目次
- 1. 製品概要
- 1.1 特長
- 1.2 用途
- 2. パッケージ寸法
- 3. 製品パラメータ
- 3.1 電気/光学特性(Ts = 25°C時)
- 3.2 絶対最大定格(Ts = 25°C時)
- 4. ビニングシステム
- 4.1 順方向電圧および光束ビン(IF = 600 mA)
- 4.2 色度ビン(CIE 1931)
- 5. 代表的な光学特性曲線
- 6. パッケージ情報
- 6.1 パッケージ仕様
- 6.2 ラベルと防湿包装
- 6.3 信頼性試験項目
- 7. SMTリフローはんだ付け手順
- 8. 取り扱い上の注意
- 9. 設計アプリケーション推奨事項
- 10. 技術比較の考慮事項
- 11. よくある質問(FAQ)
- 12. アプリケーション事例:LCDバックライトユニット
- 13. 白色光生成の原理
- 14. 業界動向と規格
- LED仕様用語集
- 光電性能
- 電気パラメータ
- 熱管理と信頼性
- パッケージングと材料
- 品質管理とビニング
- テストと認証
1. 製品概要
この白色LEDは、青色チップと蛍光体を組み合わせて製造され、冷白色の発光を生成します。デバイスは3.0 mm × 3.0 mm × 0.55 mmのEMC(エポキシ成形化合物)パッケージに収められており、コンパクトな照明設計に適しています。すべてのSMT実装およびはんだ付けプロセス向けに設計されており、テープ&リール包装で提供されます。耐湿性レベルはレベル3と評価され、RoHS準拠製品です。
1.1 特長
- 高信頼性と熱性能を実現するEMCパッケージ
- 非常に広い視野角(標準120°)
- すべてのSMT実装およびはんだ付けプロセスに対応
- テープ&リール包装で提供(5000個/リール)
- 耐湿性レベル:レベル3
- RoHS準拠
1.2 用途
- LCD、テレビ、モニターのバックライト
- スイッチおよびシンボル照明
- 光学インジケーター
- 屋内ディスプレイ
- チューブ照明用途
- 一般照明
2. パッケージ寸法
LEDパッケージは3.00 mm × 3.00 mmの正方形輪郭で、高さは0.55 mmです。発光エリアは直径2.6 mmの円形レンズです。底面図では、2つのアノードパッドと2つのカソードパッドが対称に配置されています。極性はパッケージに表示されています。はんだ付けパターンはデータシートに示された推奨パターンに従ってください。特に記載がない限り、すべての寸法はmm単位で公差±0.2 mmです。
3. 製品パラメータ
3.1 電気/光学特性(Ts = 25°C時)
| 記号 | 項目 | Min. | Typ. | Max. | 単位 | 試験条件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VF | 順方向電圧 | 2.8 | — | 3.6 | V | IF = 600 mA |
| IR | 逆方向電流 | — | — | 10 | µA | VR = 5 V |
| Φ | 光束 | 140 | — | 220 | lm | IF = 600 mA |
| 2θ1/2 | 視野角 | — | 120 | — | 度 | IF = 600 mA |
| RTHJ-S | 熱抵抗 | — | 12 | — | °C/W | IF = 600 mA |
3.2 絶対最大定格(Ts = 25°C時)
| パラメータ | 記号 | 定格 | 単位 |
|---|---|---|---|
| 消費電力 | PD | 2160 | mW |
| 順方向電流 | IF | 600 | mA |
| ピーク順方向電流 | IFP | 900 | mA |
| 逆方向電圧 | VR | 5 | V |
| 静電放電(HBM) | ESD | 2000 | V |
| 動作温度 | TOPR | −40 ~ +85 | °C |
| 保管温度 | Tstg | −40 ~ +100 | °C |
| 接合部温度 | TJ | 115 | °C |
