LTLR42FTBGAJ LEDランプ データシート - T-1パッケージ - 470nm ブルー/ホワイト - 3.2V 20mA - 技術文書

1. 製品概要

LTLR42FTBGAJは、幅広い電子アプリケーションにおける状態表示および一般照明用に設計されたスルーホールLEDランプです。人気のT-1（3mm）径パッケージとホワイト拡散レンズを特徴とし、青色スペクトル（470nm）の主波長で光を放射します。この部品は、低消費電力、高信頼性、および標準的なPCB実装プロセスとの互換性を特徴としています。

1.1 コアアドバンテージ

• RoHS準拠：本製品は鉛（Pb）フリーであり、環境規制を満たしています。
• 高効率：消費電力に対して高い光度を提供します。
• 設計の柔軟性：標準的なT-1パッケージで入手可能であり、PCBやパネルへの多様な実装に適しています。
• 低電流駆動：低電流要件でIC互換性があり、回路設計を簡素化します。
• 信頼性：規定の温度範囲にわたる安定動作のために構築されています。

1.2 ターゲットアプリケーション

このLEDは、明確で信頼性の高い視覚的インジケータを必要とする様々な分野に適しています。主な適用分野は以下の通りです：

• 通信機器：ルーター、モデム、スイッチの状態表示灯。
• コンピュータ周辺機器：電源、HDDアクティビティ、機能インジケータ。
• 民生電子機器：オーディオ/ビデオ機器、家電製品のインジケータ。
• 家電製品：表示および制御パネルのインジケータ。
• 産業制御機器：機械の状態、故障、および動作インジケータ。

2. 技術パラメータ分析

このセクションでは、データシートに定義された主要な電気的、光学的、および熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。これらの仕様を理解することは、適切な回路設計と信頼性の高い動作にとって重要です。

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生じる可能性のある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 電力損失（P_D）：最大72 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。この限界を超えると熱損傷のリスクがあります。
• 直流順電流（I_F）：連続20 mA。この値を超える連続直流電流でLEDを駆動してはいけません。
• ピーク順電流：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）。短時間の高輝度フラッシュに有用です。
• 動作温度（T_A）：-30°C から +85°C。通常動作の周囲温度範囲です。
• 保存温度：-40°C から +100°C。非動作時の保存温度範囲です。
• リードはんだ付け温度：LED本体から2.0mmの位置で測定し、最大5秒間260°C。手はんだまたはフローはんだ付けプロセスにとって重要です。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、特に指定がない限り、周囲温度（T_A）25°C、順電流（I_F）10mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_V）：65 から 310 mcd（ミリカンデラ）。実際の光度はビニングされます（セクション4参照）。試験には±15%の測定許容誤差が含まれます。
• 指向角（2θ_1/2）：100度（代表値）。これは光度が軸上（中心）値の半分に低下する全角です。ホワイト拡散レンズは、広く均一な視野パターンを生成します。
• ピーク発光波長（λ_P）：468 nm。スペクトル出力が最も強い波長です。
• 主波長（λ_d）：460 から 475 nm（ビニング）。これは、CIE色度図から導き出された、LEDの色を定義する人間の目が知覚する単一波長です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：25 nm（代表値）。これはスペクトル純度を示します。値が小さいほど、より単色光に近くなります。
• 順方向電圧（V_F）：2.6V から 3.6V、10mA時の代表値は3.2V。これは電流が流れているときのLED両端の電圧降下です。
• 逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5Vで最大10 µA。重要：このデバイスは逆方向動作用に設計されていません。このパラメータは試験目的のみです。

2.3 熱に関する考慮事項

曲線で明示的に詳細化されていませんが、熱管理は電力損失定格と動作温度範囲によって示唆されています。代表的なV_Fが3.2Vの場合、最大連続電流（20mA）でLEDを駆動すると、電力損失は64mWとなり、絶対最大値72mWに近づきます。したがって、高い周囲温度や密閉空間では、長期信頼性を確保し、光度の低下を防ぐために、動作電流を減額することが推奨されます。

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。LTLR42FTBGAJは、光度と主波長の2次元ビニングシステムを使用しています。

3.1 光度ビニング

単位はI_F= 10mAで測定したミリカンデラ（mcd）です。各ビンにはその限界値に対して±15%の許容誤差があります。

• ビン DE：最小65 mcd、最大110 mcd。
• ビン FG：最小110 mcd、最大180 mcd。
• ビン HJ：最小180 mcd、最大310 mcd。

