LEDデータシート 2835 クールホワイト - パッケージ2.8x3.5mm - 順電圧2.8V - 光束28lm - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、業界標準の2835パッケージフォーマットを採用した高性能表面実装型クールホワイトLEDの技術仕様を詳細に説明します。本デバイスは、過酷な環境下での信頼性と安定した性能を実現するよう設計されており、幅広い120度の視野角と堅牢な構造を特徴とし、様々な照明および表示用途に適しています。

この部品の中核的な利点は、高い発光効率、動作条件の変化に伴う安定した色特性、そして厳格な車載グレード認定基準（AEC-Q101）への適合性です。主なターゲット市場は、車載インテリア照明システム、ディスプレイやスイッチのバックライト、安定した白色光出力が求められる汎用インジケータ用途などを含みます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 測光および電気的特性

本デバイスは、典型的な順電流（I_F）60mAで動作し、許容範囲は10mAから80mAです。この典型的な電流値において、光束（Φ_v）は28ルーメン（lm）を提供し、ビニング構造に基づき最小24 lm、最大40 lmの範囲にあります。関連する典型的な順電圧（V_F）は2.8ボルトで、範囲は2.5Vから3.5Vです。主波長は、CIE 1931色度座標が典型的にx=0.3292、y=0.3424（許容差±0.005）のクールホワイト光として特徴付けられます。平均演色評価数（Ra）は最低80と規定されており、照明対象物の良好な色再現性を保証します。

2.2 熱および信頼性パラメータ

熱管理はLEDの長寿命化にとって重要です。接合部-はんだ付け点間の熱抵抗は、電気的測定値（R_{th JS el}）50 K/Wと実測値（R_{th JS real}）100 K/Wの2つの値で規定されています。絶対最大接合温度（T_J）は125°Cです。デバイスの動作温度範囲は-40°Cから+110°Cです。堅牢なESD保護機能を備え、最大8 kV（人体モデル）まで耐えることができます。この部品は湿気感受性レベル（MSL）2に認定されており、JEDEC J-STD-020Dに準拠したプリコンディショニングを含みます。

2.3 絶対最大定格

これらの限界を遵守することは、永久損傷を防ぐために不可欠です。最大連続電力損失（P_d）は280 mWです。順電流は連続で80 mAを超えてはなりません。サージ電流（I_FM）はパルス条件に対して1500 mAと規定されています。本デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。リフロー時の最大はんだ付け温度は30秒間で260°Cです。

3. ビニングシステムの説明

LEDの出力は、製造ロット内での一貫性を確保するためにビンに分類されます。主なビニングは光束および関連する光度に基づいています。

3.1 光束ビン

本製品で利用可能な光束ビンはデータシートの表で強調表示されています。これらは、B1（21-24 lm）のような低出力グループから高出力グループまで範囲があります。特性に記載されている典型的な部品は、28 lmの典型値に基づき、B7ビン（27-30 lm）または類似の範囲に該当します。設計者は、アプリケーションに必要な光出力を保証するために、発注時に適切なビンコードを選択する必要があります。

4. 性能曲線分析

4.1 順電流対順電圧（IV曲線）

グラフは、LEDに典型的な非線形関係を示しています。電圧は電流とともに増加しますが、その増加率は高電流域でわずかに低下します。この曲線は、定電流ドライバ回路を設計する上で不可欠です。

4.2 相対光束対順電流

光出力は、低電流レベルでは電流に対して超線形的に増加し、典型的な60mA点に近づくにつれてより線形的になります。60mAを大幅に超えて動作させると、効率が低下し、熱ストレスが増加します。

4.3 相対光束対接合温度

これは熱設計にとって重要なグラフです。光束は接合温度の上昇とともに減少します。100°Cでの出力は25°Cでの出力よりも大幅に低くなります。製品寿命を通じて安定した光出力を維持するには、効果的な放熱対策が必要です。

4.4 色度シフト対接合温度および電流

ΔCIE xおよびΔCIE yのグラフは、接合温度と順電流の両方の変化に伴う色度座標のわずかなシフトを示しています。シフトは小さな範囲（±0.02）内に収まっており、良好な色安定性を示しており、一貫した白色点を必要とする用途にとって重要です。

