限り一般的な公差は±0.25mmです。
• ホルダー材質はブラックプラスチックです。
• LEDランプ本体はグリーンの拡散レンズを備えています。
• 組立時には、リードはLEDレンズのベースから少なくとも3mm離れた位置で曲げる必要があります。リードフレームのベースを曲げ時の支点として使用しないでください。

5.2 梱包仕様

本デバイスは、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：黒色導電性ポリスチレン合金製、厚さ0.50 ±0.06 mm。
• リール容量：13インチリールあたり400個。
• 段ボール梱包：
  • 1リールが乾燥剤と湿度指示カードとともに防湿バッグ (MBB) に梱包されます。
  • 2つのMBB (合計800個) が内装箱に梱包されます。
  • 10個の内装箱 (合計8,000個) が外装箱に梱包されます。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 保管と取り扱い

• 未開封パッケージ：30°C以下、相対湿度70%以下で保管。防湿バッグ開封後1年以内に使用してください。
• 開封済みパッケージ：30°C以下、相対湿度60%以下で保管。部品は大気暴露後168時間 (1週間) 以内にIRリフローはんだ付けする必要があります。168時間を超えて保管する場合は、はんだ付け前に60°Cで少なくとも48時間ベーキングを行い、リフロー中の湿気による損傷 ("ポップコーン現象") を防止してください。

6.2 はんだ付けプロセス

レンズ/ホルダーのベースとはんだ付けポイントの間に、最低2mmのクリアランスを確保する必要があります。

• はんだごて：最高温度350°C、接合部あたり最大時間3秒。1回のみ適用してください。
• フローはんだ付け：最高予熱温度120°C、最大100秒間。最高はんだ波温度260°C、最大5秒間。
• 洗浄：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を使用してください。強力な化学薬品は避けてください。

6.3 使用上の注意

• このLEDは、屋内/屋外のサインおよび一般的な電子機器に適しています。
• LEDが熱いうちにはんだ付け中にリードに外部ストレスを加えないでください。
• PCB組立時には、部品への機械的ストレスを避けるために最小限のクリンチ力を使用してください。
• 過度のはんだ付け温度や時間は、LEDレンズの変形や内部ダイの損傷を引き起こす可能性があります。

7. 設計上の考慮点・アプリケーションノート

7.1 回路設計

常に直列の電流制限抵抗または定電流駆動回路を使用してください。抵抗値は次の式を使用して計算します：R = (電源電圧 - VF) / IF。ここでVFは、低VFのLEDでも電流が制限を超えないように、データシートの最大値 (3.3V) を採用する必要があります。5V電源で10mAの目標電流の場合、抵抗は約 (5V - 3.3V) / 0.01A = 170 Ωとなります。標準の180 Ω抵抗が安全な選択となります。

7.2 熱管理

消費電力は低い (最大64mW) ですが、LED接合部からの十分な放熱を確保することは、寿命延長と輝度安定性の維持に役立ちます。直角プラスチックホルダーはある程度の絶縁を提供しますが、PCBレイアウトではLEDを他の大きな熱源の近くに配置しないようにしてください。最大直流電流 (20mA) で動作するアプリケーションでは、熱に関する考慮がより重要になります。

7.3 光学統合

100度の指向角と拡散レンズは、様々な角度から視認性が必要な状態表示灯に適した、広く柔らかい光の放射を提供します。より集光されたビームを必要とするアプリケーションでは、二次光学系が必要となります。グリーン色 (525-535nm) は人間の目にとって感度が高い領域にあるため、注意を引く表示灯として非常に効果的です。

8. 技術比較・差別化

このスルーホールLEDは、専用の直角ホルダー (CBI) との統合により、完全で組立が容易なインジケータソリューションを提供することで差別化を図っています。表面実装LEDと比較して、このようなスルーホールタイプは、振動や手作業にさらされるアプリケーションにおいて、優れた機械的強度を提供することが多いです。強度と波長の両方に対する特定のビニング構造により、複数インジケータパネルでの正確な色と明るさのマッチングが可能となり、これはビニングされていない、または大まかにビニングされた汎用LEDに対する重要な利点です。包括的な湿気感受性とはんだ付けガイドラインも、堅牢で信頼性の高い製造プロセス向けに設計された製品であることを示しています。

