セラミック3535シリーズ 1W イエローLED データシート - 外形寸法 3.5x3.5x?mm - 順電圧 2.2V - 電力 1W - 技術文書

1. 製品概要

セラミック3535シリーズは、堅牢な性能と信頼性の高い熱管理を必要とするアプリケーション向けに設計された高電力表面実装LEDです。セラミック基板は優れた放熱性を提供し、大電流動作や過酷な環境に適しています。この特定のモデルT1901PYAは1WのイエローLEDであり、広い温度範囲にわたる高い光束出力と安定した性能が特徴です。

本シリーズの中核的な利点は、標準的なプラスチックパッケージと比較して優れた熱伝導性にあり、これにより長寿命と光束出力の維持が実現されます。ターゲット市場は、色の一貫性と信頼性が最も重要となる自動車照明（室内灯・信号灯）、産業用照明、ハイベイ照明、および特殊照明などです。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格 (T_s=25°C)

以下のパラメータは、これを超えて動作させるとデバイスに永久的な損傷が生じる可能性のある動作限界を定義します。これらは連続動作条件ではありません。

• 順方向電流 (I_F):500 mA (DC)
• 順方向パルス電流 (I_FP):700 mA (パルス幅 ≤10ms, デューティサイクル ≤1/10)
• 消費電力 (P_D):1300 mW
• 動作温度 (T_opr):-40°C ～ +100°C
• 保存温度 (T_stg):-40°C ～ +100°C
• 接合部温度 (T_j):125°C
• はんだ付け温度 (T_sld):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 (T_s=25°C, I_F=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 (V_F):代表値 2.2V, 最大値 2.6V
• 逆方向電圧 (V_R):5V
• ピーク波長 (λ_d):625 nm
• 逆方向電流 (I_R):最大 50 µA (V_R=5V時)
• 指向角 (2θ_1/2):120°

2.3 熱特性

セラミックパッケージは、LEDチップ（接合部）からはんだランド、そしてプリント回路基板（PCB）へと至る低熱抵抗経路を提供します。アプリケーション基板上での効果的な熱管理は、性能と寿命を維持するために極めて重要です。最大接合部温度付近またはそれに近い温度で動作させると、光束減衰が加速し、早期故障の原因となる可能性があります。設計者は、特にLEDを最大定格電流で駆動する場合、十分な放熱対策を確保する必要があります。

3. ビン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は主要なパラメータに従って選別（ビンニング）されます。これにより、設計者は特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光束ビンニング (350mA時)

光束はルーメン（lm）で測定されます。ビンは最小値と代表値を定義します。

• コード 1L:最小 30 lm, 代表 35 lm
• コード 1M:最小 35 lm, 代表 40 lm
• コード 1N:最小 40 lm, 代表 45 lm
• コード 1P:最小 45 lm, 代表 50 lm
• コード 1Q:最小 50 lm, 代表 55 lm

注記: 光束許容差は ±7% です。

3.2 順方向電圧ビンニング (350mA時)

順方向電圧ビンは、特に複数LEDアレイにおいて、一貫した電流駆動回路の設計に役立ちます。

• コード C:1.8V ～ 2.0V
• コード D:2.0V ～ 2.2V
• コード E:2.2V ～ 2.4V
• コード F:2.4V ～ 2.6V

注記: 順方向電圧許容差は ±0.08V です。

3.3 主波長ビンニング

これは発せられる黄色光の色調を定義し、色の均一性を確保します。

• コード Y1:585 nm ～ 588 nm
• コード Y2:588 nm ～ 591 nm
• コード Y3:591 nm ～ 594 nm

4. 性能曲線分析

以下のグラフは、回路設計と熱管理にとって極めて重要な主要パラメータ間の関係を示しています。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

この曲線は電流と電圧の指数関数的関係を示します。順方向電圧は電流とともに増加し、温度にも依存します。設計者はこれを使用して適切な電流制限抵抗または定電流ドライバの設定を選択します。代表的な350mAで動作させると、V_Fは約2.2Vになります。

4.2 順方向電流 vs. 相対光束

このグラフは、光出力が電流とともに増加するが線形ではないことを示しています。高電流では、発熱増加（ドループ効果）により効率が低下します。350mAの動作点は、高出力と良好な効率のバランスとして選択されています。この点を超えて駆動するには、綿密な熱設計が必要です。

4.3 接合部温度 vs. 相対分光パワー

接合部温度が上昇すると、LEDの分光出力がわずかにシフトする可能性があります。イエローLEDの場合、これは主波長または色純度のわずかな変化として現れることがあります。製品寿命を通じて安定した色性能を維持するには、低い接合部温度を保つことが鍵です。

