T-1 3/4 アンバーイエローLED データシート - スルーホールランプ - 電圧2.4V - 消費電力75mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、高性能スルーホール実装LEDランプの完全な技術仕様を提供します。本デバイスは、優れた発光出力とエネルギー効率を備えた信頼性の高い可視インジケータ照明を必要とするアプリケーション向けに設計されています。主な機能は、様々な電子機器における状態表示、バックライト、または汎用照明源としての役割を果たすことです。

この部品の中核的な利点は、明るい環境下でも優れた視認性を確保する高輝度出力を含みます。低消費電力特性を備えており、バッテリー駆動やエネルギーに敏感なアプリケーションに適しています。本デバイスは高効率で、電気エネルギーを最小限の廃熱で光に変換します。汎用性の高い実装能力により、プリント基板（PCB）やパネルへの容易な取り付けが可能です。さらに、IC互換性があり、低い駆動電流のみを必要とするため、回路設計が簡素化されます。部品は一般的なT-1 3/4パッケージ径を採用しており、標準的なPCBレイアウトおよび製造プロセスとの幅広い互換性を確保しています。

このLEDのターゲット市場には、民生用電子機器、産業用制御パネル、自動車内装照明、計測機器、および耐久性、明るさ、効率性を備えたインジケータライトが必要とされるあらゆるアプリケーションが含まれます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの定格は周囲温度（T_A）25°Cで規定されており、いかなる動作条件下でも超えてはなりません。

• 電力損失（P_D）：75 mW。これはデバイスが熱として放散できる最大電力です。この制限を超えると、熱暴走や故障のリスクがあります。
• ピーク順電流（I_FP）：60 mA。これはパルス条件下での最大許容電流であり、デューティ比1/10、パルス幅0.1msで定義されます。連続電流定格よりも大幅に高く、短時間の高輝度信号表示を可能にします。
• 連続順電流（I_F）：30 mA。これは、LEDの性能や寿命を劣化させることなく連続的に印加できる最大DC電流です。
• ディレーティング係数：50°Cから0.4 mA/°Cで線形。周囲温度が50°Cを超える場合、最大許容連続順電流を低減する必要があります。例えば、70°Cでは、最大I_Fは 30 mA - [0.4 mA/°C * (70°C - 50°C)] = 22 mA となります。
• 逆電圧（V_R）：5 V。この値を超える逆電圧を印加すると、LED接合部に即時的かつ致命的な故障を引き起こす可能性があります。
• 動作温度範囲：-40°C ～ +100°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作することが保証されています。
• 保存温度範囲：-55°C ～ +100°C。デバイスはこれらの限界内で劣化することなく保存できます。
• リードはんだ付け温度：LED本体から1.6mm（0.063インチ）の位置で測定し、5秒間260°C。これは、手はんだまたはウェーブはんだ付けプロセスにおける許容可能な熱プロファイルを定義します。

