LED Blue 3.00x3.00x2.10mm 3.3V 1.65W EMCパッケージ データシート - 460nm - 500mA - 20lm

1. 製品概要

本書は、EMC（エポキシ成形コンパウンド）パッケージを採用した高出力青色発光ダイオード（LED）の包括的な技術仕様を提供します。本デバイスは、セキュリティ監視、センサー照明、景観照明、一般照明など、高い信頼性が要求される過酷な用途向けに設計されています。3.00mm x 3.00mm x 2.10mmのコンパクトなフットプリントにより、高密度なPCBレイアウトを実現しつつ、500mAの駆動電流で標準20ルーメンの光束を提供します。EMCパッケージは、従来のリードフレームパッケージと比較して優れた熱特性と堅牢性を備えており、過酷な環境下での長時間動作に適しています。

1.1 主な特長

• 鉛フリーリフローはんだ対応（RoHS準拠）
• 耐湿性レベル：MSLレベル3（JEDEC準拠）
• 主波長：460nm（標準値） – 青色
• 順方向電圧：3.0V – 3.3V（500mA時、標準3.3V）
• 配光角：100度（半値角）
• 熱抵抗：14°C/W（ジャンクション－はんだ接合部間）
• Electrostatic discharge protection: 2kV (HBM) with >90% yield

1.2 対象アプリケーション

• 光学インジケータおよび信号照明
• 景観照明および建築照明
• 一般照明および装飾照明
• 防犯・監視カメラ用照明
• センサーおよびマシンビジョンシステム

2. 技術パラメータ分析

以下のセクションでは、製品データシートに記載された電気、光学、および熱パラメータについて詳細に解説します。

2.1 光学特性

25°C、500mAの順方向電流において、このLEDは主波長460nm、スペクトル半値幅30nmを示します。光束は20ルーメン（標準値）で定格され、測定許容差は±10%です。放射角（半値角2θ1/2）は100度であり、一般照明や表示用途に適した広い配光を提供します。放射パターンは極めて対称性が高く、極座標図（元のデータシートのFig 1-10参照）に示されています。

2.2 電気的パラメータ

500mA時の順方向電圧は、最小3.0Vから標準3.3Vの範囲です。測定許容差は±0.1Vです。逆電圧5V印加時の逆電流は、最大10µAと規定されています。消費電力は絶対最大定格1.65Wに制限されており、これは500mA駆動条件に対応します。永久的な損傷を避けるため、絶対最大定格を決して超えないようにすることが極めて重要です。

2.3 熱的特性

ジャンクション-はんだ接点間の熱抵抗は14°C/Wです。この低い熱抵抗はEMCパッケージ設計により実現され、LEDジャンクションからPCBへの効率的な熱伝達を可能にします。適切な熱管理は不可欠であり、ジャンクション温度は最大定格の115°Cを超えてはなりません。ディレーティング曲線は、ジャンクション温度を制限内に維持するために、周囲温度の上昇に伴い順方向電流を低減する必要があることを示しています。

3. ビニングと選別

データシートにはビニングテーブルが明示されていませんが、本製品はリールラベルに示されている通り、光束（Φ）、主波長（WLD）、順方向電圧（VF）のビンコードが付属しています。これにより、お客様は用途に応じて特定の性能グレードを選択できます。一般的なビニングには、段階的な光束ビンと460nm前後の波長ビンが含まれます。詳細なビニングの提供状況については、サプライヤーにお問い合わせください。

4. 性能曲線分析

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流

I-V特性曲線（データシートの図1-6）は、500mAにおける代表的な順方向電圧が約3.3Vであることを示しています。電流が100mAから600mAに増加するにつれて、電圧は約3.0Vから3.4Vに上昇します。このほぼ線形の関係は、青色LEDに典型的です。

4.2 相対強度 vs. 電流

相対発光強度は順方向電流の増加に伴って上昇しますが、高電流ではやや飽和します（図1-7）。500mAでは相対強度は約100%ですが、100mAでは約20%に低下します。この曲線は、設計者がより低い駆動電流での光出力を推定するのに役立ちます。