4.5 順電流デレーティング曲線

この曲線は、はんだパッド温度の関数としての最大許容連続順電流を定義します。例えば、パッド温度90°Cでは、最大電流は80 mAです。110°Cでは、約53 mAまでデレートします。10mA未満での動作は推奨されません。

4.6 許容パルス処理能力

このグラフにより、設計者は様々なパルス幅（t_{）およびデューティサイクル（D）に対する安全なピークパルス電流（I}F(A)_p）を決定できます。これにより、平均電力限界を超えることなく、マルチプレックス照明や点滅インジケータなどのパルス動作において、より高い瞬時電流を使用することが可能になります。

4.7 分光分布

相対分光パワー分布グラフは、LEDチップからの青色波長領域（約450-460nm付近）でのピークと、蛍光体からのより広い黄色発光が組み合わさり、クールホワイトスペクトルを形成していることを示しています。深赤色または赤外線領域での有意な出力がないことは、白色LEDに典型的です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは2835パッケージフットプリントを使用しており、典型的な寸法は長さ約2.8mm、幅約3.5mmです。高さ、レンズ形状、パッド位置を含む正確な寸法図は、データシートの機械的寸法セクションに記載されています。公差は自動ピックアンドプレース実装にとって重要です。

5.2 極性識別とパッド設計

アノードとカソードはデバイス上にマーキングされており、通常はカソード側の切り欠きや緑色のマーキングなどの視覚的指標があります。信頼性の高いはんだ接合、PCBへの適切な熱伝導、およびリフロー時のトゥームストーニングを防止するために、推奨されるはんだパッドレイアウトが提供されています。パッド設計には、デバイスの放熱パッドの下に熱ビアを設け、熱を他のPCB層やヒートシンクに伝達することが多いです。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

熱衝撃や損傷を防ぐために、詳細なリフロープロファイルが規定されています。主要なパラメータには、プリヒートランプ、ソークゾーン、260°Cを超えないピーク温度、制御された冷却速度が含まれます。液相線以上の時間（TAL）およびピーク温度の5°C以内の時間は、はんだ接合の完全性とLEDの信頼性を維持するために遵守しなければならない重要な制約条件です。

6.2 使用上の注意

一般的な取り扱い上の注意事項には、レンズへの機械的ストレスの回避、光学面の汚染防止、取り扱い中の適切なESD対策の使用が含まれます。MSLレベルを超えた場合、またはバッグが開封されて指定されたフロアライフを超えた場合は、デバイスを乾燥剤入りの元の防湿バッグに保管する必要があります。

7. 包装および発注情報

LEDは、高速自動実装装置との互換性のため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。部品番号の構造は、基本製品コード（例：67-11S-C80600H-AM）などの主要属性をコード化しており、これは特定の光束/色ビンに関連している場合があります。発注情報セクションでは、希望するビンコードと包装数量を指定する方法が明確にされています。

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

• 車載インテリア照明：ダッシュボード照明、スイッチバックライト、読書灯、インフォテインメントシステムボタン。AEC-Q101認定により、これらの過酷な環境アプリケーションに適しています。
• バックライト：高輝度と広視野角のため、エッジライト式またはダイレクトライト式LCDパネル、メンブレンスイッチ、シンボルインジケータ、小型広告ディスプレイに最適です。
• 汎用表示：クールホワイトポイントが望まれる状態インジケータ、パネルライト、装飾照明。

8.2 設計上の考慮事項

• ドライバ回路：安定した光出力と色を確保するには、定電流ドライバが必須です。ドライバはV_Fの範囲と必要なI_F.
• に基づいて設計する必要があります。 熱管理：PCBレイアウトは放熱を促進するものでなければなりません。グランドプレーンまたは専用の銅面に複数のビアを介して接続された放熱パッドの使用を強く推奨します。予想される動作周囲温度については、デレーティング曲線を参照する必要があります。
• 光学設計：120度の視野角はランバーシアンに近い分布です。集光または指向性のある光が必要な場合は、二次光学系（レンズ、リフレクタ）が必要になります。LED自体のレンズ材質は、オーバーレイや拡散板を設計する際に考慮する必要があります。

