スルーホールLEDランプ LTL-R42FGG1H214T データシート - 寸法 - 電圧2.0V - 電力52mW - 黄緑色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、基板インジケータ（CBI）として特別に設計されたスルーホール実装型LEDランプの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、LED素子と一体型の黒色プラスチック製直角ホルダー（ハウジング）で構成されています。この設計は、電子回路基板上での視認性の高い状態表示を目的としています。

1.1 主な特長と利点

本製品は、電子機器アプリケーションにおける性能と使いやすさを向上させるいくつかの主要な特長を備えています：

• 高コントラスト設計：点灯したLEDとの高いコントラスト比を実現するために黒色のハウジング材が選択されており、視認性が向上しています。
• 拡散レンズ：レンズは緑色の拡散タイプであり、発光を柔らかく広げてグレアを低減し、より均一な外観を実現します。
• 高効率性：本デバイスは、高い発光効率を維持しながら低消費電力であることが特徴です。
• 環境適合性：本製品は鉛フリーであり、有害物質使用制限（RoHS）指令に準拠しています。
• LED技術：光源にはAlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）半導体チップが使用されており、黄緑色スペクトルで発光します。
• 自動実装対応：部品はテープ＆リール包装で供給され、自動ピック＆プレース実装プロセスに適しています。

1.2 対象アプリケーションと市場

このLEDインジケータは、複数の産業にわたる幅広い電子機器に適しています：

• コンピュータシステム：マザーボード、サーバー、周辺機器の状態表示灯。
• 通信機器：ネットワークハードウェア、ルーター、スイッチの信号灯および状態表示灯。
• 民生電子機器：電源投入表示灯、家電製品およびAV機器の機能状態表示灯。
• 産業制御機器：自動化・制御システムにおける機械状態、故障表示灯、パネル照明。

2. 詳細技術パラメータ分析

このセクションでは、標準試験条件（TA=25°C）下におけるデバイスの動作限界と性能特性の詳細な内訳を示します。

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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。信頼性の高い性能のため、これらの限界値付近での動作は推奨されません。

• 許容損失（Pd）：52 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。
• ピーク順電流（I_FP）：60 mA。この電流はパルス条件（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。
• 連続順電流（I_F）：20 mA。これは連続DC動作における推奨最大電流です。
• 電流ディレーティング：周囲温度30°Cを超えると、最大許容連続順電流は摂氏1度あたり0.27 mAの割合で直線的に低減する必要があります。
• 動作温度範囲：-30°C ～ +85°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作するように設計されています。
• 保存温度範囲：-40°C ～ +100°C。
• リードはんだ付け温度：最大5秒間、260°C（素子本体から2.0mm (0.079インチ)の位置で測定）。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、指定条件（I_F= 10mA, TA=25°C）で動作させた場合のデバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度（I_V）：8.7 mcd（最小）、15 mcd（代表）、29 mcd（最大）。これは発光の知覚される強さを測定したものです。保証値には±15%の試験許容差が含まれます。
• 指向角（2θ_1/2）：100度（代表）。これは、光度が軸上測定値の半分となる全角度です。
• ピーク発光波長（λ_P）：572 nm（代表）。スペクトル発光が最も強い波長です。
• 主波長（λ_d）：566 nm（最小）、569 nm（代表）、574 nm（最大）。これは、CIE色度図から導出され、光の知覚される色を最もよく表す単一波長です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：15 nm（代表）。発光のスペクトル純度または帯域幅の尺度です。
• 順方向電圧（V_F）：1.6 V（最小）、2.0 V（代表）、2.5 V（最大）。指定された順電流が流れるときの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時、100 µA（最大）。重要：本デバイスは逆バイアス下での動作を想定していません。この試験条件は特性評価のみを目的としています。

3. ビニングシステム仕様

アプリケーションにおける一貫性を確保するため、LEDは主要な光学パラメータに従って選別（ビニング）されます。これにより、設計者は特定の輝度と色の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

LEDは、I_F= 10mAで測定された光度に基づいてビンに分類されます。各ビンの限界値には±15%の許容差があります。

• ビン L3：8.7 mcd（最小） ～ 12.6 mcd（最大）
• ビン L2：12.6 mcd（最小） ～ 19 mcd（最大）
• ビン L1：19 mcd（最小） ～ 29 mcd（最大）

3.2 主波長（色相）ビニング

LEDは色の一貫性を管理するため、主波長によってもビニングされます。各ビン限界値の許容差は±1 nmです。

• ビン H06：566.0 nm ～ 568.0 nm
• ビン H07：568.0 nm ～ 570.0 nm
• ビン H08：570.0 nm ～ 572.0 nm
• ビン H09：572.0 nm ～ 574.0 nm

