T-1 3/4 スルーホールLEDランプ データシート - 572nm 黄緑色 - 20mA - 75mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、T-1 3/4（約5mm）スルーホールLEDランプの仕様を詳細に説明します。このデバイスは、広範な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ています。AlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体チップを採用し、黄緑色スペクトル、具体的にはピーク波長572nmの光を発します。LEDは緑色の拡散レンズで封止されており、視野角を広げ、光出力を柔らかくする効果があります。このパッケージタイプは業界標準のフォームファクターであり、従来のはんだ付け技術を用いてプリント基板（PCB）やパネルに多様な方法で実装することが可能です。

このLEDの中核的な利点は、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠し、鉛フリーである点です。高い光度出力と低消費電力のバランスに優れ、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。その設計は集積回路（IC）の駆動レベルと互換性があり、デジタルシステムにおけるインターフェース要件を簡素化します。

この部品の対象市場は広範であり、通信機器、コンピュータ周辺機器、民生電子機器、家電製品、産業制御システムなどを含みます。その主な機能は、システム状態、電源表示、または動作モードに関する明確で信頼性の高い視覚的フィードバックを提供することです。

2. 技術パラメータ詳細

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生じる可能性がある限界値を定義します。通常動作での使用を意図したものではありません。

• 許容損失（Pd）：最大75 mW。これは、周囲温度（TA）25°Cにおいて、LEDパッケージが安全に熱と光に変換できる総電気電力です。
• 順方向直流電流（IF）：最大30 mA（連続電流）。
• ピーク順方向電流：最大60 mA、ただしパルス条件（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 10ms）でのみ適用されます。これは、ストロボや点滅アプリケーションなどで、より高い瞬間的な輝度を得るために短時間の過駆動を可能にします。
• デレーティング：最大許容直流順方向電流は、周囲温度が50°Cを超える度ごとに、25°Cでの定格30mAから0.57 mAずつ直線的に低減しなければなりません。これは高温環境における熱管理において極めて重要です。
• 動作温度範囲：-40°C ～ +85°C。デバイスはこの広い温度範囲内で動作するように定格されています。
• 保存温度範囲：-40°C ～ +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インチ）の位置で測定）。これは手はんだまたはフローはんだ付けのプロセスウィンドウを定義します。

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、IF=20mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：85 ～ 400 mcd（ミリカンデラ）、代表値は180 mcd。この広い範囲はビニングシステム（第4章参照）によって管理されます。測定には、人間の眼の視感度応答曲線（CIE）に合わせてフィルタリングされたセンサーを使用します。ビン限界値には±15%の試験公差が適用されます。
• 視野角（2θ1/2）：40度（代表値）。これは、光度が中心軸で測定された値の半分に低下する全角度です。緑色の拡散レンズが、この中程度に広い視野角に寄与しています。
• 発光ピーク波長（λP）：575 nm（代表値）。これは、LEDのスペクトル出力曲線の最高点における波長です。
• 主波長（λd）：566 ～ 578 nm。これは、CIE色度図から導き出され、色を定義する人間の目が知覚する単一波長です。目標値は572nmです。
• スペクトル半値幅（Δλ）：11 nm（代表値）。これは発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。値が小さいほど、より単色性の高い光源であることを意味します。
• 順方向電圧（VF）：IF=20mA時、2.1 ～ 2.4 V（代表値 2.4V）。これはLED動作時の両端の電圧降下です。
• 逆方向電流（IR）：逆方向電圧（VR）5V印加時、最大100 μA。重要注意：この試験条件は特性評価のみを目的としています。LEDはダイオードであり、逆バイアス下での動作を想定していません。逆方向電圧を印加すると損傷する可能性があります。

3. ビニングシステム仕様

生産の一貫性を確保するため、LEDは性能ビンに分類されます。これにより、設計者は特定の強度と色の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