注記:(1) ピーク順方向電流は1/10デューティ、0.1 msパルス幅で試験。(2) 順方向電圧測定公差±0.1 V。(3) 色座標測定公差±0.005。(4) 光度測定公差±5%。(5) 消費電力が絶対最大定格を超えないよう注意すること。(6) すべての測定は標準化された環境下で実施。(7) LED動作時、最大電流はパッケージ温度測定後に決定する必要があり、接合部温度は最大定格を超えてはならない。(8) ESD歩留まりは2000 V HBMで90%以上。取り扱い時にはESD保護が必要。
4. ビニングシステム
4.1 順方向電圧および光束ビン(IF = 600 mA)
LEDは順方向電圧(VF)と光束(Φ)に基づいてビニングされます。電圧ビンはG1(2.8–2.9 V)からJ2(3.5–3.6 V)の範囲です。光束ビンはT140(140–145 lm)からT240(240–245 lm)の範囲です。表はデバイス選択のための電圧ビンと光束ビンのクロスリファレンスを示します。
4.2 色度ビン(CIE 1931)
CIE色度図では、各々4つのコーナー座標(x, y)で定義される色ビンD00〜D23、H00〜H23、K00〜K23、T00〜T23が示されています。これらのビンにより、白色LEDアプリケーションでの正確な色合わせが可能です。温度による標準的な色度シフトも光学特性曲線に記載されています。
5. 代表的な光学特性曲線
データシートには、回路設計や熱設計を支援するためのいくつかの特性曲線が提供されています:
- 順方向電圧 vs 順方向電流: 600 mA時、VFは約3.0 V。曲線は電流の増加とともに徐々に上昇します。
- 相対強度 vs 順方向電流: 強度は600 mAまで直線的に増加します。
- 相対強度 vs はんだ温度: 温度上昇に伴い強度はわずかに減少(25°Cから100°Cで約10%低下)。
- 順方向電流 vs はんだ温度: 接合部温度を115°C未満に保つため、25°C以上ではディレーティングが必要です。
- 順方向電圧 vs はんだ温度: VFは温度上昇とともに減少(25°Cから100°Cで約0.1 V低下)。
- 放射パターン: 120°の広い視野角で対称的な放射パターン。
- 色度座標 vs はんだ温度: 異なる温度(25°C、45°C、65°C、85°C)でx/y座標がわずかにシフト。
- スペクトル分布: 450 nm付近を中心とした幅広い発光(青色)と、蛍光体変換による500–700 nmをカバー。
6. パッケージ情報
6.1 パッケージ仕様
パッケージ数量:1リールあたり5000個。キャリアテープ寸法:A0 = 3.2±0.1 mm、B0 = 3.3±0.1 mm、K0 = 1.4±0.1 mm、P0 = 4.0±0.1 mm、P1 = 4.0±0.1 mm、P2 = 2.0±0.05 mm、T = 0.25±0.02 mm、E = 1.75±0.1 mm、F = 3.5±0.05 mm、D0 = 1.55±0.1 mm、D1 = 1.1±0.1 mm、W = 8.0±0.1 mm。リール寸法:A(内径)= 13.3±0.5 mm、B(幅)= 16.9±0.1 mm、C(外径)= 178±1 mm、D(ハブ径)= 59±1 mm。
6.2 ラベルと防湿包装
各リールには、品番、仕様番号、ロット番号、ビンコード、光束、色度ビン、順方向電圧、波長、数量、および日付がラベル表示されています。リールは、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に入れられます。その後、バッグは出荷用の段ボール箱に梱包されます。
6.3 信頼性試験項目
| 試験項目 | 条件 | 期間 | サンプル数 | 合格/不合格 |
|---|---|---|---|---|
| リフロー(最大260°C) | 2回 | — | 20個 | 0/1 |
| 熱衝撃(−40°C ⇔ 100°C) | 各15分、移行10秒 | 100サイクル | 20個 | 0/1 |
| 高温保管(100°C) | — | 1000時間 | 20個 | 0/1 |
| 低温保管(−40°C) | — | 1000時間 | 20個 | 0/1 |
| 寿命試験(TA = 25°C、IF = 600 mA) | — | 1000時間 | 10個 | 0/1 |
| 高温高湿寿命試験(60°C/90%RH、IF = 600 mA) | — | 500時間 | 10個 | 0/1 |
不合格基準:VF > 1.1 × U.S.L、IR > 2.0 × U.S.L、Φ<0.7 × L.S.L.