4.4 分光パワー分布

バンドエネルギー特性曲線は、625 nmを中心とするイエローLEDの発光スペクトルを示しています。単色LEDに典型的な比較的狭いスペクトル幅を持ち、飽和色を必要とするアプリケーションに理想的です。

5. 機械的仕様 & パッケージング情報

5.1 外形寸法

パッケージは標準的な3535フットプリントに従います：基板寸法は約3.5mm x 3.5mmです。正確な高さは提供された抜粋では指定されていません。PCBレイアウトのための公差（例：.X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm）を含む詳細な機械図面は完全なデータシートに含まれています。

5.2 推奨ランドパターン & ステンシル設計

データシートには、信頼性の高いはんだ付けを確保するための推奨ランドパターン（フットプリント）とはんだペーストステンシル設計が提供されています。ランド設計は電気的接続と熱伝達の両方にとって重要です。部品下面の放熱ランドは、放熱を促進するためにPCB上の対応する銅ランドに適切にはんだ付けされなければなりません。ステンシル開口設計は、塗布されるはんだペーストの量を制御します。

5.3 極性識別

LEDにはアノードとカソードがあります。極性は通常、デバイス自体にマーク（切り欠き、ドット、または角の切り落としなど）されており、フットプリント図に従ってPCB上で正しく向き付けなければなりません。逆接続はLEDを点灯させず、定格5Vを超える逆電圧を印加すると損傷する可能性があります。

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、標準的な赤外線または対流式リフローはんだ付けプロセスに対応しています。2つのプロファイルが指定されています：

1. ピーク温度 230°C。

2. ピーク温度 260°C。

いずれの場合も、液相線温度以上（SAC合金では通常~217°C）の時間を制御し、ピーク温度での時間はLEDチップとパッケージへの熱損傷を防ぐために10秒を超えてはなりません。

6.2 取り扱い & 保管上の注意

• ESD感度:明示的に敏感デバイスとは記載されていませんが、取り扱い中の標準的なESD対策を推奨します。

• 湿気感度:セラミックパッケージは一般的にプラスチックパッケージよりも湿気吸収の影響を受けにくいですが、乾燥した環境での保管が推奨されます。

• 洗浄:はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、LEDレンズやパッケージ材料を損傷しない互換性のある溶剤を使用してください。

6.3 保管条件

元の防湿バッグに入れ、温度-40°C～+100°C、低湿度環境で保管してください。直射日光や腐食性ガスにさらさないでください。

7. パッケージング & 発注情報

7.1 キャリアテープ仕様

LEDは、自動実装機用のエンボス加工されたキャリアテープに供給されます。テープ幅、ポケット寸法、ピッチは標準的なSMT装置に対応するように設計されています。提供される図面は、3535セラミックシリーズ用のキャリアテープの詳細寸法を示しています。

7.2 リールパッケージング

キャリアテープは標準リールに巻き取られています。リール数量（例：1000個、4000個）は通常メーカーによって指定されます。リールには品番、数量、ロット番号、ビンニングコードがラベル表示されます。

7.3 品番体系

型番 T1901PYA は構造化されたコード体系に従います：

• T:メーカーシリーズ接頭辞。

• 19:セラミック3535のパッケージコード。

• P:単一高電力ダイのダイカウントコード。

• Y:イエローのカラーコード。

• A:内部コードまたは特定バリアント。

追加の接尾辞は、光束ビン（例：1M）、電圧ビン（例：D）、波長ビン（例：Y2）を示す場合があります。

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）、方向指示器、室内環境照明。
• 産業用 & 商業用照明:ハイベイライト、作業照明、マシンビジョン照明。
• サイン & 装飾:チャネルレター、建築アクセント照明、装飾用ライトストリップ。
• 特殊照明:医療機器、農業用照明（特定スペクトル）。

8.2 設計上の考慮点

• ドライバ選定:安定した光出力と長寿命のため、定電流ドライバを使用してください。駆動電流は、必要な明るさと熱設計マージンに基づいて設定する必要があります。

• 熱管理:これは最も重要な側面です。放熱ランドには十分な銅厚（例：2oz）のPCBを使用してください。熱ビアを使用して熱を内層または裏面のヒートシンクに伝達することを検討してください。最大接合部温度（125°C）を超えないようにする必要があります。

• 光学系:120°の指向角は広い照射を提供します。集光ビームが必要な場合は、3535フットプリント用に設計された二次光学系（レンズまたはリフレクター）を使用できます。

• 直列/並列アレイ:複数のLEDを接続する場合、特に並列ストリングでは均一な電流分配を確保するために順方向電圧ビンで一致させてください。直列ストリングには定電流ドライバが推奨されます。

9. 技術比較 & 差別化

標準的なプラスチック3535 LEDと比較して、セラミック版は以下を提供します：

• 優れた熱性能:セラミック基板はプラスチックよりもはるかに高い熱伝導率を持ち、同じ駆動電流でより低い接合部温度をもたらし、それによりより高い光出力、優れた色安定性、および長寿命を実現します。

