5mm 楕円形 白色LEDランプ データシート - 外形寸法 5mm楕円 - 電圧 2.9V - 消費電力 0.096W - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度5mm楕円形スルーホール白色LEDランプの仕様を詳細に説明します。主に屋外用途向けに設計されており、視認性と信頼性が最優先される看板や信号表示において堅牢なソリューションを提供します。本ランプは、InGaN技術を採用し、耐湿性と紫外線保護機能を強化した高級エポキシ樹脂で封止されており、過酷な環境条件下での長期性能を保証します。

このLEDの主な利点は、RoHS指令への準拠、低消費電力、高発光効率、および標準的なプリント基板（PCB）実装技術との互換性です。特定の放射パターンを持つ均一で明るい白色照明を必要とするアプリケーションに適した設計となっています。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格

デバイスの信頼性を確保するため、特定の最大動作限界値で特性が規定されています。周囲温度（TA）25°Cにおける絶対最大定格は以下の通りです：

• 消費電力（Pd）：96 mW。これはLED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（IFP）：100 mA。この電流は、デューティサイクル≤1/10、パルス幅≤10msのパルス条件下でのみ許容されます。
• 連続順電流（IF）：30 mA。これは連続動作における最大推奨DC電流です。
• ディレーティング係数：DC順電流は、周囲温度が47°Cを超える場合、1°Cあたり0.56 mAで線形にディレーティングする必要があります。
• 動作温度範囲（Topr）：-40°C ～ +85°C。
• 保管温度範囲（Tstg）：-40°C ～ +100°C。
• リードはんだ付け温度：最大260°C、5秒間（LED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

主要性能パラメータは、TA=25°C、標準試験電流（IF）=20mAで測定されます。

• 光度（Iv）：最小4200 mcdから最大9300 mcdの範囲で、代表値は6000 mcdです。Iv値はビンに分類されます（セクション4参照）。測定には±15%の試験許容差が含まれます。
• 指向角（2θ1/2）：70度（長軸） / 35度（短軸）。この楕円形放射パターンは、指向性のある光を必要とするアプリケーションに適しています。
• 順方向電圧（VF）：代表値2.9V、IF=20mA時における範囲は2.5V（最小）から3.2V（最大）です。
• 逆方向電流（IR）：逆方向電圧（VR）5V印加時、最大10 μA。本デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。
• 色度座標（x, y）：CIE 1931色度図上で定義されます。代表値はx=0.31、y=0.32です。具体的な色相ランクはビン表で定義されています。

3. ビニングシステム仕様

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは光度と色度座標に基づいてビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

LEDは、IF=20mA時に3つの光度ビン（V、W、X）に分類されます。ビン限界値には±15%の許容差があります。

• ビン V：4200 mcd（最小） ～ 5500 mcd（最大）
• ビン W：5500 mcd（最小） ～ 7200 mcd（最大）
• ビン X：7200 mcd（最小） ～ 9300 mcd（最大）

具体的なビンコードは、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 色相（色度）ビニング

LEDは、CIE図上の色度座標（x, y）によっても分類されます。データシートには、色相ランクA0、B1、B2の具体的な座標境界が記載されています。これらの座標には±0.01の測定許容差が適用されます。文書に含まれるCIE 1931色度図は、代表的な白色領域と定義されたビンを視覚的に参照するために提供されています。

4. 機械的・梱包情報

4.1 外形寸法

本LEDは、スルーホール実装用に設計された標準的な5mm楕円形レンズパッケージを採用しています。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（インチ）で表記されています。
• 特に指定がない限り、標準公差は±0.25mm（0.010"）です。
• フランジ下部の樹脂の最大突出量は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位置で測定されます。

4.2 梱包仕様

LEDは、階層的な梱包システムで供給されます：

• 基本単位：静電防止梱包袋あたり500個、200個、または100個。
• 内箱：10袋の梱包袋を含み、合計5,000個。
• 外箱（出荷箱）：8つの内箱を含み、合計40,000個。出荷ロットごとに、最終パックのみが満杯でない場合があることに注意してください。

5. はんだ付け・組立ガイドライン

適切な取り扱いは、損傷を防止し長期信頼性を確保するために極めて重要です。

5.1 リード成形

リードを曲げる必要がある場合は、はんだ付け前かつ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。曲げる際に、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。

5.2 はんだ付けプロセス

レンズ基部とはんだ付け点の間には、最低2mmのクリアランスを確保する必要があります。レンズをはんだに浸漬してはいけません。

• はんだごて：最高温度350°C。リードあたり最大はんだ付け時間3秒。これは一度のみ行うべきです。
• フローはんだ付け：最大100°Cまで最大60秒間予熱。はんだ波温度最大260°C。はんだ付け時間最大5秒。浸漬位置は、エポキシレンズ基部から2mm以下であってはいけません。
• 重要：赤外線（IR）リフローはんだ付けは、このスルーホールLED製品には適していません。過度の温度や時間は、レンズ変形や致命的な故障を引き起こす可能性があります。

