目次
- 1. 製品概要
- 1.1 主要特長とターゲット市場
- 2. 技術パラメータ分析
- 2.1 絶対最大定格
- 2.2 電気的・光学的特性
- 3. ビン分け表仕様
- 3.1 光度ビン分け
- 3.2 主波長ビン分け
- 4. 性能曲線分析
- 5. 機械的仕様および梱包情報
- 5.1 外形寸法
- 5.2 梱包仕様
- 6. はんだ付けおよび組立ガイドライン
- 6.1 保管および取り扱い
- 6.2 リード成形
- 6.3 はんだ付けプロセス
- 6.4 洗浄
- 7. アプリケーションおよび設計推奨事項
- 7.1 駆動回路設計
- 7.2 静電気放電(ESD)保護
- 7.3 代表的なアプリケーションシナリオ
- 8. 技術比較および設計上の考慮事項
- 9. よくある質問(技術パラメータに基づく)
- 10. 実践的設計ケーススタディ
- 11. 動作原理
- 12. 技術トレンド
1. 製品概要
本資料は、スルーホール実装型LEDインジケータランプの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、黄緑色のAlInGaP LEDチップを黒色プラスチック製の直角ホルダー内に収め、緑色のディフューズレンズを備えています。この構成は回路基板インジケータ(CBI)として設計されており、組立の容易さと基板に対する視認性の高いコントラストを提供します。
1.1 主要特長とターゲット市場
本コンポーネントの主な利点は、PCB組立の簡素化を目的とした設計、低消費電力、高効率、および鉛フリー・RoHS規格への適合です。黒色のハウジングはコントラスト比を大幅に向上させ、インジケータの視認性を高めます。コンピュータ周辺機器、通信機器、民生電子機器、産業機器など、幅広い電子機器アプリケーションでの使用を想定しています。
2. 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限界値を定義します。主要パラメータには、最大許容損失52mW、連続順方向電流(IF)20mA、パルス条件下でのピーク順方向電流60mAが含まれます。動作温度範囲は-30°Cから+85°Cと規定されています。順方向電流の減額率は、周囲温度30°C以上で0.27 mA/°Cです。リードはんだ付け温度は、LED本体から最低2.0mmの距離で、最大5秒間260°Cを超えてはなりません。
2.2 電気的・光学的特性
標準試験条件(IF=10mA、TA=25°C)で測定した場合の代表的な性能を示します。光度(Iv)の代表値は19 mcd、最小値は8.7 mcd、最大値は50 mcdで、特定のビンに分類されます。順方向電圧(VF)の代表値は2.5V、最大値は2.5Vです。主波長(λd)の代表値は569 nmで、黄緑色を定義し、スペクトル半値幅は15 nmです。指向角(2θ1/2)は、ディフューズレンズの特徴である広い100度です。
3. ビン分け表仕様
本製品は、アプリケーションにおける一貫性を確保するため、主要な光学パラメータに基づいてビン分けされています。
3.1 光度ビン分け
光度は、IF=10mAにおいて定義された最小値と最大値(8.7 mcdから50 mcdの範囲)を持つ4つのビンコード(L3、L2、L1、M1)に分類されます。各ビン限界値には±15%の許容差が適用されます。
3.2 主波長ビン分け
色合いまたは色調は、主波長ビンによって制御されます。コードH06からH09は566.0 nmから574.0 nmの範囲をカバーし、各ビン限界値に対して±1 nmの厳密な許容差を持ち、正確な色合わせを保証します。
4. 性能曲線分析
具体的なグラフデータは資料で参照されていますが、この種のデバイスの代表的な曲線としては、順方向電流と光度の関係、順方向電圧と温度の関係、および約572 nmをピークとするスペクトルパワー分布が挙げられます。これらの曲線は、設計者が異なる動作条件下でのデバイスの挙動を理解し、温度変動にわたって一貫した性能を発揮するための駆動回路を最適化するために不可欠です。
5. 機械的仕様および梱包情報
5.1 外形寸法
本デバイスは、直角黒色プラスチックホルダーに実装された標準T-1(直径3.0mm)LEDパッケージを使用します。重要な寸法には、ピン間隔および基板からレンズまでの距離が含まれます。特に指定がない限り、全ての寸法公差は±0.25mmです。ホルダー材質は黒色プラスチックと記載されています。
5.2 梱包仕様
部品は自動組立用に13インチリールで供給されます。各リールには350個が収納されています。キャリアテープは厚さ0.50 mm ±0.06 mmの黒色導電性ポリスチレン合金製です。標準的なピックアンドプレース装置との互換性のために、リールおよびキャリアテープの詳細寸法が提供されています。
6. はんだ付けおよび組立ガイドライン
6.1 保管および取り扱い
LEDは、30°C、相対湿度70%を超えない環境で保管してください。元の防湿梱包から取り出した場合は、3ヶ月以内に使用するか、乾燥剤または窒素を使用した制御された乾燥環境で保管してください。
6.2 リード成形
必要に応じて、リードはLEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた位置で曲げなければなりません。曲げる際にLED本体を支点として使用してはいけません。この作業は室温で、はんだ付け工程の前に行う必要があります。
6.3 はんだ付けプロセス
手はんだ付けおよびフローはんだ付けの両方について明確なガイドラインが提供されています。はんだ付け点とレンズ/ホルダーの基部との間には、最低2mmの距離を保たなければなりません。レンズをはんだに浸漬してはいけません。
