T-1 3/4 白色LEDランプ データシート - 5mm径 - 順電圧3.6V - 消費電力120mW - 技術文書

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輝度白色発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。本デバイスは、InGaN（窒化インジウムガリウム）技術を利用して白色光を生成し、ウォータークリアレンズを備えた一般的なT-1 3/4（5mm）径パッケージに封止されています。低消費電力と高効率を実現するよう設計されており、信頼性の高い性能が求められる多様な表示灯および照明用途に適しています。

このLEDの中核的な利点は、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。低電流要件により集積回路との互換性があります。汎用性の高い実装能力により、様々な電子アセンブリへの柔軟な統合が可能です。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

これらの限界を超えて動作させると、永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 消費電力（Pd）：120 mW。これはLEDが熱として放散できる最大総電力です。
• ピーク順電流（I_FP）：100 mA。これは最大許容パルス電流であり、デューティサイクル1/10、パルス幅0.1msの条件下で規定されています。短時間の高強度パルスに対応するため、DC定格よりも大幅に高くなっています。
• DC順電流（I_F）：30 mA。これは、信頼性の高い長期動作のために推奨される最大連続順電流です。
• 動作温度範囲（T_opr）：-25°C から +80°C。LEDはこの周囲温度範囲内で機能するよう設計されています。
• 保管温度範囲（T_stg）：-30°C から +100°C。
• リードはんだ付け温度：LED本体から1.6mm（0.063インチ）の位置で測定し、5秒間260°C。これは、手はんだやフローはんだ付け中にリードが耐えられる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周囲温度（T_a）25°Cで測定され、デバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度（I_v）：順電流（I_F）20mAにおいて10000 - 16000 mcd（ミリカンデラ）。これは特定の方向に放射される光の知覚される強さの尺度です。実際の値は±15%の許容差があり、ビンに分類されます（第3章参照）。測定はCIEの視感度曲線に従います。
• 指向角（2θ_1/2）：15度（代表値）。これは光度がピーク軸値の半分に低下する全角度です。このような狭い指向角は、より集光されたスポットライトのようなビームを示します。
• 色度座標（x, y）：I_F= 20mAにおいて、約0.30, 0.30。これらの座標は、CIE 1931色度図上の白色光の色点を定義します。より厳密な色制御のために特定のビンが定義されています（第3章参照）。
• 順電圧（V_F）：I_F= 20mAにおいて、3.3V（最小） / 3.6V（最大）。これは動作時のLED両端の電圧降下です。一貫性のためにビニングも行われます。
• 逆電流（I_R）：逆電圧（V_R）5Vにおいて、100 µA（最大）。重要注意：このパラメータは試験目的のみです。LEDは逆バイアス動作用に設計されておらず、実際の回路で逆電圧を印加するとデバイス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

量産における一貫性を確保するため、LEDは性能ビンに分類されます。これにより、設計者は輝度、電圧、色の特定の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度（I_v）ビン

I_F=20mAにおける最小および最大光度値に基づく：

• Y1：10000 - 13000 mcd
• Z1：13000 - 17000 mcd
• Z2：17000 - 22000 mcd

15%の測定許容差が適用されます。

3.2 順電圧（V_F）ビン

I_F=20mAにおける順電圧に基づく：

• 3H：2.75V - 3.00V
• 4H：3.00V - 3.25V
• 5H：3.25V - 3.50V
• 6H：3.50V - 3.60V

15%の測定許容差が適用されます。

3.3 色相（色度）ビン

CIE 1931図上の（x,y）座標の四角形によって定義されます。例：

• ビン40：特定の白色点を中心とした四角形を形成する座標。
• ビン50, 60, 70：徐々に異なる色座標を持つ後続のビンで、より冷たい白色からより暖かい白色トーンまで選択が可能です（正確な解釈には図面が必要です）。

色度座標測定許容差±0.01が適用されます。

4. 性能曲線分析

データシートで特定のグラフが参照されていますが、このようなLEDの代表的な曲線には以下が含まれます：

• 相対光度 vs. 順電流（I_vvs. I_F）：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、通常は準線形の傾向を示します。電圧制御よりも電流制御の重要性を強調しています。
• 順電圧 vs. 順電流（V_Fvs. I_F）：ダイオードの指数関数的なI-V特性を示します。オン閾値を超えると電圧が急激に上昇します。
• 相対光度 vs. 周囲温度（I_vvs. T_a）：接合温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示し、高出力または高周囲温度アプリケーションにおける熱管理の重要な考慮点です。

