LTL403FDBK オレンジLED データシート - スルーホールランプ - 5mm ラウンド - 2.4V - 20mA - 技術文書

1. 製品概要

LTL403FDBKは、汎用インジケータ用途向けに設計されたスルーホール実装型LEDランプです。AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を用いてオレンジ色の光を出力します。本デバイスは、ソリッドステートの信頼性、長い動作寿命、集積回路の駆動レベルとの互換性を特徴とし、様々な電子機器におけるレベルインジケータや状態表示灯としての使用に適しています。

本製品は鉛（Pb）フリー部品として製造され、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しています。主なパッケージは標準的な5mmラウンド、ウォータークリアレンズ形状であり、多方向からの視認性を確保する広い視野角を提供します。

1.1 中核的利点

• 環境適合性：鉛フリーかつRoHS準拠の構造。
• 高信頼性：ソリッドステート設計により、長い動作寿命と耐久性を保証。
• 統合の容易さ：標準的なICロジックレベルと互換性があり、回路設計を簡素化。
• 光学性能：ウォータークリアレンズにより、良好な光出力と明確な視野角を実現。

2. 技術パラメータ詳細

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が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。

• 電力損失（P_D）：最大72 mW。これはデバイスが安全に熱として放散できる総電力です。
• ピーク順電流（I_FP）：最大60 mA、パルス条件下（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）。
• 直流順電流（I_F）：最大20 mA 連続電流。
• 動作温度範囲（T_A）：-40°C から +85°C。本デバイスは産業用温度環境に対応しています。
• 保存温度範囲（T_stg）：-40°C から +100°C。
• リードはんだ付け温度：260°C、5秒間（LED本体から2.0 mm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、特に断りのない限り、周囲温度（T_A）25°C、順電流（I_F）10 mAで規定されています。

• 光度（I_v）：50 mcd（最小）、140 mcd（標準）、240 mcd（最大）。これはLEDの知覚される明るさです。保証には±15%の許容差が含まれます。
• 視野角（2θ_1/2）：40度（標準）。これは光度が軸上（オンアクシス）値の半分に低下する全角です。
• ピーク発光波長（λ_p）：611 nm（標準）。これはスペクトル出力が最も強い波長です。
• 主波長（λ_d）：598.0 nm（最小）、605.0 nm（標準）、613.5 nm（最大）。これはCIE色度図から導かれる、LEDの知覚される色を定義する単一波長です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：17 nm（標準）。これは発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。
• 順方向電圧（V_F）：1.9 V（最小）、2.4 V（標準）。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で最大100 μA。本デバイスは逆方向動作用に設計されておらず、このパラメータは試験目的のみです。

3. ビニングシステム説明

LEDは、アプリケーション内での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に仕分けされます。ビニング許容差は各ビンの限界値に適用されます。

3.1 光度ビニング

単位：mcd @ 10mA。ビン限界値あたりの許容差：±15%。

• ビン CD：最小50 mcd、最大85 mcd。
• ビン EF：最小85 mcd、最大140 mcd。
• ビン GH：最小140 mcd、最大240 mcd。

3.2 主波長ビニング

単位：nm @ 10mA。ビン限界値あたりの許容差：±1 nm。

• ビン H22：598.0 nm から 600.0 nm。
• ビン H23：600.0 nm から 603.0 nm。
• ビン H24：603.0 nm から 606.5 nm。
• ビン H25：606.5 nm から 610.0 nm。
• ビン H26：610.0 nm から 613.5 nm。

このビニングにより、設計者は非常に特定の色座標を持つLEDを選択でき、色合わせや特定の美的要件を必要とするアプリケーションにおいて重要です。

4. 性能曲線分析

データシートは、様々な条件下でのデバイス挙動を理解するために不可欠な代表的な性能曲線を参照しています。具体的なグラフは本文中には再現されていませんが、その意味合いを以下に分析します。

4.1 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）

I-V特性は非線形であり、ダイオードに典型的です。10mAにおける指定順電圧（V_F）2.4Vは重要な設計パラメータです。電流が増加すると、半導体とリードの直列抵抗により、V_Fはわずかに増加します。この曲線は、駆動回路の電流制限抵抗を設計する上で極めて重要です。