7. SMTリフローはんだ付け手順
リフローはんだ付けは2回を超えてはなりません。初回はんだ付け後24時間以上経過した場合、LEDが損傷する可能性があります。推奨リフロープロファイルは以下の通りです:
- 平均昇温速度:最大3 °C/s
- 予熱:150°C~200°Cで60~120秒
- 217°C(TL)以上の時間:最大60秒
- ピーク温度(TP):最大260°C、ピーク温度±5°C以内の保持時間:最大10秒
- 冷却速度:最大6 °C/s
- 25°Cからピークまでの総時間:最大8分
手はんだの場合:こて温度300°C未満、3秒未満、1回のみ。修理は避けるべきです。必要な場合は両頭はんだごてを使用してください。加熱中は応力を加えないでください。封止材はシリコーンですので、上面に強い圧力をかけないでください。反ったPCB上に部品を実装しないでください。
8. 取り扱い上の注意
- 動作環境において、接触材料中の硫黄元素組成は100 ppm未満に制限する必要があります。
- 外部材料中の臭素および塩素含有量はそれぞれ900 ppm未満、合計で1500 ppm未満としてください。
- シリコーン封止材に浸透して変色を引き起こす可能性のあるVOCを避けてください。有機蒸気を放出しない接着剤を使用してください。
- 部品は側面をピンセットで保持し、シリコーンレンズには触れないでください。
- 絶対最大定格を超えないように、適切な電流制限抵抗を使用して回路を設計してください。逆電圧はマイグレーションや損傷を引き起こす可能性があります。
- 熱設計は重要です。接合部温度を115°C未満に保つため、十分な放熱を確保してください。
- シリコーンはほこりを引き寄せます。イソプロピルアルコールで清掃してください。超音波洗浄は推奨しません。
- 保管条件:アルミバッグ開封前は、30°C以下、<75% RH以下で最長1年間保管可能。開封後は、30°C以下、<60% RH以下で24時間以内に使用してください。保管期間を超えた場合は、65±5°Cで24時間ベーキングしてください。<60% RH。保管期間を超えた場合は、65±5°Cで24時間ベーキングしてください。<(注:原文の重複部分を適切に統合)
- LEDはESDおよびEOSに敏感です。適切な取り扱い注意事項を守ってください。
9. 設計アプリケーション推奨事項
この白色LEDは、高効率と広視野角が要求されるバックライト、インジケーター、屋内ディスプレイ、一般照明に最適です。120°の広い視野角により均一な光分布が可能です。EMCパッケージは良好な熱伝導性を提供し、適切な放熱により600 mAで駆動することができます。アレイを設計する際は、均一な電流分布と放熱のための十分な銅面積を確保してください。ビニングシステムにより、量産時の一貫した性能のために厳しい電圧および色グループを選択できます。
10. 技術比較の考慮事項
従来のPLCCパッケージと比較して、EMCパッケージは熱的および機械的ストレス下での高い信頼性、硫黄汚染に対する優れた耐性、および改善された光取り出し効率を提供します。3.0×3.0 mmのフットプリントはコンパクトで高密度レイアウトに適しています。標準的な熱抵抗12°C/WはミッドパワーLEDとして競争力があり、接合部温度制限を超えずに高い電流での動作が可能です。
11. よくある質問(FAQ)
Q:最大駆動電流は?A:絶対最大順方向電流は600 mA DC、ピーク電流は最大900 mA(1/10デューティ、0.1 ms)。
Q:このLEDを屋外用途に使用できますか?A:動作温度範囲は−40°C~+85°Cですが、追加の環境保護なしでの屋外露出は規定されていません。
Q:ビンコードの解釈方法は?A:電圧ビン(G1–J2)は順方向電圧範囲を示し、光束ビン(T140–T240)は光束範囲(ルーメン)を示します。色度ビン(D、H、K、T)は特定のCIE座標に対応します。
Q:このLEDは調色白色システムに適していますか?A:これは固定白色LEDです。調色白色には複数の色ビンまたは異なるCCTが必要です。
