T-1 3mm 白色LEDランプ データシート - 直径3.0mm x 高さ5.0mm - 順方向電圧2.8-4.0V - 連続電流30mA - 消費電力110mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、一般的なT-1（3mm）ラウンドパッケージに封止された高輝度白色発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。本デバイスは優れた光束出力を提供するように設計されており、高輝度と明瞭な視認性を要求する用途に適しています。中核技術として、青色光を発するInGaN半導体チップを採用しています。この青色発光は、LEDのリフレクターカップ内に形成された蛍光体層によって広帯域の白色光に変換されます。その結果、CIE 1931色度座標系標準に基づく典型的な色度座標はx=0.29、y=0.28となり、ニュートラルからクールな白色色温度を示します。本コンポーネントは信頼性を考慮して設計されており、最大4KV（人体モデル）までの静電気放電（ESD）保護機能や関連する環境規制への適合などの特徴を備えています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、コンパクトで業界標準のT-1フォームファクタ内での高い光度です。この小型サイズと高輝度の組み合わせは、設計エンジニアに大きな柔軟性を提供します。本デバイスは、バルクまたはテープ＆リールで供給され、自動組立プロセスによる製造効率を向上させます。その主な用途は、明瞭で明るい表示または照明を必要とする分野に集中しています。ターゲット市場には、民生用電子機器、産業用制御パネル、自動車内装照明、および一般的な標識が含まれます。

2. 技術パラメータ詳細解説

電気的および光学的な限界を包括的に理解することは、信頼性の高い回路設計と長期性能にとって極めて重要です。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、信頼性の高い性能のためには避けるべきです。

• 連続順方向電流（I_F)）：30 mA。これはLEDに連続的に印加できる最大の直流電流です。
• ピーク順方向電流（I_FP)）：100 mA。この高い電流は、デューティ比1/10、周波数1kHzで指定されたパルス条件下でのみ許容されます。
• 逆電圧（V_R)）：5 V。この値を超える逆バイアス電圧を印加すると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 消費電力（P_d)）：110 mW。これはパッケージが熱として放散できる最大電力であり、順方向電圧（V_F）と順方向電流（I_F）の積として計算されます。
• 動作・保管温度：デバイスは周囲温度-40°Cから+85°Cで動作可能であり、-40°Cから+100°Cの温度で保管できます。
• はんだ付け温度：リード線は、最大5秒間、260°Cのはんだ付け温度に耐えることができ、標準的なリフローおよび手はんだ付けプロセスと互換性があります。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは標準試験条件（Ta=25°C）下で測定され、LEDの典型的な性能を定義します。

• 順方向電圧（V_F)）：試験電流20mAにおいて、2.8V（最小）から4.0V（最大）の範囲です。代表値はこの範囲内に収まります。供給電圧とLEDの特定のV_Fに基づいて電流を制御するためには、LEDと直列に電流制限抵抗を設けることが不可欠です。
• 光度（I_V)）：20mAにおいて最小値1800ミリカンデラ（mcd）を有します。光度は特定のビン（セクション3参照）に応じて最大4500 mcdに達する可能性があります。この高光度が主要な特徴です。
• 指向角（2θ_1/2)）：半値全角の典型的な値は25度です。これは比較的指向性の強いビームパターンを示しており、指向性表示に理想的です。
• 逆電流（I_R)）：5Vの逆バイアスを印加した場合、最大50 µAに制限されており、良好な接合部の完全性を示しています。
• ツェナーダイオード機能）：データシートには、5mAにおけるツェナー逆電圧（V_Z）の代表値が5.2V、ツェナー逆電流（I_Z）定格が100mAと記載されています。これは、一部のユニットに統合された逆電圧保護用ツェナーダイオードが組み込まれている可能性を示唆していますが、設計者は特定の用途に対してこの機能の可用性と仕様を確認する必要があります。

3. ビニングシステムの説明

製造上のばらつきにより、LEDは性能ビンに分類されます。これらのビンを理解することは、アプリケーションで一貫した色と輝度を実現するために重要です。

3.1 光度ビニング

LEDは、20mAで測定された光束出力に基づいて、4つの光度ビン（M、N、P、Q）に分類されます。各ビン内での光度の許容差は±10%です。

• ビン M：1800 mcd から 2250 mcd
• ビン N：2250 mcd から 2850 mcd
• ビン P：2850 mcd から 3600 mcd
• ビン Q：3600 mcd から 4500 mcd

3.2 順方向電圧ビニング

LEDはまた、20mAにおける順方向電圧降下に応じてビニングされ、測定不確かさは±0.1Vです。これは、特に複数のLEDが並列接続される場合に、一貫した電流駆動回路の設計に役立ちます。

• ビン 0：2.8V から 3.0V
• ビン 1：3.0V から 3.5V
• ビン 2：3.5V から 4.0V

3.3 色度座標ビニング（色度）

白色光の色は、CIE 1931色度図上の座標によって定義されます。LEDは8つの色ランク（A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2）にグループ化され、各ランクはx座標とy座標の両方について定義された最小および最大の境界を持ちます。代表的な座標はx=0.29、y=0.28であり、これはC1またはC2ビン内に収まります。色度座標の測定不確かさは±0.01です。このビニングにより、均一な白色外観が重要な用途での色の一貫性が確保されます。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのLEDの動作に関する洞察を提供します。