• 高い信頼性:セラミックは紫外線照射下での黄変に強く、高温高湿環境においてより堅牢です。

• 高い最大駆動電流:改善された放熱性により、フル500mAの連続電流での動作が可能となり、より高いルーメンパッケージを実現します。

トレードオフとして、通常、プラスチックパッケージと比較してわずかに高い単価となります。

10. よくある質問 (FAQ)

Q1: ビンニング表の光束代表値と最小値の違いは何ですか？

A1: 代表値はそのビン内のLEDの平均出力です。最小値は保証される下限値です。設計者は、アプリケーションにおける最悪ケースの明るさ計算に最小値を使用する必要があります。

Q2: このLEDを500mAで連続駆動できますか？

A2: はい、500mAは絶対最大DC定格です。ただし、このレベルでの連続動作には、接合部温度を125°C以下に保つための優れた熱管理が必要です。最適な寿命と効率のため、350mA以下での動作を推奨します。

Q3: ドライバを設計する際、電圧ビンコードをどのように解釈すればよいですか？

A3: 選択したビンの最大V_Fに対応できるように定電流ドライバを設計してください（例：ビンEの場合、LEDあたり最大2.4Vまで設計）。抵抗器付き電圧源を使用する場合は、最悪条件下でも電流が制限を超えないようにするために、最大V_Fを使用して抵抗値を計算してください。

Q4: このLEDにはレンズが付いていますか？

A4: 品番T1901PYAおよび命名規則におけるレンズなしを示す00コードは、統合二次レンズのない一次光学系（チップレベル）LEDであることを示唆しています。120°の指向角はチップとパッケージ設計に固有のものです。

11. 設計事例

シナリオ:特定の警告/信号用途に5000ルーメンの黄色光を必要とする産業用ハイベイ照明器具の設計。

設計プロセス:

1. 光束目標:5000 lm 必要。

2. LED選定:光束ビン 1Q（350mA時 最小 50 lm/LED）を選択。

3. 数量計算:LED数 = 5000 lm / 50 lm/LED = 100 LED。10%のマージンを追加し、目標110 LED。

4. 定電流ドライバによる直列ストリングでLEDを駆動する計画。分布をより厳密にするために電圧ビンD（2.0-2.2V）を選択。10個直列の場合、最大ストリング電圧は 10 * 2.2V = 22V。出力電圧範囲が約25Vまでカバーし、350mA出力の定電流ドライバを選択。熱設計:

5. 110個のLEDを金属基板PCB（MCPCB）上に配置。総発熱量を計算：約110 LED * (2.2V * 0.35A) ≈ 84.7Wの電力、そのほとんどが熱になります。接合部から周囲への熱抵抗を低く保つために、MCPCBを十分な大きさのアルミニウムヒートシンクに取り付ける必要があります。光学系:

6. エリア照明には広い120°ビームが許容されるため、二次光学系は不要です。12. 動作原理

発光ダイオード（LED）は、電流が流れると光を発する半導体デバイスです。この現象はエレクトロルミネセンスと呼ばれます。このようなイエローLEDでは、半導体材料（通常はリン化アルミニウムガリウムインジウム - AlGaInPベース）が特定のバンドギャップを持つように設計されています。デバイス内で電子が正孔と再結合するとき、エネルギーが光子（光の粒子）の形で放出されます。発せられる光の波長（色）は、半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決まります。セラミックパッケージは機械的支持体として機能し、電気的接続を提供し、最も重要なことに、半導体接合部から熱エネルギーを引き離して性能と信頼性を維持する効率的なヒートシンクとして機能します。

13. 技術トレンド

高電力LED市場は、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、改善された演色性、およびより高い信頼性に向けて進化し続けています。セラミックパッケージは、特に中～高電力アプリケーションにおいて、その比類のない熱性能により、この分野での重要なトレンドを表しています。将来の開発には以下が含まれる可能性があります：

統合ソリューション:

• 内蔵ドライバまたは制御回路（例：IC-on-board）を備えたLEDの増加。改良された蛍光体技術:

• 白色LED向けですが、色変換LEDの安定性と効率にも影響します。高出力での小型化:

• 同様またはより高い電力密度を扱える小型パッケージ（例：3030、2929）への継続的な推進により、セラミックのような先進的な熱基板の必要性がさらに強調されます。スマート照明:

• IoT対応照明システムのためのセンサーおよび通信プロトコルとの統合。堅牢なセラミックパッケージは敏感な電子部品を保護できます。Integration with sensors and communication protocols for IoT-enabled lighting systems, where the robust ceramic package can protect sensitive electronics.