LED セラミック 3535 シリーズ 1W 白色LED データシート - 外形寸法 3.5x3.5x?mm - 電圧 3.2V - 電力 1W - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、堅牢なセラミック3535表面実装パッケージに封止された高電力1W白色LEDの仕様を詳細に説明します。セラミックパッケージは、従来のプラスチックパッケージと比較して優れた熱伝導性を提供し、LEDチップ接合部からの放熱性を向上させます。これにより、過酷な動作条件下でも性能の安定性向上、寿命延長、および信頼性の向上が実現します。本製品は、自動車照明、一般照明、特殊照明器具など、高い光束出力と優れた熱管理を必要とするアプリケーション向けに設計されています。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格 (Ts=25°C)

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値を定義します。これらの限界値付近での長時間の動作は推奨されません。

• 順方向電流 (IF):500 mA (最大連続電流)。
• 順方向パルス電流 (IFP):700 mA (パルス幅 ≤10ms、デューティサイクル ≤1/10)。
• 電力損失 (PD):1700 mW。
• 動作温度 (Topr):-40°C ～ +100°C。
• 保存温度 (Tstg):-40°C ～ +100°C。
• 接合温度 (Tj):125°C (最大)。
• はんだ付け温度 (Tsld):リフローはんだ付け、230°Cまたは260°Cで最大10秒間。

2.2 電気光学特性 (Ts=25°C, IF=350mA)

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。

• 順方向電圧 (VF):代表値 3.2V、最大値 3.4V。これは350mAで駆動した際のLED両端の電圧降下です。
• 逆方向電圧 (VR):5V (最大)。逆バイアスでこの電圧を超えるとLEDが損傷する可能性があります。
• 逆方向電流 (IR):最大 50 µA。
• 指向角 (2θ1/2):120度 (代表値)。この広いビーム角は一般照明用途に適しています。

3. ビニングシステムの説明

製造における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 相関色温度 (CCT) ビニング

本LEDは標準的なCCT範囲で提供され、それぞれCIE図上の特定の色度領域に関連付けられています。代表的なCCTとそれに対応するビンコードは以下の通りです：2700K (8A-8D)、3000K (7A-7D)、3500K (6A-6D)、4000K (5A-5D)、4500K (4A-4U)、5000K (3A-3U)、5700K (2A-2U)、6500K (1A-1U)、8000K (0A-0U)。製品は注文されたCCTの色度領域内であることが保証されます。

3.2 光束ビニング

光束ビンは、350mA時の最小光束出力を規定します。実際の光束はこれより高い場合があります。例：

• 70 CRI 電球色 (2700-3700K):1Y (80-87 lm) から 2D (114-122 lm) までのビン。
• 70 CRI 昼白色 (3700-5000K):1Z (87-94 lm) から 2F (130-139 lm) までのビン。
• 70 CRI 昼光色 (5000-10000K):2A (94-100 lm) から 2F (130-139 lm) までのビン。
• 85 CRI バリアントも対応する光束ビンで利用可能です（例：電球色用 1W: 70-75 lm）。

3.3 順方向電圧ビニング

電圧は、定電流回路設計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：コード1 (2.8-3.0V)、コード2 (3.0-3.2V)、コード3 (3.2-3.4V)、コード4 (3.4-3.6V)。

3.4 型番規則

品番の構造は以下の通りです：T [パッケージコード] [チップ数コード] [レンズコード] [内部コード] - [光束コード] [CCTコード]。例：T1901PL(C,W)A は次のように解読されます：T (シリーズ)、19 (セラミック3535パッケージ)、P (1個の高電力ダイ)、L (レンズコード01)、(C,W) (CCT: 昼白色または昼光色)、A (内部コード)。光束コードとCCTコードは別途指定されます。

4. 性能曲線分析

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

I-V曲線は電流と電圧の指数関数的関係を示します。設計者はこれを使用して適切な駆動方式（定電流 vs. 定電圧）を選択し、電力損失 (Vf * If) を計算します。350mA時の代表的なVf 3.2Vは重要な設計ポイントです。

