T5Cシリーズ 5050 白色LED データシート - サイズ 5.0x5.0x1.9mm - 電圧 25V - 電力 4W - 日本語技術文書

1. 製品概要

T5Cシリーズは、厳しい要求を満たす一般照明用途向けに設計された、高性能なトップビュー型白色LEDです。熱強化パッケージを採用したこの5050サイズの部品は、高い光束出力を実現し、高い駆動電流にも対応可能です。コンパクトなフォームファクタと広い視野角により、空間と効率が重要な様々な照明デザインに適しています。本製品は鉛フリーリフローはんだ付けプロセスに対応し、RoHS規格に準拠しており、製造から最終使用までの環境配慮を確保しています。

1.1 主な用途

このLEDは、照明分野における幅広い適用性を考慮して設計されています。主な用途としては、住宅および商業施設の室内照明、既存器具のLED技術へのリトロフィット、一般目的照明、性能と美的感覚の両方が重要な建築照明や装飾照明などが挙げられます。その堅牢な設計は、これらの多様な環境における信頼性の高い動作をサポートします。

2. 技術パラメータ分析

最適なシステム設計のためには、デバイスのパラメータを深く理解することが不可欠です。以下のセクションでは、主要な電気的、光学的、熱的特性について詳しく説明します。

2.1 電気光学特性

標準試験条件（順方向電流 IF = 160mA、接合温度 Tj = 25°C）下において、LEDは相関色温度（CCT）および平均演色評価数（Ra）に関連する特定の性能指標を示します。例えば、Ra70の4000K LEDの典型的な光束は655ルーメン（lm）で、最小規定値は600 lmです。CCTが低下する（例：2700K）か、演色性が向上する（例：Ra90）と、一般的に典型的な光束出力は低下します。これは蛍光体技術におけるトレードオフを反映しています。全ての光束測定値には±7%の許容差があり、Ra測定値には±2の許容差があります。

2.2 絶対最大定格

これらの定格は、これを超えると永久的な損傷が発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。絶対最大順方向電流（IF）は240 mAで、特定の条件（パルス幅 ≤ 100µs、デューティサイクル ≤ 1/10）下でのパルス順方向電流（IFP）は360 mAです。最大許容損失（PD）は6480 mWです。デバイスは最大5Vまでの逆電圧（VR）に耐えることができます。動作温度範囲（Topr）は-40°Cから+105°C、保存温度範囲（Tstg）は-40°Cから+85°Cです。最大許容接合温度（Tj）は120°Cです。実装に関しては、リフロー工程用のはんだ付け温度（Tsld）が規定されています：最大10秒間、230°Cまたは260°C。

2.3 Tj=25°Cにおける電気的/光学的特性

このセクションでは、典型的な動作パラメータを詳細に説明します。順方向電圧（VF）は最小23Vから最大27Vの範囲にあり、IF=160mA（許容差±3%）における代表値は25Vです。逆電流（IR）はVR=5Vにおいて最大10 µAです。視野角（2θ1/2）は、強度がピーク値の半分になる軸外れ角として定義され、典型的には120度です。熱管理のための重要なパラメータは、LED接合からMCPCB上のはんだ付けポイントまでの熱抵抗（Rth j-sp）であり、典型的には2.5 °C/Wです。デバイスの静電気放電（ESD）耐量は1000V（人体モデル）です。

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はビンに分類されます。T5Cシリーズは、光束、順方向電圧、色度をカバーする多次元ビニングシステムを採用しています。

3.1 光束ビニング

LEDは、160mAで測定された光束に基づいてグループ分けされます。各CCTとCRIの組み合わせには、2文字のコード（例：GL、GM、GN）で示される特定の光束ビンがあります。例えば、4000K Ra70のLEDは、GN（最小600-650 lm）、GP（650-700 lm）、GQ（700-750 lm）、またはGR（750-800 lm）としてビニングされます。同じCCTのより高いCRIバージョン（Ra90）は、通常、より低い光束ビン（GK：450-500 lmから始まる）を持ちます。これにより、設計者は用途に適した適切な輝度グレードを選択できます。

3.2 順方向電圧ビニング

順方向電圧も、定電流回路設計を支援するためにビニングされています。ビンは、6D（22-24V）、6E（24-26V）、6F（26-28V）としてコード化され、全てIF=160mAで測定されます。VFビンを知ることは、電源要件と熱負荷をより正確に計算するのに役立ちます。

3.3 色度ビニング（色の一貫性）

LEDは、CIE色度図上の5ステップマクアダム楕円内でビニングされます。これは知覚可能な色差を定義する標準です。各CCT（例：2700K、3000K）には、定義された中心座標（x, y）とパラメータ（a, b, Φ）で定義された楕円があります。例えば、4000Kビン（40R5）の中心はx=0.3875、y=0.3868です。この厳密なビニングにより、同じビンからのLEDは人間の目にはほぼ同一の色に見え、マルチLED器具にとって極めて重要です。Energy Starビニング規格は、2600Kから7000Kまでの全製品に適用されます。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのLEDの挙動に関する洞察を提供します。

