2820-UY2001M-AM イエローLED データシート - SMDパッケージ 2.8x2.0mm - 順電圧 2.4V - 光束 33lm - 車載グレード

1. 製品概要

2820-UY2001M-AMシリーズは、過酷な車載照明アプリケーションに特化して設計された、高信頼性の表面実装LEDコンポーネントです。このデバイスは、コンパクトな2820 SMDパッケージフットプリントを特徴とし、標準動作電流200mAにおいて33ルーメンの典型的な光束を提供します。主な光出力は黄色スペクトルで、主波長は約589nmを中心としています。この製品の重要な差別化要因は、車載アプリケーション向けの個別光半導体に対する厳格なAEC-Q102 Rev A認定基準への準拠であり、自動車産業に典型的な過酷な環境条件下での性能と長寿命を保証します。RoHS、REACH、ハロゲンフリー製造基準への準拠を含む追加の認証により、現代の環境配慮型設計に適した選択肢となっています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDシリーズの中核的利点は、車載グレードの堅牢性と最適化された測光性能に根ざしています。本デバイスは2KV（HBM）の高い静電気放電（ESD）耐性を備え、取り扱いと実装の信頼性を向上させています。広い120度の視野角は優れた空間的光分布を提供し、均一な輝度が求められるインテリア環境照明、ダッシュボード照明、外部信号照明などのアプリケーションにおいて重要です。主なターゲット市場は自動車セクターであり、乗用車、商用トラック、オートバイ向けの照明モジュールを開発するTier-1サプライヤーやOEMが含まれます。その信頼性仕様は、長期的な性能が重要な産業用インジケータランプや屋外看板などの他の高信頼性市場への適用も可能にしています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

適切な回路設計とシステム統合のためには、電気的、光学的、熱的特性のパラメータを徹底的に理解することが不可欠です。

2.1 測光・光学特性

中心的な測光パラメータは光束（Φ_v）であり、I_F= 200mAにおける典型的な値として33ルーメンと規定されています。最小値と最大値はそれぞれ27 lmおよび45 lmで、測定許容差は±8%です。主波長（λ_d）は典型的に589nmで、585nmから594nmの範囲を持ち、±1nmの厳しい許容差があります。これにより、発光は確実に黄色領域に位置します。空間的光分布は、半値全角（輝度がピーク値の50%となる点）で測定された120度の広い視野角によって定義されます。このパラメータの許容差は±5°です。

2.2 電気的特性

順電圧（V_F）は、電源設計と熱管理における重要なパラメータです。典型的な動作電流200mAにおいて、V_Fは2.4Vで、2.00Vから2.75Vの範囲（許容差±0.05V）を持ちます。推奨連続順電流（I_F）は200mAで、絶対最大定格は250mAです。サージ条件に対して、本デバイスは非常に低いデューティサイクル（D=0.005）でパルス幅≤10μsのピーク電流（I_FM）1000mAに耐えることができます。このLEDは逆バイアス動作用に設計されていないことに注意することが重要です。

2.3 熱的特性

効果的な放熱は、LEDの性能と寿命にとって最も重要です。半導体接合部からはんだ付けポイントまでの熱抵抗（R_thJS）は、32 K/W（典型的、実測値）と28 K/W（典型的、電気的測定値）の2つの値で提供されています。最大許容接合温度（T_J）は150°Cです。デバイスの動作温度範囲（T_opr）は-40°Cから+125°Cで、これは車載部品の標準です。電力損失（P_d）の定格は最大687.5 mWです。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDはビンに分類されます。2820-UY2001M-AMシリーズは3次元のビニングシステムを使用しています。

3.1 光束ビニング

光束は3つのビンに分類されます：F1（27-33 lm）、F2（33-39 lm）、F3（39-45 lm）。品番の接尾辞Mは中程度の輝度レベルを示し、通常はF1ビンまたはF2ビンの下限に対応します。

3.2 順電圧ビニング

順電圧は、複数LEDアレイの電流マッチングを支援するためにビニングされます。ビンは以下の通りです：2022（2.00-2.25V）、2225（2.25-2.50V）、2527（2.50-2.75V）。

3.3 主波長ビニング

主波長ビンは色の均一性を保証します：8588（585-588nm）、8891（588-591nm）、9194（591-594nm）。UYのカラーコードは、これらのビンを含む黄色グループを意味します。

4. 性能曲線分析

データシートには、非標準条件下での性能を予測するために不可欠ないくつかのグラフが提供されています。

4.1 IV曲線と相対光束

順電流対順電圧グラフは、典型的な指数関数的なダイオードの関係を示しています。200mAでは、電圧は約2.4V付近に集中しています。相対光束対順電流グラフはサブリニアです；光束は電流とともに増加しますが、熱的影響と効率低下により高電流では飽和し始めます。