5.3 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のみを使用してください。

6. 保管・取り扱い

• 保管環境：30°C、相対湿度70%を超えないようにしてください。
• 保管寿命：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。元の梱包外での長期保管の場合は、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素パージしたデシケーター内で保管してください。
• 静電気保護（ESD）：LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱い上の注意点には、接地リストストラップや静電防止手袋の使用、全ての装置と作業面が適切に接地されていることの確認、レンズ上の静電気を中和するためのイオンブロワーの使用が含まれます。

7. 駆動回路設計・アプリケーションノート

7.1 駆動方法

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、均一な明るさ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を強く推奨します（回路A）。

個別の抵抗なしの単純な並列接続（回路B）は推奨されません。LED間の順方向電圧（VF）特性のわずかなばらつきが、電流分担に大きな差を生じさせ、結果として知覚される明るさに差が生じるためです。

7.2 アプリケーションシナリオ

本LEDは、その高輝度、特定の指向角、環境耐性の高さから、様々な屋内外看板アプリケーションに適しています。主な用途は以下の通りです：

• メッセージサイン：動的または静的情報の表示用。
• バスサイン：行先や路線番号の表示用。
• 交通標識：案内や規制標識用。
• 交通信号機：表示光源として（適切な光学設計と規制当局の承認が必要）。

8. 性能分析・設計上の考慮点

8.1 熱管理

最大消費電力96 mW、47°C以上のディレーティング係数0.56 mA/°Cであるため、効果的な熱管理はLEDの寿命と光出力を維持するために重要です。設計者は動作周囲温度を考慮し、順電流が適切にディレーティングされていることを確認する必要があります。PCB上の十分な間隔と密閉空間の回避は、放熱に役立ちます。

8.2 光学性能

70°/35°の楕円形指向角は、特定の放射パターンを形成します。これは、水平方向（広い70°軸）では視聴者に向けて光を指向させながら、垂直方向の広がり（狭い35°軸）を制御する必要があるアプリケーションに有利であり、パネル型サインの効率を向上させます。高光度（最大9300 mcd）により、明るい屋外条件下でも良好な視認性が確保されます。

8.3 信頼性・寿命要因

紫外線保護と耐湿性を備えた高級エポキシ樹脂の使用は、屋外信頼性の重要な要素です。剥離、レンズの黄変、はんだ接合部の疲労などの早期故障メカニズムを防ぐためには、指定されたはんだ付け条件と保管ガイドラインを遵守することが不可欠です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを30mAで連続駆動できますか？

A: はい、30mAは定格最大連続DC順電流です。ただし、特に高い周囲温度では、最適な寿命と信頼性のため、代表的な20mA試験電流以下で動作させることが望ましく、周囲温度が47°Cを超える場合は電流をディレーティングする必要があります。

Q: 並列接続の場合、なぜ各LEDに直列抵抗が必要なのですか？

A: LEDの順方向電圧（VF）には製造上のばらつき（2.5V～3.2V）があります。直接並列接続では、最もVFが低いLEDが不均衡に多くの電流を引き込み、明るさの不均一やそのLEDへの過負荷の原因となります。各LEDに直列抵抗を設けることで、電流を安定化させ、より均一な明るさを確保し、デバイスを保護します。

Q: 袋に印字されたビンコードは何を意味しますか？

A: ビンコードは、その袋内のLEDの光度範囲（V、W、またはX）を示しています。組立品で一貫した明るさを得るためには、同じまたは隣接する光度ビンのLEDを使用することが重要です。

Q: このLEDは車載用途に適していますか？

A: 輝度やパッケージなど一部の特性は共通していますが、本データシートは看板や信号表示用のアプリケーションを規定しています。車載用途では通常、追加の規格（例：信頼性のためのAEC-Q102）や特定の温度範囲への適合が必要であり、それらはここでは明示されていません。追加の認定なしに車載用途に適していると想定すべきではありません。

10. 設計事例

シナリオ：バスの行先表示用の低消費電力単行テキスト表示を設計する。

設計選択：

1. LED選定：高輝度（日中視認性確保）と楕円形ビームパターン（水平方向の文字形成に適している）から、この5mm楕円形LEDを選択。一貫した中高輝度を得るため、ビンWのLEDを選択。

2. 回路設計：サインコントローラーは安定した電圧レール（例：12V）を供給。マトリックス内の各LEDは、R = (供給電圧 - LEDのVF) / 希望電流で計算された独自の電流制限抵抗で駆動。代表VF=2.9V、希望電流=18mA（長寿命のため控えめ）とすると、R = (12V - 2.9V) / 0.018A ≈ 506オーム。標準510オーム抵抗を使用。

3. レイアウト・組立：LEDは、データシートのリード間隔に従って穴が開けられたPCB上に配置。組立時には、推奨される>3mmの位置で全てのリードが均一に曲げられるよう、専用のリード曲げ治具を使用。指定されたプロファイル（260°C、最大5秒）でフローはんだ付けを実施。

4. 結果：最終的な表示サインは、均一で明るい照明を実現し、車両の動作温度範囲全体で信頼性の高い性能を発揮し、明瞭さと耐久性に関する設計要件を満たしました。