ビンコードは各梱包袋に印字されており、設計者はアプリケーションに適した輝度グレードを選択できます。

3.2 主波長ビニング

単位はI_F= 10mAで測定したナノメートル（nm）です。各ビンにはその限界値に対して±1nmの許容誤差があります。

• ビン B07：460.0 nm から 465.0 nm。
• ビン B08：465.0 nm から 470.0 nm。
• ビン B09：470.0 nm から 475.0 nm。

このビニングにより、色合わせが重要なアプリケーションにおいて、定義された青色調の範囲内で色の一貫性が確保されます。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 外形寸法

このLEDは、標準的なT-1（3mm）ラジアルリードパッケージ形状に準拠しています。データシートからの主要な寸法上の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です（括弧内はインチ）。
• 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位置で測定されます。
• ピンの最小長さは27.5mmです。

4.2 極性識別

スルーホールLEDの場合、通常、長いリードがアノード（陽極）、短いリードがカソード（陰極）です。さらに、LED本体にはカソードリード付近に平らな面があることが多いです。PCBレイアウトおよび組立時には正しい極性を守らなければなりません。

5. 組立・取り扱いガイドライン

適切な取り扱いは、LEDの性能と信頼性を維持するために不可欠です。

5.1 保管条件

最適な保存寿命のため、LEDは30°C以下、相対湿度70%以下の環境で保管する必要があります。元の防湿梱包から取り出した場合、部品は3ヶ月以内に使用することを推奨します。元の袋の外での長期保管には、乾燥剤入りの密閉容器または窒素充填デシケーターを使用してください。

5.2 リード成形

• 曲げ加工は、はんだ付け前に、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。
• 曲げ加工中に、LEDの基部（リードフレーム）を支点として使用しないでください。
• PCB挿入時は、パッケージに機械的ストレスがかからないよう、必要最小限のクリンチ力で行ってください。

5.3 はんだ付けプロセス

重要なルール：エポキシレンズの基部からはんだ付け点まで、最低2mmの距離を保ってください。レンズをはんだに浸さないでください。

• はんだごて：最高温度350°C。リードごとの最大はんだ付け時間3秒。はんだ付けは1回のみ行ってください。
• フローはんだ付け：最大予熱温度100°C、最大60秒。はんだウェーブ温度最大260°C。最大はんだ付け時間5秒。
• 重要：赤外線（IR）リフローはんだ付けは、このスルーホールLED製品には適していません。過度の熱や時間は、レンズの変形や致命的な故障を引き起こす可能性があります。

5.4 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などのアルコール系溶剤のみを使用してください。強力または侵襲性のある化学薬品は避けてください。

5.5 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気放電に敏感です。以下の予防措置を講じる必要があります：

• 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されていなければなりません。
• 取り扱い時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に、イオナイザーを使用してください。

6. 回路設計と駆動方法

6.1 基本的な駆動原理

LEDは電流駆動デバイスです。その輝度は主に順電流（I_F）によって制御され、電圧ではありません。したがって、電流制限機構が必須です。

6.2 推奨回路

データシートでは、複数のLEDが電源に並列接続されている場合（回路A）でも、各LEDに直列抵抗を使用することを強く推奨しています。

回路A（推奨）：各LEDに専用の電流制限抵抗（R_limit）があります。抵抗値はオームの法則を使用して計算します：R_limit= (V_supply- V_F) / I_F。これにより、個々のデバイスの順方向電圧（V_F）のわずかなばらつきを補償することで、すべてのLED間で均一な輝度が確保されます。

6.3 非推奨回路

回路B（非推奨）：複数のLEDが単一の共有電流制限抵抗と並列に接続されています。この構成は、最も低いV_Fを持つLEDがより多くの電流を引き、より明るくなり、過負荷になる可能性がある一方で、他のLEDは暗いままになるため、問題があります。これにより、不均一な照明と信頼性の低下が生じます。

7. パッケージングと注文情報

7.1 パッケージング仕様

製品は階層的なシステムで梱包されています：

1. 梱包袋：1000個、500個、200個、または100個入り。光度ビンコードは各袋に印字されています。
2. 内箱：10個の梱包袋を含み、合計10,000個。
3. 外箱（出荷箱）：8個の内箱を含み、合計80,000個。出荷ロットでは、最終梱包のみが満量でない数量を含む場合があります。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

8.1 適したアプリケーション

このLEDは、屋内および屋外のサイン、ならびに青色または白色の拡散インジケータが必要な標準的な電子機器の両方に適しています。広い指向角は、インジケータを様々な角度から視認する必要があるパネルに理想的です。

