T-1 3/4 イエローLEDランプ データシート - 5mm径 - 順電圧2.4V - 消費電力75mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高性能スルーホール実装型LEDランプの完全な技術仕様を提供します。このデバイスは、信頼性、効率性、および容易な統合性が最も重要である汎用インジケータおよび照明アプリケーション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）半導体材料を利用して明確な黄色光を出力し、視認性とエネルギー効率のバランスを提供します。

LEDは一般的なT-1 3/4パッケージに収められており、5mm径のレンズに対応し、既存の多数のPCBレイアウトおよびパネル切り欠きと互換性があります。その設計は低消費電力と高輝度を重視しており、バッテリー駆動デバイスやエネルギー使用の最小化が重要なアプリケーションに適しています。本製品はRoHS指令に準拠しており、鉛（Pb）などの有害物質を含みません。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は、特定の周囲条件（TA=25°C）の下で定義されています。これらの定格を超えると永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 消費電力（Pd）：75 mW。これはデバイスが安全に熱として放散できる最大電力です。
• 連続順方向電流（IF）：30 mA。連続的に印加できる最大DC電流です。
• ピーク順方向電流：60 mA。この高い電流は、短いサージに対処するために、パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許容されます。
• ディレーティング係数：50°C以上で0.4 mA/°C。周囲温度が50°Cを超えて上昇すると、過熱を防ぐために最大連続電流を直線的に減少させなければなりません。
• 動作温度範囲：-40°C ～ +100°C。デバイスが動作することが規定されている周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲：-55°C ～ +100°C。
• リードはんだ付け温度：LED本体から1.6mmの位置で測定し、5秒間260°C。これは手はんだまたはフローはんだ付けプロセスの熱プロファイルを定義します。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、IF = 20mA、TA = 25°Cの標準試験条件で測定され、基準性能を提供します。

• 光度（Iv）：400 - 2500 mcd（ミリカンデラ）、代表値は1150 mcd。この広い範囲は、後述するビニングシステムによって管理されます。光度は、人間の目の明所視応答（CIE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。
• 指向角（2θ1/2）：30度。これは、中心軸で測定された光度の値が半分に低下する全角です。中程度に集光されたビームを示します。
• ピーク発光波長（λP）：591 nm。スペクトルパワー出力が最も高い波長です。
• 主波長（λd）：582 - 596 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。黄色が指定された範囲内に収まることを保証します。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm。最大パワーの半分での発光スペクトルの幅であり、色純度を示します。
• 順方向電圧（VF）：2.05 - 2.4 V、20mA時の代表値は2.4V。これは動作時のLED両端の電圧降下です。
• 逆方向電流（IR）：VR = 5V時、最大100 µA。LEDは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータはリーク試験の目的のみです。

3. ビニングシステムの説明

アプリケーションにおける一貫性を確保するため、LEDは主要な光学的パラメータに基づいて選別（ビニング）されます。本データシートは、光度のビニングシステムについて詳述します。

光度ビニング（@ 20mA）：LEDは6つのビン（SB1からSB6）に分類され、それぞれに最小および最大の光度範囲があります。各ビン限界の許容差は±15%です。

• SB1：1900 - 2500 mcd
• SB2：1500 - 1900 mcd
• SB3：1150 - 1500 mcd
• SB4：880 - 1150 mcd
• SB5：680 - 880 mcd
• SB6：400 - 680 mcd

このシステムにより、設計者は特定のアプリケーションに必要な輝度レベルを持つLEDを選択でき、複数のLEDを一緒に使用する際の視覚的な均一性を確保できます。

4. 性能曲線分析

While specific graphical data is referenced in the document (Typical Electrical/Optical Characteristics Curves on page 4), the parameters imply standard LED behavior curves that should be considered in design:

• 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）：関係は指数的です。代表的なVFを超えるわずかな電圧の増加は電流の大幅な増加を引き起こすため、電流制限対策が必要です。
• 光度 vs. 順方向電流（I-Iv曲線）：光度は一般的に電流とともに増加しますが、発熱効果により非常に高い電流では飽和または劣化する可能性があります。
• 光度 vs. 周囲温度：LEDの接合温度が上昇すると、光出力は通常減少します。電流のディレーティング係数は、この熱効果を間接的に管理します。
• スペクトル分布：出力は、ピーク波長591 nmを中心とした狭帯域であり、AlInGaP技術の特徴であり、良好な色飽和度を提供します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

