セラミック3535シリーズ 3W 白色LED データシート - 外形寸法 3.5x3.5x?mm - 電圧 3.2V - 電力 3W - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高出力セラミック3535シリーズ 3W白色LEDの仕様を詳細に説明します。この部品は、厳しい熱環境下においても高い光束出力と信頼性の高い性能を要求される用途向けに設計されています。セラミック基板は優れた熱伝導性を提供し、高電流駆動や長時間使用に適しています。

1.1 製品の位置付けと中核的利点

このLEDシリーズの主な利点は、そのセラミックパッケージングにあります。従来のプラスチックパッケージと比較して、セラミックは優れた放熱性を提供し、これは特に典型的な仕様である700mAのような高電流で駆動する場合に、より高い長期信頼性、安定した色出力、および延長された動作寿命に直接つながります。3535フットプリントは業界標準であり、設計への組み込みや交換を容易にします。

1.2 ターゲット市場と用途

このLEDは、性能と長寿命が重要なプロフェッショナル照明用途をターゲットとしています。典型的な使用例は以下の通りです：

• ハイベイ工業照明
• 商業用ダウンライトおよびスポットライト
• 屋外エリア照明
• 特殊園芸照明
• 堅牢で高出力の白色光源を必要とするあらゆる用途。

2. 詳細な技術パラメータ分析

特に断りのない限り、全てのパラメータははんだ付け点温度（Ts）25°Cにおける仕様です。

2.1 絶対最大定格

これらの値は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性がある限界を表します。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）：1000 mA (DC)
• 順方向パルス電流（IFP）：1400 mA (パルス幅 ≤10ms, デューティ比 ≤1/10)
• 消費電力（PD）：3400 mW
• 動作温度（Topr）：-40°C ～ +100°C
• 保存温度（Tstg）：-40°C ～ +100°C
• 接合部温度（Tj）：125°C
• はんだ付け温度（Tsld）：リフローはんだ付けは、230°Cまたは260°Cで最大10秒間。

2.2 電気光学特性（代表値/最大値）

• 順方向電圧（VF）：3.2V / 3.6V (IF=700mA時)
• 逆方向電圧（VR）：5V
• 逆方向電流（IR）：50 µA (最大)
• 指向角（2θ1/2）：120° (代表値)

3. ビニングシステムの説明

LEDは、色と性能の一貫性を確保するために、複数パラメータによるビニングシステムに従って分類されます。

3.1 相関色温度（CCT）ビニング

本製品は、2700K（暖白色）から8000K（昼白色）までの標準CCTで提供可能です。各CCTは、CIE図上の特定の色度領域（例：2700Kは領域8A、8B、8C、8Dに対応）によって定義されます。これにより、発光する白色光が正確な色空間内に収まることが保証されます。

3.2 光束ビニング

光束は、700mA時の最小出力によってビニングされます。ビンはコード（例：2H、2J、2K）で定義され、対応する最小および代表的な光束値（ルーメン）が関連付けられます。例えば、70 CRIの中性白色（3700-5000K）LEDでビン2Lの場合、最小光束は172 lm、代表光束は182 lmです。注：出荷製品は最小光束とCCT色度領域を保証しますが、実際の光束はこれを上回る場合があります。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧も、電流制御回路設計を支援するためにビニングされます。

• コード 2：VF = 2.8V ～ 3.0V
• コード 3：VF = 3.0V ～ 3.2V
• コード 4：VF = 3.2V ～ 3.4V

3.4 型番命名規則

製品型番は構造化されたコードに従います：T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□。数字は順に、製品シリーズ、パッケージコード（例：セラミック3535は19）、チップ数コード（例：単一高出力ダイはP）、レンズ/光学コード、発光色コード（例：暖白色はL、中性白色はC、昼白色はW）、内部コード、光束ビンコード、順方向電圧ビンコードを示します。

4. 機械的仕様および梱包情報

4.1 外形図と寸法

LEDは標準的な3.5mm x 3.5mmセラミックパッケージを使用します。詳細な寸法図には、上面図、側面図、および重要な寸法が示されています。公差は、.X寸法に対して±0.10mm、.XX寸法に対して±0.05mmと規定されています。

