LED 3030 ミッドパワーLED データシート - サイズ3.0x3.0mm - 電圧3.1V - 電力0.5W - クールホワイト6000K

1. 製品概要

本資料は、エポキシモールドコンパウンド（EMC）パッケージを採用した3030フォームファクターのミッドパワーLEDの仕様を詳細に説明します。本製品は、ミッドパワーセグメントにおいて、光束効率（lm/W）とコストパフォーマンス（lm/$）の最適なバランスを提供するように設計されています。信頼性の高い性能と高品質な光出力を必要とするアプリケーション向けに設計されています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本LEDシリーズの主な利点は、放熱性と長期信頼性を向上させる熱強化EMCパッケージ設計にあります。ミッドパワーとハイパワーアプリケーションのギャップを埋め、最大0.8Wまでの駆動が可能です。最大駆動電流240mA、最小演色評価数（CRI）70を備え、良好な色品質を要求するアプリケーションに適しています。本デバイスは、鉛フリーリフローはんだ付けプロセスに対応しています。主要なターゲットアプリケーションとして、デイタイムランニングランプ（DRL）が挙げられます。

2. 技術パラメータ分析

特に断りのない限り、全ての測定値は、順方向電流（IF）= 150mA、周囲温度（Ta）= 25°C、相対湿度（RH）= 60%という標準試験条件下で規定されています。

2.1 測光・色特性

クールホワイトバリアントの相関色温度（CCT）範囲は5300Kから6488Kで、代表値は6018Kです。最小演色評価数（Ra）は70で、代表値は71.5です。光束出力の測定許容差は±7%、CRIの測定許容差は±2です。CCTはCIE 1931色度図から導出されます。ルーメンメンテナンス表は参考値であることに注意が必要です。

2.2 電気的・熱的パラメータ

順方向電圧（VF）は、150mA時で代表値3.1V、範囲は2.8V（最小）から3.4V（最大）です。逆方向電流（IR）は、逆方向電圧（VR）5V時で最大10 µAです。視野角（2θ½）（ピーク光度の半分となる軸外れ角で定義）は代表値120°です。接合部からはんだ付け点までの熱抵抗（Rth j-sp）は代表値11 °C/Wです。本デバイスの静電気放電（ESD）耐量は2000Vです。

2.3 絶対最大定格

これらの限界を超えてデバイスを動作させると、永久損傷を引き起こす可能性があります。絶対最大定格は以下の通りです：連続順方向電流（IF）：240 mA；パルス順方向電流（IFP）：300 mA（パルス幅 ≤ 100µs、デューティサイクル ≤ 1/10）；消費電力（PD）：816 mW；逆方向電圧（VR）：5 V；動作温度（Topr）：-40°C ～ +105°C；保存温度（Tstg）：-40°C ～ +105°C；接合部温度（Tj）：125 °C；はんだ付け温度（Tsld）：230°C または 260°C（10秒間）。消費電力が絶対最大定格を超えないように注意する必要があります。

3. 性能曲線分析

3.1 スペクトル分布と指向性分布

相対分光分布（図1）は、クールホワイトLEDの色特性を定義します。指向性分布（図2）は代表的な120°のビームパターンを示し、このパッケージタイプに一般的なランバートまたは準ランバート発光プロファイルを確認できます。

3.2 順方向電流特性

順方向電流と相対光束の関係（図3）は、光出力が電流とともに増加するが、熱的影響により高電流では最終的に飽和し劣化することを示しています。順方向電圧対順方向電流曲線（図4）は、ダイオードの特徴的な指数関数的挙動を示し、VFがIFに対して対数的に増加します。

3.3 温度依存性

周囲温度によるCIE色度座標（x, y）のシフト（図5）は、色が重要なアプリケーションにおいて重要であり、白色点がどのようにドリフトするかを示します。相対光束は周囲温度の上昇とともに減少します（図6）。これは熱マネジメント設計における重要な考慮点です。同様に、順方向電圧は一般的に温度の上昇とともに減少します（図7）。

3.4 デレーティングと最大電流

図8は、2つの異なる接合部-周囲間熱抵抗（Rth j-a）値、30°C/Wと35°C/Wについて、周囲温度の関数としての最大許容順方向電流を示しています。このグラフは、特定の熱環境下での安全な動作電流を決定するために不可欠です。例えば、周囲温度85°C、Rth j-a=35°C/Wの場合、最大電流は絶対最大値240mAから大幅にデレーティングされます。

4. カラービン構造

LEDは、アプリケーション内での色の一貫性を確保するために、その色度座標に基づいてビンに分類されます。図9は、定義されたビン構造を示すCIE 1931色度図です。表5はビンコードの詳細な説明を提供します。色度座標の測定不確かさは± 0.007です。全てのビニングは標準条件（IF=150mA、Ta=25°C）下で実行されます。

