LTL42FGRBBH281 LEDランプ データシート - マルチカラー（緑/赤/青） - 20mA - スルーホールパッケージ - 技術文書

1. 製品概要

LTL42FGRBBH281は、回路基板の表示用に設計されたマルチカラースルーホールLEDランプです。LED素子と組み合わされる黒色プラスチック製直角ホルダー（ハウジング）を特徴とし、コントラスト比を向上させます。本製品はプリント回路基板（PCB）への組立の容易さを考慮して設計されており、積み重ねや簡易な取り付けが可能な構成で提供されます。

1.1 主な利点

• 回路基板への組立が容易な設計。
• 黒色ハウジングがコントラスト比を向上させ、視認性を高めます。
• 低消費電力かつ高効率。
• RoHS指令に準拠した鉛フリー製品。
• 発光色に応じた特定の半導体材料を採用：青色（470nm）はInGaN、赤色（631nm）はAlInGaP、緑色（569nm）はAlInGaPチップを使用。

1.2 対象アプリケーション

• コンピュータシステムおよび周辺機器
• 通信機器
• 民生用電子機器
• 産業用制御装置および計測器

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

2.1 絶対最大定格（TA=25°C）

以下の表は、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詳細に示します。これらの範囲外での動作は推奨されません。

2.2 電気的・光学的特性（TA=25°C）

これらのパラメータは、指定された試験条件下におけるデバイスの代表的な性能を定義します。

注記：1. 光度測定はCIEの視感応答に近似。2. 指向角は、光度が軸上値の半分となるオフ軸角度。3. 主波長はCIE図に基づく色を定義。4. Ivには±15%の試験公差を含む。5. 逆方向電流はソース制御。6. 逆方向電圧は試験のみのため、逆方向動作には使用しないこと。

3. ビニングシステムの説明

本データシートは主要パラメータの代表値を示しています。生産時には、アプリケーション内での一貫性を確保するため、特定の特性に基づいてデバイスが通常ビニング（グループ分け）されます。本ドキュメントでは正確なビンコードは提供されていませんが、ビニングの対象となる可能性のあるパラメータは以下の通りです：

• 波長/主波長（λd）：特性表に示す通り、各色には最小/代表/最大の範囲があります。製品は測定された主波長に基づいてビン分けされ、一貫した色度点を提供します。
• 光度（Iv）：各色の広い範囲（最小～最大）は、異なるアプリケーションの輝度要件に合わせて、光出力に応じてデバイスがビニングされることを示唆しています。
• 順方向電圧（VF）：指定された範囲は、LEDが順方向電圧降下によってグループ分けされる可能性があることを示しており、定電流回路の設計や並列構成での均一な輝度確保に重要です。

設計者は、厳密な色合わせや電流合わせが必要なアプリケーションでは、メーカーから具体的なビニング情報を確認する必要があります。

4. 性能曲線分析

本データシートは、各LED色（緑/黄緑、赤、青）の代表的な特性曲線を参照しています。これらの曲線は主要パラメータ間の関係をグラフィカルに表し、回路設計に不可欠です。

4.1 代表的なIV（電流-電圧）曲線

これらの曲線は、25°Cにおける各LED色の順方向電流（IF）と順方向電圧（VF）の関係をプロットしています。ダイオードに典型的な非線形関係を示しています。緑/赤LEDの膝電圧は約2.0V、青LEDは約3.2Vです。設計者はこれらの曲線を使用して、所望の動作電流（仕様に基づき通常10mAまたは20mA）を達成するために必要な電源電圧と直列抵抗値を決定します。

4.2 光度 vs. 順方向電流

これらの曲線は、光出力（Iv）が順方向電流（IF）とともにどのように増加するかを示しています。推奨動作範囲内（最大20mA DCまで）では、一般的に線形関係にあります。絶対最大電流を超えて動作すると、接合部温度の超線形増加や光出力・寿命の急速な劣化を引き起こす可能性があります。

4.3 スペクトル分布

明示的にグラフ化されていませんが、ピーク発光波長（λP）、主波長（λd）、スペクトル線半値幅（Δλ）のパラメータがスペクトル特性を定義します。Δλは色純度を示し、値が小さいほど単色光に近くなります。青LEDのΔλが最も広く（35nm）、緑が最も狭い（15nm）です。

5. 機械的・パッケージング情報

5.1 外形寸法

本デバイスは黒色プラスチック製直角ホルダーを備えた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機械的注記：