4.1 分光分布

データシートには、Ra70、Ra80、Ra90バージョンの色スペクトルが含まれています。これらのグラフは、波長全体にわたる相対強度を示しています。より高いCRIのLED（Ra90）は、Ra70のLEDと比較して、特に赤色領域でより充実したスペクトルを示す傾向があり、これがより優れた演色性をもたらす一方で、全体的な効率がわずかに低下する原因となることがよくあります。

4.2 視野角と強度

視野角分布プロットは、120度の半値角を持つ広い、典型的にはランバート型の放射パターンを確認しています。これは広い領域に均一な照明を提供し、一般照明に適しています。

4.3 電流 vs. 特性

順方向電流 vs. 相対強度曲線は、光出力が電流とともにどのように増加するかを示しており、高電流では効率低下により一般的にサブリニアな傾向を示します。順方向電流 vs. 順方向電圧曲線は、ダイオードの指数関数的なV-I関係を示しており、定電流ドライバの設計に不可欠です。

4.4 温度依存性

主要なプロットは、周囲温度（Ta）による性能変化を示しています。周囲温度 vs. 相対光束曲線は、温度が上昇すると光出力が減少することを示しており、熱管理の重要な要素です。周囲温度 vs. 相対順方向電圧曲線は、VFが温度の上昇とともに減少する（負の温度係数）ことを示しています。Ta vs. CIE x, y シフトプロットは、発光色点が温度とともにどのようにドリフトするかを示しています。最後に、最大順方向電流 vs. 周囲温度グラフは、デレーティングラインを定義します。周囲温度が上昇すると、接合温度限界を超えないように、最大許容駆動電流を低減しなければなりません。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは5050フットプリントを持ち、つまりそのパッケージ寸法は約5.0mm x 5.0mmです。全高は1.9mmです。詳細な機械図面には、レンズ形状やパッドレイアウトを含む上面図と底面図が示されています。重要な寸法にはパッドサイズと間隔が含まれており、適切なはんだ付けと熱伝導を確保するためのPCBレイアウト設計に不可欠です。

5.2 はんだ付けパッド設計と極性

底面図には、アノードとカソードのパッドが明確に示されています。はんだ付けパターンは、安定性とLEDダイスからの効果的な熱伝達のために設計されています。カソードは通常、識別のためにマークされているか、特定のパッド形状（例：切り欠きや大きなパッド）を持っています。データシートには、信頼性の高いはんだ接合と最適な熱性能を実現するための、PCB上の推奨はんだパッド寸法が規定されています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

本デバイスは、鉛フリーリフローはんだ付けに適しています。最大はんだ付け温度プロファイルが規定されています：ピーク温度230°Cまたは260°Cを10秒以上超えてはなりません。熱衝撃やLEDパッケージおよび内部材料への損傷を避けるために、推奨リフロープロファイルに従うことが極めて重要です。注意事項には、実装時の機械的ストレスを避けること、はんだ付け前にPCBとLEDが清潔で湿気がないことを確認すること（必要に応じてベーキングを考慮）、指定された温度範囲（-40°Cから+85°C）内の乾燥した管理された環境で保管することが含まれます。

7. 注文情報と型番体系

型番は構造化されたシステムに従います：T5C***81C-R****。詳細な内訳により、各セグメント（X1からX10）が説明されます。選択可能な主要パラメータには以下が含まれます：タイプコード（X1、例：5050の場合は'5C'）、CCTコード（X2、例：4000Kの場合は'40'）、演色性コード（X3、例：Ra80の場合は'8'）、直列および並列チップの数（X4、X5）、およびANSIやERPなどの性能基準を示すカラーコード（X7）。このシステムにより、希望する性能ビンを正確に注文することが可能です。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 熱管理

高電力（160mA、25Vで典型的に最大4W）と典型的な熱抵抗2.5 °C/Wを考慮すると、効果的な放熱が最も重要です。最大接合温度120°Cを超えてはなりません。設計計算では、周囲温度、接合からヒートシンクまでの熱経路、および駆動電流を考慮する必要があります。高温環境では、デレーティング曲線（最大順方向電流 vs. 周囲温度）を使用することが不可欠です。

8.2 電気的駆動

安定した光出力と長寿命を確保するために、定電流ドライバの使用を強く推奨します。ドライバは、順方向電圧ビンと希望する動作電流（最大絶対最大値240mA DCまで）に基づいて選択する必要があります。逆電圧および過渡電圧スパイクに対する保護も推奨されます。ESD感度（1000V HBM）は、組立時の標準的なESD取り扱い注意事項を必要とします。

