LTL-R42NM1H229 LEDランプ データシート - スルーホール - 黄/緑 - 20mA - 52mW - 技術文書

1. 製品概要

LTL-R42NM1H229は、回路基板インジケータ（CBI）として設計されたスルーホールLEDランプです。黒色プラスチック製の直角ホルダー（ハウジング）と、2つの異なるLEDランプで構成されています。この部品はプリント基板（PCB）への容易な実装を目的として設計されており、状態表示のための信頼性が高くコスト効率の良いソリューションを提供します。

1.1 主な利点

• 実装の容易さ：回路基板へのシンプルで効率的な実装に最適化された設計です。
• コントラストの向上：黒色のハウジング素材は高いコントラスト比を提供し、点灯したLEDの視認性を向上させます。
• エネルギー効率：低消費電力と高発光効率を特徴とします。
• 環境適合性：これはRoHS（有害物質の使用制限）指令に準拠した鉛フリー製品です。
• デュアルカラーオプション：標準的な黄色（約589nm）と緑/黄緑色（約569nm）という2つの異なるLED色を統合しています。

1.2 対象アプリケーション

このLEDランプは、明確な状態表示またはインジケータライトを必要とする幅広い電子機器に適しています。主な適用分野は以下の通りです：

• 通信機器
• コンピュータおよび周辺機器
• 民生用電子機器
• 産業用制御システム

2. 技術パラメータ詳細

このセクションでは、LTL-R42NM1H229 LEDランプに規定されている主要な電気的、光学的、および熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な分析を提供します。

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発生す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。

• 消費電力（P_D）：LEDあたり52 mW。これは、周囲温度（T_A）25°CにおいてLEDが連続的に放散できる最大電力です。この限界を超えると熱損傷のリスクがあります。
• ピーク順電流（I_FP）：60 mA。この電流はパルス条件下（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 0.1ms）でのみ許容されます。DC動作には使用しないでください。
• DC順電流（I_F）：20 mA。これは、信頼性の高い長期動作のための推奨最大連続順電流です。
• 動作温度範囲：-30°C から +85°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で機能するように設計されています。
• 保存温度範囲：-40°C から +100°C。動作していない場合、デバイスはこれらの限界内で安全に保管できます。
• リードはんだ付け温度：LED本体から2.0mm（0.079インチ）の位置で測定し、最大5秒間260°C。これは、手作業または波はんだ付けプロセス中の熱プロファイル耐性を定義します。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、特に断りのない限り、T_A=25°C、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）：明るさの主要な尺度です。
  • 黄色LED：代表値 11 mcd、範囲 3.8 mcd（最小）から 30 mcd（最大）。
  • 緑/黄緑色LED：代表値 19 mcd、範囲 8.7 mcd（最小）から 50 mcd（最大）。
  • 注記：測定には±15%の試験公差が含まれます。緑色LEDはより高い代表的な明るさを示します。
• 視野角（2θ_1/2）：両色とも100度。この広い視野角により、LEDはその軸に対する広範囲の位置から視認可能です。
• ピーク波長（λ_P）：発光強度が最も高い波長です。
  • 黄色：591 nm
  • 緑：572 nm
• 主波長（λ_d）：光の知覚される色を表します。
  • 黄色：589 nm（範囲 584-594 nm）
  • 緑/黄緑色：569 nm（範囲 566-574 nm）
• スペクトル半値幅（Δλ）：両色とも約15 nmで、比較的狭く純粋な色の発光を示します。
• 順方向電圧（V_F）：代表値 2.0V、I_F=10mAでの最大値 2.5V。この低電圧は一般的な低電圧論理回路と互換性があります。
• 逆方向電流（I_R）：V_R=5Vでの最大 100 μA。重要な注意：このデバイスは逆バイアス下での動作を想定していません。このパラメータは試験目的のみです。回路内で逆電圧を印加すると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

この製品は、光度（I_V）と色相（主波長）に基づいてLEDを分類するビニングシステムを使用しています。これにより、生産ロット内の一貫性が確保されます。

3.1 光度ビニング

LEDは、10mAでの測定された光出力に基づいてビン（A、B、C、D）に仕分けられます。仕様書では、各I_Vビン限界に対して±15%の公差が記載されています。これは、同じビン内のLEDは明るさレベルが非常に近いことを意味し、複数のインジケータ間で均一な外観を必要とするアプリケーションにとって重要です。

3.2 色相（波長）ビニング

LEDはさらに主波長によって分類されます。各色相ビンの公差は±1nmです。この厳密な管理により、同じ公称色（黄色または緑）の個々のLED間の色のばらつきが最小限に抑えられ、美的な一貫性と色分けされたインジケータシステムにとって重要です。

ビン表（例：L2、L3、H06、3STなどのコード）は、光度と色相ビンの特定の組み合わせを最終製品コード（A、B、C、D）に関連付け、アプリケーション要件に基づいた正確な選択を可能にします。