4. 性能曲線分析

具体的なグラフデータは原資料で参照されていますが、このようなLEDの代表的な性能曲線は、主要パラメータ間の関係を示すものです。これらは詳細な回路設計や非標準条件下でのデバイス挙動を理解するために不可欠です。

4.1 代表的な特性曲線

設計者は、以下の曲線を分析することが想定されます：

• 順電流 vs. 順電圧（I-Vカーブ）：指数関数的関係を示し、必要な駆動電圧と直列抵抗値の決定に重要です。
• 光度 vs. 順電流：最大定格まで、光出力が電流とともにどのように増加するかを示します。
• 光度 vs. 周囲温度：周囲温度と駆動電流の影響を受ける接合温度の上昇に伴う光出力のディレーティングを示します。
• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、約572 nmでのピークとスペクトル幅を示します。
• 指向角パターン：発光強度の角度分布を示す極座標プロットです。

5. 機械的・梱包情報

5.1 外形寸法

本デバイスは直角スルーホール実装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：

• 主要な寸法はすべてミリメートルで提供され、括弧内にインチ単位が記載されています。
• 特に指定がない限り、一般的な公差は±0.25mm (±0.010\")が適用されます。
• ハウジング材質は黒/ダークグレーのプラスチックです。
• 一体型のLEDは黄緑色で、緑色の拡散レンズを備えています。

5.2 梱包仕様

部品は自動実装用に供給されます。

• キャリアテープ：黒色導電性ポリスチレン合金製、厚さ0.50 mm ±0.06 mm。
• テープ寸法：10スプロケットホールピッチの累積公差は±0.20 mmです。
• リール数量：標準13インチリールあたり350個入りです。
• リール寸法：自動設備との互換性のために、標準リール寸法（例：PS6タイプ）が使用されます。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

信頼性を維持し損傷を防ぐため、適切な取り扱いが重要です。

6.1 保管と洗浄

• 保管：元の梱包外での長期保管（3ヶ月超）の場合、乾燥剤入り密閉容器または窒素雰囲気を使用してください。推奨保管条件は、温度≤30°C、相対湿度≤70%です。
• 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でのみ洗浄してください。

6.2 リード成形とPCB実装

• リードは、LEDレンズ基部から少なくとも3mm離れた位置で曲げてください。レンズ基部を支点として使用しないでください。
• すべてのリード成形は室温で、かつ soldering.
• PCBへの挿入時は、部品に機械的ストレスがかからない最小限のクリンチ力で行ってください。

6.3 はんだ付けプロセス

レンズ/ホルダーの基部からはんだ付け点まで、最低2mmの距離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。

• 手はんだ付け（はんだごて）：最大温度350°C、接合部あたり3秒以内。
• フローはんだ付け：最大予熱温度120°C、最大100秒間。最大はんだ波温度260°C、5秒以内。はんだ波がレンズ基部から2mm以内に接触しないようにしてください。
• 重要注意：過度の温度や時間は、レンズ変形やLEDの致命的な故障を引き起こす可能性があります。LEDが熱い状態でのリードへのストレスは避けてください。

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。特に並列構成で複数のLEDを使用する場合、均一な輝度を確保するためには、各LEDに直列に電流制限抵抗を使用することが強く推奨されます。

• 推奨回路（A）：各LEDが電源に直列抵抗を介して接続されます。これにより、個々のLED間の順方向電圧（V_F）の正常なばらつきを補償し、すべてのLEDが同様の電流を受け取り、したがって同様の輝度を持つことを保証します。
• 非推奨回路（B）：複数のLEDを単一の共有抵抗で直接並列接続することは推奨されません。各LEDのI-V特性のわずかな違いが大きな電流不平衡を引き起こし、輝度の不均一や、一方のデバイスで過電流が発生しながら他方は駆動不足となる可能性があります。

7.2 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気放電による損傷を受けやすいです。取り扱いおよび実装環境では以下の予防措置を実施してください：

• 作業者は接地リストストラップまたは防静電手袋を着用する必要があります。
• すべての設備、作業台、保管家具は適切に接地されていなければなりません。
• 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してください。
• ESD保護区域で作業する人員のための教育訓練および認定プログラムを維持してください。

7.3 適用範囲と制限

このLEDは、屋内および屋外の電子サイン、ならびに標準的な電子機器における一般的なインジケータ用途に適しています。設計者は、動作条件（電流、温度）が本資料に記載されている指定絶対最大定格および推奨動作条件内に留まることを確認する必要があります。

8. 技術比較と設計上の考慮事項

8.1 主要な差別化要因

基本的なLEDランプと比較して、本製品は統合された機能を提供します：

• 一体型ハウジング：直角黒色ホルダーは機械的支持を提供し、基板レイアウトを簡素化し、別個のベゼルやライトパイプを必要とせずにコントラストを向上させます。
• 拡散出力：内蔵の拡散レンズは、クリアレンズLEDと比較してより柔らかく広い視野角の光源を提供し、状態表示灯として好まれることが多いです。
• 自動化対応包装：テープ＆リール包装は、大量生産プロセスを直接サポートします。