これらの曲線は、非標準条件（異なる電流または温度）下でのデバイスの挙動を理解し、正確な回路設計を行うために不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは標準的なT-1 3/4（5mm）丸形スルーホールパッケージを使用しています。主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（括弧内にインチ単位を記載）。
• 特に指定がない限り、一般的な公差±0.25mm（±0.010インチ）が適用されます。
• フランジ下の樹脂の最大突出は1.0mm（0.04インチ）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 極性識別とリード成形

通常、長いリードがアノード（陽極）を示し、短いリードまたはパッケージリムの平らな部分がカソード（陰極）を示します。データシートは重要な取り扱いルールを強調しています：

• リード成形は、はんだ付けの前、かつ通常の室温で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離れた位置で行ってください。パッケージ本体を支点として使用することは禁止されています。
• リードは常温で切断してください。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 はんだ付けパラメータ

手はんだ（はんだごて）：

• 温度：最大300°C。
• 時間：リードごとに最大3秒（1回のみ）。

• 予熱温度：最大100°C。
• 予熱時間：最大60秒。
• はんだウェーブ温度：最大260°C。
• 接触時間：最大5秒。

6.2 保管・洗浄

• 保管：推奨保管条件は、温度≤30°C、相対湿度≤70%です。元の防湿バッグから取り出したLEDは、3ヶ月以内に使用してください。長期保管の場合は、乾燥剤入りの密閉容器または窒素雰囲気を使用してください。
• 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を使用してください。

6.3 静電気放電（ESD）対策

LEDは静電気に敏感です。取り扱い上の注意点には、リストストラップや帯電防止手袋の使用、すべての設備が適切に接地されていることを確認することが含まれます。

7. 梱包・発注情報

標準的な梱包の流れは以下の通りです：

• 基本単位：防湿帯電防止バッグあたり500個または250個。
• 内箱：10袋入り、合計5,000個。
• 外箱：内箱8箱入り、合計40,000個。

特定の型番（例：LTW-2S3D7）が製品を識別します。光度ビンコードは各梱包バッグに印字されています。

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シナリオ

このLEDは、汎用インジケータランプ、ステータス表示、小型パネルのバックライト、および民生電子機器、家電、産業用制御パネル、自動車内装アプリケーション（環境仕様を満たす場合）の装飾照明に適しています。通常の電子機器を対象としています。

8.2 回路設計上の考慮点

駆動方法：LEDは電流駆動デバイスです。均一な輝度を確保するため、特に複数のLEDを並列接続する場合は、各LEDに直列の電流制限抵抗を使用することを強く推奨します（回路モデルA）。電圧源から複数のLEDを直接並列駆動すること（回路モデルB）は、個々のLED間の順電圧（V_F）のばらつきにより、電流、ひいては輝度に大きな差が生じる可能性があるため、推奨されません。

直列抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_supply- V_F) / I_F。ここで、V_FとI_FはLEDの所望の動作点です。

8.3 熱管理

これは低電力デバイスですが、長寿命化のためには最大消費電力と動作温度定格を遵守することが重要です。周囲温度が高い、または密閉空間でのアプリケーションでは、十分な空気の流れを確保するか、動作電流を減額することを検討してください。

9. 技術比較・差別化

白熱電球のような旧来の技術と比較して、このLEDははるかに優れた効率、長寿命、および低発熱を提供します。LED市場内での主な差別化要因は、標準的な5mmパッケージからの高光度（10,000+ mcd）、指向光のための狭い15度の指向角、および輝度と色の一貫性のための明確に定義されたビニング構造という特定の組み合わせです。RoHS準拠は標準要件ですが、現代の電子機器製造にとって重要な機能です。

10. よくある質問（FAQ）

Q: 抵抗なしで5V電源から直接このLEDを駆動できますか？
A:No.これはおそらくLEDを破壊します。順電圧は約3.6Vです。5Vを印加すると過剰な電流が流れ、最大DC定格を超えます。常に直列の電流制限抵抗を使用してください。