4.2 推奨パッドパターンとステンシル設計

PCBレイアウト用のランドパターン設計が提供されており、適切なはんだ付けと熱接続を確保します。対応するステンシル設計も推奨されており、リフロー組立時のはんだペースト量を制御します。これは、信頼性の高いはんだ接合部とPCBへの最適な熱経路を実現するために重要です。

5. 性能曲線分析

5.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

I-V曲線はドライバ設計に不可欠です。これは電流と電圧の非線形関係を示し、代表的な順方向電圧は700mA時に3.2Vです。設計者は安定した動作を確保し、熱暴走を防ぐために定電流ドライバを使用する必要があります。

5.2 順方向電流 vs. 相対光束

この曲線は、光出力が電流とともにどのように増加するかを示しています。高電流では、効率低下と接合部温度の上昇により、一般的に準線形以下の関係を示します。推奨の700mAで動作させることは、出力と効率のバランスを提供します。

5.3 分光パワー分布と接合部温度の影響

相対分光パワー分布曲線は、白色LED（青色ダイの発光と蛍光体変換の組み合わせ）の波長全体にわたる光強度を示します。別の曲線は、スペクトルが接合部温度の上昇とともにどのようにシフトするかを示し、これは色点（色度）に影響を与える可能性があり、最終設計において適切な熱管理を必要とします。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

このLEDは標準的な無鉛リフロープロファイルと互換性があります。はんだ付け中の本体温度の最大値は、230°Cで10秒間、または260°Cで10秒間を超えてはなりません。内部ダイ、ワイヤーボンディング、または蛍光体を損傷しないように、推奨温度プロファイルに従うことが重要です。

6.2 取り扱いおよび保管上の注意

LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。適切なESD対策を講じて取り扱ってください。湿気吸収（リフロー時のポップコーン現象の原因となる）を防ぐために、指定された温度範囲（-40°C ～ +100°C）内の乾燥した管理された環境で保管してください。

7. 梱包および注文情報

7.1 テープ＆リール梱包

製品は、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機に適しています。製造装置との互換性を確保するために、キャリアテープのポケットおよびリール仕様の詳細な寸法が提供されています。

7.2 梱包仕様

仕様には、リールあたりの数量、内箱あたりのリール数、出荷段ボール箱あたりの箱数が含まれます。適切な梱包により、輸送および保管中の部品保護が確保されます。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

8.1 熱管理

これは高出力LEDを用いた設計において最も重要な側面です。セラミックパッケージは熱抵抗が低いですが、適切な熱経路がなければこの利点は失われます。PCBは、金属基板PCB（MCPCB）や絶縁金属基板（IMS）などを使用した熱伝導性の高い設計とし、十分な放熱を確保して、長寿命と安定した性能のために接合部温度を最大定格125°Cを十分に下回るレベルに維持する必要があります。

8.2 電気的駆動

常に定電流LEDドライバを使用してください。ドライバのコンプライアンス電圧を設計する際には、電圧ビン（コード2、3、または4）を考慮する必要があります。ドライバの電流が意図した動作点（例：700mA）と一致し、過電流、過電圧、開路/短絡に対する適切な保護機能を備えていることを確認してください。

8.3 光学設計

LEDは120度の広い指向角を持っています。指向性照明のためには、二次光学部品（レンズまたは反射器）が必要です。機械図面は、互換性のある光学部品を設計または選択するために必要な寸法を提供します。

9. 技術比較と差別化

このセラミック3535 LEDと標準的なプラスチック3535パッケージとの主な差別化要因は、その熱性能です。セラミック材料は、一般的に接合部からはんだ付け点までの熱抵抗が低く、より高い駆動電流を扱うこと、または同じ電流でより低い接合部温度で動作することを可能にし、寿命（L70、L90指標）を直接向上させ、時間経過に伴う色ずれを低減します。これは、高信頼性または高ストレス用途に適しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 このLEDを1000mAで連続駆動できますか？

