LTL-R42FSFAD LEDランプ データシート - T-1 直径 - アンバー拡散レンズ - 2.0V 標準 - 52mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTL-R42FSFADは、幅広い電子機器における状態表示および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。これは、ディスクリートのラジアルリード型インジケータLEDに分類され、直接PCB実装と高い視認性が求められる場面で一般的に使用されます。

1.1 中核的利点と製品ポジショニング

このデバイスは、回路基板アセンブリへの容易な統合を目的として設計されています。その主な利点は、低消費電力と高い発光効率を兼ね備えており、バッテリー駆動機器および商用電源駆動機器の両方に適しています。本製品は無鉛部品として構築されており、RoHS（有害物質使用制限）指令に完全準拠しており、電子機器製造における現代の環境および規制基準に適合しています。

1.2 ターゲット市場と適用範囲

このLEDは、信頼性の高い長寿命の視覚的インジケータを必要とする用途をターゲットとしています。様々な光度および視野角仕様によって提供される設計の柔軟性により、以下の主要な分野で適用が可能です：

• 通信機器：ルーター、モデム、スイッチ、その他のネットワークハードウェアの状態表示灯。
• コンピュータ周辺機器：外付けドライブ、ハブ、入力デバイス上の電源、動作、モード表示灯。
• 民生用電子機器：オーディオ/ビデオ機器、家電製品、個人用ガジェットのインジケータランプ。
• 家電製品：白物家電およびその他の家庭用機器の動作状態表示灯。

2. 技術パラメータ詳細分析

電気的および光学的パラメータを包括的に理解することは、信頼性の高い回路設計と一貫した性能を確保するために極めて重要です。

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のある応力限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、信頼性の高い長期的な性能のためには避けるべきです。

• 電力損失 (Pd)：最大52 mW。これはLEDパッケージが熱として放散できる総電力です。
• 直流順方向電流 (IF)：最大20 mA（連続電流）。
• ピーク順方向電流：60 mA、パルス条件下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）。
• 熱的デレーティング：周囲温度30°Cを超えると、直流順方向電流は0.27 mA/°Cの割合で線形的にデレートする必要があります。
• 動作温度範囲 (TA)：-30°C から +85°C。
• 保存温度範囲 (Tstg)：-40°C から +100°C。
• リードはんだ付け温度：最大260°C、最大5秒間（LED本体から2.0mm (0.079")の位置で測定）。

2.2 TA=25°Cにおける電気的・光学的特性

これらは、標準試験条件下における典型的および保証された性能パラメータです。

• 光度 (Iv)：38 mcd（最小）から180 mcd（最大）の範囲で、順方向電流 (IF) 10 mAにおける標準値は85 mcdです。ビン限界には±30%の試験公差が適用されます。
• 視野角 (2θ1/2)：100度。拡散レンズに特徴的なこの広い視野角により、LEDは広範囲のオフアクシス位置から視認可能です。
• 主波長 (λd)：580 nmから589 nmの間で規定され、IF=10mAにおける標準値は586 nmです。これにより、発光色は可視スペクトルのアンバー/黄色領域に位置します。
• ピーク発光波長 (λP)：588 nm。これはスペクトルパワー出力が最大となる点を示します。
• スペクトル線半値幅 (Δλ)：15 nm。これは発光のスペクトル純度または帯域幅を表します。
• 順方向電圧 (VF)：1.6Vから2.5Vの範囲で、IF=10 mAにおける標準値は2.0Vです。
• 逆方向電流 (IR)：逆方向電圧 (VR) 5Vが印加された場合、最大10 µA。このデバイスは逆バイアス下での動作を想定していないことに注意することが重要です。この試験条件は特性評価のみを目的としています。

3. ビンテーブル仕様システム

本製品は性能ビンに分類され、製造ロット内の一貫性を確保します。設計者は、より厳格なアプリケーション要件を満たすためにビンを指定することができます。

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 BC：38 mcd（最小）から 65 mcd（最大）
• ビン DE：65 mcd（最小）から 110 mcd（最大）
• ビン FG：110 mcd（最小）から 180 mcd（最大）
• 注記：各ビン限界の公差は±30%です。

3.2 主波長ビニング

LEDは、色の一貫性を制御するために主波長によっても分類されます。

• ビン H17：580 nm（最小）から 584 nm（最大）
• ビン H18：584 nm（最小）から 589 nm（最大）
• 注記：各ビン限界の公差は±1 nmです。