ビンはコード（EF0、GH0、JK0）で定義され、IF=20mA時の最小および最大光度値が設定されています。各ビン限界値には±15%の公差が適用されます。

• EF0：85 - 140 mcd
• GH0：140 - 240 mcd
• JK0：240 - 400 mcd

Iv分類コードは、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。

3.2 主波長ビニング

波長ビンはコードH06からH11までで定義され、それぞれ2nmの範囲をカバーします。各ビン限界値には±1nmの公差が適用されます。

• H06：566.0 - 568.0 nm
• H07：568.0 - 570.0 nm
• H08：570.0 - 572.0 nm
• H09：572.0 - 574.0 nm
• H10：574.0 - 576.0 nm
• H11：576.0 - 578.0 nm

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（例：スペクトルピークのFig.1、視野角のFig.6）が参照されていますが、提供されたデータから主要な関係性を分析することが可能です。

電流対光度（I-Iv関係）：AlInGaP LEDの場合、動作範囲内では光度は一般に順方向電流に比例します。最大連続電流（30mA）で駆動すると、20mA試験条件よりも高い強度が得られますが、熱効果と効率低下を考慮する必要があります。パルス電流定格（60mA）により、デューティサイクルをかけたアプリケーションでさらに高いピーク輝度が可能になります。

温度依存性：デレーティング仕様（50°C以上で0.57 mA/°C）は、熱制限の直接的な指標です。接合温度が上昇すると、過熱を防ぐために最大許容電流は減少します。さらに、LEDの順方向電圧（VF）は通常、負の温度係数を持ち、温度が上昇するとわずかに減少します。光出力も一般に接合温度の上昇とともに減少します。

スペクトル特性：572nmの主波長（λd）は、このLEDを黄緑色領域に位置付けます。これは人間の眼の視感度曲線のピーク感度に近く、単位放射パワーあたりの知覚される明るさの点で非常に効率的です。11nmのスペクトル半値幅は、AlInGaP技術に特徴的な比較的狭い発光帯を示し、鮮やかな色を生み出します。

5. 機械的・梱包情報

5.1 外形寸法

本デバイスは、標準的なT-1 3/4ラジアルリードパッケージ形状に準拠しています。主要な寸法上の注意点は以下の通りです：

• 特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般公差は±0.25mmです。
• フランジ下の樹脂の最大突出量は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。これはPCBレイアウトにおいて重要です。
• LEDリードフレームには、切断用の構造が組み込まれています。これは、組立時の機械的安定性のため、または製造プロセスの一部としての可能性があります。

5.2 極性識別

ラジアルスルーホールLEDの場合、カソード（負極リード）は通常、レンズ縁のフラット部分、短いリード、またはフランジの切り欠きで識別されます。データシートは標準的な業界慣行を示唆しています。長いリードは通常アノード（+）です。設計者は、逆接続を防ぐために組立時に極性を確認しなければなりません。

5.3 梱包仕様

LEDは静電気防止梱包袋で供給されます。袋ごとに複数の梱包オプションがあります：1000個、500個、200個、または100個。これらの袋はさらに段ボール箱にまとめられます：

• 内箱：15梱包袋を含みます。1000個入り袋を使用する場合、合計15,000個になります。
• 外箱：8つの内箱を含み、1000個入り袋を使用した完全な出荷では合計120,000個になります。出荷ロットの最終梱包は満杯でない場合があります。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 保管

長期保管の場合、周囲環境は30°Cまたは相対湿度70%を超えてはなりません。元の密封された防湿バッグから取り出したLEDは、3ヶ月以内に使用してください。元の梱包外での長期保管の場合は、湿気の吸収（はんだ付け時のポップコーン現象の原因となる）を防ぐために、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素パージしたデシケーターに保管してください。

6.2 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコール（IPA）などのアルコール系溶剤のみを使用してください。強力な化学薬品はエポキシレンズを損傷する可能性があります。

6.3 リード成形

実装のためにリードを曲げる必要がある場合は、はんだ付けの前に、室温で行わなければなりません。曲げは、LEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた位置で行ってください。曲げる際にLEDの基部を支点として使用してはならず、内部のワイヤーボンドやエポキシ封止部にストレスがかかる可能性があります。PCBへの挿入時は、機械的ストレスを避けるために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