4.2 温度依存性

相対順電圧対接合温度グラフは負の温度係数を示しています；V_Fは温度が上昇するにつれて直線的に減少します（約-2 mV/°C）。これは接合温度の推定に使用できます。相対光束対接合温度グラフは、温度が上昇するにつれて光出力が大幅に減少することを示しています。125°Cでは、光束は25°Cでの値の約60-70%にしかならず、効果的な熱設計の重要性を強調しています。相対波長対接合温度グラフは、温度の上昇に伴うわずかな赤方偏移（波長の増加）を示しています。

4.3 スペクトル分布とデレーティング

相対スペクトル分布グラフは、約589nm付近に単色の黄色発光ピークがあり、不要なスペクトル成分が最小限であることを確認しています。順電流デレーティング曲線は、はんだパッド温度（T_S）に基づいて許容される最大連続電流を規定します。最大T_S125°Cでは、電流は250mA（絶対最大値）までデレートされなければなりません。信頼性の高い動作のためには、この制限を大幅に下回って動作することが推奨されます。

4.4 パルス耐性

許容パルス耐性グラフは、所定のパルス幅（t_FP）とデューティサイクル（D）に対して許容されるピークパルス電流（I_p）を定義します。非常に短いパルス（例：10μs）の場合、電流はDC最大値をはるかに超えることができます。これはPWM調光アプリケーションに関連します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 物理寸法

LEDは2820 SMDパッケージに収められています。公称寸法は長さ2.8mm、幅2.0mmです。正確な高さと詳細な寸法図（レンズ形状やリードフレーム配置を含む）は機械図面で提供されており、特に指定がない限り標準許容差は±0.1mmです。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

信頼性の高いはんだ付けと最適な熱性能を確保するために、ランドパターン設計が推奨されます。このレイアウトには、2つの電気的アノード/カソード用のパッドと、放熱用の中央の熱パッドが含まれます。このフットプリントに従うことは、機械的安定性とLEDの熱パッドからPCBへの熱伝達にとって極めて重要です。

5.3 極性識別

極性（アノードとカソード）は、ノッチ、ドット、面取りされた角などの視覚的インジケータでデバイス上にマーキングされています。データシートの機械図面でこのマーキングが指定されています。損傷を防ぐために、組立時に正しい極性を守る必要があります。

6. はんだ付けと組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

この部品は、標準的な赤外線または対流リフローはんだ付けプロセスと互換性があります。最大ピークはんだ温度は260°Cを超えてはならず、260°Cを超える時間は最大30秒に制限する必要があります。無鉛（SnAgCu）はんだ用の標準的な立ち上げ、予熱、リフロー、冷却プロファイルが適用可能です。湿気感受性レベル（MSL）はレベル2に評価されており、これはデバイスがはんだ付け前に最大1年間、工場の床環境に曝露されてもベーキングを必要としないことを意味します。

6.2 使用上の注意

主な注意事項は以下の通りです：逆電圧を印加しないでください。電流制限回路を使用してください；電圧源から直接駆動しないでください。組立中に適切なESD取り扱い手順を実施してください。効果的な放熱のために、熱パッドがPCBの銅面に適切にはんだ付けされていることを確認してください。電流、電圧、または温度の絶対最大定格を超えないでください。

6.3 保管条件

保管温度範囲（T_stg）は-40°Cから+125°Cです。MSL-2のフロアライフを超える長期保管の場合、デバイスは乾燥環境または乾燥剤入りの防湿バッグで保管する必要があります。

7. 包装と発注情報

7.1 包装仕様

LEDは、自動ピックアンドプレース組立用にテープおよびリールで供給されます。包装情報には、リール寸法、テープ幅、ポケット間隔、およびテープ上の部品の向きが詳細に記載されています。

7.2 品番体系

品番2820-UY2001M-AMは以下のように解読されます：

• 2820：製品ファミリーおよびパッケージサイズ（2.8mm x 2.0mm）。
• UY：色（黄色）。
• 200：ミリアンペア単位の試験電流（200mA）。
• 1：リードフレームタイプ（1 = 金メッキ）。
• M：輝度レベル（M = 中程度）。
• AM：車載アプリケーショングレードを指定。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

主なアプリケーションは車載照明です。具体的な用途には以下が含まれます：

• インテリア照明：ダッシュボードバックライト、スイッチ照明、足元灯、環境照明。
• 外部信号：センター・ハイマウント・ストップ・ランプ（CHMSL）、サイドマーカーランプ、方向指示器（他の色やレンズと組み合わせることが多い）。
• ディスプレイバックライト：計器盤アイコン、インフォテインメントシステムボタン。

8.2 設計上の考慮事項

熱管理：120°の視野角は、インジケータランプなどの特定のアプリケーションでビームを形成するために、二次光学系（レンズ、光導波路）を必要とする場合があります。_thJSと電力損失（P_d= V_F* I_F）を使用して予想される接合温度を計算してください。長寿命のためには、T_Jを150°Cより十分に低く保ってください。
駆動回路：安定した光出力を確保し、熱暴走を防ぐために、定電圧源ではなく定電流ドライバを使用してください。ドライバは車載電圧範囲（通常、負荷ダンプ過渡現象を含めて9-16V）に対応している必要があります。輝度制御にはPWM調光を検討し、パルス耐性を参照してください。
光学設計：The 120° viewing angle may require secondary optics (lenses, light guides) to shape the beam for specific applications like indicator lights.

