4mm オーバル スルーホール LED ランプ - 光度 520-1500mcd - 順電圧 1.8-2.5V - 20mA - 赤色 - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、4mmオーバルスルーホールLEDランプの仕様を詳細に記載します。この部品は、均一な視野角と高い光度出力を必要とするアプリケーション向けの、一般的でコスト効率の高いソリューションとして設計されています。主な設計焦点は、屋内・屋外使用における信頼性と効率性にあります。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本ランプは、典型的な視野角110x50度を特徴とする、滑らかで均一な放射パターンを備えています。これは、様々な角度から均一な光分布が重要なアプリケーションに特に適しています。デバイスは高度なエポキシ技術を採用しており、良好な耐湿性とUV保護を提供します。これにより耐久性が向上し、屋外環境での長期暴露に適しており、経時的な性能劣化を低減します。主なターゲット市場とアプリケーションには、フルカラー看板、ビルボードサイン、メッセージディスプレイ、バスサイン、および通信、コンピュータ、民生電子機器、家電分野での一般的な使用が含まれます。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、データシートに定義された電気的、光学的、熱的特性について、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

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限界値を定義します。これらは通常動作条件ではありません。

• 電力損失 (Pd):最大75 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。
• ピーク順電流 (I_F(PEAK)):90 mA、ただし厳格な条件下でのみ（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 10μs）。この定格は短時間パルス用であり、連続動作用ではありません。
• 直流順電流 (I_F):連続30 mA。これは信頼性の高い長期動作のための推奨最大電流です。
• デレーティング:直流順電流は、周囲温度30°Cを超える毎に1°Cあたり0.36 mAで線形にデレートする必要があります（T_A）。例えば、85°Cでは、許容される最大連続電流は30mAよりも大幅に低くなります。
• 動作温度範囲 (T_opr):-40°C から +85°C。
• 保存温度範囲 (T_stg):-40°C から +100°C。
• リードはんだ付け温度:最大260°C、5秒間（LED本体から2.0mmの位置で測定）。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、特に断りのない限り、標準試験条件T_A=25°C、I_F=20mAで測定されます。

• 光度 (I_V):最小520 mcdから典型的な最大1500 mcdの範囲です。特定ユニットの実際の値は、そのビンコードによって決定されます（セクション4参照）。測定には±15%の試験公差が含まれます。
• 視野角 (2θ_1/2):110 x 50度（オーバルパターン）。この角度は、光度が軸上の値の半分に低下する点で定義され、±2度の公差で測定されます。
• ピーク発光波長 (λ_P):典型的に631 nm。これはスペクトルパワー分布が最も高い波長です。
• 主波長 (λ_d):617 nmから629 nmの範囲で、特定のコード（H28、H29、H30）にビニングされます。これは人間の目が認識する色（赤）を定義する単一波長です。
• スペクトル線半値幅 (Δλ):約20 nm。これは赤色光のスペクトル純度を示します。
• 順電圧 (V_F):1.8V（最小）から2.5V（最大）の範囲で、20mA時の典型的な値は2.1Vです。
• 逆電流 (I_R):逆電圧 (V_R) 5V時、最大100 μA。重要な注意点:このデバイスは逆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

本製品は、アプリケーション内での一貫性を確保するために、主要な性能パラメータに基づいてビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

I_F=20mA時、LEDは4つの光度ビンに仕分けられます。各ビン限界値の公差は±15%です。

• ビン M:520 mcd（最小）から 680 mcd（最大）
• ビン N:680 mcd から 880 mcd
• ビン P:880 mcd から 1150 mcd
• ビン Q:1150 mcd から 1500 mcd

3.2 主波長ビニング

I_F=20mA時、LEDは色の一貫性を制御するために3つの波長ビンに仕分けられます。各ビン限界値の公差は±1 nmです。

• ビン H28:617.0 nm から 621.0 nm
• ビン H29:621.0 nm から 625.0 nm
• ビン H30:625.0 nm から 629.0 nm

光度分類コード（Ivビン）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。

4. 性能曲線分析

データシートは、設計に不可欠な典型的な特性曲線を参照しています。ここには表示されていませんが、通常以下を含みます:

• 相対光度 vs. 順電流 (I-V曲線):最大定格限界まで、光出力が電流とともにどのように増加するかを示します。
• 相対光度 vs. 周囲温度:接合温度が上昇するにつれて光出力がどのようにデレートするかを示します。
• 順電圧 vs. 順電流:直列抵抗値と電力損失の計算に重要な非線形関係を示します。
• スペクトル分布:ピーク波長631 nmを中心とした、波長全体での相対出力を示すグラフです。

設計者は、非標準条件（例：異なる駆動電流や温度）下での性能を理解するために、これらの曲線を参照すべきです。

5. 機械的仕様と梱包情報

5.1 外形寸法

本ランプは一般的なT-1（3mm）径パッケージで、4mmオーバルレンズを備えています。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（公差内でインチも記載）。
• 特に指定がない限り、一般的な公差は±0.25mmです。
• フランジ下の樹脂突出は最大1.0mmです。
• 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。

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、またはその他のマーキングで識別されます。具体的な識別方法は寸法図から確認する必要があります。正しい極性は動作に不可欠です。

5.3 梱包仕様

LEDは大量取り扱いのために梱包されています:

• ユニットパック:静電気防止梱包袋あたり1000個、500個、または250個。
• 内箱:8つの梱包袋を含み、合計8000個。
• 外箱:8つの内箱を含み、合計64,000個。
• 出荷ロットごとに、最後のパックのみが満杯でない場合があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

