T-1 3mm 赤色LED LTL42EKEKNN データシート - 5mm ボディ - 2.4V - 75mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、一般的なT-1（3mm）径スルーホールパッケージを採用した、高効率・低消費電力の赤色LEDランプの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、光源としてAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を使用し、ウォータークリアレンズで封止されています。プリント基板（PCB）やパネルへの多様な実装を目的として設計されており、低電流要件により集積回路（IC）の駆動レベルとの互換性があります。主な用途は、信頼性の高い明るい赤色表示が必要な、民生電子機器、オフィス機器、通信機器における状態表示、バックライト、汎用照明などです。

2. 技術パラメータ詳細分析

2.1 絶対最大定格

本デバイスは、信頼性を確保し致命的な故障を防ぐため、厳格な環境および電気的限界内での動作が規定されています。周囲温度（T_A）25°Cにおける最大許容損失は75 mWです。直流順電流は連続で30 mAを超えてはなりません。パルス動作では、特定の条件下（デューティ比1/10、パルス幅0.1 ms）で、ピーク順電流90 mAが許容されます。逆耐圧は最大5 Vです。動作および保管温度範囲は-40°Cから+100°Cと規定されています。はんだ付けに関しては、はんだ付け点がLEDボディから少なくとも1.6mm（0.063\"）離れていることを条件に、リード線を260°Cで最大5秒間耐えることができます。周囲温度が50°Cを超える場合、直流順電流には0.4 mA/°Cという重要なデレーティング係数が適用され、温度上昇に伴い許容連続電流が直線的に減少することを意味します。

2.2 電気的・光学的特性

主要性能パラメータは、T_A=25°C、動作電流（I_F）20 mAで測定されます。光度（I_V）の標準値は880ミリカンデラ（mcd）、最小値は310 mcdであり、ビニングの可能性を示しています。視野角（2θ_1/2）（軸上強度の半分に低下する全角と定義）は22度で、狭いビームを持つ標準的なT-1 LEDの特徴です。ピーク発光波長（λ_P）は632 nm、知覚される色を定義する主波長（λ_d）は624 nmです。スペクトル半値幅（Δλ）は20 nmです。順方向電圧（V_F）の標準値は2.4Vで、20mA時最大2.4Vです。逆電流（I_R）は5V逆バイアス時最大100 μA、接合容量（C）はゼロバイアス・1 MHz測定で40 pFです。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、光度と主波長という2つの主要パラメータに基づいて分類されます。このビニングにより、製造ロット内の一貫性が確保され、設計者は特定の輝度や色の要件に合致する部品を選択することができます。

3.1 光度ビニング

光度は、各限界値に対して15%の許容差を持つビンに分類されます。本製品で参照されるビンはKL（310-520 mcd）およびMN（520-880 mcd）です。PQ（880-1500 mcd）やRS（1500-2500 mcd）などの上位ビンは参考として記載されており、技術プラットフォームの能力を示していますが、この特定の型番では入手できない場合があります。ビンコードはトレーサビリティのために各包装袋に印字されています。

3.2 主波長ビニング

赤色の正確な色合いを決定する主波長は、約4nm刻みで、各ビンあたり±1nmの許容差でビニングされます。記載されているビンはH27（613.5-617.0 nm）、H28（617.0-621.0 nm）、H29（621.0-625.0 nm）、H30（625.0-629.0 nm）、H31（629.0-633.0 nm）です。標準値624 nmはH29ビンに含まれます。

4. 性能曲線分析

データシートは、非標準条件下でのデバイス動作を理解するために不可欠な標準的な特性曲線を参照しています。これらには通常、順電流（I_F）と順方向電圧（V_F）の関係（ダイオードの指数関数的I-V特性を示す）が含まれます。もう一つの重要な曲線は、相対光度対周囲温度を示し、LEDに共通する光出力の負の温度係数（温度上昇に伴い出力が減少）を説明します。第三の標準曲線は、相対光度対順電流を示し、光出力が電流と共に増加するが、非常に高い電流では飽和または劣化する可能性があることを示しています。スペクトル分布曲線は、632 nmのピークを中心に、規定の20 nm半値幅を持つ、異なる波長にわたる発光強度を示すでしょう。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

本デバイスは、標準的なT-1（3mm）丸型LEDパッケージ寸法に準拠しています。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（括弧内はインチ）で、特に指定がない限り一般的な公差は±0.25mm（0.010\"）です。フランジ下部の樹脂は最大1.0mm（0.04\"）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ボディから出る点で測定され、これはPCBレイアウトにおいて重要です。

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。リードの成形は、LEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた場所で行い、リードフレーム基部を支点として使用してはなりません。成形は室温で、はんだ付け前に行う必要があります。PCB組立時には、最小限のクリンチ力を使用してください。はんだ付けでは、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する必要があります。レンズをはんだに浸漬してはなりません。推奨条件は以下の通りです：はんだごての場合、最高温度300°Cで3秒以内（1回のみ）；フローはんだ付けの場合、最大100°Cで最大60秒間予熱し、その後最高260°Cのはんだ波で最大10秒間。赤外線（IR）リフローは、このスルーホールタイプの製品には明示的に不適切とされています。過度の温度や時間はレンズの変形や故障の原因となります。