4.2 光度 vs. 順電流

光度は、ある範囲内では順電流にほぼ比例します。絶対最大直流電流（20mA）を超えて動作することは、加速劣化、寿命短縮、および潜在的な致命的故障を引き起こす可能性があるため推奨されません。非常に高い電流では、発熱効果により比例関係が準線形になる可能性があります。

4.3 スペクトル分布

スペクトル出力曲線は、611 nm（オレンジ）付近にピークを持ち、標準的な半値幅は17 nmです。ビニングに使用される主波長は、色座標を定義するためにこのスペクトルから計算されます。狭い帯域幅はAlInGaP技術の特徴であり、良好な色飽和度を提供します。

4.4 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。一般的に、順電圧（V_F）は負の温度係数（温度上昇とともに減少）を持ち、光度は接合温度の上昇とともに減少します。性能と信頼性を維持するためには、指定された温度範囲内で動作させることが重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本デバイスは標準的な5mmラウンドスルーホールLEDです。主な寸法上の注意点は以下の通りです：

• 全ての寸法はミリメートル単位です（参考としてインチも記載）。
• 特に指定がない限り、標準公差は±0.25mm（±0.010\"）です。
• フランジ下の樹脂の最大突出は1.0mm（0.04\"）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

スルーホールLEDの場合、カソードは通常、レンズ縁のフラット部分または短いリードで識別されます。この品番の具体的な極性マーキングについては、データシートを参照してください。正しい極性は動作に不可欠です。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 リード成形

• 曲げ加工は、LEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた位置で行わなければなりません。
• 曲げ加工中、リードフレームの基部を支点として使用してはいけません。
• リード成形は、通常の室温で、はんだ付け工程の前に
• 行わなければなりません。

PCB組立時には、LEDパッケージに過度の機械的ストレスを加えないために、必要最小限のクリンチング力を使用してください。

• 6.2 はんだ付け工程
• レンズ基部とはんだ付け点の間には、最低2mmのクリアランスを維持し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。

LEDがはんだ付けによる高温状態にある間、リードに外部ストレスを加えてはいけません。

• 推奨はんだ付け条件：はんだごて：
• 最高温度350°C、最大時間3秒（1回のみ）。
  • フローはんだ付け：
  • 予熱：最高100°C、最大60秒。

はんだ波：最高260°C、最大5秒。重要注意：

赤外線（IR）リフローはんだ付けは、このスルーホール型LEDランプには適したプロセスではありません。過度の温度や時間は、レンズ変形やデバイス故障の原因となります。

7. 梱包・発注情報

7.1 梱包仕様

• LEDは、大量取り扱いのために複数段階で梱包されます：一次梱包：
• 梱包袋あたり1000個、500個、200個、または100個。内箱：
• 内箱あたり10梱包袋、合計10,000個。外箱：

外箱あたり8内箱、合計80,000個。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 想定用途と制限

本LEDは、オフィス機器、通信機器、家庭用アプリケーションを含む一般的な電子機器を対象としています。特に故障が生命や健康を脅かす可能性がある（例：航空、医療システム、重要な安全装置）など、例外的な信頼性が要求されるアプリケーション向けには設計されていません。そのような高信頼性アプリケーションでは、サプライヤーへの相談が必要です。

8.2 駆動回路設計LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列接続する場合に均一な輝度を確保するためには、各LEDに個別の電流制限抵抗を直列に接続することを

強く推奨します_F（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は避けてください（回路モデルB）。個々のLED間の順電圧（V_s）特性のわずかなばらつきが、大きな電流不均衡を引き起こし、輝度の不均一や一部のデバイスの過電流の原因となる可能性があります。_s直列抵抗値（R_{）はオームの法則を用いて計算できます：R}= (V_Fsupply_F- V_F) / I_F。ここで、V

はLED順電圧（設計マージンのために標準値または最大値を使用）、I

は所望の順電流（例：10mA）です。

• 8.3 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。推奨される予防措置は以下の通りです：
• 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。

全ての設備、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。

• 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。9. 保管・取り扱い
• 保管環境：30°C、相対湿度70%を超えないこと。
• 棚寿命：元の梱包から取り出したLEDは、3ヶ月以内に使用してください。
• 長期保管：元の梱包から出して長期保管する場合は、乾燥剤入りの密閉容器または窒素パージしたデシケーターに保管してください。

