LED部品技術仕様書 - 寸法2.8x3.5x1.2mm - 電圧3.2V - 電力0.2W - 白色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本ドキュメントは、高性能表面実装LED（発光ダイオード）部品の完全な技術仕様とアプリケーションガイドラインを提供します。この部品は、様々な電子機器およびシステムにおける汎用照明およびインジケータ用途向けに設計されています。その主な機能は、電気エネルギーを高効率かつ高信頼性で可視光に変換することです。

このLEDの主な利点は、高密度PCB（プリント基板）レイアウトを可能にするコンパクトな形状、省エネに貢献する優れた発光効率、自動組立プロセスに適した堅牢な構造です。対象市場は、信頼性が高く長寿命で効率的な光源を必要とする、民生電子機器、自動車内装照明、産業用制御パネル、スマートホームデバイスなどを含みます。

提供されたコンテンツに示されているライフサイクルフェーズは改訂版2であり、これは製品の技術文書の2番目の公式改訂版であることを示しています。リリース日は2014年12月5日と記録されています。有効期限は永久と記載されており、これは通常、この改訂版の文書には計画的な陳腐化日がなく、新しい改訂版に置き換えられるまで有効であることを意味します。これは基本的な部品データシートでは一般的です。

2. 詳細技術パラメータ分析

適切な設計統合のためには、主要な技術パラメータの詳細かつ客観的な解釈が不可欠です。元のPDFからの具体的な数値は限られていますが、以下のセクションでは重要なパラメータカテゴリとその意義について概説します。

2.1 測光・色特性

測光特性は、光出力と品質を定義します。主要なパラメータは以下の通りです：

• 光束：ルーメン（lm）で測定され、これは放射される光の総合的な知覚パワーを示します。この部品は、生産ロット間で一貫した光出力を確保するため、標準または高輝度のビニングを特徴としている可能性があります。
• 主波長 / 相関色温度（CCT）：カラーLEDの場合、主波長（ナノメートル単位）が色を指定します。白色LEDの場合、CCT（ケルビン単位、例：3000K、4000K、6500K）が、光が暖白色、中性白色、昼白色のいずれに見えるかを定義します。文書には標準品と利用可能なビンの詳細が記載されます。
• 演色評価数（CRI）：白色LEDの場合、CRI（Ra）は、自然光の基準と比較して光源が物体の真の色をどれだけ正確に再現するかを示します。正確な色知覚が求められる用途では、より高いCRI（100に近い値）が望ましいです。

2.2 電気的特性

電気的特性は、回路設計と電源選択において極めて重要です。

• 順電圧（Vf）：LEDが指定電流で動作するときの両端の電圧降下です。一般的な白色LEDでは通常3.2V前後の値であり、電流と温度によってわずかに変化します。データシートには代表値と最大限界値が記載されます。
• 順電流（If）：推奨される連続動作電流で、定格電力に応じて20mA、60mA、150mAなどが一般的です。絶対最大定格を超えると永久損傷を引き起こす可能性があります。
• 逆電圧（Vr）：LEDが逆バイアス方向で破壊せずに耐えられる最大電圧で、通常5V前後です。AC回路やマルチプレックス回路では保護回路がしばしば必要です。
• 消費電力：Vf * If で計算され、これは熱負荷を決定します。例示のタイトルでは0.2Wの定格電力が示唆されています。

2.3 熱特性

LEDの性能と寿命は温度に大きく影響されます。

• 接合温度（Tj）：半導体チップ自体の温度です。信頼性を確保するためには、絶対最大Tj（例：125°C）を超えてはなりません。
• 熱抵抗（Rth_j-a）：°C/Wで表され、LED接合部から周囲空気へ熱がどれだけ効果的に移動するかを測定します。値が低いほど放熱性が良く、光出力と寿命を維持するために重要です。
• 動作温度範囲：LEDが仕様内で動作することが保証される周囲温度範囲（例：-40°C ～ +85°C）です。