4.2 順方向電流 vs. 相対光束

この曲線は、光出力が電流と共に増加するが線形ではないことを示しています。効率は通常、高電流では発熱の増加（ドループ効果）により低下します。推奨の350mAで動作させることで、出力と効率の良いバランスが得られます。

4.3 接合温度 vs. 相対分光パワー

接合温度 (Tj) が上昇すると、LEDの分光出力がシフトし、しばしば色のわずかな変化（色度シフト）と光束の減少を引き起こします。セラミックパッケージはTjの上昇を最小限に抑え、光学性能を安定させるのに役立ちます。

4.4 相対分光パワー分布

スペクトルプロットは、各波長で放出される光の強度を示します。白色LED（通常は蛍光体変換型）の場合、ダイからの青色ピークと、蛍光体からのより広い黄色/白色のピークを示します。曲線下面積は全光束に関連し、形状は演色評価数 (CRI) とCCTを決定します。

5. 機械的・梱包情報

5.1 外形寸法

本LEDは標準的な3535フットプリント（約3.5mm x 3.5mm）を使用します。正確な寸法図は、本体サイズ、レンズ形状、端子位置を示しています。公差は、.X寸法で±0.10mm、.XX寸法で±0.05mmと規定されています。

5.2 推奨パッドパターン＆ステンシル設計

PCBレイアウト用のランドパターン図が提供されており、適切なはんだ接合部の形成と熱接続を確保します。対応するステンシル設計は、リフローはんだ付けのためのはんだペースト塗布をガイドします。適切なパッド設計は、機械的安定性とPCBへの熱伝達にとって重要です。

5.3 極性識別

LEDパッケージ上のアノード端子とカソード端子を正しく識別し、PCBレイアウトと一致させる必要があります。極性が間違っているとLEDは点灯しません。

6. はんだ付け＆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

本LEDは標準的な無鉛リフロープロセスに対応しています。はんだ付け中の本体最高温度は、10秒間260°Cを超えてはなりません。熱衝撃を避け、内部部品や蛍光体を損傷することなく信頼性の高いはんだ接合部を確保するために、推奨される温度プロファイル（予熱、ソーク、リフロー、冷却）に従うことが極めて重要です。

6.2 取り扱い＆保管上の注意

LEDは静電気放電 (ESD) に敏感です。取り扱いおよび組立中は適切なESD対策を行ってください。指定された温度範囲内（-40°C ～ +100°C）の乾燥した静電気防止環境で保管してください。湿気にさらさないでください。さらされた場合は、リフロー前にベーキング手順に従ってください。

7. 梱包＆発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープに載せてリールに巻かれた状態で供給され、自動実装機に適しています。テープ寸法（ポケットサイズ、ピッチ）は標準化されています。

7.2 梱包数量

標準的なリール数量が使用されます（例：リールあたり1000個または2000個）。外装には、品番、ビンコード（光束、CCT、Vf）、数量、およびトレーサビリティのためのロット番号を指定したラベルが貼付されます。

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

• 自動車照明：デイタイムランニングライト (DRL)、室内照明、信号灯。
• 一般照明：LED電球、ダウンライト、パネルライト、街路灯。
• 特殊照明：携帯灯、非常用照明、建築アクセント照明。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱管理：主要な設計課題です。十分な熱ビアを備えたPCB、場合によっては金属基板PCB (MCPCB) またはヒートシンクを使用して、LED接合部から周囲環境への低熱抵抗経路を維持してください。
• 電流駆動：常に定電圧源ではなく定電流ドライバを使用して、安定した光出力を確保し、熱暴走を防止してください。
• 光学系：所望のビームパターンを実現するために、二次光学系（レンズ、リフレクター）が必要になる場合があります。