光度と波長の特定のビンコードは各梱包袋に印字されており、製造におけるトレーサビリティと選択的使用を可能にします。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフィカルデータが参照されていますが、標準的なLEDの物理特性と提供されたパラメータに基づく典型的な関係を以下に説明します。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

このLEDは、ダイオードに典型的な非線形I-V特性を示します。順方向電圧 (VF) は、10 mAにおいて1.6Vから2.5Vの指定範囲を持ちます。この曲線は、電流制限回路を設計する上で不可欠です。電圧は電流の増加に伴ってわずかに上昇し、所定の電流では接合温度の上昇に伴って減少します。

4.2 光度 vs. 順方向電流

光度 (Iv) は、実質的な動作範囲において順方向電流 (IF) にほぼ比例します。指定されたIv値はIF=10mAで与えられています。最大連続電流20 mAで動作させるとより高い光出力が得られますが、設計者は、結果として生じる順方向電圧を考慮して、電力損失 (Pd) の限界を超えないようにする必要があります。

4.3 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。光度は通常、接合温度が上昇すると減少します。データシートは、熱的影響を管理するための電流のデレーティング係数（30°C以上で0.27 mA/°C）を提供しています。順方向電圧も負の温度係数を持ちます。

5. 機械的・梱包情報

5.1 外形寸法

このLEDは、T-1（3mm）直径パッケージ規格に準拠しています。主な寸法上の注意点は以下の通りです：

• 全ての寸法はミリメートル単位です（参考としてインチも記載）。
• 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は通常、リードの長さまたはレンズフランジ上のフラットスポットを使用して極性を示します。長いリードは通常アノード（正極）、短いリードはカソード（負極）です。フランジ上のフラットスポットは、多くの場合カソードに隣接しています。設計者は、この部品で使用されている特定のマーカーについては、物理サンプルまたは詳細図面を参照する必要があります。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

組立プロセス中の損傷を防ぐため、適切な取り扱いが重要です。

6.1 リード成形

リードを曲げる必要がある場合、曲げはLEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた点で行う必要があります。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。全ての成形は、はんだ付けプロセスの前かつ通常の周囲温度で完了させる必要があります。

6.2 はんだ付けプロセス

レンズの基部とはんだ付け点の間に、最低2mmのクリアランスを確保する必要があります。レンズをはんだに浸漬することは避けてください。

• はんだごて：最高温度350°C、最大3秒間（1回のみ）。
• フローはんだ付け：最大120°Cまで最大100秒間予熱。はんだウェーブ温度最大260°C、最大5秒間。
• 重要注意：赤外線 (IR) リフローはんだ付けは、このスルーホール型LEDランプには適さないプロセスとして明示されています。過度の温度または時間は、レンズの変形または致命的な故障を引き起こす可能性があります。

6.3 保管と洗浄

保管時には、周囲温度30°Cまたは相対湿度70%を超えないようにしてください。元の梱包から取り出したLEDは、3ヶ月以内に使用してください。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。

7. 梱包および注文情報

7.1 梱包仕様

LEDはバルク数量で梱包されます：

• 一次梱包：1000個、500個、200個、または100個単位の帯電防止梱包袋。
• 二次梱包：10個の梱包袋が内箱に入れられます（1000個袋を想定した場合、内箱あたり合計10,000個）。
• 三次梱包：8個の内箱が外装出荷箱に梱包されます（外箱あたり合計80,000個）。出荷ロットの最後の梱包は、満箱でない場合があります。

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を駆動する際に均一な輝度を確保するためには、各LEDまたは各並列ストリングに対して直列の電流制限抵抗が必須です。推奨回路（回路A）は、各LEDと直列に抵抗を使用します。個別の抵抗なしで複数のLEDを直接並列接続すること（回路B）は避けてください。順方向電圧 (VF) のわずかなばらつきが、大きな電流の不均衡と輝度の不均一を引き起こす可能性があります。

直列抵抗値 (R) は、オームの法則を使用して計算できます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、Vccは電源電圧、VFはLED順方向電圧（信頼性のために最大値を使用）、IFは所望の順方向電流です。

8.2 静電気放電 (ESD) 保護

LEDは静電気放電によって損傷する可能性があります。取り扱いおよび組立時には以下の予防措置を講じる必要があります：

• 接地されたリストストラップまたは帯電防止手袋を使用してください。
• 全ての機器、作業台、保管ラックが適切に接地されていることを確認してください。
• 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してください。

8.3 熱管理に関する考慮事項

電力損失は低いですが、適切なPCBレイアウトが役立ちます。他の発熱部品から十分な間隔を確保してください。特に密閉または高温環境では、信頼性を維持するために、周囲温度30°C以上の電流デレーティング曲線に従うことが不可欠です。