デバイスは、T-1 3/4（5mm）径のウォータークリアレンズを備えた標準的なラジアルリードパッケージを使用します。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（許容差内にインチ単位も記載）。
• 特に指定がない限り、標準許容差は±0.25mmです。
• フランジ下の樹脂の最大突出は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点で測定されます。

5.2 極性識別

スルーホールLEDの場合、カソードは通常、レンズリムの平坦部、短いリード、またはフランジの切り欠きによって識別されます。データシートの寸法図が特定のマーカーを明確にします。正しい極性は動作に不可欠です。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

適切な取り扱いは信頼性にとって重要です。文書は詳細な注意事項を提供します：

• リード成形：はんだ付け前に室温で行わなければなりません。LEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた点でリードを曲げてください。パッケージ本体を支点として使用しないでください。
• はんだ付け：
  • はんだごて：最高温度350°C、最大3秒間（1回のみ）。
  • フローはんだ付け：最大100°Cで最大60秒間予熱し、最大260°Cのはんだ波で最大5秒間。
  • 重要なルール：レンズ基部からはんだ付け点まで最低3mm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さないでください。リード上への樹脂の登りを防ぎ、はんだ付けの問題を引き起こす可能性があります。
  • 非推奨：IRリフローはんだ付けは、このスルーホールタイプの製品には適していません。
• 洗浄：必要に応じて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。
• 保管：30°C以下、相対湿度70%以下の条件で保管してください。元の梱包から取り出したLEDは、3ヶ月以内に使用してください。長期保管の場合は、乾燥剤または窒素雰囲気の密閉容器を使用してください。

7. 梱包・発注情報

標準的な梱包の流れは以下の通りです：

• ユニット梱包：1000個、500個、200個、または100個ごとの静電気防止梱包袋。
• 内箱：1箱あたり8梱包袋、合計8000個。
• 外箱（出荷ロット）：1外箱あたり8内箱、合計64,000個。出荷ロットの最終梱包は満杯でない場合があります。

このデバイスの特定の部品番号はLTL2R3KSKであり、レンズタイプ（ウォータークリア）、光源技術（AlInGaP）、および色（イエロー）に関する情報をエンコードしています。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、以下のような一般的な電子機器を対象としています：

• 民生電子機器、家電製品、オフィス機器における状態および電源インジケータ。
• スイッチやディスプレイのパネル照明およびバックライト。
• 明確な黄色の表示が必要な汎用信号および装飾照明。

重要な注意：故障が生命や健康を危険にさらす可能性のある、例外的な信頼性を必要とするアプリケーション（航空、医療機器、安全システム）では、特定の相談と認定が必要です。

8.2 設計上の考慮点と駆動方法

LEDは電流駆動デバイスです。特に複数のLEDを並列に駆動する場合、一貫した輝度を確保するために、各LEDに直列の電流制限抵抗を使用することが強く推奨されます（回路モデルA）。

複数の並列LEDに対して単一の抵抗を持つ共通の電圧源を使用すること（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により、各LEDに流れる電流に大きな差が生じ、輝度の不均一を引き起こします。各LEDの直列抵抗は電流を安定させ、これらのわずかなVFの差を補償します。

抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算できます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、Vccは供給電圧、VFはLEDの順方向電圧（信頼性のために最大値を使用）、IFは所望の順方向電流（例：20mA）です。

9. 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気放電に敏感です。損傷を防ぐために：

• 作業者は導電性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。
• すべての機器、作業台、保管ラックは適切に接地してください。
• 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。
• ESD保護エリアでデバイスを取り扱ってください。