9. 技術比較と差別化

標準的な民生用グレードの2835 LEDと比較して、本デバイスの主な差別化要因は、車載認定（AEC-Q101）とより高い信頼性仕様です。温度サイクル、湿度、長期信頼性が重要なアプリケーションに対して堅牢なソリューションを提供します。規定された8kVのESD保護は、多くの基本LEDよりも優れており、取り扱いの堅牢性を向上させます。詳細なビニング構造により、複数のユニット間で一貫性を必要とするアプリケーション向けに、光出力をより厳密に制御できます。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを3.3Vまたは5V電源から直接駆動できますか？

A: できません。LEDは電流駆動デバイスです。直列の電流制限抵抗、または望ましくは定電流ドライバ回路を使用する必要があります。必要な抵抗値は、電源電圧と所望の電流におけるLEDの順電圧に依存します。

Q: なぜ2つの異なる熱抵抗値（50 K/Wと100 K/W）があるのですか？

A: 電気的方法（50 K/W）はより速い測定法ですが、実際の熱抵抗を過小評価する可能性があります。実測値（100 K/W）はより正確であり、本格的な熱モデリングに使用すべきです。信頼性の高い設計のためには、常により保守的（高い）値を使用してください。

Q: LEDを最大接合温度125°Cで動作させるとどうなりますか？

A: 絶対最大定格で動作させると、光束の急速な減衰や蛍光体の劣化の可能性により、LEDの寿命が大幅に短縮されます。設計では、接合温度を可能な限り低く、理想的には長寿命のために85°C以下に保つことを目指すべきです。

Q: 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

A: ビンコード（例：B7）は、そのロットのLEDで保証される最小および最大光束を定義します。アプリケーションの輝度一貫性に必要な性能を持つLEDを受け取るために、発注時に必要なビンを指定する必要があります。

11. 実践的な設計および使用例

11.1 車載ダッシュボードクラスターバックライト

このアプリケーションでは、複数のLEDを配置して、メーターとLCD画面に均一なバックライトを提供します。設計上の考慮事項には、明るい/暗いスポットを避けるための均一な光束ビン（例：B7）の選択、輝度を制御するためのPWM調光可能な定電流ドライバアレイの使用、車載ダッシュボード内の高い周囲温度に対処するためのPCB上の堅牢な熱設計の実装、均一な照明を実現するためにLEDの120度発光パターンと互換性のある光学設計（導光板、拡散板）の確保が含まれます。

11.2 産業用制御盤インジケータ

工場機械の状態インジケータには、単一のLEDが使用される場合があります。24V DC電源からの直列抵抗を用いた簡単な回路を設計でき、抵抗値はR = (24V - V_F) / I_Fとして計算できます。最大V_Fである3.5Vを使用することで、最も高いV_Fのデバイスであっても電流が60mAを超えないようにします。広い視野角により、様々なオペレータの位置からインジケータが見えるようになります。

12. 動作原理

これは蛍光体変換型白色LEDです。コアは、順方向バイアスをかけると（エレクトロルミネセンス）青色スペクトルの光を発する半導体チップ（通常InGaNベース）です。この青色光は、チップ上またはその周囲に堆積された黄色（およびしばしば赤色）の蛍光体コーティング層に衝突します。蛍光体は青色光の一部を吸収し、より広いスペクトルの黄色および赤色光として再放出します。残りの青色光と変換された黄色/赤色光の混合は、人間の目には白色光として知覚されます。青色光と蛍光体変換光の正確な比率が相関色温度（CCT）を決定し、本デバイスのクールホワイト仕様となります。

13. 技術トレンド

2835パッケージのようなSMD LEDの一般的なトレンドは、より高い発光効率（ワット当たりのルーメン数の増加）、改善された演色性（赤色再現のためのより高いCRIおよびR9値）、より高い動作温度での信頼性の向上に向かっています。また、より厳密な色の一貫性（より小さなマクアダム楕円）とルーメン当たりのコスト低減も進んでいます。車載アプリケーションでは、さらに高い温度範囲とより過酷な温度サイクルに耐えられるLEDへの需要があります。ドライバエレクトロニクスと複数のLEDチップを単一パッケージに統合する（COB - Chip-on-Board、または統合LEDモジュール）ことも別の重要なトレンドですが、この2835 LEDのような個別部品は、柔軟で分散型の照明設計にとって依然として不可欠です。