7. 包装および注文情報

標準包装は以下の通りです：LEDは1000個、500個、または250個入りの袋に包装されます。これらの袋10個が内箱に入れられ、合計10,000個となります。内箱8個が外梱箱に詰められ、外梱箱あたり合計80,000個となります。出荷ロット内では、最終包装のみが満量でない数量を含む場合があることに注意してください。特定の型番はLTL42EKEKNNです。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列接続する際に均一な輝度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（回路モデルA）。単一の共有抵抗で共通の電圧源から複数のLEDを直接並列駆動すること（回路モデルB）は推奨されません。個々のLED間の順方向電圧（V_F）特性のわずかなばらつきが、電流、ひいては輝度に大きな差を生じさせるためです。

8.2 静電気放電（ESD）保護

本デバイスは静電気放電による損傷を受けやすいです。取り扱い環境では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帯電防止手袋を使用する；すべての設備、機械、作業台は適切に接地する；保管ラックは導電性で接地されているべきです。取り扱い中の摩擦により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、イオンブロワーの使用が推奨されます。

8.3 保管および洗浄

保管については、周囲環境は30°Cまたは相対湿度70%を超えないようにしてください。元の包装から取り出したLEDは、3ヶ月以内に使用してください。元の包装外での長期保管の場合は、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素デシケーター内で保管してください。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。

9. 注意事項および適用限界

このLEDは、一般的な電子機器を対象としています。故障が生命や健康を脅かす可能性のある、航空、輸送、医療システム、安全装置など、例外的な信頼性を要求される用途では、使用前に特別な協議と承認が必要です。これは、本コンポーネントが、重要な自動車や医療グレードではなく、商業/産業用アプリケーション向けに分類されていることを強調しています。

10. 技術比較およびポジショニング

このAlInGaPベースの赤色LEDは、GaAsP（ガリウムヒ素リン）などの旧来技術と比較して、主に高い発光効率と高温での優れた性能において利点を提供します。22度の視野角は、非拡散T-1パッケージの標準であり、パネルインジケータに適した指向性ビームを提供します。約2.4Vの順方向電圧は、一般的な3.3Vおよび5Vのロジック電源と互換性があり、動作には単純な直列抵抗のみが必要です。75mWの許容損失定格は、このサイズのデバイスとしては典型的です。

11. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを5V電源から直接駆動できますか？

A: できません。直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、5V電源、典型的なV_F2.4V、希望するI_F20mAの場合、抵抗値は R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 オームとなります。標準の130または150オーム抵抗が適しています。

Q: なぜ最小光度が規定されているのですか？

A: 製造上のばらつきにより、光度はビニングされます。最小値（310 mcd）と標準値（880 mcd）はその範囲を示しています。設計者は、すべての条件下でインジケータが十分に見えることを保証するため、最悪ケースの輝度計算には最小値を使用すべきです。

Q: デレーティング係数0.4 mA/°Cは何を意味しますか？

A: 周囲温度が50°Cを超えて1°C上昇するごとに、最大許容連続直流順電流が0.4 mA減少します。75°Cでは、デレーティングは(75-50)*0.4 = 10 mAとなるため、最大許容I_Fは 30 mA - 10 mA = 20 mA となります。

12. 実践的な設計および使用事例

シナリオ: 10個の均一な明るさの赤色LEDを使用した状態表示パネルの設計。システムは5Vラインを使用します。データシートに基づき：1) 一貫性のため、同じ光度ビン（例：MN）からLEDを選択。2) 各LEDの直列抵抗を計算：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130Ω。1/8Wまたは1/4W抵抗を使用。3) PCBレイアウトでは、LEDリード用の穴の間隔がリード間隔...リードがパッケージから出る点の寸法に従っていることを確認。4) はんだパッドをLEDボディ外形から少なくとも2mm離して配置。5) 組立時、作業員にESD対策でLEDを取り扱い、必要に応じてボディから>3mm離してリードを成形し、指定のフローはんだ付けプロファイルに従うよう指示。

13. 動作原理の紹介

光は、エレクトロルミネセンスと呼ばれるプロセスを通じて放出されます。ダイオードの接合電位（このAlInGaP材料では約2.4V）を超える順方向電圧が印加されると、n型半導体からの電子とp型半導体からの正孔がp-n接合を横断して注入されます。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、これが直接放出光の波長（色）に対応します—この場合、約624-632 nmの赤色です。ウォータークリアエポキシレンズは、光出力ビームを形成します。

14. 技術トレンドおよび背景

このT-1パッケージのようなスルーホールLEDは、試作、手作業組立、堅牢な機械的実装を必要とする用途で広く使用され続けていますが、業界のトレンドは自動化された大量生産に向けて、表面実装デバイス（SMD）パッケージ（例：0603、0805、1206、PLCCタイプ）へと強くシフトしています。AlInGaP技術は、赤色、橙色、黄色LEDに対する成熟した効率的なソリューションを表し、旧来のGaAsPよりも優れた性能を提供します。現在の開発は、効率（ルーメン毎ワット）の向上、高温性能の改善、より高い光出力を持つより小型のSMDパッケージの実現に焦点を当てています。このデバイスは、確立された信頼性の高い製品カテゴリに位置しています。