10. 技術比較・差別化

このAlInGaPイエローLEDは明確な利点を提供します：

• 従来の蛍光体ベースのイエローLEDとの比較：AlInGaPは黄色光用の直接半導体材料であり、青色LEDに黄色蛍光体を組み合わせたような古い技術と比較して、より高い効率、時間および温度に対するより優れた色安定性、および潜在的に長い寿命を提供します。
• 類似パッケージの他の色との比較：指定された指向角（30°）は、広角LEDよりもより集光されたビームを提供し、指向性光またはより高い軸上強度を必要とするアプリケーションに適しています。
• 主要な利点のまとめ：高光度出力、低消費電力、高効率、RoHS準拠、および標準T-1 3/4実装との互換性。

11. よくある質問（FAQ）

Q1: 5Vまたは3.3Vのロジック出力から直接このLEDを駆動できますか？

A: いいえ。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、20mA時の代表的なVF 2.4Vの場合、約(5V - 2.4V) / 0.02A = 130オームの抵抗が必要です。常に最大電流定格を確認してください。

Q2: なぜ光度（400-2500 mcd）にこれほど広い範囲があるのですか？

A: これは半導体製造における自然なばらつきを反映しています。ビニングシステム（SB1-SB6）により、アプリケーションに合わせたより狭く指定された輝度範囲内のLEDを購入し、一貫性を確保できます。

Q3: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λP）は発光スペクトルの物理的なピークです。主波長（λd）は色座標から計算され、人間の目が色として知覚する単一波長を表します。λdは色の仕様により関連性があります。

Q4: 屋外アプリケーションに使用できますか？

A: 動作温度範囲（-40°C ～ +100°C）は多くの屋外環境に対応できます。ただし、このデータシートで規定されていない、紫外線に対するレンズの耐久性や湿気の侵入などの追加要因を考慮してください。コンフォーマルコーティングの適用や屋外用に定格されたLEDの使用が必要になる場合があります。

12. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：12V DC電源ラインで駆動される、10個の均一な黄色状態インジケータを備えた制御パネルの設計。

設計手順：

1. LED選択：輝度の一致を保証するために、同じ光度ビン（例：SB3: 1150-1500 mcd）からLEDを選択します。
2. 電流設定：良好な輝度と寿命のために、標準駆動電流20mAを選択します。
3. 抵抗計算：信頼性のために最大VF（2.4V）を使用：R = (12V - 2.4V) / 0.02A = 480オーム。最も近い標準値は470オームです。電流の再計算：IF = (12V - 2.4V) / 470Ω ≈ 20.4 mA（安全）。
4. 抵抗での消費電力：P_R = IF^2 * R = (0.0204A)^2 * 470Ω ≈ 0.196W。1/4ワット抵抗を使用してください。
5. レイアウト：各LEDと専用の470Ω抵抗を直列に配置します。PCBの穴がデータシートの寸法図のリード間隔と一致することを確認してください。LED本体からはんだパッドまで最低3mmの距離を確保してください。
6. 実装：はんだ付けガイドラインに正確に従い、熱損傷を避けるために温度制御されたはんだごてを使用してください。

このアプローチにより、10個すべてのインジケータが一貫した信頼性の高い性能を発揮します。

13. 動作原理

このLEDは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。活性領域はAlInGaPで構成されています。材料のバンドギャップエネルギーを超える順方向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が再結合すると、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP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、それが直接発光の波長（色）に対応します—この場合は黄色（約590 nm）。ウォータークリアエポキシレンズは半導体チップを封止し、機械的保護を提供し、光出力ビームを形成します。

14. 技術トレンド

スルーホールLEDはプロトタイピング、修理、および特定の産業アプリケーションにとって依然として重要ですが、より広範なオプトエレクトロニクス産業では、ほとんどの新設計において表面実装デバイス（SMD）パッケージへの移行がトレンドです。SMD LEDは、自動実装、より小さな占有面積、およびより優れた熱管理において利点を提供します。スルーホール部品については、効率の向上（ワットあたりのより多くの光出力）、高度なビニングによる色の一貫性の改善、過酷な環境条件下での信頼性の向上に焦点を当てた継続的な開発が行われています。ここで使用されているAlInGaP材料システムは、琥珀色、黄色、および赤色のための成熟した効率的な技術を表しており、エピタキシャル成長とパッケージングにおける漸進的な改善が性能の限界を押し広げ続けています。