Q:推奨されるはんだパッドレイアウトは?A:はんだ付けパターン図(Fig.1-5)を参照し、各パッド寸法1.45 mm × 0.46 mm、間隔2.26 mmとします。放熱に十分な銅面積を使用してください。
12. アプリケーション事例:LCDバックライトユニット
一般的な7インチLCDバックライトでは、これらの白色LEDを4×6マトリックスで24個配置し、600 mA駆動で3000 cd/m²の輝度を実現できます。120°の視野角により均一な照明が得られます。2オンス銅のアルミニウムPCBを使用した熱管理により、接合部温度を85°C未満に保ち、50,000時間の寿命を確保します。EMCパッケージにより、エッジライト設計向けのフレキシブル基板へのリフローはんだ付けが可能です。
13. 白色光生成の原理
LEDは約450 nmで発光する青色InGaNチップを使用します。チップは黄色発光のYAG:Ce蛍光体でコーティングされています。青色光の一部は蛍光体に吸収されて黄色にダウンコンバートされ、残りの青色光が黄色と混合されて白色光を生成します。正確な白色点(CCTおよびDuv)は蛍光体の濃度と組成によって決まり、ビニングシステムによって厳密に管理されます。
14. 業界動向と規格
照明業界は、より高い効率とより小さなパッケージへと移行しています。EMCパッケージは、その機械的堅牢性と自動実装との互換性から、ミッドパワーLEDにますます採用されています。また、この製品の詳細なCIEビン構造に反映されているように、色の一貫性のためのより厳格なビニングへの傾向もあります。RoHS準拠およびハロゲン・硫黄に関する環境制限は標準要件になりつつあります。熱抵抗が15°C/W未満のLEDは、放熱を簡素化するために高ルーメン用途で好まれます。
LED仕様用語集
LED技術用語の完全な説明
光電性能
| 用語 | 単位/表示 | 簡単な説明 | なぜ重要か |
|---|---|---|---|
| 発光効率 | lm/W (ルーメン毎ワット) | 電力ワット当たりの光出力、高いほどエネルギー効率が良い。 | エネルギー効率等級と電気コストを直接決定する。 |
| 光束 | lm (ルーメン) | 光源から発せられる全光量、一般に「明るさ」と呼ばれる。 | 光が十分に明るいかどうかを決定する。 |
| 視野角 | ° (度)、例:120° | 光強度が半分になる角度、ビーム幅を決定する。 | 照明範囲と均一性に影響する。 |
| 色温度 | K (ケルビン)、例:2700K/6500K | 光の暖かさ/冷たさ、低い値は黄色がかった/暖かい、高い値は白っぽい/冷たい。 | 照明の雰囲気と適切なシナリオを決定する。 |
| 演色性指数 | 無次元、0–100 | 物体の色を正確に再現する能力、Ra≥80は良好。 | 色の真実性に影響し、ショッピングモール、美術館などの高要求場所で使用される。 |
| 色差許容差 | マクアダム楕円ステップ、例:「5ステップ」 | 色の一貫性指標、ステップが小さいほど色の一貫性が高い。 | 同じロットのLED全体で均一な色を保証する。 |
| 主波長 | nm (ナノメートル)、例:620nm (赤) | カラーLEDの色に対応する波長。 | 赤、黄、緑の単色LEDの色相を決定する。 |
| 分光分布 | 波長 vs 強度曲線 | 波長全体の強度分布を示す。 | 演色性と色品質に影響する。 |
電気パラメータ
| 用語 | 記号 | 簡単な説明 | 設計上の考慮事項 |
|---|---|---|---|
| 順電圧 | Vf | LEDを点灯するための最小電圧、「始動閾値」のようなもの。 | ドライバ電圧は≥Vfでなければならず、直列LEDの場合は電圧が加算される。 |
| 順電流 | If | LEDの正常動作のための電流値。 | 通常は定電流駆動、電流が明るさと寿命を決定する。 |
| 最大パルス電流 | Ifp | 短時間耐えられるピーク電流、調光やフラッシュに使用される。 | パルス幅とデューティサイクルは損傷を避けるために厳密に制御する必要がある。 |
| 逆電圧 | Vr | LEDが耐えられる最大逆電圧、それを超えると破壊される可能性がある。 | 回路は逆接続や電圧スパイクを防ぐ必要がある。 |