- 手はんだ付け:はんだごて温度は最大350°C、リード1本あたり3秒以内。
- フローはんだ付け:最大120°Cで最大100秒間予熱し、その後最大260°Cのはんだウェーブに最大5秒間接触。
6.4 洗浄
必要に応じて、イソプロピルアルコールまたは同様のアルコール系溶剤を使用した洗浄が推奨されます。
7. アプリケーションおよび設計推奨事項
7.1 駆動回路設計
LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを使用する際に均一な輝度を確保するためには、各LEDに直列に個別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)。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)は推奨されません。各LEDの順方向電圧(Vf)特性のわずかなばらつきが、電流分担、ひいては輝度に大きな差を生じさせるためです。
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。取り扱いおよび組立中は適切なESD対策を実施しなければなりません。これには、接地リストストラップ、帯電防止マット、接地作業台の使用、および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イオナイザーの使用が含まれます。
7.3 代表的なアプリケーションシナリオ
このインジケータランプは、コンピュータマザーボードや周辺機器の状態表示、ネットワーク機器の信号灯、民生用機器の電源/機能表示、産業制御システムのパネル灯など、幅広いアプリケーションに適しています。直角形状は、インジケータをケースの前面または側面から視認可能にする必要がありながら、PCB上に垂直に実装する場合に特に有用です。
8. 技術比較および設計上の考慮事項
非ディフューズまたは狭指向角のLEDと比較して、本デバイスは状態表示に理想的な、より広く柔らかい光を提供します。黒色ホルダーは、明るい環境光条件でも暗い条件でも優れたコントラストを提供します。設計者は、電源電圧と所望の順方向電流(通常10-20mA)に基づいて電流制限抵抗値を慎重に考慮するとともに、抵抗での電力損失も考慮する必要があります。この電力レベルでの単一のインジケータについては、PCB上の熱管理は一般的に問題になりませんが、発熱部品をLEDに直接隣接させないようにレイアウトする必要があります。
9. よくある質問(技術パラメータに基づく)
Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか?
A: ピーク波長(λP)は、スペクトル出力が最大となる波長です(代表値572 nm)。主波長(λd)は、人間の目の色知覚(CIE表色系)から導出され、知覚される色を最もよく表す単一波長です(代表値569 nm)。色の定義には、λdがより関連性があります。
Q: このLEDを20mAで連続駆動できますか?
A: はい、20mAは最大連続DC順方向電流定格です。ただし、最長寿命と信頼性のためには、アプリケーションの輝度要件が許す限り、代表的な試験電流である10mA以下で動作させることをお勧めします。
Q: 光度ビンコードはどのように解釈すればよいですか?
A: 梱包に印字されたビンコード(例:L2)は、そのロットのLEDの保証される光出力範囲を示します。例えば、ビンL2は、10mA時にIvが12.6 mcdから19 mcdの間であることを保証します。特定のビンを選択することで、製品内の複数のユニット間で輝度の一貫性を確保できます。
10. 実践的設計ケーススタディ
ルーターのフロントパネル状態表示器を設計する場合を考えます。PCBはシャーシ内に垂直に取り付けられます。この直角LEDを使用することで、垂直PCBに直接はんだ付けし、そのレンズをケースの窓から横方向に向けることができます。設計者は、5V電源で約15mAの順方向電流を得るための電流制限抵抗を選択し、明るく鮮明なインジケータを実現します。広い100度の指向角により、デバイス前面の広い範囲から光が見えます。緑色のディフューズレンズは、室内環境に適した、まぶしくない快適な光を提供します。
11. 動作原理
本デバイスは、半導体におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。AlInGaP(アルミニウムインジウムガリウムリン)チップに順方向バイアス電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。半導体材料の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、これが発光色(この場合は黄緑色)を定義します。ディフューズエポキシレンズは光を散乱させ、より広く均一な指向角を生み出します。
12. 技術トレンド
琥珀色、黄色、緑色LEDへのAlInGaP材料の使用は、成熟した高効率技術です。より広範なLED業界における継続的な開発は、効率(ルーメン毎ワット)の向上、演色性の改善、およびより高い電力密度の実現に焦点を当てています。インジケータタイプのLEDについては、さらなる小型化、駆動を簡素化するための内蔵抵抗やICの統合、高度なビン分けおよび製造プロセスによるより広い指向角とより正確な色の一貫性の開発がトレンドです。直角スルーホールパッケージは、その機械的堅牢性と、多様な電子製品における手動または自動組立の容易さから、依然として人気があります。
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。 |