• 全ての寸法はミリメートル（インチ）単位。
• 特に記載がない限り、公差は±0.25mm（.010\"）。
• ホルダー（ハウジング）材質は黒色プラスチック。
• LED1は緑（黄緑）色で、緑色拡散レンズを備える。
• LED2は赤色で、白色拡散レンズを備える。
• LED3およびLED4は青色で、白色拡散レンズを備える。

正確な寸法図はデータシート内で参照されており、リード間隔、本体サイズ、取り付け穴位置など、PCBフットプリント設計に不可欠な寸法を提供します。

5.2 極性識別

スルーホールLEDの場合、極性は通常リード長（長いリードがアノード）またはレンズ・ハウジング上のフラットスポットで示されます。データシートの外形図には、カソード（通常は短いリードまたはフラットエッジに最も近いリード）が明確にマークされているはずです。正しい極性はデバイス動作に不可欠です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 保管条件

保管環境は30°Cまたは相対湿度70%を超えないようにしてください。元のパッケージから取り出したLEDは、3ヶ月以内に使用してください。元のパッケージ外での長期保管の場合は、乾燥剤入りの密閉容器または窒素環境デシケーター内で保管してください。

6.2 洗浄

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洗浄溶剤を使用してください。プラスチックレンズやハウジングを損傷する可能性のある強力な化学薬品は避けてください。

6.3 リード成形

LEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた位置でリードを曲げてください。リードフレームの基部を支点として使用しないでください。常温ではんだ付け前にリード成形を行ってください。PCB組立時には、部品への過度の機械的ストレスを避けるため、可能な限り最小のクリンチ力を使用してください。

6.4 はんだ付けパラメータ

レンズ/ホルダーの基部からはんだ付け点まで最低2mmのクリアランスを確保してください。レンズ/ホルダーをはんだに浸漬しないでください。

重要：過度の温度や時間はレンズの変形や故障の原因となります。IRリフローはこのスルーホール製品には適していません。最大フローはんだ付け温度は、ホルダーの熱変形温度（HDT）や融点を定義するものではありません。

7. パッケージングおよび発注情報

7.1 梱包仕様

データシートには専用の梱包仕様セクション（7/10ページ参照）が含まれています。これは、部品が通常、静電気防止チューブ、リール、またはトレイで供給される方法を詳細に説明し、パッケージあたりの数量、リール寸法、自動ハンドリングのための向きに関する情報を含みます。

7.2 型番規則

部品番号LTL42FGRBBH281は、主要な属性をコード化している可能性があります。一般的な規則には、シリーズ（LTL）、サイズ/パッケージコード（42）、色（複数の色の組み合わせのFGRB）、および特定のバリアント/光学コード（BH281）が含まれます。正確な解読はメーカーの製品ガイドで確認する必要があります。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列接続する際に均一な輝度を確保するには、各LEDに直列に電流制限抵抗を使用する必要があります（回路モデルA）。個別の抵抗なしでLEDを直接並列接続すること（回路モデルB）は避けてください。順方向電圧（VF）のわずかなばらつきが、電流分担、したがって輝度に大きな差を生じさせるためです。

回路A（推奨）：[Vcc] -- [抵抗] -- [LED] -- [GND]。並列接続された各LEDに対して、別々の抵抗-LED分岐。

回路B（均一性のため非推奨）：[Vcc] -- [抵抗] -- [LED1 // LED2 // LED3] -- [GND]。

8.2 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気に敏感です。予防措置には以下が含まれます：

• 取り扱い時には導電性リストストラップまたは静電気防止手袋を使用する。
• すべての機器、作業台、保管ラックが適切に接地されていることを確認する。
• 取り扱い中に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する。

8.3 熱に関する考慮事項

消費電力は低い（52-76 mW）ですが、動作温度範囲（-30°C ～ +85°C）内で接合部温度を維持することは、長寿命と安定した光出力にとって重要です。PCB上で十分な間隔を確保し、筐体内の周囲温度を考慮してください。最大DC電流付近またはその値で動作すると、より多くの熱が発生します。

9. 技術比較と差別化

LTL42FGRBBH281は、そのカテゴリにおいて以下の特定の利点を提供します：

• 単一パッケージ内マルチカラー：異なる拡散レンズを備えた複数のLEDチップ（緑/黄緑、赤、青）を統合し、マルチステータス表示に適しています。
• 直角ホルダー：黒色直角ハウジングは、PCBへの取り付けを容易にし、定義された視認方向を提供してコントラストを向上させるように設計されています。
• 積み重ね可能な設計：ハウジング設計により積み重ねが可能で、バーグラフやマルチセグメント表示用の垂直または水平アレイの作成を可能にします。
• スルーホールの信頼性：PCBへの堅牢な機械的接続を提供し、振動を受けるアプリケーションや手動組立/修理が必要なアプリケーションに適しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: 赤色LEDのように青色LEDを20mAで駆動できますか？

