LTL-R42FKFD LEDランプ データシート - T-1 直径 - アンバー拡散 - 2.05V - 20mA - 技術文書

1. 製品概要

LTL-R42FKFDは、様々な電子機器における状態表示や信号表示用途向けに設計されたスルーホール実装型LEDランプです。円筒形状が特徴のT-1パッケージファミリーに属し、標準的なPCB実装に適しています。本デバイスは、オレンジ色の発光チップにAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を採用し、アンバー色の拡散エポキシレンズ内に封止されています。この拡散により広く均一な視野角が得られ、表示用途の重要な要件である、複数の方向から容易に視認できるLEDとなっています。

このLEDの主な利点は、回路基板への組立が容易な設計、低消費電力と高い発光効率の両立、そして鉛フリーやRoHS準拠などの環境規格への適合です。主なターゲット市場は、信頼性の高い長寿命の視覚的フィードバックが必要な通信機器、コンピュータ周辺機器、民生電子機器、家電製品などを含みます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、LEDに永久的な損傷が生じる可能性がある限界値を定義します。周囲温度（TA）25°Cで規定されています。最大連続電力損失は75 mWです。通常動作時、直流順電流は30 mAを超えてはなりません。パルス動作時は、デューティ比10%以下、パルス幅10ミリ秒以下の厳格な条件下で、ピーク順電流60 mAが許容されます。デバイスの動作温度範囲は-30°Cから+85°C、保存温度範囲は-40°Cから+100°Cです。組装における重要なパラメータはリードはんだ付け温度で、LED本体から2.0mmの位置で測定した場合、最大5秒間260°Cと定格されています。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、標準試験条件であるTA=25°C、順電流（IF）20mAで測定された代表的な性能パラメータです。光度（Iv）の代表値は400ミリカンデラ（mcd）で、最小140 mcd、最大680 mcdです。Ivの保証値には±30%の試験許容差が含まれることに注意することが重要です。強度が軸上値の半分に低下する全角として定義される視野角（2θ1/2）は65度で、中程度に広いビームを示しています。

知覚される色を定義する主波長（λd）は597 nmから612 nmの範囲にあり、スペクトルのアンバー/オレンジ領域に確実に位置します。ピーク発光波長（λp）の代表値は611 nmです。順電圧（VF）の代表値は2.05Vで、20mA時には1.6Vから2.4Vの範囲です。逆電流（IR）は非常に低く、逆電圧（VR）5V時で最大10 μAです。デバイスは逆動作用に設計されていないことが明記されており、この試験条件は特性評価のみを目的としています。

3. ビン分け仕様

本製品は、製造ロット内の一貫性を確保するために、2つの主要パラメータに基づいてビン分けされます。これにより、設計者は特定の性能特性を持つLEDを選択することができます。

3.1 光度ビン分け

LEDは、IF=20mAにおいて3つの光度ビンに分類されます：ビンGH（140-240 mcd）、ビンJK（240-400 mcd）、ビンLM（400-680 mcd）。各ビン限界値の許容差は±30%です。

3.2 主波長ビン分け

LEDはまた、主波長によって5つのカテゴリにビン分けされます：H22（597.0-600.0 nm）、H23（600.0-603.0 nm）、H24（603.0-606.5 nm）、H25（606.5-610.0 nm）、H26（610.0-612.0 nm）。各波長ビン限界値の許容差は±1 nmです。光度と波長の両方のビンコードは製品包装に印字されており、色や輝度が重要な用途での精密な選択を可能にします。

4. 性能曲線分析

データシートは、主要パラメータ間の関係を示す代表的な曲線を参照しています。具体的なグラフは本文中には再現されていませんが、その示唆する内容は標準的なものです。これらには通常、光出力が電流とともに増加する様子を示す相対光度 vs. 順電流曲線（通常、高電流で効率が低下するまでほぼ線形）、ダイオードの指数関数的なI-V特性を示す順電圧 vs. 順電流曲線が含まれます。相対光度 vs. 周囲温度曲線は重要で、接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示します。AlInGaP LEDでは、この特性低下は顕著です。スペクトル分布図は、611 nmピーク付近に集中し、スペクトル半値幅17 nmの発光を示すでしょう。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