絶対最大定格は1000mAですが、典型的な動作条件は700mAです。1000mAでの連続動作は、はるかに多くの熱を発生させ、接合部温度をその限界近くまで押し上げ、寿命を大幅に短縮し、色ずれを引き起こす可能性があります。例外的な熱管理と信頼性低下への理解なしには推奨されません。

10.2 光束の最小ビンの意味は何ですか？

最小値は保証されます。そのビンで出荷されるLEDは、標準試験条件下でその光束出力を満たすか、または上回ります。代表値は期待できる平均出力です。データシートには、出荷製品はビンの最小値を超える場合があるが、指定されたCCT色度領域には常に準拠することが記載されています。

10.3 5A、5B、5C、5DのようなコードによるCCTビニングをどのように解釈すればよいですか？

これらはCIE 1931色度図上の特定の四角形（または領域）です。公称CCTが4000KのLEDは、その色座標がこれら4つの事前定義された領域（5A、5B、5C、または5D）のいずれかに収まります。このシステムにより、同一ロット内および同じ仕様で注文されたロット間での厳密な色の一貫性が確保されます。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：複数のLEDを使用した50Wハイベイ照明の設計。
設計ステップ：
1. 目標出力：必要な総光束を決定します。
2. LED選択：光束ビン（例：700mA時約190 lmの代表値を持つ2M）を選択します。LED数を計算：50,000 lm目標 / LEDあたり190 lm ≈ 263個。実際には、光学的および熱的損失を考慮する必要があります。
3. 熱設計：3.2V、0.7AのLED263個の場合、総電気的電力は約589Wです。40%の効率を仮定すると、約353Wが熱となります。大規模な能動冷却ヒートシンク、または複数のモジュールに分散させる必要があります。
4. 電気設計：複数の定電流ドライバを使用し、各ドライバが直並列接続されたLEDストリングを駆動するようにします。VFビンを考慮して、各ストリングの総順方向電圧がドライバのコンプライアンス範囲内に収まるようにします。
5. 光学設計：個々の二次レンズまたは単一の大型反射器を使用して、所望のビームパターンと配光を実現します。

12. 動作原理の紹介

白色LEDは、半導体におけるエレクトロルミネッセンスと蛍光体変換の原理に基づいて動作します。直接遷移型半導体チップ（通常は窒化インジウムガリウム - InGaN）は、順方向バイアス下で電子が価電子帯と伝導帯の間で再結合する際に青色光を発します。この青色光は、チップ上またはその近くに堆積された蛍光体材料層（通常はイットリウム・アルミニウム・ガーネット - YAG:Ce）に衝突します。蛍光体は青色光子の一部を吸収し、黄色領域のより広いスペクトルで光を再放出します。残りの青色光と広い黄色発光の組み合わせが、人間の目には白色光として知覚されます。青色と黄色の正確な比率、および特定の蛍光体組成が、白色光の相関色温度（CCT）および演色評価数（CRI）を決定します。

13. 技術トレンド

高出力LED市場は、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、改善された信頼性、およびより良い色品質に向けて進化し続けています。このセラミック3535パッケージに関連するトレンドは以下の通りです：
効率向上：青色ダイの内部量子効率と蛍光体変換効率の継続的な改善。
色品質：より高いCRI（Ra >90）および改善されたR9（飽和赤）値を備えた蛍光体システムの開発。特に小売店や博物館照明での演色性向上のため。
熱管理：熱抵抗をさらに低下させ、より高い電力密度を可能にするための、セラミックおよびその他の高熱伝導性パッケージ材料（例：シリコンベース、複合材料）の継続的な改良。
小型化と統合：3535フットプリントは依然として人気がありますが、チップスケールパッケージ（CSP）や、複数のLEDチップ、ドライバ、時にはセンサーを単一のより組み立てやすいユニットに統合したモジュールへのトレンドがあります。ただし、これらはしばしば、このような専用セラミックパッケージの熱性能の一部を犠牲にすることがあります。