9. 技術比較と差別化

標準的な民生用グレードのイエローLEDと比較して、2820-UY2001M-AMシリーズは明確な利点を提供します：

• AEC-Q102準拠：これが重要な差別化要因であり、温度サイクル、湿度、高温動作寿命（HTOL）、および民生品では要求されない他のストレステストを含む厳格な試験が行われています。
• 拡張温度範囲：-40°Cから+125°Cでの動作は、自動車のエンジンルームや外部アプリケーションに不可欠です。
• 耐硫黄性：データシートでは硫黄試験基準クラスA1が指定されており、一部の自動車および産業環境で見られる腐食性雰囲気に対する耐性を示しています。
• 管理されたビニング：光束、電圧、波長に関するより厳しいビニングにより、色と輝度のマッチングが重要な車載照明モジュールにおいて、より良い一貫性が確保されます。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: 200mAにおける典型的な順電圧はいくつですか？
A1: 典型的な順電圧（V_F）は2.4ボルトで、電圧ビンに応じて2.00Vから2.75Vの範囲があります。

Q2: このLEDを3.3V電源で駆動できますか？
A2: 直接はできません。V_Fが~2.4Vであるため、3.3Vレールから電流を200mAに設定するには、直列の電流制限抵抗、または好ましくは定電流ドライバが必要です。単純な抵抗計算はR = (V_supply- V_F) / I_F.

です。
Q3: 高温での光出力の低下はどの程度ですか？

A3: 性能グラフを参照すると、接合温度が125°Cに達すると、相対光束は25°Cでの値の約60-70%に低下します。これは優れた熱設計の必要性を強調しています。
Q4: このLEDはPWM調光に適していますか？

A4: はい、適しています。PWM方式で使用されるピーク電流とパルス幅が安全動作領域を超えないようにするために、許容パルス耐性グラフを参照する必要があります。典型的なPWM周波数は数百Hzから数kHzです。
Q5: AM接尾辞は何を意味しますか？

A5: AM接尾辞は、この部品が車載アプリケーション向けに認定・意図されており、関連する業界標準（AEC-Q102）を満たしていることを明示的に示しています。

11. 実践的設計ケーススタディシナリオ：
均一な黄色照明を必要とする車載インテリア環境照明ストリップ用の複数LEDアレイの設計。
1. 設計ステップ：電気設計：
2. アレイ構成（直列/並列）を決定します。均一な電流のためには、直列接続が最適です。12Vが利用可能な場合、最大4個のLED（4 * 2.4V = 9.6V）を電流制限抵抗またはリニア定電流ドライバと直列に配置できます。より多くのLEDの場合は、スイッチング定電流ドライバが推奨されます。熱設計：
3. 総電力を計算します：4 LED * (2.4V * 0.2A) = 1.92W。LEDの熱パッドが取り付けられる層に大きな銅面積を持ち、複数の熱ビアを使用して熱を他の層に拡散するPCBを設計します。光学/機械：
4. LEDを、120°のビームと組み合わせてシームレスな光のラインを作成するピッチで配置します。拡散カバーは個々のLEDスポットをブレンドするのに役立ちます。部品選定：

生産ロット全体で色と輝度の一貫性を確保するために、発注書に正確なビンコード（例：光束用F1、波長用8891）を指定します。

12. 動作原理

このLEDは半導体フォトニックデバイスです。アノードとカソード間にバンドギャップエネルギーを超える順電圧が印加されると、電子と正孔が半導体チップの活性領域（黄色光の場合は通常InGaNやAlInGaPなどの材料に基づく）で再結合します。この再結合プロセスにより、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。放出される光の特定の波長（色）は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。光はその後、パッケージのエポキシまたはシリコーンレンズを通して取り出され、これは環境保護も提供し、視野角を決定します。

13. 技術トレンド
このシリーズのような車載LEDのトレンドは以下の方向に向かっています：高効率化（lm/W）：
継続的な材料およびパッケージの改良により、ワット当たりのルーメンを増加させ、電気的負荷と熱的課題を軽減することが目指されています。高出力密度化：
より小さなパッケージでより高い光束を提供し、よりコンパクトでスタイリッシュな照明設計を可能にします。信頼性と試験の強化：
より厳格なAEC認定と、新たな故障モード（例：より厳しい耐硫黄性）に対する新しい試験の導入。統合ソリューション：