3. ビニングシステムの説明

製造上のばらつきにより、LEDはエンドユーザーに一貫性を保証するために性能ビンに分類されます。

• 波長/色温度ビニング：LEDは、正確な主波長またはCCTに基づいてグループ分けされます。これにより、複数のLEDをアレイで使用した場合に均一な色見えを確保します。
• 光束ビニング：LEDは測定された光出力に従って分類されます。これにより、設計者は特定の輝度要件を満たすビンを選択できます。
• 順電圧ビニング：Vfによる分類は、特に直列接続されたストリングにおいて、均一な電流分布を確保する効率的な駆動回路の設計に役立ちます。

具体的なビンコードとそれに対応する値の範囲は、完全なデータシートの表に詳細に記載されます。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下での性能についてより深い洞察を提供します。

• I-V（電流-電圧）曲線：このグラフは順電圧と電流の関係を示します。非線形であり、ターンオン電圧の閾値を示します。曲線は温度によってシフトします。
• 温度特性：グラフは通常、光束と順電圧が接合温度の関数としてどのように変化するかを示します。光束は一般的に温度が上昇すると減少します。
• 分光パワー分布（SPD）：相対光強度と波長の関係をプロットしたものです。白色LEDの場合、青色励起LEDのピークと、より広い波長範囲にわたる蛍光体変換スペクトルを示します。

5. 機械的・パッケージ情報

機械図面はPCBフットプリント設計において重要です。タイトルは2835パッケージサイズ（2.8mm x 3.5mm）を示唆しています。

• 外形寸法：長さ、幅、高さ（おそらく1.2mm）、および公差を示す詳細な図面。
• パッドレイアウト（フットプリント）：PCB上の推奨銅パッドパターンで、パッドサイズ、形状、間隔（ピッチ）を含みます。これにより適切なはんだ付けと熱接続が確保されます。
• 極性識別：部品本体上の明確なマーキング（例：切り欠き、ドット、角切り）と、フットプリント上の対応するマーキングで、アノード（+）とカソード（-）を示します。極性が間違っているとLEDは点灯しません。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

適切な取り扱いが信頼性を確保し、損傷を防ぎます。

• リフローはんだ付けプロファイル：予熱、ソーク、リフロー、冷却の各フェーズを指定する時間-温度グラフ。主要パラメータにはピーク温度（通常最大260°C、数秒間）および液相線以上の時間が含まれます。このプロファイルは標準的な鉛フリー（SnAgCu）はんだペーストと互換性があります。
• 注意事項：レンズへの機械的ストレスを避けてください。取り扱い中はESD（静電気放電）対策を講じてください。手はんだが必要な場合は、はんだごて先端の温度管理を確実に行ってください。
• 保管条件：LEDは、湿気吸収や材料劣化を防ぐために、推奨される温度・湿度レベル（例：<40°C、<60% RH）の乾燥した暗所に保管する必要があります。

7. 梱包・発注情報

• 梱包仕様：部品は通常、自動実装機と互換性のあるエンボス加工されたテープ・リールで供給されます。リールサイズ、テープ幅、ポケット間隔、リールあたりの数量が指定されます。
• ラベル情報：リールラベルには、品番、数量、ロット番号、日付コード、ビニング情報が含まれます。
• 型番規則：完全な品番は、サイズ、色、光束ビン、電圧ビン、梱包タイプなどの主要属性をコード化しています。例えば、コードは[シリーズ][サイズ][色][光束ビン][電圧ビン][パッケージ]のように構成される場合があります。

8. アプリケーション推奨事項

典型的なアプリケーションシナリオ：このLEDは、LCDバックライト、状態表示灯、装飾照明、パネル照明、コンパクトデバイス内の汎用作業照明に適しています。

設計上の考慮事項：

1. 電流制限：順電流を制御するために、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。電圧源に直接接続しないでください。
2. 熱管理：十分な放熱対策を施したPCBを設計してください。ヒートパッド（存在する場合）の下に熱ビアを使用して、熱を内部または底面の銅層に伝導させてください。高出力または高密度アレイの場合は、追加の放熱対策を検討してください。
3. 光学設計：指向角（通常120-140度）を考慮してください。光束を整形するために、レンズや拡散板などの二次光学部品が必要になる場合があります。
4. ESD保護：LEDが露出した場所にある場合は、敏感なラインにESD保護ダイオードを組み込んでください。