損傷を防ぐため、適切な取り扱いが重要です。

6.1 保管

元の梱包外での長期保管（3ヶ月以上）の場合、乾燥剤入りの密閉容器または窒素雰囲気中で保管してください。保管は30°C、相対湿度70%を超えてはなりません。

6.2 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を使用してください。

6.3 リード成形

リードは、LEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた位置で曲げてください。レンズ基部を支点として使用しないでください。室温ではんだ付け前に成形を行ってください。PCB組立時は最小限のクリンチ力で行ってください。

6.4 はんだ付けプロセス

重要なルール:レンズ基部からはんだ付け点まで最低2mmのクリアランスを確保してください。レンズをはんだに浸漬しないでください。

• はんだごて:最高温度350°C、最大時間3秒（1回のみ）。
• フローはんだ付け:最大100°Cまで60秒以内で予熱。はんだウェーブは最大260°Cで5秒以内。
• 重要:IRリフローは、このスルーホールタイプのLED製品には適していません。過度の熱や時間は、レンズ変形や致命的な故障を引き起こす可能性があります。

7. アプリケーションおよび設計推奨事項

7.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列接続する際に均一な輝度を確保するためには、強く推奨します各LEDに直列に電流制限抵抗を使用することです（回路A）。電圧源から複数のLEDを直接並列駆動すること（回路B）は、個々のLEDの順電圧（V_F）のばらつきにより、電流、したがって輝度に大きな差が生じるため、推奨されません。

直列抵抗値（R_s）はオームの法則を用いて計算できます: R_s= (V_supply- V_F) / I_F。全ての条件下で電流が所望のI_F（例：20mA）を超えないようにするため、データシートの最大V_F（2.5V）を使用してください。

7.2 静電気放電（ESD）保護

これらのデバイスは静電気放電に敏感です。以下の予防措置を実施する必要があります:

• 作業者は接地された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。
• 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、イオンブロワーを使用してください。
• ESD保護区域の担当者のトレーニングおよび認定記録を維持してください。

7.3 熱管理

電力損失は低い（最大75mW）ですが、特に高温環境や密閉空間では、順電流のデレーティング曲線に従うことが長寿命のために不可欠です。複数のLEDを高密度アレイで使用する場合は、十分な換気を確保してください。

8. 技術比較と考察

非拡散または狭角LEDと比較して、この部品の重要な差別化要因は、そのオーバルで広い（110x50°）均一な視野角であり、斜めからの視認性が重要な看板に理想的です。拡散赤色レンズと耐湿性エポキシの使用は、コスト重視の屋外アプリケーションに適した性能と環境耐性のバランスを提供します。オプションを比較する設計者は、アプリケーションの輝度ニーズに必要な特定の光度ビンと、複数ユニット間での色の一貫性のための主波長ビンに焦点を当てるべきです。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: このLEDを30mAで連続駆動できますか？

A1: 絶対最大直流順電流は25°Cで30mAです。しかし、信頼性の高い動作と長寿命のためには、この最大値以下、通常は試験条件に従って20mAで動作することが望ましいです。さらに、周囲温度が30°Cを超える場合は電流をデレートする必要があります。

Q2: 光度ビン限界値に±15%の公差があるのはなぜですか？

A2: これは生産試験中の測定変動を考慮したものです。これは、ビンM（520-680mcd）のユニットが、同じ試験条件下で442mcd（520 -15%）から782mcd（680 +15%）の範囲で試験される可能性があることを意味しますが、その公称ビンに従って分類・マーキングされます。

Q3: 5V電源でこのLEDを使用できますか？

A3: はい、ただし直列の電流制限抵抗を必ず使用する必要があります。例えば、典型的なV_F2.1Vで約20mAを達成する場合: R = (5V - 2.1V) / 0.020A = 145オーム。標準の150オーム抵抗が適切です。電流が所望の制限値を超えないようにするため、常に最大V_Fを使用して計算してください。

Q4: このLEDは自動車アプリケーションに適していますか？

A4: 動作温度範囲（-40°Cから+85°C）は多くの自動車環境をカバーしています。しかし、自動車アプリケーションでは通常、この一般的なデータシートでは指定されていない特定の品質および信頼性基準（例：AEC-Q102）を満たす部品が必要です。さらなる認定が必要となります。

10. 実用的なアプリケーション例

シナリオ: 12V DCウォールアダプターで駆動されるデバイスのためのシンプルなONインジケータを設計する。

1. 目標:輝度と寿命のバランスを考慮し、約15mAで1つのLEDを駆動する。
2. 計算:安全のために最大V_F2.5Vを使用。R_s= (12V - 2.5V) / 0.015A = 633オーム。最も近い標準値は620オームです。
3. 再計算:620Ωと典型的なV_F2.1Vでの実際の電流: I_F= (12V - 2.1V) / 620Ω ≈ 16.0mA。これは安全範囲内です。
4. 抵抗での電力:P = I²* R = (0.016)²* 620 ≈ 0.16W。少なくとも1/4W（0.25W）抵抗を使用してください。
5. 組立:極性を尊重してLEDをPCBに挿入します。必要に応じて本体から3mm離してリードを曲げます。はんだごて先端をレンズ基部から>2mm離し、350°Cで<3秒間はんだ付けします。

この例は、電流制限、部品選択、および適切なはんだ付け技術の重要性を強調しています。