1. 製品概要
本資料は、プリント基板（PCB）やパネルへのスルーホール実装を目的とした、高効率の緑色発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。本デバイスは、AlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体材料を用いて緑色光を生成し、直径3.1mmのウォータークリアレンズパッケージに封止されています。信頼性の高い、低消費電力で明るい表示灯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。
このLEDの主な利点は、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。消費電力に対して高い光度出力を提供し、エネルギー効率に優れた選択肢となります。低い電流要件により集積回路（IC）との互換性があり、駆動回路の設計を簡素化します。汎用性の高い実装能力と標準化されたスルーホールパッケージにより、幅広い電子機器組立プロセスに適しています。
対象市場は、視覚的な状態表示が必要な汎用電子機器全般です。これには、民生用電子機器、オフィス機器、通信機器、産業用制御パネル、家電製品などが含まれます。その仕様は、一貫した明るさ、色、長期信頼性が重要であるアプリケーションに理想的ですが、事前協議なしでの安全クリティカルな用途や過酷な環境での用途には適していません。
2. 詳細な技術パラメータ分析
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ストレスの限界を定義します。この限界値以下またはでの動作は保証されません。
- 消費電力 (PD):周囲温度 (TA) 25°C において 75 mW。これは、LEDが劣化することなく熱として放散できる最大電力です。
- 順方向電流:
- DC順方向電流 (IF):連続 30 mA。
- ピーク順方向電流:60 mA、デューティ比1/10、パルス幅0.1msのパルス条件下でのみ許容されます。これは、ストロボやマルチプレクシングアプリケーションなど、より高い瞬間的な明るさを得るための短時間の過駆動を可能にします。
- 熱的減額:周囲温度が50°Cを超えて上昇する度に、許容される最大DC順方向電流は1°Cあたり0.4 mAずつ直線的に減少させなければなりません。これは、より高い動作温度での信頼性を確保するために重要です。
- 温度範囲:
- 動作:-40°C から +85°C。
- 保管:-55°C から +100°C。
- リードはんだ付け温度:LED本体から2.0mm (0.0787")の位置で測定し、最大260°Cで5秒間。これは、手はんだや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
これらのパラメータは TA=25°C で測定され、通常の動作条件下でのデバイスの典型的な性能を定義します。
- 光度 (IV):標準テスト電流 (IF) 20 mA で駆動した場合、最小140 mcdから典型的に400 mcdの範囲です。光度は、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用いて測定されます。保証される光度値には±15%の許容差が適用されます。
- 指向角 (2θ1/2):40度。これは、中心軸で測定した光度の値が半分に低下する全角です。40°の角度は比較的指向性の強いビームを示し、指向性表示に適しています。
- 波長仕様:
- ピーク発光波長 (λP):570 nm。これは、スペクトルパワー出力が最大となる波長です。
- 主波長 (λd):572 nm。CIE色度図から導出され、光の色を定義する人間の眼が知覚する単一波長です。これは色の一貫性のための重要なパラメータです。
- スペクトル半値幅 (Δλ):11 nm。これはスペクトル純度を示します。幅が狭いほど、より飽和した純粋な緑色を意味します。
- 順電圧 (VF):典型的に2.4V、IF=20mA での最大値は2.4Vです。最小値は2.1Vです。このパラメータは、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。
- 逆方向電流 (IR):逆方向電圧 (VR) 5V を印加した場合、最大 100 μA。重要事項:本デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。この試験条件は特性評価のみを目的としています。回路内で逆方向電圧を印加するとLEDを損傷する可能性があります。
3. ビニングシステムの説明
半導体製造における自然なばらつきを管理するため、LEDは性能別のビンに分類されます。これにより、設計者は特定の光度および色の要件を満たす部品を選択することができます。
3.1 光度ビニング
単位: mcd @ 20mA。各ビンの限界値には±15%の許容差があります。
- GHビン:140 – 240 mcd
- JKビン:240 – 400 mcd
- LMビン:400 – 680 mcd
- NPビン:680 – 1150 mcd
型番 LTL1NHGK4K のサフィックスにGHが含まれており、GH光度ビン（140-240 mcd）に属することを示しています。
3.2 主波長ビニング
単位: nm @ 20mA。各ビンには±1nmの許容差があります。
- 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
型番にはK4Kが含まれています。
LED仕様用語集
LED技術用語の完全な説明
光電性能
| 用語 | 単位/表示 | 簡単な説明 | なぜ重要か |
|---|---|---|---|
| 発光効率 | lm/W (ルーメン毎ワット) | 電力ワット当たりの光出力、高いほどエネルギー効率が良い。 | エネルギー効率等級と電気コストを直接決定する。 |
| 光束 | lm (ルーメン) | 光源から発せられる全光量、一般に「明るさ」と呼ばれる。 | 光が十分に明るいかどうかを決定する。 |