9. 技術比較

従来のスルーホールLEDと比較して、この表面実装デバイスには以下のような大きな利点があります：

• サイズと密度：はるかに小型で薄い最終製品を実現可能。
• 組立コスト：完全自動化されたPCB組立と互換性があり、人件費を削減。
• 性能：多くの場合、より高い発光効率とPCBへの優れた熱経路を提供。
• 信頼性：はんだ接合部は、振動や機械的衝撃に対して一般的により頑丈です。

他のSMD LEDパッケージ（例：3528、5050）と比較して、2835パッケージは汎用用途において、サイズ、光出力、熱性能のより良いバランスを提供することが多いです。

10. よくある質問 (FAQ)

Q1: 光束と光度の違いは何ですか？

A: 光束（ルーメン）は、全方向への総合的な知覚光出力を測定します。光度（カンデラ）は、特定の方向における単位立体角あたりの光パワーを測定します。広角LEDの場合、総光量に関しては光束がより関連性の高い指標です。

Q2: このLEDを順電圧より高い電圧で駆動できますか？

A: できません。LEDは制御された電流で駆動する必要があります。電流制限なしにVfより高い電圧源を印加すると、過剰電流が流れ、過熱し、即座に故障します。

Q3: LEDの明るさが時間とともに低下するのはなぜですか？

A: すべてのLEDは光束維持率の低下を経験します。その速度は主に動作接合温度によって決まります。LEDを最大Tjおよび電流定格を大幅に下回る状態で動作させることで、実用寿命を大幅に延ばすことができます。

Q4: 改訂版2と永久の有効期限はどのように解釈すればよいですか？

A: 改訂版2は、この文書が2番目の公式バージョンであることを意味します。有効期限の永久は、この改訂版には設定された有効期限がなく、メーカーがこれを置き換える新しい改訂版を発行するまで有効であることを示しています。設計を最終決定する前には常に最新の改訂版を確認してください。

11. 実用例

シナリオ: 状態表示パネルの設計

エンジニアが、複数のカラー状態表示灯（赤、緑、青、白）を必要とする制御パネルを設計しています。このシリーズのLEDを使用することで、機械的な一貫性（すべての色で同じフットプリント）と組立の簡素化が確保されます。各色に適切な光束ビンを選択することで、波長に対する目の感度の違いにもかかわらず、視覚的な明るさをバランスさせることができます。コンパクトな2835サイズにより、表示灯を近接して配置できます。シンプルな設計では、マイクロコントローラのGPIOピンに電流制限抵抗を直列に接続して各LEDを駆動し、独立したオン/オフ制御を提供します。

12. 動作原理

LEDは半導体ダイオードです。順電圧が印加されると、n型半導体からの電子が活性領域でp型半導体からの正孔と再結合します。この再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。光の特定の波長（色）は、使用される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（例：青色/緑色にはInGaN、赤色/琥珀色にはAlInGaP）。白色LEDは通常、青色LEDチップを黄色の蛍光体でコーティングすることで作られます。青色光の一部が黄色光に変換され、青色光と黄色光の混合が白色として知覚されます。異なる蛍光体の配合により、異なる白色色温度が作られます。

13. 技術トレンド

LED業界は、いくつかの明確なトレンドとともに進化を続けています：

1. 効率向上：内部量子効率と光取り出し技術の継続的な改善により、ワットあたりのルーメン（lm/W）が向上し、エネルギー消費が削減されています。
2. 色品質の改善：新しい蛍光体や多色チップ設計（例：RGB、バイオレット+蛍光体）の開発により、より高いCRI値とより一貫した演色性が実現可能です。
3. 小型化：光出力を維持または向上させながらパッケージは縮小し続け（例：マイクロLED）、超コンパクトデバイスや高解像度ディスプレイにおける新たな用途を可能にしています。
4. スマート統合：LEDは、インテリジェント照明システム向けに、ドライバ、センサー、通信インターフェース（IoT対応LED）とますます統合されています。
5. 信頼性と寿命：材料とパッケージングの進歩により、定格寿命は50,000時間を超え、より高い光束維持率（L70、L90）を維持しながら延びています。

これらのトレンドは、省エネ要求、エレクトロニクスにおける新しいフォームファクタ、照明のスマート化および人間中心アプリケーションへの拡大によって牽引されています。