3020 LED チップ仕様書 - 外形寸法 3.0x2.0x0.8mm - 順電圧 3.2V - 消費電力 0.2W - 白色バックライト - 技術文書

1. 製品概要

3020シリーズは、主にバックライト用途向けに設計されたコンパクトで高性能な表面実装型(SMD)LEDです。このシングルチップ0.2W白色LEDは、効率性、信頼性、コスト効率のバランスに優れ、均一な白色光出力が求められる幅広い民生電子機器、サイン、インジケータ用途に適しています。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格

以下のパラメータは、LEDの動作限界を定義します。これらの値を超えると、永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 順電流 (IF):90 mA (連続)
• 順パルス電流 (IFP):120 mA (パルス幅 ≤10ms, デューティ比 ≤1/10)
• 消費電力 (PD):297 mW
• 動作温度 (Topr):-40°C ～ +80°C
• 保管温度 (Tstg):-40°C ～ +80°C
• 接合温度 (Tj):125°C
• はんだ付け温度 (Tsld):230°C または 260°C、10秒間 (リフロー)

2.2 電気光学特性 (Ts=25°C)

これらは標準試験条件下での代表的な性能パラメータです。

• 順電圧 (VF):3.2 V (代表値), 3.4 V (最大値) at IF=60mA
• 逆電圧 (VR):5 V
• 逆電流 (IR):10 μA (最大値)
• 指向角 (2θ1/2):110° (代表値)

3. ビニングシステムの説明

製造時の色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

3.1 光束ビニング

演色性指数(CRI)80以上のクールホワイトタイプの場合、光束は順電流60mAで測定されます。

• コード C9:16 lm (最小) ～ 17 lm (最大)
• コード D1:17 lm (最小) ～ 18 lm (最大)

光束測定の許容誤差は ±7% です。

3.2 順電圧ビニング

LEDは、指定電流における順方向電圧降下に応じてもビニングされます。

• コード B:2.8 V ～ 2.9 V
• コード C:2.9 V ～ 3.0 V
• コード D:3.0 V ～ 3.1 V
• コード E:3.1 V ～ 3.2 V
• コード F:3.2 V ～ 3.3 V
• コード G:3.3 V ～ 3.4 V

電圧測定の許容誤差は ±0.08V です。

3.3 色度ビニング

本資料は、10000-20000K範囲の色温度について、CIE 1931色度図上の特定の色度領域（例：Wa, Wb, Wc...）と座標境界(x, y)を定義しています。これにより、同じビンからのLEDはほぼ同一の知覚色を持つことが保証されます。許容座標誤差は ±0.005 です。

4. 性能曲線分析

4.1 順電流 vs. 順電圧 (I-V 曲線)

I-V曲線は、LEDを流れる電流と両端の電圧の関係を示します。これはダイオードに特徴的な非線形特性です。代表的な順電圧(Vf)は60mAで規定されています。設計者はこの曲線を使用して適切な電流制限抵抗を選択したり、定電流ドライバを設計したりします。

4.2 順電流 vs. 相対光束

この曲線は、光出力が順電流とともにどのように増加するかを示します。出力は電流とともに増加しますが、効率は通常、熱的影響の増加により高電流で低下します。推奨の60mA付近で動作させることで、明るさと長寿命の最適なバランスが確保されます。

4.3 接合温度 vs. 相対分光出力

このグラフは、接合温度がLEDの分光出力に及ぼす影響を示しています。温度が上昇すると、分光出力分布がシフトし、色点（特に白色LED）や全体的な光出力に影響を与える可能性があります。一貫した性能を維持するには、適切な熱管理が重要です。

4.4 相対分光出力分布

分光曲線は、各波長で放出される光の強度をプロットします。この白色LEDの場合、曲線は青色領域（チップの主発光）での広いピークと、蛍光体コーティングによるより広い黄緑色領域の組み合わせを示しています。組み合わされた出力が白色光となります。2600-3700K（ウォームホワイト）、3700-5000K（ニュートラルホワイト）、5000-10000K（クールホワイト）などの異なる相関色温度(CCT)は、それぞれ異なる分光形状を持ちます。

5. 機械的仕様・梱包情報

5.1 外形寸法

LEDパッケージの公称寸法は、3.0mm (長さ) x 2.0mm (幅) x 0.8mm (高さ) です。公差を含む詳細な機械図面が提供されています：.X寸法の公差は±0.10mm、.XX寸法の公差は±0.05mmです。

5.2 パッドレイアウト・ステンシル設計

最適なはんだ付け歩留まりと信頼性のためのPCB設計およびはんだペースト塗布をガイドするために、詳細なパッドレイアウト（フットプリント）および推奨ステンシル開口図が提供されています。正しいパッド設計は、リフロー時の自己位置決めと強固な機械的接合に不可欠です。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 湿気感受性とベーキング

このLEDシリーズは、IPC/JEDEC J-STD-020Cに従って湿気感受性に分類されます。元の防湿バッグが開封され、部品が周囲湿度にさらされた場合、ポップコーン損傷を防ぐために、リフローはんだ付け前にベーキングする必要があります。

• ベーキング条件:60°C、24時間。
• ベーキング後:1時間以内にはんだ付けするか、乾燥環境（相対湿度<20%）で保管してください。
• 60°Cを超える温度でベーキングしないでください。

6.2 保管条件

• 未開封バッグ:温度 5-30°C、湿度 <85% RH。
• 開封済みバッグ:温度 5-30°C、湿度 <60% RH。乾燥剤入り密閉容器または窒素キャビネットで保管してください。
• フロアライフ:バッグ開封後12時間以内に使用してください。