このLEDは標準的なT-1（3mm）直径パッケージを採用しています。主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（インチ換算付き）、特に指定がない限り標準公差は±0.25mm、フランジ下の樹脂の最大突出は1.0mm、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。物理図面には、円筒形レンズ、PCBに対して座るためのフランジ、および2本のアキシアルリードが示されます。

5.2 極性識別

スルーホールLEDの場合、極性は通常、リードの長さ（長いリードがアノード、つまりプラス側）によって示され、場合によってはカソード（マイナス側）付近のレンズフランジ上の平坦部によっても示されます。5Vを超える逆電圧はデバイスを損傷する可能性があるため、正しい向きは必須です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リード成形

PCB実装のためにリードを曲げる必要がある場合、曲げはLEDレンズのベースから少なくとも3mm離れた位置で行わなければなりません。リードフレームのベースを支点として使用してはいけません。成形は室温で、はんだ付け工程の前に行い、加熱されたパッケージにストレスをかけないようにする必要があります。

6.2 はんだ付けパラメータ

2つのはんだ付け方法が対象となります。はんだごてによる手はんだの場合：温度は350°Cを超えてはならず、リードごとはんだ付け時間は最大3秒（1回のみ）、はんだ付けポイントはエポキシレンズのベースから2mm以上離れている必要があります。フローはんだ付けの場合：予熱温度は最大120°Cで最大100秒間、はんだウェーブ温度は最大260°C、接触時間は最大5秒、ディッピング位置はレンズベースから2mm以上離れている必要があります。重要なことに、このスルーホールタイプの製品にはIRリフローはんだ付けは適さないと明記されています。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。

6.3 保管および取り扱い

保管時は、周囲温度30°C以下、相対湿度70%以下を超えないようにしてください。元の防湿バリア包装から取り出したLEDは、3ヶ月以内に使用することが推奨されます。元の袋の外で長期間保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素雰囲気中で保管してください。必要に応じて、清掃にはイソプロピルアルコールの使用が推奨されます。

7. 包装および注文情報

標準包装仕様は階層的です：防静電防湿バッグあたり1000個、500個、200個、または100個。これらのバッグ10袋が内箱に詰められ、合計10,000個となります。内箱8箱が外装出荷箱に詰められ、外箱あたり合計80,000個となります。データシートには、出荷ロットごとに、最終パックのみが満杯でないパックとなる場合があると記載されています。型番はLTL-R42FKFDです。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

8.1 駆動回路設計

基本的な原則が強調されています：LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列接続する場合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を強く推奨します（回路A）。個別の抵抗なしでLEDを直接並列接続すること（回路B）は推奨されません。各LEDの順電圧（VF）特性のわずかなばらつきが、電流分担、ひいては輝度に大きな差を生じさせるためです。抵抗値はオームの法則を用いて計算します：R = (電源電圧 - LEDのVF) / 目標電流。ここで、VFはデータシートの代表値または最大順電圧、目標電流は目標順電流（例：20mA）です。

8.2 静電気放電（ESD）保護

このLEDは、静電気放電や電源サージによる損傷を受けやすいです。予防措置には以下が含まれます：作業者が導電性リストストラップまたは防静電手袋を着用すること、全ての設備と作業面が適切に接地されていることを確認すること、取り扱い中にプラスチックレンズに蓄積する可能性のある静電気を中和するためにイオナイザーを使用すること。