8.2 設計チェックリスト

• 必要な光度を確認し、適切なビン（L1, L2, L3）を選択してください。
• 許容される色範囲を確認し、対応する波長ビン（H06-H09）を選択してください。
• 電源電圧（V_supply）、LEDの代表的なV_F（例：2.0V）、および希望の動作電流（≤20mA DC）に基づいて直列抵抗値を計算してください。計算式：R = (V_supply- V_F) / I_F.
• PCBレイアウトが、はんだパッドと部品本体との間に規定の2mmクリアランスを提供していることを確認してください。
• 最大電流付近または高温環境で動作する場合は、ディレーティング曲線を考慮して放熱対策を計画してください。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_P）：これは、LEDチップが最も多くの光パワーを発する物理的な波長です。半導体材料の特性です。主波長（λ_d）：これは、CIE等色関数に基づいて、人間の目が知覚する光の色を表す計算値です。この黄緑色LEDのような単色光源では、通常これらは近い値ですが、アプリケーションにおける色指定の重要なパラメータはλ_dです。

9.2 このLEDを20mAで連続駆動できますか？

はい、20mAは周囲温度25°Cにおける指定の最大連続順電流です。ただし、長期信頼性を向上させ、より高い周囲温度を考慮するため、アプリケーションの輝度要件が許す限り、10-15mAなどのより低い電流でLEDを駆動することが良い慣行です。周囲温度30°C以上ではディレーティングを適用することを忘れないでください。

9.3 電源が電流制限付きであっても、なぜ直列抵抗が必要なのですか？

専用の直列抵抗は、各LEDに対して局所的で正確な電流調整を提供します。また、過渡電圧スパイクに対する保護を提供し、並列接続時の電流バランスを助けます。システムレベルの電流制限付き電源のみに依存すると、特に電源の調整が極めて厳密でない場合や配線インピーダンスが異なる場合、個々のLED部品に対して十分な保護やバランスが提供されない可能性があります。

10. 実用的なアプリケーション例

10.1 デュアルステータスインジケータパネルの設計

シナリオ：ネットワークルーターに2つのステータスLEDが必要です：電源オン（点灯）とネットワークアクティビティ（点滅）。両方とも暗いパネル上で明確に視認可能である必要があります。

設計手順：

1. 部品選定：高コントラストの黒色ハウジングと拡散緑色光のため、このLEDが適しています。色の一貫性（例：H07）と十分な輝度（例：L2）のビンを選択してください。
2. 回路設計：ルーターのメインボードは3.3Vラインを提供します。目標電流10mAの場合：
   
   R = (3.3V - 2.0V) / 0.010A = 130オーム。最も近い標準値である130Ωまたは150Ωを使用できます。
3. PCBレイアウト：LEDを基板端に配置します。直角設計により、基板に対して垂直方向、つまりパネルの切り欠き面を向くように配置できます。はんだパッドが取り付け穴の端から>2mm離して配置され、必要なクリアランスが維持されていることを確認してください。
4. 駆動：電源オンLEDは、直列抵抗を介して3.3Vラインに直接接続されます。ネットワークアクティビティLEDは、直列抵抗を介してメインマイクロコントローラのGPIOピンに接続され、ソフトウェア制御による点滅が可能です。
5. 結果：均一な色と輝度を持つ、クリーンで信頼性の高いインジケータソリューションであり、テープ＆リール供給による自動プロセスで容易に実装できます。

11. 技術原理

11.1 LED動作原理

発光ダイオード（LED）は、半導体p-n接合ダイオードです。順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子が接合の活性領域内で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により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。発光の特定の波長（色）は、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。この場合は、黄緑色発光のためのAlInGaPです。チップ上の拡散レンズはエポキシ樹脂または類似の材料で作られており、光を散乱させてより広く均一なビームパターンを作り出します。

12. 業界動向と背景

12.1 インジケータLEDの進化

基本的なインジケータLEDは依然として不可欠ですが、より広い色域を持つ高効率材料（InGaNなど）への移行、より低い動作電流、小型化のための表面実装デバイス（SMD）パッケージへの動向があります。しかし、このようなスルーホール部品は、より高い機械的堅牢性を必要とするアプリケーション、試作や少量生産での手動実装の容易さ、またはパネル実装に特に有利な直角形状が求められる場合などで関連性を維持しています。ここで見られるように、ハウジングとLEDの統合は、エンドユーザーの組立プロセスを簡素化する付加価値のあるアプローチを表しています。