はんだ付け点とLEDレンズ基部の間には、最低2mmのクリアランスを確保しなければなりません。レンズをはんだに浸漬してはなりません。

• はんだごて：最高温度350°C、リードあたり最大時間3秒（1回限りのはんだ付けのみ）。
• フローはんだ付け：最大100°Cまで最大60秒間予熱。はんだウェーブ温度最大260°C、最大浸漬時間5秒。LEDは、はんだウェーブがレンズ基部から2mm以内に近づかないように配置してください。
• 重要警告：過度の温度や時間は、エポキシレンズを溶かしたり変形させたり、内部材料を劣化させ、致命的な故障を引き起こす可能性があります。赤外線（IR）リフローはんだ付けは、このスルーホールパッケージタイプには明示的に不適切とされています。

7. アプリケーション・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。その明るさは電圧ではなく電流によって制御されます。特に並列接続で複数のLEDを駆動する際に均一な明るさを確保するためには、強く推奨します、各LEDに直列に個別の電流制限抵抗を使用することです（回路モデルA）。

複数のLEDを並列に接続して単一の抵抗を使用する方法（回路モデルB）は推奨されません。LEDごとの順方向電圧（VF）特性のわずかなばらつきが、各ブランチを流れる電流に大きな差を生み、不均一な明るさの原因となります。直列抵抗は、電流を安定させ、電源電圧とLEDのVFの変動を補償する役割を果たします。

抵抗値（R）はオームの法則を用いて計算できます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、Vccは供給電圧、VFはLEDの順方向電圧（保守的な設計のためデータシートの最大値を使用）、IFは所望の順方向電流（例：20mA）です。

7.2 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気放電による損傷を受けやすいです。取り扱いおよび組立時には以下の予防措置を講じなければなりません：

• 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してください。
• すべての設備、作業台、保管ラックは適切に接地してください。
• 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に、イオナイザーを使用できます。
• 組立エリアで作業する人員に対するトレーニングと認定を含むESD管理プログラムを実施してください。

7.3 代表的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、屋内・屋外のサイン（その明るさと色が効果的）および一般的な電子機器の両方に適しています。具体的な用途は以下の通りです：

• 電源/状態インジケータ：家電製品、コンピュータ、ネットワーク機器のオン/オフ、スタンバイ、または動作モード表示灯。
• パネルインジケータ：制御パネルのスイッチ、ボタン、またはレジェンドのバックライト。
• 民生電子機器：オーディオ/ビデオ機器、充電器、おもちゃの表示灯。
• 産業制御：機械、センサー、計測器の状態表示。

8. 技術比較・考察

GaP（リン化ガリウム）グリーンLEDなどの旧来技術と比較して、このAlInGaP黄緑色LEDは、はるかに高い発光効率と光度を提供し、同じ駆動電流でより明るい出力が得られます。572nmの波長は、人間の眼の視感度曲線のピークに近いため、優れた視認性を提供します。

アプリケーションにLEDを選択する際、設計者は視野角と軸上強度のトレードオフを考慮しなければなりません。このLEDの40度の視野角は、良好な軸上輝度を維持しながら、適度に広い視野円錐を提供するという良い妥協点を提供します。極端に広い視野角を必要とするアプリケーションでは、異なるレンズ形状（例：フラットトップまたはサイドビューパッケージ）がより適切です。

スルーホールパッケージは、試作、手動組立、はんだ接合部の高い機械的強度を必要とするアプリケーションにおいて利点があります。しかし、大量の自動組装では、より高速な実装速度と基板スペースの削減のため、表面実装デバイス（SMD）パッケージが一般的に好まれます。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを5Vデジタルロジック出力から直接駆動できますか？

A: できません。代表的な順方向電圧は2.4Vです。5Vに直接接続すると過剰な電流が流れ、LEDを破壊します。直列の電流制限抵抗を使用しなければなりません。5V電源で20mAを目標とする場合、抵抗値は約（5V - 2.4V）/ 0.02A = 130オームが目安です（最寄りの標準値、例：120または150オームを使用）。

Q: 設計におけるデレーティング仕様は何を意味しますか？

A: アプリケーションが50°Cを超える周囲温度で動作する場合、最大連続電流を低減しなければなりません。例えば、周囲温度70°C（50°C基準から20°C上昇）の場合、電流を20°C * 0.57 mA/°C = 11.4 mA低減する必要があります。したがって、70°Cでの最大安全連続電流は30 mA - 11.4 mA = 18.6 mAとなります。