9. 技術比較と差別化

LTL-R42FSFADは、いくつかの主要な特性により、スルーホールインジケータLED市場において差別化を図っています。586nmアンバーチップにAlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）半導体材料を使用することで、GaAsPなどの古い技術と比較して、より高い効率と優れた温度安定性を提供します。拡散レンズは非常に広い100度の視野角を提供し、視認位置がLEDの真前に固定されていないアプリケーションで優れています。典型的な低順方向電圧 (2.0V) と、光度および波長の明確なビニング構造を組み合わせることで、設計者に予測可能な性能と、色や輝度が重要なアプリケーションに合わせて指定する能力を提供します。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 このLEDを20 mAで連続駆動できますか？

はい、20 mAは定格最大連続直流順方向電流です。ただし、電力損失 (Pd = VF * IF) が52 mWを超えないことを確認する必要があります。20 mAで最大VF 2.5Vの場合、電力は50 mWとなり、これは限界内です。周囲温度を常に考慮し、30°Cを超える場合はデレーティングを適用してください。

10.2 主波長とピーク波長の違いは何ですか？

ピーク波長 (λP) は、スペクトルパワー出力が最も高い単一波長です。主波長 (λd) は、CIE色度図上の色座標から導出される計算値であり、LEDの知覚される色に一致する純粋な単色光の単一波長を表します。色に関連する設計目的では、主波長が通常より関連性の高いパラメータです。

10.3 電源が電流制限されている場合でも、なぜ直列抵抗が必要なのですか？

専用の直列抵抗は、各LEDに対して局所的で正確な電流調整を提供します。また、過渡電圧スパイクに対する保護を提供し、並列構成での電流バランスを助けます。VFのばらつきによるLED間の電流不均衡を防ぐために、グローバルな電流制限電源のみに依存することはできません。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：最大周囲温度40°Cの環境で、5V DC電源ラインから駆動される、5つの均一なアンバーインジケータを備えた状態表示パネルを設計する。

設計手順：

1. 電流選択：輝度と寿命のバランスを考慮して、順方向電流 (IF) を10 mAを目標とします。
2. 熱的デレーティング：40°C（デレーティング開始温度より10°C高い）では、最大電流を減少させます：20 mA - (10°C * 0.27 mA/°C) = 17.3 mA。我々の10 mA目標は安全です。
3. 抵抗計算：信頼性のために最大VF (2.5V) を使用します。R = (5V - 2.5V) / 0.01A = 250 Ω。最も近い標準値（例：240 Ω または 270 Ω）を使用し、実際の電流を再計算できます。
4. 回路レイアウト：推奨回路Aを使用します：5つのLEDそれぞれに240Ω抵抗を直列に接続し、全てを5Vラインとグランド間に接続します。
5. ビン指定：均一な外観のために、注文時に単一の光度ビン（例：DE）と単一の主波長ビン（例：H18）を指定します。
6. PCBレイアウト：LEDは少なくとも3mmのリード曲げ半径で配置し、レンズからはんだパッドまで2mmのクリアランスを確保し、ESD安全な組立手順に従います。

12. 動作原理の紹介

LTL-R42FSFAD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。ダイオードのオン閾値を超える順方向電圧が印加されると、n型AlInGaP半導体からの電子がp型領域からの正孔と再結合します。この再結合イベントにより、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。AlInGaP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、約586 nmのアンバー色です。チップを囲む拡散エポキシレンズは、光を散乱させて視野角を広げ、微小光源の外観を柔らかくする役割を果たします。

13. 技術トレンドと背景

LTL-R42FSFADのようなスルーホールLEDは、成熟した非常に信頼性の高い技術を代表しています。表面実装デバイス (SMD) LEDが、より小さな占有面積と自動ピックアンドプレース組立への適合性から新設計を支配していますが、スルーホールLEDは依然として重要な関連性を維持しています。その利点には、優れた機械的結合強度、容易な手動プロトタイピングと修理、しばしばより高い単点光度、およびリードを介したより良い放熱が含まれます。このセグメント内のトレンドは、より高い効率の材料（ここで使用されているAlInGaPなど）、色と輝度の一貫性のためのより厳密な性能ビニング、およびRoHSなどのグローバルな環境基準への揺るぎない準拠に向かっています。極端な耐久性、過酷な環境での高い視認性、または設計やレガシー規格によってスルーホール実装が義務付けられているアプリケーションにおいて、引き続き好ましい選択肢であり続けています。