9. よくある質問 (FAQ)

9.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長 (λP) は、LEDが最も多くの光パワーを発す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た値であり、私たちが光をそのように知覚する単一波長を表します。グリーンLEDの場合、これらはしばしば近い値ですが、色仕様に関してはλdの方がより関連性の高いパラメータです。

9.2 このLEDを20mAで連続駆動できますか？

はい、20mAは推奨される最大直流順方向電流です。ただし、この最大値で動作させると、10mAのような低い電流で動作させる場合と比較して、より多くの熱が発生し、LEDの寿命が短くなる可能性があります。周囲温度が仕様内であることを確認し、多くのLEDを使用する場合は熱設計を考慮してください。

9.3 なぜ光度の範囲がこれほど広いのですか (180-880 mcd)？

これは全生産にわたる可能性のある総範囲です。ビニングシステム (HJ, KL, MN) は、この範囲をより小さく、より一貫性のあるグループに分割します。アプリケーションで予測可能な輝度範囲内のLEDを得るには、発注時に必要なビンコードを指定する必要があります。

9.4 防湿バッグを開封して168時間以上経過した場合、必ずベーキングが必要ですか？

はい、吸収された湿気を除去するために、60°Cで48時間のベーキングを強く推奨します。このステップを省略すると、高温はんだ付けプロセス中に蒸気圧が上昇するリスクがあり、内部の剥離や亀裂 ("ポップコーン現象") を引き起こし、即時または潜在的な故障につながる可能性があります。

10. 実用的なアプリケーション例

シナリオ：産業用コントローラの多状態表示パネルの設計。

設計者は、垂直パネル上にグリーンのシステム正常表示灯が必要です。彼らは、PCB実装が容易で側面視認性が明確な、この直角ホルダー付きLEDを選択します。均一な外観を確保するために、発注書で強度用にビンKL (310-520 mcd)、波長用にビンG10 (520-527 nm) を指定します。PCB上では、ホルダーのフットプリントに合わせてLEDを中心間隔で配置します。駆動回路は5V電源ラインと各LEDに180Ωの電流制限抵抗を使用し、電流を約10mAに設定します。組立中、製造チームは168時間のフロアライフルールに従い、基板をフローはんだ付けする前に露出したリールをベーキングします。結果として、オペレータの位置から明確に視認できる、一貫性のある明るいグリーンの表示灯を備えたパネルが完成します。

11. 動作原理

これは半導体発光ダイオード (LED) です。特性順方向電圧 (VF) を超える順方向電圧が印加されると、InGaN (窒化インジウムガリウム) 半導体材料の活性領域内で電子と正孔が再結合します。この再結合プロセスにより、エネルギーが光子 (光) の形で放出されます。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、それが直接発光の波長 (色) を定義します。この場合は約525-535 nmのグリーンです。拡散エポキシレンズは半導体ダイを封止し、機械的保護を提供し、光出力を広い指向角に形成します。

12. 技術トレンド

スルーホールLEDは堅牢性と特定の組立タイプにとって依然として重要ですが、業界全体のトレンドは、より小型で自動ピック&プレースに適し、PCBへの熱経路が優れている表面実装デバイス (SMD) LEDに向かっています。しかし、このようなスルーホールタイプは、より高い機械的結合強度、容易な手動試作、または特定の光学フォーマット (直角視認など) を必要とするアプリケーションに引き続き役立っています。蛍光体変換および直接発色半導体材料の進歩は、スルーホールパッケージを含むすべてのLEDタイプの効率、演色性、最大輝度を改善し続けています。このデータシートに見られるような、正確なビニングと湿気感受性取り扱いへの重点は、民生用および産業用電子機器の両方における、より高い信頼性と一貫性への業界の推進力を反映しています。