| 視野角 | ° (度)、例：120° | 光強度が半分になる角度、ビーム幅を決定する。 | 照明範囲と均一性に影響する。 |
| 色温度 | K (ケルビン)、例：2700K/6500K | 光の暖かさ/冷たさ、低い値は黄色がかった/暖かい、高い値は白っぽい/冷たい。 | 照明の雰囲気と適切なシナリオを決定する。 |
| 演色性指数 | 無次元、0–100 | 物体の色を正確に再現する能力、Ra≥80は良好。 | 色の真実性に影響し、ショッピングモール、美術館などの高要求場所で使用される。 |
| 色差許容差 | マクアダム楕円ステップ、例：「5ステップ」 | 色の一貫性指標、ステップが小さいほど色の一貫性が高い。 | 同じロットのLED全体で均一な色を保証する。 |
| 主波長 | nm (ナノメートル)、例：620nm (赤) | カラーLEDの色に対応する波長。 | 赤、黄、緑の単色LEDの色相を決定する。 |
| 分光分布 | 波長 vs 強度曲線 | 波長全体の強度分布を示す。 | 演色性と色品質に影響する。 |
電気パラメータ
| 用語 | 記号 | 簡単な説明 | 設計上の考慮事項 |
|---|---|---|---|
| 順電圧 | Vf | LEDを点灯するための最小電圧、「始動閾値」のようなもの。 | ドライバ電圧は≥Vfでなければならず、直列LEDの場合は電圧が加算される。 |
| 順電流 | If | LEDの正常動作のための電流値。 | 通常は定電流駆動、電流が明るさと寿命を決定する。 |
| 最大パルス電流 | Ifp | 短時間耐えられるピーク電流、調光やフラッシュに使用される。 | パルス幅とデューティサイクルは損傷を避けるために厳密に制御する必要がある。 |
| 逆電圧 | Vr | LEDが耐えられる最大逆電圧、それを超えると破壊される可能性がある。 | 回路は逆接続や電圧スパイクを防ぐ必要がある。 |
| 熱抵抗 | Rth (°C/W) | チップからはんだへの熱伝達抵抗、低いほど良い。 | 高い熱抵抗はより強力な放熱を必要とする。 |
| ESD耐性 | V (HBM)、例：1000V | 静電気放電に耐える能力、高いほど脆弱性が低い。 | 生産時には帯電防止対策が必要、特に敏感なLEDには。 |
熱管理と信頼性
| 用語 | 主要指標 | 簡単な説明 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 接合温度 | Tj (°C) | LEDチップ内部の実際の動作温度。 | 10°Cの低下ごとに寿命が2倍になる可能性がある；高すぎると光衰、色ずれを引き起こす。 |
| 光束減衰 | L70 / L80 (時間) | 明るさが初期の70%または80%に低下するまでの時間。 | LEDの「サービス寿命」を直接定義する。 |
| 光束維持率 | % (例：70%) | 時間経過後に残った明るさの割合。 | 長期使用における明るさの保持能力を示す。 |
| 色ずれ | Δu′v′またはマクアダム楕円 | 使用中の色変化の程度。 | 照明シーンでの色の一貫性に影響する。 |
| 熱劣化 | 材料劣化 | 長期的な高温による劣化。 | 明るさ低下、色変化、または開放回路故障を引き起こす可能性がある。 |
パッケージングと材料
| 用語 | 一般的な種類 | 簡単な説明 | 特徴と応用 |
|---|---|---|---|
| パッケージタイプ | EMC、PPA、セラミック | チップを保護し、光学的/熱的インターフェースを提供するハウジング材料。 | EMC：耐熱性が良く、低コスト；セラミック：放熱性が良く、寿命が長い。 |
| チップ構造 | フロント、フリップチップ | チップ電極配置。 | フリップチップ：放熱性が良く、効率が高い、高電力用。 |
| 蛍光体コーティング | YAG、珪酸塩、窒化物 | 青チップを覆い、一部を黄/赤に変換し、白に混合する。 | 異なる蛍光体は効率、CCT、CRIに影響する。 |
| レンズ/光学 | フラット、マイクロレンズ、TIR | 光分布を制御する表面の光学構造。 | 視野角と配光曲線を決定する。 |
品質管理とビニング
| 用語 | ビニング内容 | 簡単な説明 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光束ビン | コード例：2G、2H | 明るさでグループ化され、各グループに最小/最大ルーメン値がある。 | 同じロット内で均一な明るさを保証する。 |
| 電圧ビン | コード例：6W、6X | 順電圧範囲でグループ化される。 | ドライバのマッチングを容易にし、システム効率を向上させる。 |
| 色ビン | 5ステップマクアダム楕円 | 色座標でグループ化され、狭い範囲を保証する。 | 色の一貫性を保証し、器具内の不均一な色を避ける。 |
| CCTビン | 2700K、3000Kなど | CCTでグループ化され、各々に対応する座標範囲がある。 | 異なるシーンのCCT要件を満たす。 |
テストと認証
| 用語 | 標準/試験 | 簡単な説明 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 光束維持試験 | 一定温度での長期照明、明るさの減衰を記録する。 | LED寿命の推定に使用される (TM-21と併用)。 |
| TM-21 | 寿命推定標準 | LM-80データに基づいて実際の条件下での寿命を推定する。 | 科学的な寿命予測を提供する。 |
| IESNA | 照明学会 | 光学的、電気的、熱的試験方法を網羅する。 | 業界で認められた試験基盤。 |
| RoHS / REACH | 環境認証 | 有害物質 (鉛、水銀) がないことを保証する。 | 国際的な市場参入要件。 |
| ENERGY STAR / DLC | エネルギー効率認証 | 照明製品のエネルギー効率と性能認証。 | 政府調達、補助金プログラムで使用され、競争力を高める。 |