5. アプリケーションガイドラインと設計上の考慮点

5.1 代表的なアプリケーションシナリオ

本LEDは、効率、コスト、品質のバランスが取れているため、様々な一般照明アプリケーションに適しています。データシートでは特にデイタイムランニングランプ（DRL）が言及されています。その他の潜在的なアプリケーションとしては、クールホワイト色温度が望まれる屋内照明（電球、管、パネル）、建築照明、サイン、ディスプレイのバックライトなどが挙げられます。

5.2 熱マネジメント

定格性能と長寿命を達成するためには、効果的な熱マネジメントが最も重要です。接合部からはんだ付け点までの代表的な熱抵抗11 °C/Wは、PCB設計が周囲環境への低熱インピーダンス経路を提供しなければならないことを意味します。高電流または高周囲温度での動作には、適切な熱ビア、銅面積、および場合によっては金属基板PCB（MCPCB）の使用が推奨されます。適切な駆動電流を選択するには、常にデレーティング曲線（図8）を参照してください。

5.3 電気的駆動に関する考慮点

安定した光出力を確保し、熱暴走を防ぐために、定電圧源よりも定電流ドライバーの使用を強く推奨します。ドライバーは指定された電流範囲（最大240mA連続）内で動作するように選択する必要があります。順方向電圧の変動（2.8Vから3.4V）は、ドライバーのコンプライアンス電圧で考慮に入れる必要があります。パルス動作（IFP）の場合、パルス幅（≤100µs）とデューティサイクル（≤1/10）の制限を厳密に遵守する必要があります。

5.4 はんだ付けと取り扱い

本デバイスは、鉛フリーリフローはんだ付けプロファイルに対応しています。最大はんだ付け温度は230°Cまたは260°C（10秒間）です。湿気感受性とリフロープロファイルに関する標準IPC/JEDEC J-STD-020ガイドラインに従う必要があります。本デバイスは2000V HBMに定格されているため、取り扱いおよび組立中は標準的なESD予防策を遵守しなければなりません。

6. 比較と差別化

プラスチックパッケージの従来のミッドパワーLEDと比較して、EMCパッケージは優れた熱性能とUV照射による黄変への耐性を提供し、より良いルーメンメンテナンスと長寿命を実現します。3030フットプリントは、より小型のパッケージ（例：2835）よりも大きな熱パッドを提供し、適度なフォームファクタを維持しながら、より高い消費電力（最大0.8W）を可能にします。規定のCRI70+は、多くの標準的なミッドパワーLEDよりも優れた色品質を提供し、演色性が考慮されるアプリケーションに適しています。

7. よくある質問 (FAQ)

Q: What is the main advantage of the EMC package?
A: The EMC package provides enhanced thermal conductivity compared to standard PPA plastic, leading to lower junction temperature, higher maximum drive current capability, and improved long-term reliability and lumen maintenance.

Q: How do I interpret the derating curve (Fig. 8)?
A: The curve shows the maximum continuous current you can safely apply at a given ambient temperature for a specific thermal resistance (Rth j-a) of your system. You must know your system's effective Rth j-a to use the correct curve. Exceeding these limits risks overheating and premature failure.

Q: Can I drive this LED at 240mA continuously?
A: You can only drive it at 240mA if the junction temperature is kept at or below 125°C. In most practical applications, especially at higher ambient temperatures, the current will need to be derated according to Fig. 8 to stay within the Tj limit.

Q: What is the purpose of the color binning?
A: Manufacturing variations cause slight differences in chromaticity between individual LEDs. Binning groups LEDs with very similar color coordinates together. Using LEDs from the same or adjacent bins in a fixture ensures uniform white color appearance without visible color differences (color mismatch).

8. 動作原理と業界動向

8.1 基本的動作原理

これは半導体ダイオードに基づく固体光源です。ダイオードの閾値を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体チップ（青/白色LEDでは通常InGaNベース）の活性領域内で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。クールホワイト光は、青色LEDチップと蛍光体コーティングの組み合わせによって生成されます。チップからの青色光が黄色（および場合によっては赤/緑）の蛍光体を励起し、青色光と黄色光の混合が白色として知覚されます。

8.2 業界トレンド

ミッドパワーLEDセグメント、特に3030や2835などのパッケージは、優れたコストパフォーマンス比により、一般照明において引き続き支配的な勢力であり続けています。トレンドとしては、チップおよび蛍光体技術の進歩による光束効率（lm/W）の継続的な向上、より高いCRIとより良い色の一貫性（タイトなビニング）への推進、同じフットプリントからより高い駆動電流と電力密度を可能にするさらに低い熱抵抗を持つパッケージの開発が挙げられます。要求の厳しいアプリケーションでの信頼性向上のために、標準プラスチックからEMCやその他の高性能パッケージ材料への移行は明確なトレンドです。