LED 仕様書 3020シリーズ - 3.0x2.0mm - 3.2V - 0.5W - 白色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

3020シリーズは、信頼性の高い性能と一貫した色出力を必要とする一般照明用途向けに設計された、高性能なシングルチップ表面実装LEDです。この0.5W白色LEDは、コンパクトな3.0mm x 2.0mmのフットプリントで、効率、光束出力、熱管理のバランスを提供します。

中核的な利点：このシリーズの主な利点は、色温度と光束の標準化されたビニングシステムにあり、生産ロットにおける色の一貫性を保証します。110度の広い視野角を特徴とし、広い照射が必要なアプリケーションに適しています。本製品は、湿気感受性とリフローはんだ付けに関する業界標準を満たすように設計されています。

ターゲット市場：このLEDは、コンパクトで効率的かつ一貫した白色光源が必要なLEDモジュール、ライトパネル、バックライトユニット、装飾照明などのメーカーをターゲットとしています。

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に永久的な損傷が発生す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。

• 順方向電流 (IF)：200 mA (連続)
• 順方向パルス電流 (IFP)：300 mA (パルス幅 ≤10ms, デューティサイクル ≤1/10)
• 消費電力 (PD)：680 mW
• 動作温度 (Topr)：-40°C ～ +80°C
• 保存温度 (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でのリフローはんだ付け、最大10秒間。

2.2 代表的な電気的・光学的特性

はんだ接点温度(Ts) 25°Cの標準試験条件で測定。

• 順方向電圧 (VF)：代表値 3.2V, 最大値 3.5V (IF=150mA時)
• 逆方向電圧 (VR)：5V
• 逆方向電流 (IR)：最大 10 µA
• 視野角 (2θ1/2)：110°

3. ビニングシステムの説明

本製品は、電気的および光学的な一貫性を確保するための包括的なビニングシステムを採用しています。発注時には、光束の最小値と色温度の定義された色度領域を指定します。

3.1 色温度 (CCT) ビニング

このLEDは、いくつかの標準的な相関色温度(CCT)ビンで提供され、それぞれ目標CCTとCIE図上の特定の色度楕円によって定義されます。

• 2725K ±145K (ビン: 27M5)
• 3045K ±175K (ビン: 30M5)
• 3985K ±275K (ビン: 40M5)
• 5028K ±283K (ビン: 50M5)
• 5665K ±355K (ビン: 57M7)
• 6530K ±510K (ビン: 65M7)

注記：製品発注では、最大CCT値ではなく、色度領域を指定します。出荷される製品は常に発注された色度楕円内に収まります。

3.2 光束ビニング

光束は、色温度と演色評価数(CRI)に基づいてビニングされます。表は150mA時の最小値と代表値を定義します。標準的な光束コード(E5, E6, E7など)は、ルーメン単位の範囲を表します。

70 CRI、ニュートラルホワイト(3700-5000K)の例：

• コード E6: 50-54 lm (最小-代表)
• コード E7: 54-58 lm
• コード E8: 58-62 lm
• コード E9: 62-66 lm

ウォームホワイト、クールホワイト、およびそれらに対応する高CRI(80 CRI)バージョンについても同様の表が存在します。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧もビニングされており、直列構成でのストリング電圧の一貫性を確保します。

• コード B: 2.8 - 2.9V
• コード C: 2.9 - 3.0V
• コード D: 3.0 - 3.1V
• コード E: 3.1 - 3.2V
• コード F: 3.2 - 3.3V
• コード G: 3.3 - 3.4V
• コード H: 3.4 - 3.5V

3.4 色度楕円データ

各色温度ビンは、CIE 1931色度図上の特定の楕円に対応し、その中心座標(x, y)、長半径(b)、短半径(a)、傾斜角(Φ)によって定義されます。このデータは、精密な色混合と品質管理にとって極めて重要です。

4. 性能曲線分析

4.1 IV特性曲線

順方向電流対順方向電圧(IV)曲線は、代表的な指数関係を示しています。推奨動作電流150mAでは、順方向電圧は通常約3.2V付近にあります。設計者は、安定した動作を確保するために、電圧源ではなく定電流ドライバを使用する必要があります。

4.2 相対光束対順方向電流

この曲線は、駆動電流と光出力の関係を示しています。光束は電流とともに増加しますが、高電流では接合温度の上昇と効率低下により、線形以下の傾向を示します。最適な寿命と効率のため、150mAを大幅に超えて動作することは推奨されません。

4.3 分光パワー分布 (SPD)