4.3 温度依存性

図1-8は、周囲温度の上昇に伴い相対光度が低下することを示しています。85℃では、光度は25℃時の約85%まで低下します。この熱感度は、高温環境で動作する器具設計において考慮する必要があります。

4.4 スペクトル分布

スペクトル（図1-9）は約460nmにピークを持ち、半値全幅は30nmです。スペクトルは青色領域に限定されており、400-700nm範囲外での発光は無視できる程度です。

4.5 放射ダイアグラム

極座標放射パターン（図1-10）は、半値角±50度のランバート型に近い分布を示しています。この広い分布は、投光照明や一般照明に適しています。

4.6 電流 vs. ピン温度ディレーティング

図1-11にディレーティング曲線を示します：ピン温度60°Cでは最大順方向電流は約400mA、100°Cでは約100mAに低下します。この曲線は熱設計に不可欠です。

5. メカニカルおよびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDパッケージの寸法は3.00mm x 3.00mm x 2.10mm（長さx幅x高さ）で、特に指定がない限り公差は±0.2mmです。上面図は、2つのパッドを備えた正方形パッケージを示しており、カソードとアノードは図1-2で識別されます。側面図は、高さ2.10mm、レンズ突出部0.70mmを示しています。底面図はパッド寸法を示しており、カソードパッド1.45mm x 0.69mm、アノードパッド1.45mm x 0.69mm、パッド間の間隔は1.45mmです。はんだ付けパターン（図1-5）では、適切な実装のために3.00 x 2.26mmのはんだパッドを推奨しています。

5.2 極性識別

カソードはパッケージの小さな切り欠きまたはドットで示されます（図1-2参照）。アノードは反対側にあります。組み立て時には正しい極性を守る必要があります。

5.3 はんだ付けパターン

推奨されるはんだ付けパターン（図1-5）は、3.00mm×2.26mmで、端から0.46mmの間隔です。サーマルパッドは放熱に役立ちます。適切なステンシル設計を使用して、はんだの十分な被覆を確保してください。

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

推奨されるリフロープロファイル（図3-1）は以下の通りです：150°Cから200°Cまでの予熱を60～120秒間；217°C（TL）以上の時間は60～150秒間；ピーク温度（TP）は260°Cで、ピークの5°C以内での保持時間（tP）は最大10秒間。冷却速度は6°C/秒を超えないこと。リフローは2回まで許可されます。1回目と2回目のリフローの間に24時間以上経過すると、LEDが損傷する可能性があります。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付け時は、はんだごてを300°C未満に設定し、1パッドあたり3秒未満で行ってください。手はんだ付けは1回のみ許可されます。

6.3 リワークおよび修理

はんだ付け後の修理は推奨されません。やむを得ない場合は、両頭はんだごてを使用し、事前に特性を確認してください。加熱中は機械的ストレスがかからないようにしてください。

6.4 取り扱い上の注意

• シリコンレンズ表面に圧力を加えないでください。側面のみを持って取り扱ってください。
• 反ったPCBへの取り付けは避けてください。はんだ付け後に基板を曲げないでください。
• はんだ付け後は急冷しないでください。自然冷却で室温まで冷ましてください。
• 冷却中は機械的振動を加えないでください。

6.5 保管条件

Unopened moisture barrier bags: store at <30°C and <75% RH for up to one year from date of packing. After opening: 168 hours at <30°C and <60% RH. If exceeded, bake at 60±5°C for 24 hours before use.