4. 性能曲線分析

PDFでは代表的な特性曲線が参照されていますが、標準的なLEDの動作は以下のように推測できます：

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

LEDはダイオードであり、非線形のI-V関係を示します。順方向電圧（V_F）は負の温度係数を持ち、接合温度が上昇するとわずかに減少します。10mAでの指定されたV_F（約2.0-2.5V）は、駆動回路の電流制限抵抗を設計するための重要なパラメータです。

4.2 光度対順電流

光出力（I_V）は、推奨動作範囲内（最大20mAまで）では順電流（I_F）にほぼ比例します。この電流を超えてLEDを駆動すると明るさは増加しますが、消費電力と接合温度も上昇し、寿命の短縮や色ずれを引き起こす可能性があります。

4.3 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。光度は通常、接合温度が上昇すると減少します。指定された動作温度範囲（-30°C から +85°C）は、公表された光学特性が有効である周囲条件を定義します。より高い温度での動作は、光出力の低下をもたらします。

5. 機械的・包装情報

5.1 外形寸法

このデバイスは直角スルーホール設計を採用しています。主要な寸法に関する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、寸法図に特に記載がない限り、デフォルトの公差は±0.25mmです。
• ハウジング素材は黒色プラスチックです。
• LED1は緑/黄緑色で、対応する緑色の拡散レンズを備えています。
• LED2は黄色で、対応する黄色の拡散レンズを備えています。

注記：正確な寸法図はデータシートで参照されていますが、ここではテキスト形式では再現されていません。設計者は正確な配置とフットプリントの詳細については原図を参照する必要があります。

5.2 極性の識別

スルーホールLEDの場合、カソードは通常、LEDレンズの平らな端、短いリード、またはハウジング上のマーキングで識別されます。データシートの寸法図には極性が明確に示されているはずです。正しい極性は必須です。逆接続では点灯せず、逆電圧が5Vを超えるとデバイスを損傷する可能性があります。

5.3 包装仕様

この製品は、自動実装または手作業の取り扱いに適した包装で供給されます。包装仕様には、リール、チューブ、またはトレイごとの数量、およびピックアンドプレースマシンを容易にするか、輸送および保管中の損傷を防ぐための包装内の部品の向きが詳細に記載されています。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

適切な取り扱いは、信頼性を確保し損傷を防ぐために重要です。

6.1 保管条件

元の防湿バッグの外での長期保管の場合、LEDは≤30°C、相対湿度≤70%で保管することを推奨します。元の包装から取り出した場合は、3か月以内に使用してください。より長期間の保管には、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素雰囲気を使用してください。

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溶剤のみ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または不明な化学洗浄剤は避けてください。

6.3 リード成形

リードを曲げる必要がある場合は、室温ではんだ付けの前に行う必要があります。曲げはLEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた場所で行ってください。LED本体を支点として使用しないでください。PCBへの挿入時は最小限の力で行い、リードやエポキシシールへの機械的ストレスを避けてください。

6.4 はんだ付けパラメータ

重要な規則：はんだ付け点とLEDレンズ基部の間の最小距離を2mm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。

• はんだごて：最高温度350°C。リードあたり最大接触時間3秒。1回のみ行ってください。
• 波はんだ付け：
  • 予熱：最大120°C、最大100秒。
  • はんだ波：最大260°C。
  • はんだ付け時間：最大5秒。
  • 浸漬位置：レンズ基部から2mm以上離す。
• 警告：過度の温度や時間は、プラスチックレンズを溶かし、エポキシを劣化させ、または半導体接合の致命的な故障を引き起こす可能性があります。

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。安定した動作と長寿命を確保するために、各LEDと直列に電流制限抵抗を使用する必要があります。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算されます：R = (V_電源- V_F) / I_F。ここで、V_FはLED順方向電圧（設計マージンのために代表値または最大値を使用）、I_Fは目的の順電流（≤20mA）です。

回路モデルA（推奨）：各LEDに専用の電流制限抵抗があります。これは各LEDのI-V特性のわずかなばらつきを補償するため、最高の明るさの均一性と個別の電流制御を提供します。

回路モデルB（均一性には非推奨）：複数のLEDが単一の共有抵抗と並列に接続されています。これは、順方向電圧の自然なばらつきにより、LED間で明るさに大きな差が生じる可能性があります。わずかに低いV_Fを持つ1つのLEDはより多くの電流を引き、より明るく見え、電流の偏りや不均一な摩耗を引き起こす可能性があります。

7.2 ESD（静電気放電）保護

LEDは静電気放電に敏感です。取り扱いおよび実装中には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する必要があります。
• すべての作業台、工具、および機器は適切に接地する必要があります。
• 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。
• 担当者のためのESDトレーニングおよび認定プログラムを実施してください。