相対分光エネルギー曲線は、異なるCCT範囲(例：2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K)の放射スペクトルを示します。暖色系のCCTは赤/黄領域により多くのエネルギーを持ち、寒色系のCCTはより青いピークを持ちます。この曲線は、演色性指標を計算するために不可欠です。

4.4 接合温度対相対分光エネルギー

このグラフは、接合温度(Tj)の上昇に伴って分光出力がどのようにシフトするかを示しています。一般的に、Tjが上昇すると、ピーク波長がわずかにシフトし、全体的な強度が低下する可能性があります。これは、一貫した色と光出力を維持するために、アプリケーション設計において効果的な熱管理が重要であることを強調しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは、標準的な3020(3.0mm x 2.0mm) SMDフットプリントを持ちます。詳細な寸法図は、パッケージ本体、レンズ、リードの寸法と関連する公差(例：.X寸法は±0.10mm、.XX寸法は±0.05mm)を指定しています。

5.2 パッドパターンとステンシル設計

推奨されるPCBランドパターン(パッドレイアウト)とはんだペーストステンシル設計については、別途図面が提供されています。これらの推奨事項に従うことは、リフローはんだ付け時に適切なはんだ接合部の形成、位置合わせ、熱伝達を実現するために極めて重要です。

5.3 極性識別

カソード(負極)端子は、通常、LEDパッケージ上に緑色のマーキングやレンズの切り欠きなどで表示されています。PCBのシルクスクリーンとフットプリントは、逆実装を防ぐために極性を明確に示す必要があります。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 湿気感受性とベーキング

3020シリーズLEDは、IPC/JEDEC J-STD-020Cに従って湿気感受性に分類されます。防湿バッグを開封後に周囲湿度にさらされると、リフロー中にポップコーンクラックやその他の損傷を引き起こす可能性があります。

保管：未開封のバッグは30°C/85% RH以下で保管してください。開封後は30°C/60% RH以下で保管してください。

元の密閉包装から取り出され、周囲環境にさらされたLEDは、リフロー前にベーキングする必要があります。ベーキング方法：

元のリール上で60°C、24時間ベーキングします。60°Cを超えないでください。ベーキング後1時間以内に使用するか、乾燥キャビネット(湿度20% RH以下)に保管してください。6.2 リフローはんだ付けプロファイル<標準的な鉛フリーリフロープロファイルが適用可能です。LEDはんだ接点の最大ピーク温度は260°Cを超えてはならず、230°C以上の時間は10秒以内に制限する必要があります。詳細なプロファイル推奨事項(予熱、ソーク、リフロー、冷却速度)については、仕様書を参照してください。

7. 包装・発注情報

7.1 包装仕様

LEDは通常、エンボス加工されたキャリアテープに巻かれたリールで供給され、自動ピックアンドプレース組立に適しています。標準的なリール数量(例：リールあたり2000個または4000個)が指定されています。リールは、湿度指示カードとともに防湿バッグ内に包装されています。

7.2 型番命名規則

部品番号は、主要な属性をコード化するように構成されています：シリーズ/形状(例：3020の場合は34)、チップ数(シングルの場合はS)、レンズコード(なしの場合は00、レンズ付きの場合は01)、色コード(白色温度の場合はL/C/W)、内部コード、光束コード(例：E6)、順方向電圧コード(例：D)。例：T3400SLA-E6D。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

LEDモジュールおよびライトエンジン：

パネルライト、ダウンライト、トロファー用。

• バックライト：エッジライト式またはダイレクトライト式の看板およびディスプレイ。
• 装飾照明：ストリップ、ロープ、アクセント照明。
• 民生用電子機器：インジケータまたはステータス照明。
• 8.2 設計上の考慮事項熱管理：

十分な熱ビアを持つPCBを、必要に応じて金属基板(MCPCB)とともに使用し、熱を放散させ、接合温度を低く保つことで、最大寿命と安定した出力を実現します。

• 電流駆動：常に定電流ドライバを使用してください。推奨動作電流は150mAです。周囲温度が高い環境では、電流を下げる必要がある場合があります。
• 光学系：110度の視野角は拡散照明に適しています。二次光学系(レンズ、リフレクタ)を使用して、ビームパターンを変更することができます。
• ESD保護：LEDは静電気放電に敏感であるため、組立時には標準的なESD取り扱い手順を実施してください。
• 9. 技術比較と差別化従来の3528パッケージと比較して、3020シリーズはわずかに小さなフットプリントでより高い電力密度(0.5W対0.2W)を提供することが多く、よりコンパクトな設計を可能にします。光束と電圧の両方に対する標準化された詳細なビニングシステムは、大量生産において厳密な色と輝度のマッチングを必要とするアプリケーションで大きな利点を提供し、エンドユーザーによる生産後の選別やキャリブレーションの必要性を減らします。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 最小光束で発注するのと代表光束で発注するのでは、どのような違いがありますか？