8.3 光学的統合

広い120度の視野角は、スポットライトやダウンライトなどの用途で特定のビームパターンを実現するために、二次光学系（レンズやリフレクター）を必要とする場合があります。トップビュー設計は、このような光学系への直接放射を容易にします。

9. 技術比較と差別化

T5Cシリーズは、コンパクトな5050パッケージからの高い光束出力と、直列接続構成での電流要件低減に有利な高い順方向電圧特性（代表値25V）の組み合わせによって差別化されています。規定された熱抵抗によって証明される熱強化パッケージ設計は、標準パッケージと比較して、より優れた信頼性と性能持続性を目指しています。光束、電圧、および厳密な色度楕円にわたる包括的なビニングは、設計者に高品質な照明製品のための高いレベルの一貫性を提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDの典型的な効率（lm/W）はどれくらいですか？

A: 効率（ルーメン毎ワット）は計算できます。4000K Ra70 LEDの場合、160mA、25V（入力4W）で典型的に655 lmの場合、典型的な効率は約164 lm/Wです。実際のシステム効率は、ドライバ損失と熱効果により低くなります。

Q: プロジェクトに適切なビンをどのように選択すればよいですか？

A: アプリケーションの照明要件に基づいてCCT（X2）とCRI（X3）を選択します。次に、輝度ニーズを満たす光束ビン（ビニング表から）を選択します。電圧ビン（6D/E/F）は、ドライバの電圧コンプライアンス範囲に基づいて選択できます。

Q: 絶対最大電流の240mAでこのLEDを連続駆動できますか？

A: これは、熱管理が非常に効果的で、接合温度を120°Cより十分に低く保つことができる場合にのみ可能です。ほとんどの実用的な設計では、長寿命と効率維持のために、試験電流の160mAまたはそれ以下で動作させる方が安全です。特定の周囲温度については常にデレーティング曲線を参照してください。

Q: 色の一貫性における5ステップマクアダム楕円とはどういう意味ですか？

A: このビン内のすべてのLEDは、標準的な観察条件下でほとんどの観察者にとって色差が知覚できない、またはかろうじて知覚できるほど近い色度座標を持つことを意味します。5ステップ楕円は、高品質な色混合のための一般的な業界標準です。

11. 実践的設計ケーススタディ

高品質な4000K Ra80 LEDパネルライトを設計する場合を考えます。設計者は、高い出力と一貫性のためにT5Cシリーズを選択します。ビニング表から、目標のパネル輝度を達成するためにGN光束ビン（最小600-650 lm）を指定します。定電流ドライバの出力電圧範囲に合わせて、6E電圧ビン（24-26V）を選択します。データシートの推奨に合ったパッドを持つ金属基板PCB（MCPCB）が設計されます。熱設計では、LEDの数、2.5 °C/WのRth j-sp、予想される周囲温度45°C、および選択された駆動電流150mA（マージンのために試験電流よりわずかに低い）に基づいて必要なヒートシンクサイズを計算します。ドライバは、すべてのLEDの直列電圧の合計をカバーする電圧コンプライアンスを持つ安定した150mA出力を提供するように選択されます。データシートパラメータに基づくこの体系的なアプローチにより、信頼性が高く効率的で一貫性のある照明製品が確保されます。

12. 動作原理

白色LEDは、半導体材料（青色発光には通常窒化インジウムガリウム（InGaN））におけるエレクトロルミネセンスの原理で動作します。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合し、光子（青色光）の形でエネルギーを放出します。この青色光は、半導体チップ上またはその近くに堆積された蛍光体コーティングに衝突します。蛍光体は青色光の一部を吸収し、より広いスペクトル（主に黄色および赤色領域）で光として再放出します。残りの青色光と蛍光体変換された黄色/赤色光の組み合わせにより、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、蛍光体の発光スペクトルの広がりと構成が平均演色評価数（CRI）に影響を与えます。

13. 技術トレンド

固体照明産業は、いくつかの主要なトレンドとともに進化し続けています。内部量子効率、光取り出し効率、および蛍光体技術の改善を通じて、効率（ルーメン毎ワット）は着実に向上しています。色品質の向上に強い焦点が当てられており、Ra（CRI）を超えて、より正確な色評価のためのR9（飽和赤色の再現）やTM-30（Rf、Rg）などの指標へ移行しています。小型化は続いており、より高い密度と柔軟な設計を可能にしています。センサーと制御を統合したスマートで接続された照明がより普及しています。さらに、実際の動作条件（高温多湿を含む）下での信頼性と寿命は、開発の重要な分野であり続けており、より持続可能な製造プロセスと材料への推進も同様です。