8.3 アプリケーション適性

このLEDは、屋内・屋外のサイン表示、および一般的な電子機器の両方に適しています。そのアンバー色は視認性が高く、警告、状態、または表示目的によく使用されます。

9. 技術比較および差別化

AlInGaP技術に基づくLTL-R42FKFDは、GaAsP（ガリウムヒ素リン）などの旧来の技術と比較して利点を提供します。AlInGaP LEDは一般に、より高い発光効率、より優れた温度安定性、特に赤、オレンジ、アンバー領域でより鮮やかな色純度を提供します。一部の現代的な高出力LEDと比較して、このデバイスは低電力表示タイプであり、状態表示のための信頼性、使いやすさ、コスト効率を優先し、高光束照明ではありません。そのスルーホール設計は、一部の用途では表面実装デバイス（SMD）と比較して、試作および生産における機械的堅牢性とシンプルさを提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを30mAで連続駆動できますか？

A: 絶対最大直流順電流は30mAですが、標準試験条件および代表動作点は20mAです。30mAで動作すると、寿命が短くなり、接合温度が上昇する可能性があります。実際の動作電流におけるVfを考慮し、電力損失（Vf * If）が75mWを超えないように、常に特性低下曲線を参照してください。

Q: 光度ビン限界値に±30%の許容差があるのはなぜですか？

A: これは、生産試験における測定変動性を考慮したものです。これは、240-400 mcdビン（JK）と表示されたLEDが、試験時に実際には168 mcdから520 mcdの間で測定される可能性があることを意味します。設計者は、光学設計においてこのばらつきを考慮しなければなりません。

Q: リードが私のPCBに対して長すぎます。はんだ付け前に切ってもいいですか？

A: はい、リードは切ることができます。ただし、その後曲げる必要がある場合は、リード成形ガイドラインに従って、曲げ点がレンズベースから少なくとも3mm離れていることを確認してください。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 20mAでの通常動作（開放空気中）の場合、単一の表示LEDにヒートシンクは通常必要ありません。ただし、複数のLEDが密集して配置されている場合や、高い周囲温度環境で動作する場合は、熱管理を考慮する必要があります。

11. 実用的なアプリケーション例

例1: 民生家電の電源インジケータ：単一のLTL-R42FKFDを適切な抵抗と直列に接続し、5Vラインに接続します。抵抗値は(5V - 2.05V) / 0.020A = 147.5オームと計算されます。標準の150オーム抵抗を使用すると、電流は約19.7mAとなり、仕様内に収まります。広い視野角により、部屋内の様々な角度から電源状態を確認できます。

例2: 産業機器上のマルチLEDステータスバー：5つのLEDを使用して、システム状態レベル（例：オフ、スタンバイ、アクティブ、警告、故障）を表示します。均一な輝度を確保するために、各LEDは共通のドライバICまたはマイクロコントローラピンに接続された独自の電流制限抵抗を持ちます。ビン分け情報を使用して、設計者はバー全体で色の一貫性を保つために、狭い波長ビン（例：H24）を指定することができます。

12. 動作原理

LEDは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスの原理で動作します。ダイオードのオン電圧（このAlInGaPデバイスでは約1.6V）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部を越えて注入されます。これらの電荷キャリアは活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP半導体結晶の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが直接放出光の波長（色）を定義します—この場合はアンバー/オレンジです。拡散エポキシレンズは、半導体チップを保護するとともに光を散乱させ、広い視野角を作り出します。

13. 技術動向

LTL-R42FKFDのようなスルーホールLEDは、その堅牢性と手動組立の容易さから多くの用途で重要な役割を果たし続けていますが、業界全体のトレンドは、自動組立、高密度化、そして多くの場合より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。しかし、スルーホール部品は、試作、教育キット、高振動環境、および強力な機械的結合を必要とする用途において強固な地位を維持しています。材料の面では、AlInGaP技術は成熟しており、赤-アンバースペクトルに対して高度に最適化されています。継続的な開発は、効率（ルーメン毎ワット）の向上、長寿命化、色の一貫性の改善、そして従来のスルーホールと先進的なSMD設計のギャップを埋める新しいパッケージ形式への拡大に焦点を当てています。