2.2 電気的・光学的特性

電気的・光学的特性はT_A=25°Cで測定され、通常動作条件下でのデバイスの典型的な性能を定義します。これらは回路設計と性能期待のための主要なパラメータです。

• 光度（I_V）：最小180 mcd、I_F= 20 mA時、典型的700 mcd。これは人間の目で見たLEDの知覚される明るさの尺度であり、CIE明所視応答曲線に一致するようにフィルタリングされたセンサーを使用して測定されます。広い範囲はビニングプロセスを示しています。特定のユニットの具体的な光度はその包装に印字されています。
• 指向角（2θ_1/2）：30度。これは、光度が軸上で測定された値の半分に低下する全角度です。30度の角度は比較的集中したビームを示し、指向性インジケータアプリケーションに適しています。
• ピーク発光波長（λ_P）：595 nm。これはLEDのスペクトルパワー出力が最大となる波長です。可視スペクトルのアンバーイエロー領域内にあります。
• 主波長（λ_d）：592 nm。CIE色度図から導出され、LED光の知覚される色を最もよく表す単一波長です。ピーク波長に非常に近く、純粋なアンバーイエロー色であることを確認しています。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm。このパラメータは、発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。15 nmの値はAlInGaPベースのLEDでは典型的であり、飽和した色をもたらします。
• 順電圧（V_F）：I_F= 20 mA時、典型的2.4 V、最大2.4 V。これは動作時のLED両端の電圧降下です。LEDと直列に接続する電流制限抵抗の設計に極めて重要です。データシートには最小2.05Vが示されていますが、典型的/最大は2.4Vとされており、この値周辺の狭い分布を示唆しています。
• 逆電流（I_R）：V_R= 5 V時、最大100 µA。これは、LEDが最大定格内で逆バイアスされたときに流れる小さなリーク電流です。
• 容量（C）：V_F= 0V、f = 1 MHz時、40 pF。これは接合容量であり、高周波スイッチングアプリケーションに関連する可能性があります。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、主に光度に対してビニングシステムの使用を暗示しています。注記3にはI_vの分類コードは各包装袋に印字されていますと記載されています。これは、製造されたLEDが測定された光度に基づいてテストされ、選別（ビニング）されることを示しています。仕様は180 mcd（最小）から700 mcd（典型的）までの範囲をリストしています。ユニットは特定の光度ビン（例：180-250 mcd、250-350 mcdなど）にグループ化され、ビンコードが包装に印字されます。これにより、設計者はアプリケーションに適した一貫した明るさのLEDを選択できます。この文書では波長や順電圧については明示的に詳細が記載されていませんが、そのようなパラメータも色と電気的特性の一貫性を確保するためにLED製造において一般的にビニングされます。

4. 性能曲線分析

データシートの最終ページは典型的な電気的・光学的特性曲線に充てられています。具体的な曲線はテキスト内容には提供されていませんが、標準的なLEDデータシートには通常、様々な条件下でのデバイスの挙動を理解するために重要な以下のグラフが含まれます：

• 相対光度 vs. 順電流（I-V曲線）：この曲線は、光出力が駆動電流とともにどのように増加するかを示します。低電流では通常線形ですが、高電流では熱効果と効率低下により飽和する可能性があります。
• 順電圧 vs. 順電流：これは指数関数的関係を示し、ダイオードの挙動を確認します。電力損失（V_F* I_F）の計算に使用されます。
• 相対光度 vs. 周囲温度：この曲線は、光出力の熱的ディレーティングを示します。ほとんどのLEDでは、接合温度が上昇すると光度が減少します。
• ピーク波長 vs. 周囲温度：これは、温度が上昇するにつれて発光色が（通常はより長い波長に）どのようにシフトするかを示します。
• スペクトル分布：相対強度と波長のプロットで、595 nmにピークがあり、約15 nmの半値幅を示し、アンバーイエロー色を定義します。

これらの曲線により、設計者は温度や駆動電流が変化する可能性のある実際の条件での性能を予測できます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは標準的なT-1 3/4ラジアルスルーホールパッケージを使用しています。データシートからの主要な寸法注記には以下が含まれます：

• すべての寸法はミリメートル単位で、括弧内にインチ単位が記載されています。
• 特に指定がない限り、標準公差±0.25mm（±0.010インチ）が適用されます。
• フランジ下の樹脂は最大1.0mm（0.04インチ）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本体から出てくる点で測定され、PCBの穴間隔にとって重要です。

具体的な寸法図には、本体直径（T-1 3/4は約5mm）、リード長、リード径、およびフランジの位置が示されます。長いリードは通常アノード（正極側）を示します。

5.2 極性識別

スルーホールLEDの場合、極性は最も一般的にリード長（長いリードがアノード）によって示され、場合によってはLEDレンズまたはカソードリード付近の本体の平坦部によって示されます。具体的なマーキングについてはデータシートを参照する必要がありますが、リード長の方法はほぼ普遍的に適用されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

提供されている主要なはんだ付けパラメータは、リードの最大許容温度です：本体から1.6mmの位置で測定し、5秒間260°C。これは内部ワイヤーボンドおよびエポキシレンズへの熱損傷を防ぐために重要です。