4.1 相対強度対波長

分光パワー分布曲線は、異なる波長にわたって放射される光の相対強度を示します。青色チップ＋蛍光体システムを使用する白色LEDの場合、この曲線は通常、青色領域（InGaNチップからの約450-460nm）に支配的なピークを示し、黄色/緑色/赤色領域（蛍光体からの）に広いピークまたはプラトーを示します。組み合わされた出力は白色光として知覚されます。

4.2 順方向電流対順方向電圧（I-V曲線）

この曲線は非線形であり、ダイオードの特性です。電圧は最初は電流とともに徐々に増加し、その後より急激に増加します。推奨される20mAでLEDを動作させることで、この曲線の効率的で安定した部分にあることが保証されます。

4.3 相対強度対順方向電流

光束出力は順方向電流に直接比例しますが、特に効率低下や熱効果による高電流では、関係は完全に線形ではありません。推奨最大値を超えて電流を増加させても、光の比例的な増加は得られず、過剰な熱を発生させます。

4.4 色度座標対順方向電流

このグラフは、駆動電流の変化に伴って色点（x、y座標）がわずかにシフトする可能性があることを示しています。通常、より高い電流は、チップ温度の上昇と蛍光体変換効率の変化により、わずかなブルーシフトを引き起こす可能性があります。

4.5 順方向電流対周囲温度

LEDの最大許容順方向電流は、周囲温度が上昇するにつれて減少します。このデレーティングは、接合温度がその限界を超えるのを防ぎ、光束維持率の低下や寿命の短縮を加速させないために必要です。設計者は、駆動電流を設定する際に動作環境の温度を考慮する必要があります。

5. 機械的およびパッケージング情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは標準的なT-1 3mmラウンドパッケージ寸法に準拠しています。主要な寸法には、典型的な本体直径3.0mm、フランジ底面からレンズ頂部までの高さ約5.0mmが含まれます。リード線の直径は0.45mmで、間隔は2.54mm（標準0.1インチピッチ）です。レンズはウォータークリアです。特に指定がない限り、すべての寸法公差は±0.25mmです。リード間隔は、リード線がパッケージ本体から出る場所で測定されます。フランジ下の樹脂突出は最大1.5mmまで許容されます。

5.2 極性識別

LEDは極性を持つ部品です。長いリード線は通常アノード（正極）であり、短いリード線はカソード（負極）です。さらに、カソード側にはプラスチックフランジに平らな部分やリムに切り欠きがあることが多いです。回路組立時には正しい極性を守る必要があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

損傷を防ぎ、信頼性を確保するためには適切な取り扱いが不可欠です。

6.1 リード線成形

• 曲げ加工は、内部ワイヤーボンドやダイへの応力を避けるため、エポキシボールベースから少なくとも3mm離れた場所で行う必要があります。
• 成形は常にはんだ付け前 soldering.
• に行うべきです。曲げ加工中のパッケージへの過度の応力は避ける必要があります。
• リード線の切断は室温で行うべきです。
• PCBの穴はLEDのリード線と正確に合致させ、取り付け応力を避ける必要があります。

6.2 保管条件

LEDは湿気に敏感なデバイスです。受領後は、30°C以下、相対湿度（RH）70%以下の環境で保管する必要があります。これらの条件下での推奨保管寿命は3ヶ月です。長期保管（最大1年）の場合は、可能であれば乾燥剤を入れた密閉防湿バッグ内で、窒素雰囲気中に保管する必要があります。湿気の多い環境での急激な温度変化は結露を防ぐために避けるべきです。

6.3 はんだ付け推奨事項

はんだ接合部とエポキシボールの間には、熱損傷を防ぐために最低3mmの距離を保つ必要があります。

• 手はんだ付け：先端温度が300°Cを超えない（最大30Wの）はんだごてを使用してください。リード線ごとの接触時間は3秒以下にしてください。
• 波はんだ付けまたはディップはんだ付け：予熱温度は最大60秒間で100°Cを超えないようにしてください。はんだ浴温度は260°Cを超えず、接触時間は5秒以下にしてください。

7. 包装および注文情報

7.1 包装仕様

LEDは静電気放電から保護するために帯電防止バッグに梱包されています。包装階層は以下の通りです：

1. 内袋：最小200個から最大500個が1つの帯電防止バッグに入れられます。
2. 内箱：5つの帯電防止バッグが1つの内箱に梱包されます。
3. 外箱：10個の内箱が1つの出荷用外箱に梱包されます。

