LTW-2S3D8 白色LED データシート - T-1 3/4 パッケージ - 最大3.1V - 93mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、型番LTW-2S3D8で識別されるスルーホール白色LEDの仕様を詳細に説明します。このデバイスは、幅広い電子機器アプリケーションに適した状態表示用部品として設計されています。InGaN技術を用いて白色光を生成する、ウォータークリアレンズを備えた一般的なT-1 3/4（約5mm）径のパッケージを特徴としています。

1.1 中核的な利点と特徴

このLEDは、設計エンジニアにいくつかの重要な利点を提供します：

• 環境適合性：本製品は鉛（Pb）フリーであり、RoHS指令に準拠しています。
• 高効率：低消費電力で高い光束出力を提供し、エネルギー効率の高い設計に貢献します。
• 設計の柔軟性：スルーホール形状により、プリント基板（PCB）やパネルへの多様な実装が可能です。
• 使いやすさ：低い電流要件のため、集積回路（IC）との互換性があります。
• 信頼性：様々な動作条件下での高い信頼性を確保するよう設計されています。

1.2 対象アプリケーションと市場

このLEDは、信頼性の高い状態表示を必要とする複数の産業を対象としています。主な適用分野は以下の通りです：

• コンピュータ周辺機器および内部部品
• 通信機器
• 民生用電子機器
• 家電製品
• 産業用制御システムおよび計測機器

2. 詳細な技術パラメータ分析

以下のセクションでは、デバイスの動作限界と性能特性について詳細に説明します。

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応力限界を定義します。全ての値は周囲温度（TA）25°Cで規定されています。

• 電力損失（Pd）：最大93 mW。
• 順方向電流：
  • 連続DC順方向電流（IF）： 最大30 mA。
  • ピーク順方向電流： 最大100 mA、パルス条件（デューティサイクル ≤ 1/10、パルス幅 ≤ 10ms）でのみ許容されます。
• 熱的デレーティング：最大DC順方向電流は、周囲温度が30°Cを超えるごとに、1°Cあたり0.45 mAで直線的にデレートする必要があります。
• 温度範囲：
  • 動作温度： -40°C ～ +85°C。
  • 保管温度： -40°C ～ +100°C。
• はんだ付け温度：リード線は、はんだ付け点がLED本体から少なくとも2.0mm（0.079インチ）離れていることを条件に、最大5秒間260°Cに耐えることができます。

2.2 電気的および光学的特性

これらは、標準試験条件下、TA=25°Cで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：順方向電流（IF）20mA時、13,000 から 29,000 ミリカンデラ（mcd）の範囲。代表値は23,000 mcdです。ビン限界値には±15%の試験許容差が適用されます。
• 指向角（2θ1/2）：15度。これは、光度が軸上（中心）値の半分に低下する全角であり、比較的集中したビームであることを示します。
• 順方向電圧（VF）：IF=20mA時、2.5Vから3.1Vの範囲で、代表値は2.8Vです。
• 逆方向電流（IR）：逆方向電圧（VR）5V印加時、最大10 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。この試験条件は特性評価のみを目的としています。
• 色度座標（x, y）：CIE 1931色度図に基づきます。具体的な座標ビンは別表で定義されています。

3. ビン分け表仕様システム

LEDは、主要な性能パラメータに基づいてビンに分類され、同一製造ロット内の一貫性を確保します。これにより、設計者は特定の要件に合致する部品を選択できます。

3.1 光度（Iv）ビン分け

LEDは、IF=20mAで測定された3つの光度ビン（Z1, Z2, Z3）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。

• ビン Z1：13,000 mcd（最小） ～ 17,000 mcd（最大）
• ビン Z2：17,000 mcd（最小） ～ 22,000 mcd（最大）
• ビン Z3：22,000 mcd（最小） ～ 29,000 mcd（最大）

Iv分類コードは、トレーサビリティのために各梱包袋に印字されています。

3.2 順方向電圧（VF）ビン分け

LEDは、IF=20mA時の順方向電圧降下に応じてもビン分けされ、2.5Vから3.1Vの範囲をカバーする6つのビン（0Fから5F）があります。測定許容差は±0.1Vです。

• ビン 0F：2.50V ～ 2.60V
• ビン 1F：2.60V ～ 2.70V
• ... 以下同様に続き、ビン 5F：3.00V ～ 3.10V

3.3 色度（色相）ビン分け

白色光の色は、CIE 1931図上の色度座標（x, y）によって定義されます。データシートには、特定の座標四辺形を持つ色相ランク（例：C0, B4, B6, B3, B5, A0）の表が提供されています。座標には±0.01の測定許容差が適用されます。CIE 1931色度図のグラフィックにより視覚的な参照が提供されています。

4. 機械的仕様および梱包情報

4.1 外形寸法と公差

LEDは標準的なT-1 3/4ラジアルリードパッケージを使用しています。主要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（括弧内にインチ単位を併記）。
• 特に指定がない限り、標準公差は±0.25mm（0.010インチ）です。
• 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。