9. 技術比較＆利点

セラミック3535パッケージは、プラスチックSMDパッケージ（3528や5050など）や他のセラミックパッケージと比較して明確な利点を提供します：

• プラスチックパッケージとの比較：優れた熱伝導性により、接合温度が低く、最大駆動電流のポテンシャルが高く、ルーメンメンテナンスが良く、特に高電力アプリケーションで寿命が長くなります。
• 他のセラミックパッケージとの比較：3535フットプリントは一般的な業界標準であり、サイズ、電力処理能力、光出力の良いバランスを提供するため、多くの照明設計で非常に汎用性が高くなっています。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 70 CRI版と85 CRI版の違いは何ですか？

CRI（演色評価数）は、基準光源と比較して光源が物体の色をどれだけ自然に再現するかを測定します。85 CRI LEDは70 CRI LEDよりも優れた色忠実性を提供し、これは小売店、博物館、または高品質の住宅照明にとって重要です。トレードオフとして、通常、CRIが高いほど発光効率（ルーメン毎ワット）がわずかに低くなります。

10.2 このLEDを500mAで連続駆動できますか？

絶対最大定格は500mAですが、この電流での連続動作は大量の熱を発生させます。推奨動作電流は350mAです。500mAで駆動するには、接合温度を125°Cを十分に下回るように保つために、例外的な熱管理が必要です。そうしないと、寿命と性能が急速に劣化します。

10.3 光束ビンコード（例：2B）はどのように解釈すればよいですか？

光束ビンコードは最小光束を保証します。例えば、70 CRI 昼光色の2Bビンは、350mA時に最小100 lmを保証します。出荷される部品の実際の光束は、そのビンの最小値と最大値の間（例：100-107 lm）になりますが、代表値であることは保証されません。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：昼白色（4000K）で演色性の良い（CRI >80）高品質LEDダウンライトを設計する。

選定：CCTビン5x、光束ビン2A（最小94-100 lm）などの85 CRI 昼白色LEDを選択。

熱設計：LEDを1.6mm厚のMCPCB（アルミ基板）に実装。MCPCBは熱界面材を介してヒートシンクに取り付ける。熱シミュレーションで、周囲温度45°C時のTjが<100°C以下であることを確認する。

電気設計：350mA出力定格の定電流LEDドライバを使用。過電圧および開放/短絡保護を含める。

光学設計：スポットライティング用に30度のビーム角を実現するために、LEDに二次レンズを組み合わせる。

12. 動作原理

白色LEDは、半導体におけるエレクトロルミネセンスと蛍光体変換の原理で動作します。電流が半導体チップ（通常はInGaN）を流れることで、青色または紫外線スペクトルの光子を放出させます。これらの高エネルギー光子は、チップをコーティングしている蛍光体層に衝突します。蛍光体はこれらの光子の一部を吸収し、より長く低エネルギーの波長（黄色、赤色）で光を再放出します。変換されなかった青色光とダウンコンバートされた黄色/赤色光の混合が、人間の目には白色光として知覚されます。正確な比率が相関色温度 (CCT) を決定します。

13. 技術トレンド

LED業界は進化を続けており、セラミック3535 LEDなどのコンポーネントに影響を与えるいくつかの主要なトレンドがあります：

• 効率向上 (lm/W)：チップ設計、蛍光体技術、パッケージ効率の継続的な改善により、同じ電力入力に対してより多くの光出力が得られ、エネルギー消費が削減されます。
• 信頼性と寿命の向上：材料（堅牢なセラミックなど）と製造プロセスの進歩により、定格寿命（L70/B50）は50,000時間を超えています。
• 色品質の改善：複数蛍光体ブレンドや新しいチップ構造の開発により、非常に高いCRI（90以上）、優れた色の一貫性（厳密なビニング）、調光可能な白色光を実現するLEDが可能になっています。
• 小型化＆高電力密度：同じまたはより小さなフットプリントでより多くの電力を処理する能力（例：3030、2929パッケージ）は常にトレンドであり、これまで以上に優れた熱管理ソリューションを求めています。
• スマート＆コネクテッド照明：LEDはIoTシステムの不可欠な部分になりつつあり、ドライバー、場合によってはパッケージ自体が調光、色調調整、データ通信プロトコルをサポートする必要があります。