7.2 ラベル情報

包装ラベルには、顧客生産番号（CPN）、生産番号（P/N）、包装数量（QTY）、光度と順方向電圧の組み合わせランク（CAT）、色ランク（HUE）、参照（REF）、ロット番号（LOT No.）などのコードが含まれます。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• メッセージパネル＆標識：高輝度のため、情報表示におけるバックライトまたは個々の状態インジケータとして理想的です。
• 光学インジケータ：民生用電子機器、産業機器、自動車ダッシュボードの電源、状態、または警告インジケータに最適です。
• バックライト：スイッチ、キーパッド、またはLCDパネルの小規模バックライトに使用できます。
• マーカーライト：装飾的または位置照明に適しています。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：順方向電流を設定するために、常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F.
• の式を使用して計算してください。熱管理
• ：電力は低いですが、複数のLEDを密閉空間で使用する場合や高周囲温度で動作する場合は、十分な換気を確保してください。逆電圧保護
• ：統合されたツェナー機能が確認できない、または不十分な場合は、回路が逆電圧過渡現象にさらされる場合、LEDと並列（カソードからアノードへ）に外部保護ダイオードを追加することを検討してください。一貫性のためのビニング

：均一な輝度または色を必要とするアプリケーションでは、注文時に必要な光度と色のビンを指定してください。

9. 技術比較と差別化

標準的なインジケータLEDと比較して、このデバイスの主な差別化要因は、一般的なT-1パッケージ内での非常に高い光度（最大4500 mcd）です。多くの標準的な白色T-1 LEDは200-1000 mcdの範囲の光度を提供します。これにより、フットプリントやレンズ光学系を変更することなく、輝度を大幅に向上させる必要があるアプリケーションでのドロップイン交換が可能になります。ESD保護（4KV HBM）の組み込みは、そのような保護のない基本的なLEDと比較して堅牢性を高め、取り扱いや静電気放電の懸念がある環境により適したものにしています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 5V電源にはどの抵抗が必要ですか？_F最悪ケースの最大順方向電圧（V²= 4.0V）と目標電流20mAを使用すると、計算は次の通りです：R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50 オーム。最も近い標準値は51オームです。抵抗で消費される電力は P = I²R = (0.02)_F* 51 = 0.0204W なので、標準の1/4W抵抗で十分です。最適な電流を得るために、常に特定のLEDビンの実際のV

で確認してください。

10.2 30mAで連続駆動できますか？

はい、30mAは絶対最大連続順方向電流定格です。ただし、最大の寿命とアプリケーションでの潜在的な温度上昇を考慮すると、典型的な20mAまたはそれよりわずかに低い値で動作することが推奨されます。30mAで動作させる場合は、周囲温度が上限の85°Cに達していないことを確認してください。

10.3 色ビン（A1、B2など）はどのように解釈すればよいですか？

文字（A、B、C、D）は一般にCIE図上の領域を示し、相関色温度（CCT）と相関することが多いです。'A'ビンは通常より暖かい白色（より黄色/赤色）であり、'D'ビンはより冷たい白色（より青色）に進みます。数字（1、2）は領域をさらに細分化します。ほとんどの一般的な用途では、B-Cのような範囲を指定すれば十分です。重要な色合わせ用途では、正確なビンを指定し、管理する必要があります。

11. 実践的設計ケーススタディシナリオ：屋外通信キャビネット用の高視認性状態表示パネルの設計。_Fパネルには10個のインジケータがあり、直射日光下でも明確に視認可能である必要があります。スペースが限られているため、小型コンポーネントが必要です。サイズのためにT-1パッケージが選択されます。この高輝度LED（最大輝度のためにビンQを使用）が選択されます。キャビネット内には12V電源が利用可能です。設計手順：1）直列抵抗を計算。V_F（ビン1の代表値～3.2V）とI_F=20mAを使用：R = (12V - 3.2V) / 0.02A = 440 オーム（標準470オームを使用、結果としてI²≈ 18.7mA）。2）抵抗の電力を計算：P = (0.0187)

* 470 ≈ 0.164W（1/4W抵抗で十分ですが、1/2W抵抗はマージンを提供します）。3）レイアウト：はんだ付けのためにPCBの穴からLED本体まで3mmの間隔を確保。4）環境が電気的にノイジーな場合は、12Vラインに過渡電圧サプレッションダイオードを追加することを検討。

12. 動作原理の紹介

これは蛍光体変換白色LEDです。デバイスの心臓部は、窒化インジウムガリウム（InGaN）で作られた半導体ダイです。順方向電圧が印加されると、電子と正孔がInGaN構造の活性領域内で再結合し、光子を放出します。InGaN材料のバンドギャップは、約450-460ナノメートルの波長の青色光を生成するように設計されています。この青色光はその後、蛍光体層（希土類元素でドープされたセラミック材料、しばしばセリウムをドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネット、またはYAG:Ce）に衝突します。蛍光体は青色光子の一部を吸収し、黄色および赤色スペクトルにわたるより長く広い波長で光を再放出します。人間の目は、残りの直接青色光と蛍光体変換された黄色/赤色光の混合を白色光として知覚します。青色と黄色/赤色の特定の比率が色温度と色度座標を決定します。

13. 技術トレンドと背景