4.2 梱包仕様

LEDは業界標準の梱包で供給されます：

• 基本単位：静電気防止梱包袋あたり500個、200個、または100個。
• 内箱：10個の梱包袋を含みます（例：500個入り袋を使用した場合、5,000個）。
• 外箱（標準）：8個の内箱を含み、合計40,000個となります。出荷ロットごとに、最終梱包のみが満箱でない場合があることに注意してください。

5. アプリケーションガイドラインと注意事項

信頼性と性能のためには、適切な取り扱いと適用が重要です。

5.1 保管と取り扱い

• 保管環境：30°Cまたは相対湿度70%を超えないようにしてください。
• 使用推奨期限：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。長期保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素雰囲気中で保管してください。
• 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を使用してください。

5.2 組立およびはんだ付け

• リード成形：はんだ付け前に常温で行う必要があります。LEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた点でリードを曲げてください。パッケージ基部を支点として使用しないでください。
• PCB実装：機械的ストレスを避けるため、最小限のクリンチ力で実装してください。
• はんだ付け：
  • レンズ基部からはんだ付け点まで最低2mmのクリアランス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。
  • はんだごて：最大350°C、最大3秒間（1回のみ）。
  • フローはんだ付け：最大100°Cで最大60秒間予熱。はんだ波は最大260°Cで最大5秒間。
  • 重大な警告：過度の温度や時間は、レンズの変形や致命的な故障を引き起こす可能性があります。このスルーホールLEDには、IRリフローはんだ付けは適していません。

5.3 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には：

• 推奨回路（回路A）：LEDを並列接続する場合、各LEDに個別の電流制限抵抗を直列に組み込んでください。これにより、個々のLEDの順方向電圧（I-V特性）の自然なばらつきを補償できます。
• 非推奨の方法（回路B）：個別の直列抵抗なしで複数のLEDを直接並列接続することは推奨されません。これは、大きな輝度差や不均一な電流分担を引き起こす可能性があるためです。

5.4 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気や電源サージによる損傷を受けやすいです。組立および取り扱い時には、標準的なESD取り扱い予防策を遵守する必要があります。

6. 性能曲線分析と設計上の考慮事項

データシートでは特定のグラフ曲線（代表的な電気的・光学的特性曲線）が参照されていますが、その意味合いは設計上極めて重要です。

6.1 代表曲線の解釈

設計者は、以下のような曲線を想定すべきです：

• 相対光度 vs. 順方向電流：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、通常は非線形の関係です。絶対最大定格電流を超えて動作させることは禁止されています。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流：ダイオードのI-V特性を示します。電圧ビン分けシステムは、特定のロットの部品についてこの曲線の位置を予測するのに役立ちます。
• 相対光度 vs. 周囲温度：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、熱管理と電流デレーティングの重要性を強調しています。

6.2 熱管理に関する考慮事項

最大電力損失93mW、30°C以上で0.45 mA/°Cのデレーティングが必要であることを考慮すると、特に高温環境下やLEDを最大電流近くで駆動する場合、性能と寿命を維持するためには効果的な熱設計が不可欠です。

7. 技術比較とアプリケーションノート

7.1 製品の差別化

このLEDのスルーホールインジケータ市場における主な差別化要因は、比較的高い光度（最大29,000 mcd）と狭い15度の指向角を組み合わせている点であり、明るく指向性のあるビームを必要とするアプリケーションに適しています。光度、電圧、色度に関する包括的なビン分けシステムは、バッチ生産における高度な一貫性を提供します。

7.2 代表的なアプリケーション回路と計算

標準的な5V電源で、代表順方向電流20mA、代表VF 2.8Vを目標とする場合、直列抵抗値（R）はオームの法則を用いて計算できます：R = (電源電圧 - VF) / IF = (5V - 2.8V) / 0.020A = 110 オーム。最も近い標準値（例：100または120オーム）を選択し、抵抗の電力定格を確認する必要があります：P = (電源電圧 - VF) * IF = 2.2V * 0.02A = 0.044W、したがって標準的な1/8W（0.125W）抵抗で十分です。

7.3 パラメータに基づくよくある質問（FAQ）

• Q: このLEDを30mAで連続駆動できますか？
  
  A: はい、ただし周囲温度が30°C以下の場合に限ります。30°Cを超える場合は、仕様に従って電流をデレートする必要があります（0.45 mA/°C）。85°Cでは、許容される最大連続電流は大幅に低くなります。
• Q: 電源電圧がLEDのVFと一致する場合でも、なぜ直列抵抗が必要なのですか？
  
  A: VFは範囲（2.5V-3.1V）を持つ公称値であり、温度依存性があります。電流を制御し、温度のわずかな上昇がVFを下げ、電流が制御不能に増加する可能性がある熱暴走を防ぐために抵抗が必要です。
• Q: ウォータークリアレンズの説明は何を意味しますか？
  
  A: レンズが拡散されていないことを示し、15度の指向角で定義されるより集中したビームパターンをもたらします。これは、より広く柔らかい光パターンを作り出す拡散レンズと比較されます。