A: 絶対最大定格表は、すべての色に対してDC順方向電流20mAを規定しています。ただし、電気的特性表では、青色と緑色はIF=10mA、赤色はIF=20mAの試験条件がリストされています。信頼性の高い長期動作のためには、青色および緑色LEDは10mA付近またはその値で動作させることをお勧めします。これは、それらの光学仕様が保証されている条件だからです。これを超えると寿命が短くなったり色がずれたりする可能性があります。

Q2: 青色LEDの逆方向電流（10μA）が緑/赤色（100μA）よりもはるかに低いのはなぜですか？

A: この違いは、使用される半導体材料（青色はInGaN、赤/緑色はAlInGaP）に固有のものです。逆方向リーク電流を含むダイオード接合特性は、材料のバンドギャップと製造プロセスによって異なります。

Q3: ピーク波長（λP）と主波長（λd）の違いは何ですか？

A: ピーク波長は、スペクトルパワー分布が最大となる単一波長です。主波長はCIE色度図から導出され、光の知覚される色を表します。これは、色感覚に一致する単一波長です。λdは、人間中心のアプリケーションにおける色指定により関連性があります。

Q4: ヒートシンクは必要ですか？

A: 低消費電力（青色で最大76mW）を考慮すると、指定された電流制限内での標準動作には、専用のヒートシンクは通常必要ありません。ほとんどの環境では、リード周囲にある程度の銅面積を持つ適切なPCBレイアウトで放熱に十分です。

11. 実用的なアプリケーション事例

シナリオ：産業用コントローラ向け多機能ステータスインジケータの設計

産業用プログラマブルロジックコントローラ（PLC）は、複数の状態を表示する単一のインジケータを必要としています：待機（緑）、動作中（点滅緑）、故障（赤）、通信中（青）。

設計実装：

1. LTL42FGRBBH281は、1つのスルーホールパッケージに統合されたマルチカラー機能のために選択され、3つの別々のLEDを使用する場合と比較して基板スペースを節約します。

2. マイクロコントローラのGPIOピンが各LEDのカソード（電流制限抵抗を介して）に接続され、アノードは電源ラインに接続されます。これにより、各色を独立して制御できます。

3. 抵抗値は R = (Vcc - VF) / IF を使用して計算されます。5V電源の場合：R_緑/赤 ≈ (5V - 2.5V) / 0.01A = 250Ω；R_青 ≈ (5V - 3.8V) / 0.01A = 120Ω。標準抵抗値（270Ωおよび120Ω）が選択されます。

4. 直角ハウジングにより、インジケータをPCBの端に取り付け、パネルの切り欠きを通して外側を向くようにすることができます。黒色ハウジングは、パネルに対して高いコントラストを確保します。

5. ソフトウェアは、緑色LEDピンをトグルすることで動作中状態の点滅パターンを制御します。

この設計は、製品の主要な特徴であるマルチカラー統合、組立の容易さ、高コントラストハウジングを活用しています。

12. 動作原理

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッセンスによって光を放出する半導体p-n接合デバイスです。接合の内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると、n領域からの電子が活性領域でp領域からの正孔と再結合します。この再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。放出される光の波長（色）は、活性領域で使用される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ます。LTL42FGRBBH281は、赤色および緑色発光にAlInGaPを、青色発光にInGaNを利用しています。プラスチックレンズは、光を集光し、半導体ダイを保護し、拡散された場合には指向角を広げて光の外観を柔らかくする役割を果たします。

13. 技術トレンド

スルーホールLEDランプは、成熟した信頼性の高いパッケージング技術を表しています。現在の業界トレンドは、フットプリントの小ささ、自動ピックアンドプレース組立への適合性、低プロファイルのため、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（例：0603、0805、1206、およびより大きなパワーパッケージ）への強い移行を示しています。しかし、LTL42FGRBBH281のようなスルーホール部品は、極端な機械的堅牢性を必要とするアプリケーション、高電圧絶縁、手動組立/修理、教育キット、または直角視認や積み重ね機能が特に有利な場合など、特定のニッチで関連性を保っています。この技術は、スルーホール形状であっても、半導体材料（例：より高い効率、より良い演色性）やプラスチック成形技術の改善の恩恵を受け続けています。