| 熱抵抗 | Rth (°C/W) | チップからはんだへの熱伝達抵抗、低いほど良い。 | 高い熱抵抗はより強力な放熱を必要とする。 |
| ESD耐性 | V (HBM)、例:1000V | 静電気放電に耐える能力、高いほど脆弱性が低い。 | 生産時には帯電防止対策が必要、特に敏感なLEDには。 |
熱管理と信頼性
| 用語 | 主要指標 | 簡単な説明 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 接合温度 | Tj (°C) | LEDチップ内部の実際の動作温度。 | 10°Cの低下ごとに寿命が2倍になる可能性がある;高すぎると光衰、色ずれを引き起こす。 |
| 光束減衰 | L70 / L80 (時間) | 明るさが初期の70%または80%に低下するまでの時間。 | LEDの「サービス寿命」を直接定義する。 |
| 光束維持率 | % (例:70%) | 時間経過後に残った明るさの割合。 | 長期使用における明るさの保持能力を示す。 |
| 色ずれ | Δu′v′またはマクアダム楕円 | 使用中の色変化の程度。 | 照明シーンでの色の一貫性に影響する。 |
| 熱劣化 | 材料劣化 | 長期的な高温による劣化。 | 明るさ低下、色変化、または開放回路故障を引き起こす可能性がある。 |
パッケージングと材料
| 用語 | 一般的な種類 | 簡単な説明 | 特徴と応用 |
|---|---|---|---|
| パッケージタイプ | EMC、PPA、セラミック | チップを保護し、光学的/熱的インターフェースを提供するハウジング材料。 | EMC:耐熱性が良く、低コスト;セラミック:放熱性が良く、寿命が長い。 |
| チップ構造 | フロント、フリップチップ | チップ電極配置。 | フリップチップ:放熱性が良く、効率が高い、高電力用。 |
| 蛍光体コーティング | YAG、珪酸塩、窒化物 | 青チップを覆い、一部を黄/赤に変換し、白に混合する。 | 異なる蛍光体は効率、CCT、CRIに影響する。 |
| レンズ/光学 | フラット、マイクロレンズ、TIR | 光分布を制御する表面の光学構造。 | 視野角と配光曲線を決定する。 |
品質管理とビニング
| 用語 | ビニング内容 | 簡単な説明 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光束ビン | コード例:2G、2H | 明るさでグループ化され、各グループに最小/最大ルーメン値がある。 | 同じロット内で均一な明るさを保証する。 |
| 電圧ビン | コード例:6W、6X | 順電圧範囲でグループ化される。 | ドライバのマッチングを容易にし、システム効率を向上させる。 |
| 色ビン | 5ステップマクアダム楕円 | 色座標でグループ化され、狭い範囲を保証する。 | 色の一貫性を保証し、器具内の不均一な色を避ける。 |
| CCTビン | 2700K、3000Kなど | CCTでグループ化され、各々に対応する座標範囲がある。 | 異なるシーンのCCT要件を満たす。 |
テストと認証
| 用語 | 標準/試験 | 簡単な説明 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 光束維持試験 | 一定温度での長期照明、明るさの減衰を記録する。 | LED寿命の推定に使用される (TM-21と併用)。 |
| TM-21 | 寿命推定標準 | LM-80データに基づいて実際の条件下での寿命を推定する。 | 科学的な寿命予測を提供する。 |
| IESNA | 照明学会 | 光学的、電気的、熱的試験方法を網羅する。 | 業界で認められた試験基盤。 |
| RoHS / REACH | 環境認証 | 有害物質 (鉛、水銀) がないことを保証する。 | 国際的な市場参入要件。 |
| ENERGY STAR / DLC | エネルギー効率認証 | 照明製品のエネルギー効率と性能認証。 | 政府調達、補助金プログラムで使用され、競争力を高める。 |