Q: ピーク順電流（100mA）とDC順電流（30mA）の違いは何ですか？
A: LEDはより高い電流（100mA）の短いパルスを扱うことができますが、低いデューティサイクルの場合のみです。連続動作の場合、電流は30mAを超えてはなりません。DC定格を超えると過剰な熱が発生し、急速に劣化します。

Q: なぜ指向角が15°と非常に狭いのですか？
A: ウォータークリアレンズと内部ダイリフレクタは、光を集光ビームに整列させるように設計されています。これは、パネルインジケータのように正面から見る必要があるアプリケーションに理想的です。

Q: 色相ビン（40、50など）はどのように解釈すればよいですか？
A: これらのビンは、CIE色度図上の異なる領域を表します。低い数字（例：ビン40）は通常、異なる相関色温度（CCT）を持つ白色光に対応します。正確な色合わせのためには、完全なデータシートに記載されている特定の色度図と座標範囲を参照してください。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：10個の同一の白色LEDを使用したステータスインジケータパネルの設計。利用可能な電源は12V DCです。目標は明るく均一な照明を実現することです。

設計ステップ：

1. 回路トポロジー：均一性を確保するために、10個のLEDを直列に接続し、それぞれに独自の抵抗を使用します（または、V_Fビンが厳しい場合は、ストリング全体に単一の高ワット数抵抗を使用します）。V_F variation.
2. 動作点：順電流（I_F）を選択します。安全で明るいポイントは20mAで、これは試験条件であり、最大30mA以内です。
3. 電圧計算：最悪ケースのV_Fをビン6Hから想定：3.6V。10個のLEDを直列に接続した場合、合計V_F= 36V。これは12V電源を超えるため、10個すべてを直列接続することは不可能です。代わりに、5個のLEDを直列に接続した2つの並列ブランチを使用します。
4. 1ブランチ（5個のLED）の抵抗計算：
   合計V_F（5個のLED）= 5 * 3.6V = 18V。これはすでに12Vを超えているため、このアプローチも失敗します。再評価：12V電源では、直列に接続できるLEDは数個のみです。3個のLEDを直列に接続した場合：V_F= 10.8V。抵抗R = (12V - 10.8V) / 0.020A = 60オーム。抵抗の電力P = I²R = (0.02^2)*60 = 0.024Wなので、標準の1/4W抵抗で十分です。10個のLEDを作るには、4つのそのようなストリング（3+3+3+1）が必要で、各ストリングに適切な抵抗を使用します。
5. 実装：この設計は、ストリングごとに均一な輝度を提供し、各LEDを独自の電流制限で保護します。

12. 動作原理の紹介

この白色LEDは、InGaN半導体技術に基づいています。黄色蛍光体を塗布した青色ダイを使用する従来の白色LEDとは異なり、データシートはInGaN Whiteを指定しており、これは通常、同様の原理を示しています：半導体チップが青色光を発します。この青色光が、パッケージ内の黄色（または黄色と赤色）の蛍光体コーティング層を励起します。チップからの青色光と蛍光体からの黄色/赤色光の組み合わせが混ざり合い、人間の目には白色に見える光を生成します。蛍光体の特定の混合が、白色光の相関色温度（CCT）と演色性評価数（CRI）を決定します。ウォータークリアレンズは、混合された光全体を最小限の拡散で通過させ、狭い指向角に貢献します。

13. 技術トレンド

白色LED技術の発展は、効率（ルーメン毎ワット）、色品質（CRIとCCTの一貫性）、およびコスト削減の継続的な改善によって推進されています。表面実装デバイス（SMD）LEDは、小型化と自動組立への適応性の高さから新設計を支配していますが、このT-1 3/4パッケージのようなスルーホールLEDは、試作、ホビイストプロジェクト、修理作業、および堅牢な機械的実装またはディスクリートパッケージからのより高い単点輝度を必要とするアプリケーションにおいて依然として関連性があります。材料科学のトレンドは、より効率的で安定した蛍光体の開発、および光取り出しと熱性能を改善するための新しい半導体構造の探求に焦点を当てています。根本的な推進力は、すべてのセクターにおけるより持続可能でエネルギー効率の高い照明ソリューションに向かっています。