Q: なぜ別にピーク電流定格があるのですか？

A: LEDは短いパルスではより高い電流を扱うことができます。これは、発生した熱が接合温度を損傷レベルまで上昇させる時間がないためです。これは、非常に明るいフラッシュを作成したり、複数のLEDを順番に駆動するマルチプレクシング方式で有用です。

Q: 発注時にビニングコードをどのように解釈すればよいですか？

A: 所望の光度ビン（例：140-240 mcdのGH0）と主波長ビン（例：570-572nmのH08）を指定することで、受け取るLEDの明るさと色が一貫していることを保証できます。アプリケーションが色に厳密でない場合は、より広い波長ビンが許容され、コスト効率が良くなる可能性があります。

10. 設計事例例

シナリオ：最大60°Cの環境で動作する産業用コントローラの状態表示パネルを設計。パネルには3つのLEDがあります：電源（常時点灯）、故障（点滅）、アクティブ（通信中にパルス点灯）。システムは制御に3.3Vマイクロコントローラを使用。

設計手順：

1. 電流選択：周囲温度60°Cのため、デレーティングを適用。50°Cを超える温度は10°C。電流低減量 = 10°C * 0.57 mA/°C = 5.7 mA。最大連続電流 = 30 mA - 5.7 mA = 24.3 mA。信頼性と長寿命のため、設計目標を15mAとし、限界内に十分収まりながら良好な明るさを提供。
2. 抵抗計算：Vcc = 3.3V、VF(max) = 2.4V、IF = 15mAを使用。R = (3.3V - 2.4V) / 0.015A = 60オーム。標準の62オーム抵抗を選択。
3. 駆動方法：各LEDは、マイクロコントローラのGPIOピン（出力として設定）とグランドの間に、それぞれ独自の62オーム直列抵抗を介して接続。故障LEDはソフトウェアで点滅。アクティブLEDは、視覚効果を明確にするためより高い周波数でパルス点灯。30mAを超えるパルスを使用する場合は1/10デューティサイクル制限内に収める。
4. ビニング：外観の一貫性のため、GH0光度ビンとH08またはH09波長ビンを指定し、3つのLEDすべての明るさと色調が密接に一致することを保証。
5. レイアウト：PCBの穴はリード間隔寸法に従って配置。LED本体の周囲に少なくとも半径2mmの立ち入り禁止領域を確保し、フローはんだ付け時のはんだの毛細管現象を防止。

11. 技術原理紹介

このLEDは、基板上に成長させたAlInGaP半導体材料に基づいています。p-n接合に順方向電圧を印加すると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合プロセスにより、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。光の特定の波長（色）は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定され、結晶成長時にアルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの比率を調整することで設計されます。572nmの黄緑色発光は、AlInGaPの特定の組成で達成されます。緑色の拡散エポキシレンズは、脆弱な半導体チップとワイヤーボンドを封止・保護し、光出力ビームを形成する屈折素子として機能し（40度の視野角を作り出す）、拡散剤粒子を含んで光を散乱させ、発光面をより均一でまぶしくない見た目にするという複数の目的を果たします。

12. 業界動向・背景

このT-1 3/4パッケージのようなスルーホールLEDは、修理、ホビー用途、および特定の産業市場において依然として重要ですが、電子機器製造における主要なトレンドは表面実装技術（SMT）に向かっています。SMD LEDは、自動組立速度、基板スペースの節約、低プロファイルにおいて大きな利点を提供します。しかし、スルーホール部品は、機械的堅牢性、手動はんだ付けやリワークの容易さ、リードを介したPCBへの優れた熱接続性が評価されています。材料技術の観点では、AlInGaPは、高効率の赤、オレンジ、アンバー、黄緑色LEDの標準技術です。真の緑色および青色には、InGaN（窒化インジウムガリウム）が主流の技術です。開発の焦点は、発光効率（ルーメン毎ワット）の向上、温度および寿命にわたる色の一貫性と安定性の改善、過酷な環境条件下での信頼性の向上に継続的に置かれています。