推奨される実践方法：

• 手はんだ付け：温度制御されたはんだごてを使用します。LED本体ではなく、リードとPCBパッドに熱を加えます。はんだ接合は3-5秒以内に完了させます。
• ウェーブはんだ付け：プリヒートおよびソルダーウェーブプロファイルが、指定時間以上にLEDリードを260°Cを超える温度にさらさないようにします。LED本体はソルダーウェーブの上にあるべきです。
• 洗浄：洗浄が必要な場合は、エポキシ樹脂と互換性のある溶剤を使用します。LED構造を損傷する可能性があるため、超音波洗浄は避けてください。
• リード曲げ：リード成形が必要な場合は、シールへの応力を避けるため、本体から少なくとも3mm離れた位置でリードを曲げます。リードに傷をつけないよう適切な工具を使用します。

保存条件：指定された温度範囲-55°C～+100°C内の乾燥した静電気防止環境で保存します。高湿度や腐食性ガスへの暴露を避けてください。

7. 包装および注文情報

このデバイスの部品番号はLTL2R3KYKです。典型的なLED命名規則は以下のように分解される可能性があります：LTLはスルーホールランプを示し、2はシリーズまたは色に関連し、R3は光度ビンまたは指向角を指定し、KYKはレンズ/色（AlInGaP光源からのウォータークリアレンズ、アンバーイエロー色）を示す可能性があります。

包装は通常、静電気防止バッグまたはテープアンドリール（自動組立用）で行われ、光度ビンコードが注記3に従って各バッグに印字されます。標準数量はしばしばバッグまたはリールあたり1000個です。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーション回路

最も一般的なアプリケーションは、DC電圧源（例：3.3V、5V、12V）で駆動される状態表示器です。電流制限抵抗は必須です。抵抗値（R_S）はオームの法則を使用して計算されます：R_S= (V_CC- V_F) / I_F.

5V電源、目標I_F= 20mAの場合の例：

V_F（典型的）= 2.4V

R_S= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω。

最も近い標準値（120Ωまたは150Ω）を使用できます。抵抗の定格電力は少なくともP = I_F²* R_S= (0.02)²* 130 = 0.052Wであるべきなので、1/8W（0.125W）抵抗で十分です。

マイクロコントローラGPIOピン駆動の場合、ピンが必要な20mAを供給または吸収できることを確認します。多くの最新MCUはピンあたりの制限が低い（例：8-10mA）ため、トランジスタバッファが必要になる場合があります。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱管理：電力損失は低い（最大75mW）ですが、PCB上のLEDと他の熱源との間に十分な間隔を確保してください。周囲温度50°C以上の電流ディレーティング曲線に従ってください。
• 電流制御：常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。電圧源から直接LEDを駆動すると、過剰電流が流れ急速に故障します。
• 逆電圧保護：逆電圧が印加される可能性がある場合（例：AC回路や基板テスト中）、LEDと並列に保護ダイオード（カソードからアノード）を含めて、逆電圧を約0.7Vにクランプします。
• 指向角：30度の指向角は指向性ビームを提供します。より広い領域の照明の場合は、拡散レンズの使用や、より広い指向角を持つLEDの選択を検討してください。

9. 技術比較と差別化

このAlInGaPベースのアンバーイエローLEDは、フィルタ付き白熱電球や標準GaAsP LEDなどの古い技術と比較して明確な利点を提供します。

• 白熱電球との比較：はるかに低い消費電力（mW対ワット）、はるかに長い寿命（数万時間対数百時間）、高い衝撃・振動耐性、および高速なスイッチング速度。色は半導体材料に固有であり、フィルターではないため、色あせしません。
• 標準GaAsP黄色LEDとの比較：AlInGaP技術は、大幅に高い発光効率と明るさ（mcd/mA）を提供します。また、時間や動作条件にわたってより優れた温度安定性と色の一貫性を提供します。
• SMD LEDとの比較：スルーホール設計は、振動を受けるアプリケーションやLEDが物理的に触れられる可能性があるアプリケーションにおいて優れた機械的強度を提供します。また、試作や手動組立も容易です。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: 12V回路にはどの抵抗が必要ですか？