仕様では、ビンは最小光束値によって定義されています。これは、出荷されるすべてのLEDがその最小値を満たすか、または超えることを意味します。\"代表\"値は参考のために提供されていますが、実際の光束はそれより高い場合があります。このシステムは、性能を保証しながら、最小値以上の通常の製造ばらつきを許容します。

10.2 なぜベーキングが必要なのですか？LEDをすぐに使用する場合は省略できますか？

ベーキングは、プラスチックパッケージに吸収された湿気を取り除くための重要な工程です。湿った空気に短時間さらされただけでも、高温のリフローはんだ付けプロセス中に損傷を引き起こすのに十分です。時間だけを基準にベーキングを省略することは安全ではありません。元のバッグ内の湿度指示カードの状態を確認して、ベーキングが必要かどうかを判断する必要があります。

10.3 このLEDを200mAで連続駆動できますか？

200mAは絶対最大連続電流定格ですが、このレベルで動作すると大量の熱が発生し、効率(ルーメン毎ワット)が低下し、LEDの寿命が短くなる可能性があります。最適な性能と信頼性のため、推奨動作条件は150mAです。200mAでの動作には、例外的な熱管理が必要です。

11. 設計および使用事例

11.1 12V LEDモジュールの設計

シナリオ：

6個のLEDを直列に接続したコンパクトな12V入力LEDモジュールを作成する。

設計手順：電気設計：

同じ電圧ビン(例：ビンD: 3.0-3.1V)のLEDを選択します。6個のLEDの合計順方向電圧は約18.0Vから18.6Vとなり、12V電源よりも高くなります。したがって、単純な抵抗ではなく、昇圧(ブースト)型定電流ドライバが必要です。

1. 熱設計：LEDをアルミニウム基板(MCPCB)に実装します。総消費電力(～0.5W/個 * 6個 = 3W)を計算し、LEDはんだ接点温度を指定された動作範囲内、理想的には長寿命のために60°C以下に保つのに十分な放熱が確保されていることを確認します。
2. 光学的な一貫性：すべてのLEDを同じ光束ビン(例：E7)と色温度ビン(例：4000Kの場合は40M5)から発注し、モジュール全体で均一な輝度と色を確保します。
3. 組立：歩留まり低下を防ぐために、湿気取り扱いとリフローはんだ付けのガイドラインに正確に従ってください。
4. 12. 技術原理LEDは、白色LEDでは通常InGaNをベースとした半導体チップにおけるエレクトロルミネッセンスの原理で動作します。青色発光チップは蛍光体層でコーティングされています。青色光の一部は蛍光体によってより長い波長(黄色、赤)に変換されます。残りの青色光と蛍光体変換光の組み合わせにより、白色光として知覚されます。青色光と黄色/赤色光の比率が相関色温度(CCT)を決定します。演色評価数(CRI)は、スペクトルのギャップを埋めるために複数の蛍光体を使用することで改善されます。順方向電圧は、半導体材料のバンドギャップとチップ構造の特性です。

13. 業界動向

3020シリーズのようなミッドパワーSMD LEDにおける一般的なトレンドは、より高い効率(ルーメン毎ワット)、改善された色の一貫性(より厳密なビニング)、および高温動作におけるより高い信頼性に向かっています。また、小売店や博物館照明など、優れた色忠実度を必要とするアプリケーション向けに、より高いCRI値(90以上)を目指す動きもあります。さらに、業界では、取り扱いを簡素化し、より広範な組立環境での堅牢性を向上させるために、耐湿性パッケージ材料とプロセスの改良が続けられています。新しい蛍光体システムの開発は、LEDの寿命にわたってより優れた分光品質と安定性を提供することを目指しています。

. Industry Trends

The general trend in mid-power SMD LEDs like the 3020 series is towards higher efficacy (more lumens per watt), improved color consistency (tighter binning), and higher reliability at elevated operating temperatures. There is also a drive for higher CRI values (90+) for applications requiring excellent color fidelity, such as retail and museum lighting. Furthermore, the industry continues to refine moisture-resistant packaging materials and processes to simplify handling and improve robustness for a wider range of assembly environments. The development of new phosphor systems aims to provide better spectral quality and stability over the LED's lifetime.