7.3 熱管理

消費電力は低い（LEDあたり52mW）ですが、デバイスが指定された温度範囲内で動作することを確保することは、発光出力と寿命を維持するために不可欠です。LEDを他の発熱部品の近くに配置しないでください。PCB上の適切な間隔は、ある程度の自然対流冷却を可能にします。

8. 技術比較・差別化

LTL-R42NM1H229は、そのニッチにおいて特定の利点を提供します：

• 統合デュアルカラー：1つのコンパクトなハウジングに2つの異なる一般的なインジケータ色（黄色と緑/黄緑）を含めることで、2つの別々の単色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。
• 直角設計：直角ハウジングは光をPCB表面と平行に導き、視認方向が上からではなく側面からのフロントパネルまたはエッジライトインジケータアプリケーションに理想的です。
• 黒色ハウジング：LEDが消灯している際に優れたコントラストを提供し、特に明るい周囲光条件下で点灯状態をより明確にします。
• 標準スルーホールパッケージ：より精密な実装プロセスを必要とする表面実装デバイスと比較して、機械的堅牢性と試作または少量生産のための手はんだ付けの容易さを提供します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: このLEDを30mAで駆動して明るさを上げることはできますか？

A: いいえ。DC順電流の絶対最大定格は20mAです。30mAでの動作はこの定格を超えており、接合温度を大幅に上昇させ、光束維持率の低下を加速し、早期故障を引き起こす可能性が高いです。常に推奨動作条件内で使用してください。

Q2: 順方向電圧は2.0V（代表値）から2.5V（最大値）と記載されています。電流制限抵抗の計算にはどちらの値を使用すべきですか？

A: 部品公差があっても電流が最大定格を決して超えないことを保証する堅牢な設計のためには、計算に最大値 V_F（2.5V）を使用してください。これにより、LEDのV_Fが範囲の下限であっても、実際の電流が目標値以下になることが保証されます。

Q3: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A:ピーク波長（λ_P)）は、スペクトルパワー出力が最も高い物理的な波長です。主波長（λ_d)）は、人間の色知覚（CIE色度図）に基づく計算値です。LEDと同じ色に見える純粋な単色光の波長です。λ_dは知覚される色を記述するのにより関連性があります。

Q4: このLEDを屋外で使用できますか？

A: データシートには屋内および屋外の標識に適していると記載されています。ただし、紫外線、湿気、および広い温度変動に直接さらされる過酷な屋外環境では、PCBへのコンフォーマルコーティング、保護筐体、極端温度での性能確認など、追加の設計考慮が必要です。

10. 実践的な設計・使用例

シナリオ：ネットワークルーター用のデュアルステータスインジケータの設計

LTL-R42NM1H229は理想的です。緑色LEDは電源オン/システム正常を示し、黄色LEDはネットワークアクティビティまたは警告を示すことができます。

実装：

1. 部品をフロントパネル近くのPCB上に配置します。

2. 5V電源を使用して15mA駆動電流（20mA制限内）で計算された電流制限抵抗を持つ2つの独立した駆動回路を設計します：R = (5V - 2.5V) / 0.015A ≈ 167Ω（標準の180Ωまたは150Ω抵抗を使用）。

3. 緑色LEDのアノードを、正常状態でHighに設定されたGPIOピンに接続します。

4. 黄色LEDのアノードを、データアクティビティでトグルする別のGPIOピンに接続します。

5. PCBレイアウトで、はんだ付け点からレンズ基部までの2mmのクリアランスを維持することを確認します。

6. 実装中は、ESD、リード成形、およびはんだ付けガイドラインに正確に従ってください。

これにより、単一の部品フットプリントを使用した、クリーンでプロフェッショナルかつ信頼性の高い状態表示システムが実現します。

11. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッセンスを通じて光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子が活性領域でp型材料からの正孔と再結合します。この再結合プロセスは光子（光）の形でエネルギーを放出します。発光の特定の色（波長）は、LEDチップの構造に使用される半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決定されます。このデバイスの黄色と緑色は、異なる半導体材料組成（例：黄色にはAlInGaP、緑にはInGaN）を使用して実現されています。チップ上の拡散プラスチックレンズは光を広げ、広い100度の視野角を作り出します。

12. 技術トレンド

スルーホールLEDランプは、そのシンプルさと耐久性から、特に高い機械的強度が必要なアプリケーションや手作業による実装が一般的な分野で、電子機器の定番となっています。しかし、一般的な業界のトレンドは表面実装デバイス（SMD）LEDに向かっており、より小さなフットプリント、低いプロファイル、高速自動ピックアンドプレース実装ラインとの互換性を提供し、大量生産製品の製造コストを削減します。さらに、LEDチップ技術の進歩は発光効率（電気入力1ワットあたりの光出力）を継続的に向上させており、同じ明るさを達成するために低い駆動電流で済むようになり、エネルギー効率と熱性能が向上しています。注意深い電流制御、熱管理、およびESD保護の原則は、すべてのLEDパッケージタイプにわたって普遍的かつ重要です。