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。

10. 技術比較・考察

10.1 材料技術：AlInGaP

活性半導体材料としてアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）を使用することは、オレンジ、赤、黄色LEDに利点をもたらします。従来技術と比較して、AlInGaPは一般的に高い発光効率、優れた温度安定性、長い動作寿命を提供します。611 nmのピーク波長と狭いスペクトル幅は、この材料システムの直接的な結果です。

10.2 スルーホール vs. 表面実装

これはスルーホールデバイスであり、PCBのメッキスルーホールに挿入され、反対側ではんだ付けされるように設計されています。この技術は高い機械的強度を提供し、プロトタイプ、教育キット、または手作業による組立や修理が予想されるアプリケーションで好まれることが多いです。SMDの小型化と低プロファイルの利点から、大量自動製造では表面実装デバイス（SMD）パッケージに置き換えられつつあります。
11. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: このLEDを20mAで連続駆動できますか？
A1: はい、20mAは絶対最大直流順電流定格です。信頼性の高い長期動作のためには、この値をディレーティングするのが一般的な慣行です。標準的な試験条件である10mAまたはそれよりわずかに高い値（例：15-18mA）で動作させることで、寿命を延ばし安定性を向上させることができます。

Q2: 光度ビン限界値に±15%の許容差があるのはなぜですか？
A2: これは測定システムの変動を考慮し、ビニングプロセスが実用的に達成可能であることを保証するためです。これは、EFビン（85-140 mcd）と表示されたLEDが、許容差の極限では実際には72.25 mcdと低く、または161 mcdと高く測定される可能性があることを意味します。設計者は、光学設計においてこのばらつきを考慮しなければなりません。

Q3: LED本体に近すぎる場所ではんだ付けするとどうなりますか？
A3: リードを伝わって伝導される過度の熱は、内部のワイヤーボンドを損傷し、半導体チップを劣化させ、またはプラスチックレンズを溶かしたり変形させたりする可能性があります。これは即時の故障やLEDの寿命を大幅に短縮する原因となります。常に最低2mmのクリアランスを維持してください。

Q4: 電池駆動デバイスに使用できますか？

A4: はい、10mAでの標準順電圧2.4Vであるため、3Vコインセル（CR2032など）または直列接続した2本のAA/AAA電池（3V）からの動作に適しています。より高い電池電圧からの電流を制限するために、直列抵抗が必須です。12. 設計事例

シナリオ：

1. 5V DC電源ラインで動作する民生電子機器製品用に、4つのオレンジ状態インジケータを備えたパネルを設計する。設計手順：_F電流選択：
2. 輝度と寿命の良いバランスのために、順電流（I）を15mAと選択する（最大20mAを大幅に下回る）。_F電圧基準：
3. 保守的な設計のために、データシートの最大順電圧（V R_s）を使用する。標準値は2.4Vだが、2.6Vなどの値を使用することでマージンを確保する。_{抵抗計算：}= (V_Fsupply_F- V
4. ) / I P_R= (5V - 2.6V) / 0.015A = 160 オーム。最も近い標準E24値は160Ωまたは150Ω。_F²抵抗の電力定格：_s= I²* R
5. = (0.015)* 160 = 0.036W。標準的な1/8W（0.125W）または1/10W抵抗で十分です。
6. 回路レイアウト：5Vラインに並列接続された4つの独立した回路（LED + 160Ω抵抗）を使用する。4つのLEDを1つの共有抵抗に接続しないこと。

PCBレイアウト：

LED取付穴が3mmのリード曲げ距離を維持し、はんだパッドがPCB上のLED本体外形から>2mmの位置に配置されていることを確認する。

13. 動作原理

発光ダイオード（LED）は、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型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この特定のAlInGaP LEDでは、この電子-正孔再結合時に放出されるエネルギーは、主に可視スペクトルのオレンジ部分（波長約611 nm）に対応するエネルギーの光子（光）の形をとります。ウォータークリアエポキシレンズは、半導体チップを保護し、光出力ビームを整形し、材料からの光取り出しを向上させる役割を果たします。