6.3 リフローはんだ付けプロファイル

無鉛および有鉛はんだプロセス両方の推奨温度プロファイルが提供されています。すべての温度は、LEDパッケージ本体の上面での測定値を指します。

• 無鉛プロファイル:ピーク温度は通常230°Cまたは260°Cで、液相線以上時間(TAL)が制御されます。
• 有鉛プロファイル:より低いピーク温度と、対応するTAL。

これらのプロファイルに従うことで、熱衝撃を防止し、LEDの内部構造やシリコーン封止材を損傷することなく、信頼性の高いはんだ接合を確保できます。

7. アプリケーションノート・設計上の考慮点

7.1 ESD (静電気放電) 保護

白色LEDは静電気放電に敏感です。ESDは即時故障（LEDの破損）や、輝度低下、色ずれ、寿命短縮につながる潜在的な損傷を引き起こす可能性があります。

保護対策:

• 接地された静電気防止作業台と床を使用してください。
• 作業者は静電気防止リストストラップ、手袋、衣服を着用する必要があります。
• イオナイザーを使用して静電気を中和してください。
• ESD安全な梱包材と取り扱い材料を使用してください。
• はんだ付け装置が適切に接地されていることを確認してください。

7.2 回路設計

適切な電気設計は、LEDの性能と長寿命にとって重要です。

• 駆動方法:安定した光出力を確保し、LEDを電流スパイクから保護するために、定電圧源よりも定電流ドライバの使用を強く推奨します。
• 電流制限:電圧源を使用する場合、各LEDストリングに直列抵抗が必須です。複数の並列ストリングで1つの抵抗を共有するよりも、ストリングごとに1つの抵抗を配置する回路設計が好ましく、これにより電流マッチングと信頼性が向上します。
• 極性:逆バイアス損傷を防ぐため、組立時には常に正しいアノード/カソード極性を守ってください。
• 通電順序:電圧過渡を避けるため、まずLEDをドライバ出力に接続し、その後ドライバ入力を通電してください。

7.3 取り扱い上の注意

物理的な取り扱いによりLEDが損傷する可能性があります。

• 指での接触を避ける:シリコーンレンズを素手で扱わないでください。油分や湿気が表面を汚染し、光出力を低下させる可能性があります。
• ピンセットでの圧迫を避ける:シリコーン本体をピンセットで強く挟まないでください。ワイヤーボンドやチップを破損し、即時故障を引き起こす可能性があります。
• パッケージの内径に適切にサイズされたノズルを備えた真空ピックアップツールを使用し、柔らかいシリコーンを押さないようにしてください。落下を避ける:
• 落下によりリードが曲がり、はんだ付けが困難になり、実装に問題が生じる可能性があります。リフロー後:
• はんだ付け後、PCBを直接重ねて積み重ねないでください。レンズを傷つけ、LEDを破損する可能性があります。8. 型番命名規則

製品命名規則により、LEDの特性を正確に識別できます:

フォーマット:

T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□パッケージコード (例: 34):

• 34は3020パッケージサイズに対応します。285、3014、3030、5050、3528など、他のコードも存在します。チップ数コード:
• "S"は単一小電力チップ（この0.2W製品のように）を示します。色コード:
• "W"はクールホワイト(>5000K)に使用されます。その他のコード：L（ウォームホワイト）、C（ニュートラルホワイト）、R（赤）など。光学コード:
• "00"は一次レンズなし、"01"はレンズ付き。光束ビンコード:
• 例：C9、D1。順電圧ビンコード:
• 例：B、C、D、E、F、G。9. 代表的な用途例

3020 0.2W白色LEDは、中程度の明るさで薄く均一なバックライトを必要とする用途に理想的です。

LCDバックライト:

• 家電製品、産業用コントロール、自動車内装などの中小型LCDディスプレイ向けエッジライトまたはダイレクトライトバックライトユニット。サイン・装飾照明:
• 均一な白色照明が必要な導光板やチャネルレター。一般インジケータ照明:
• 電子機器の状態表示灯、パネル照明、装飾アクセント。10. 技術パラメータに基づくFAQ

10.1 推奨動作電流は？

技術パラメータとビニングデータは60mAで規定されています。これは、明るさ、効率、長期信頼性のバランスを取るための推奨代表動作電流です。絶対最大定格である90mA連続電流を超えてはなりません。

10.2 はんだ付け前にベーキングが必要な理由は？

LEDパッケージは空気中の湿気を吸収します。リフローはんだ付けの急速加熱中に、この湿気が瞬時に気化し、内部圧力が発生してパッケージの剥離、シリコーンのひび割れ、ワイヤーボンドの破断を引き起こし、故障に至る可能性があります。ベーキングはこの吸収された湿気を除去します。

10.3 設計に適した電圧ビンを選択するには？

ドライバの出力電圧範囲に合致する電圧ビンを選択してください。異なる順電圧を持つビンを混在させるよりも、より狭い電圧ビン（例：すべてビン"D"）のLEDを並列構成で使用すると、電流分配が改善され、より均一な明るさが得られます。

10.4 3.3Vまたは5V電源で直接駆動できますか？

できません。順電圧はビンによって異なります（2.8V～3.4V）。3.3Vのような固定電圧源に直接接続すると、一部のLED（Vfが低いもの）では過剰電流が流れ、他のLED（Vfが高いもの）では電流不足になる可能性があります。特定の供給電圧とLED順電圧に対して計算された定電流ドライバまたは直列電流制限抵抗を使用する必要があります。

No. The forward voltage varies (2.8V to 3.4V per bins). Connecting it directly to a fixed voltage source like 3.3V could cause excessive current in some LEDs (those with lower Vf) and insufficient current in others (those with higher Vf). You must use a constant current driver or a series current-limiting resistor calculated for the specific supply voltage and LED forward voltage.