A1: V_F= 2.4V、I_F= 20mAを使用：R = (12 - 2.4) / 0.02 = 480 Ω。標準470 Ω抵抗を使用します。電力損失：P = (0.02)^2 * 470 = 0.188W、したがって1/4W抵抗が推奨されます。

Q2: このLEDをPWM信号で調光駆動できますか？

A2: はい、LEDはPWM調光に理想的です。可視フリッカーを避けるため、PWM周波数が十分に高い（通常>100Hz）ことを確認してください。各パルスのピーク電流は、絶対最大ピーク順電流60mAを超えてはなりません。

Q3: LEDが予想より暗いのはなぜですか？

A3: まず、直列抵抗両端の電圧降下を測定して順電流が実際に20mAであることを確認します。次に、周囲温度を確認します。光出力は温度とともに減少します。第三に、包装からLEDの光度ビンを確認します。ビン範囲の下限のユニットを使用している可能性があります。

Q4: ヒートシンクは必要ですか？

A4: 20mA、室温での連続動作の場合、電力損失が低い（約48mW）ため、ヒートシンクは通常必要ありません。ただし、最大連続電流（30mA）または高周囲温度環境（>50°C）で動作する場合は、リード周囲の十分なPCB銅面積を確保することで放熱に役立ちます。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：産業用制御パネル状態表示器

産業機械は、複数の状態LEDを備えた中央制御パネルを使用しています。緑色LEDは電源オン、赤色LEDは故障を示し、このアンバーイエローLEDはスタンバイまたは警告を示すために使用されます。

実装：LEDは前面パネルに取り付けられます。産業環境で一般的な24V DC電源ラインによって駆動されます。機械のPLC出力によって制御されるトランジスタスイッチがLEDのオン/オフを切り替えます。直列抵抗は20mA用に計算されます：R = (24V - 2.4V) / 0.02A = 1080 Ω（1.1kΩを使用）。抵抗の定格電力はP = (24-2.4)*0.02 = 0.432Wである必要があるため、0.5W抵抗が選択されます。30度の指向角により、警告灯がパネルの真正面にいるオペレーターに明確に見え、広角からの過度のグレアを引き起こしません。高光度（最大700 mcd）により、明るい工場環境でも視認性が保証されます。

12. 動作原理の紹介

このLEDは、アルミニウムインジウムガリウムリン化物（AlInGaP）半導体材料に基づいています。ダイオードの接合電位（AlInGaPでは約2.0-2.4V）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活性領域に注入されます。これらの電荷キャリア（電子と正孔）が再結合すると、光子（光）の形でエネルギーを放出します。発光の特定の波長（アンバーイエロー、592-595 nm）は、活性層で使用されるAlInGaP合金組成のバンドギャップエネルギーによって決定されます。ウォータークリアレンズはエポキシ樹脂で作られており、発光波長に対して透明であり、光を効率的に逃がすとともに、機械的保護を提供し、ビームパターン（30度指向角）を形成します。

13. 技術トレンドと開発動向

スルーホールLEDは、堅牢性と手動組立の容易さを必要とする特定のアプリケーションにおいて依然として重要ですが、業界全体のトレンドは表面実装デバイス（SMD）パッケージに大きくシフトしています。SMD LEDは、自動組立、小型フットプリント、低プロファイル、および多くの場合PCBへのより優れた熱管理において利点を提供します。AlInGaP技術自体については、発光効率（ルーメン/ワット）の向上、高温性能の改善、フルカラーディスプレイや自動車照明など正確な色合わせを必要とするアプリケーションのためのさらに厳密な色と光度ビニングの達成に焦点を当てた継続的な開発が行われています。さらに、青色または紫色チップを使用して蛍光体を励起してアンバー/黄色光を生成する蛍光体変換LEDの開発は、潜在的に高い効率または演色性を持つ特定の色点を達成するための代替経路を提供します。