8.2 設計チェックリスト

• 電流制限：常に直列抵抗を使用してください。安全設計のために、データシートの最大V_Fを使用して、所望のI_F（≤20mA DC）を計算してください。
• 熱管理：周囲温度と気流を考慮してください。高温環境では動作電流を減額してください。
• PCBレイアウト：正しい極性のフットプリントを確保してください。パッド設計において、レンズからはんだまでの最低2mmの距離を維持してください。
• ビニング：生産における色と輝度の一貫性のために、必要な光度（I_V）と主波長（λ_d）のビンを指定してください。
• ESD予防措置：組立エリアにESD対策を実施してください。

9. 技術比較とポジショニング

LTLR42FTBGAJは、オプトエレクトロニクス市場において標準的なポジションを占めています。その主な差別化要因は以下の通りです：

• パッケージ：ユビキタスなT-1スルーホールパッケージは、試作、手作業による組立、および表面実装技術（SMT）が不要または望ましくないアプリケーションにおいて、使いやすさを提供します。
• レンズ：ホワイト拡散レンズは、広く均一な指向角を提供し、クリアレンズと比較して光点を柔らかくし、フロントパネルインジケータに優れています。
• 色：470nmのブルー/ホワイト出力は、電源、状態、および機能インジケータの一般的な選択肢であり、良好な視認性を提供します。
• 信頼性への焦点：詳細な取り扱い、はんだ付け、およびESDガイドラインは、信頼性のための設計を強調しており、長いサービスライフを必要とする産業用および民生用製品に適しています。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 直列抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

No.LEDを電源に直接接続すると、過剰な電流が流れ、デバイスを瞬時に破壊します。直列抵抗（または他の電流調整回路）は常に必要です。

10.2 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_P）：LEDが最も多くの光パワーを放射する物理的な波長です。主波長（λ_d）：人間の目の応答（CIE標準）によって定義される知覚される色です。青色LEDの場合、これらの値はしばしば近いです。λ_dは色仕様により関連性があります。

10.3 逆電圧表示にこれを使用できますか？

No.データシートは、このデバイスが逆方向動作用に設計されていないことを明示しています。逆方向電流（I_R）パラメータは試験目的のみです。逆電圧を印加するとLEDを損傷する可能性があります。

10.4 適切なビンをどのように選択しますか？

アプリケーションに必要な輝度に基づいて光度ビン（DE, FG, HJ）を選択してください。特にパネル上の複数のLEDを一致させる場合、必要な特定の青色/白色の色調に基づいて主波長ビン（B07, B08, B09）を選択してください。

11. 実践的な設計例

シナリオ：LTLR42FTBGAJ LEDを使用して、12V DC電源インジケータを設計します。輝度と寿命のバランスを考慮し、順電流（I_F）を15mAとします。

1. 順方向電圧（V_F）の決定：安全設計のために、データシートの最大値を使用します：V_F(max)= 3.6V。
2. 直列抵抗の計算：R = (V_supply- V_F) / I_F= (12V - 3.6V) / 0.015A = 560 オーム。最も近い標準E24抵抗値は560Ωです。
3. 抵抗の電力計算：P = I_F²* R = (0.015)²* 560 = 0.126W。標準の1/4W（0.25W）抵抗で十分です。
4. PCBレイアウト：抵抗をLEDのアノードと直列に配置します。はんだ付け距離要件を維持するために、LEDカソードパッドがLED本体フットプリントの端から少なくとも2mm離れていることを確認してください。

12. 動作原理と技術

LTLR42FTBGAJは、発光活性領域に窒化インジウムガリウム（InGaN）材料を使用した半導体ダイオード構造に基づいています。ダイオードの閾値を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が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。InGaN層の特定の組成がピーク発光波長を決定し、この場合は約468nm（青色光）です。ホワイト拡散外観は、青色LEDチップと蛍光体コーティングまたは拡散エポキシレンズを組み合わせることで達成され、光を散乱させてより広いビームとより柔らかい視覚効果を生み出します。

13. 業界動向と背景

T-1パッケージのようなスルーホールLEDは、業界が表面実装デバイス（SMD）技術に大きく移行しているにもかかわらず、特定のニッチで関連性を保っています。その主な利点は、機械的堅牢性、試作および修理のための手はんだ付けの容易さ、およびPCBに対して垂直に、またはパネルに取り付ける必要があるアプリケーションへの適合性です。スルーホールセグメント内のトレンドは、より高い効率（mAあたりのより多くの光出力）、過酷な条件下での信頼性の向上、および継続的なRoHS/REACH準拠に向かっています。新しい設計では、エンジニアは通常、スペース節約と自動組立の利点のためにSMD代替品を評価しますが、教育キット、ホビイストプロジェクト、高振動の産業制御機器、または設計が特に従来のランプスタイルのインジケータを要求する場合には、スルーホールオプションがしばしば好まれます。