7. 包装および注文情報

7.1 包装仕様

LEDはテープ＆リール梱包で供給され、1リールあたり3000個入りです。キャリアテープの寸法は図2-1に極性マークと共に示されています。リール寸法：A=12.7±0.3mm、B=330.2±2mm、C=79.5±1mm、D=14.3±0.2mm。防湿のため、乾燥剤と湿度インジケーターカードを同梱した防湿バッグが使用されています。

7.2 ラベル情報

リールラベルには、品番（PART NO.）、規格番号（SPEC NO.）、ロット番号（LOT NO.）、ビンコード（BIN CODE）、光束（Φ）、主波長（WLD）、順方向電圧（VF）、数量（QTY）、および日付（DATE）が含まれます。この情報はトレーサビリティとビン選別に使用されます。

7.3 段ボール箱

リールは出荷用に段ボール箱に梱包されます。箱には製品と数量の情報が記載されたラベルが貼付されています。

8. 信頼性と認定

8.1 信頼性試験項目

本製品はJEDEC規格に基づき、以下の信頼性試験に合格しています：リフローはんだ付け（260℃、3回）、温度サイクル（-40℃～100℃、100サイクル）、熱衝撃（-40℃～115℃、300サイクル）、高温保存（100℃、1000h）、低温保存（-40℃、1000h）、及び寿命試験（25℃、500mA、1000h）。合格基準：各試験において10個中0個の不良（0/1）。

8.2 故障判定基準

ストレス後の許容値：順方向電圧変化 ≤ 上限規格値の1.1倍；逆方向電流 ≤ 上限規格値の2.0倍；光束劣化 ≥ 下限規格値の0.7倍。

9. アプリケーション設計推奨事項

9.1 熱設計

14°C/Wの熱抵抗と最大1.65Wの消費電力から、適切な放熱が不可欠です。適切なPCB銅箔面積とサーマルビアを使用し、接合部温度を115°C未満に保ってください。提供されたディレーティング曲線に従い、周囲温度に基づいて電流をディレーティングしてください。

9.2 電気設計

各LEDは、熱暴走を防ぐために電流制限抵抗または定電流源で駆動する必要があります。逆電圧は避けてください。必要に応じて保護ダイオードを使用してください。取り扱いおよび動作中はESD保護が推奨されます。

9.3 環境配慮事項

Avoid exposure to sulfur compounds (>100ppm), halogens (bromine and chlorine individually <900ppm, total <1500ppm), and volatile organic compounds that can outgas and damage the silicone lens. Use isopropyl alcohol for cleaning if needed.

10. 動作原理

本LEDは、エレクトロルミネッセンスにより発光する半導体デバイスです。活性領域はInGaN（インジウムガリウムナイトライド）量子井戸構造で構成され、順方向バイアス下で電子と正孔が再結合することにより青色光を放出します。発光波長は量子井戸材料のバンドギャップによって決まります。EMCパッケージはエポキシモールドコンパウンドを封止材として使用し、機械的保護と光結合を提供します。シリコーンレンズは視野角を拡大し、光取り出し効率を向上させます。

11. 技術動向

高出力LEDの動向は、高効率化、小型パッケージ化、および熱管理の改善へと継続しています。本製品のようなEMCパッケージは、一般照明および産業用途においてコストと性能のバランスを提供します。460nmの青色チップは白色LED用の蛍光体励起光源としても使用されますが、本デバイスは直接的な青色発光を目的としています。今後の展開としては、より高い光束密度と、低熱抵抗による信頼性の向上が含まれる可能性があります。

12. よくある質問と設計事例

12.1 FAQ

Q: このLEDを700mAで駆動できますか？ A: いいえ、絶対最大電流は500mAです（適切な放熱条件下）。これを超えるとデバイスが損傷する可能性があります。

Q: 標準的な寿命はどのくらいですか？ A: データシートにはL70寿命の記載はありませんが、類似のEMC LEDに基づくと、定格条件下で50,000時間を超える可能性があります。

Q: このLEDはパルス動作に適していますか？ A: はい、低デューティ比のパルス動作ではより高いピーク電流が可能ですが、平均電力が1.65Wを超えないようにしてください。

12.2 応用例

12個のLEDを搭載した景観照明器具では、各LEDが350mAで駆動され、合計240ルーメンを達成し、アルミPCBによる適切な放熱が施されています。350mA時の順方向電圧は約3.2Vであるため、LED1個あたりの総電力は1.12Wとなります。熱設計により、周囲温度40°C下で接合部温度が85°C未満に保たれます。安全性を考慮し、サーマルフォールバック機能付きの定電流ドライバーが推奨されます。