3030 ミッドパワーLED データシート - サイズ 3.0x3.0mm - 電圧 5.0-5.4V - 電力 1.2W - クール/ニュートラル/ウォームホワイト - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、3030フォームファクタ（3.0mm x 3.0mm）と先進的なEMC（エポキシ成形材料）パッケージを採用した一連のミッドパワーLEDの仕様を詳細に説明します。本シリーズは、光束効率、信頼性、コスト効率の最適なバランスを実現するように設計されており、ミッドパワーセグメントにおける主要な選択肢となっています。設計の中心思想は熱管理と光学性能にあり、最大1.5Wまでの電力レベルでの動作を可能にしています。

このLEDシリーズの主なターゲット市場は、従来の白熱灯や蛍光灯を置き換えることを目的としたリフォーム照明ソリューション、住宅および商業スペースの一般照明、屋内・屋外看板のバックライト、性能と美的品質の両方が極めて重要な建築照明や装飾照明アプリケーションなどが含まれます。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 電気光学特性

All measurements are standardized at a forward current (I_F) of 25mA and an ambient temperature (T_a) of 25°C with 60% relative humidity. The product line offers a range of Correlated Color Temperatures (CCT) from warm white (2725K) to cool white (6530K), catering to diverse lighting needs. A minimum Color Rendering Index (CRI or R_a) of 80 ensures good color fidelity for general lighting applications.

The luminous flux output is categorized by both color bin and flux rank. Typical luminous flux values range from approximately 122 lumens to 156 lumens at the test condition of 25mA, depending on the specific CCT and flux bin. It is critical to note the stated measurement tolerances: ±7% for luminous flux and ±2 for CRI. The forward voltage (V_F) typically falls between 5.0V and 5.4V at 25mA, with a specified measurement tolerance of ±0.5V.

2.2 電気・熱パラメータ

The absolute maximum ratings define the operational boundaries for reliable performance. The maximum continuous forward current (I_F) is 30mA, with a pulsed forward current (I_FP) of 40mA allowed under specific conditions (pulse width ≤ 100µs, duty cycle ≤ 1/10). The maximum power dissipation (P_D) is 1.5W. Exceeding these ratings may cause permanent degradation or failure.

Thermal management is a key strength of the EMC package. The thermal resistance from the junction to the solder point (R_{th j-sp}) is specified at a typical value of 11 °C/W. This low thermal resistance facilitates efficient heat transfer from the LED chip to the printed circuit board (PCB), helping to maintain a lower junction temperature (T_j), which is critical for long-term lumen maintenance and reliability. The maximum allowable junction temperature is 115°C.

3. ビニングシステムの説明

3.1 色温度（CCT）ビニング

LEDは、CIE 1931色度図上の色度座標に基づいて、精密な色ビンに細心の注意を払って選別されます。2600Kから7000Kの間のCCTに対するビニング構造は、Energy Star規格に準拠しており、定義された領域内での色の一貫性を保証します。各色コード（例：27M5、30M5）は、特定の中心点（x、y座標）と、長軸/短軸（a、b）および角度（φ）で定義された楕円形の許容範囲に対応しています。色度座標の測定不確かさは±0.007です。

3.2 光束ビニング

色に加えて、LEDは標準試験電流における光束出力によってさらに選別されます。光束ランクはコード（例：2E、2F、2G、2H）で指定され、それぞれが特定のルーメン範囲（例：122-130 lm、130-139 lm）を表します。この2次元ビニング（色と光束）により、設計者はアプリケーションの色度と輝度の両方の要件を満たす部品を選択でき、最終的な照明製品の均一性を確保できます。

3.3 順方向電圧ビニング

Forward voltage is also categorized to aid in circuit design, particularly for applications involving multiple LEDs in series. Voltage bins are defined by codes (e.g., 1, 2) with specified minimum and maximum voltage ranges (e.g., 4.6-4.8V, 4.8-5.0V). Matching V_F bins can help achieve more uniform current distribution and simplified driver design.

4. 性能曲線分析

4.1 IV特性と光束特性

図3は、順方向電流と相対光束の関係を示しています。出力はサブリニアであり、推奨される25-30mAの範囲を超えて電流を増加させると、光出力の増加効果が逓減する一方で、発熱とデバイスへのストレスが大幅に増加します。図4は、順方向電圧対電流曲線を示しており、適切な電流制限回路を設計する上で不可欠です。

4.2 温度依存性

The performance of LEDs is highly temperature-sensitive. Figure 6 demonstrates that relative luminous flux decreases as ambient temperature (T_a) increases. Figure 7 shows that forward voltage typically decreases with rising temperature. Figure 5 details the shift in chromaticity coordinates (CIE x, y) with temperature, which is crucial for applications requiring stable color points across operating conditions. Figure 8 is critical for thermal design, showing the derating curve for maximum allowable forward current as a function of ambient temperature for two different junction-to-ambient thermal resistance scenarios (35°C/W and 55°C/W).

4.3 スペクトル分布と指向角分布

Figure 1 provides the relative spectral power distribution, which defines the light's color quality. Figure 2 depicts the spatial radiation pattern (viewing angle distribution). The typical viewing angle (2θ_1/2), where intensity is half the peak value, is 110 degrees, indicating a wide, Lambertian-like emission pattern suitable for general diffuse lighting.

5. 実装および取り扱いガイドライン

5.1 リフローはんだ付け

これらのLED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。絶対最大定格で規定されているように、最大はんだ付け温度プロファイルは、10秒間で230°Cまたは260°Cを超えてはなりません。EMCパッケージや内部ダイボンドへの熱衝撃や損傷を防ぐため、メーカーが推奨するリフロープロファイルに従うことが不可欠です。

5.2 保管および取り扱い

推奨保管温度範囲は-40°Cから+85°Cです。リフロー時のポップコーン現象を引き起こす可能性のある湿気吸収を防ぐため、LEDは乾燥した環境、通常は乾燥剤を入れた密閉防湿バッグで保管する必要があります。デバイスのESD（静電気放電）耐圧は1000V（人体モデル）であるため、取り扱い時には標準的なESD対策を講じる必要があります。

6. アプリケーションノートと設計上の考慮点

6.1 熱管理

定格性能と長寿命を達成するための最も重要な単一の要素は、効果的な放熱です。接合部からはんだ付け点までの低い11°C/Wの熱抵抗は、PCBおよびシステム設計が放熱を促進する場合にのみ有効です。最大電流/電力付近またはその近傍で動作するアプリケーションでは、金属基板PCB（MCPCB）または十分な放熱ビアを備えたボードの使用を強く推奨します。アプリケーションの実際の熱環境に対する安全な動作電流を決定するには、減衰曲線（図8）を使用する必要があります。

6.2 電気駆動

A constant current driver is mandatory for reliable operation. The driver should be designed to supply a stable current up to the maximum of 30mA, accounting for the forward voltage bin and its negative temperature coefficient. For designs using multiple LEDs in series, consider the voltage binning to ensure the total string voltage is within the driver's output range. Parallel connections are generally not recommended without additional balancing circuitry due to V_F variations.

6.3 光学統合

110度の広い指向角により、これらのLEDは、二次光学系なしで広く均一な照明を必要とするアプリケーションに適しています。指向性照明には、適切な一次光学系（レンズ）またはリフレクターを使用できます。高いCRI（≥80）により、小売店照明、タスク照明、正確な色知覚が重要なその他の環境に最適です。

7. 技術比較と優位性

この3030 EMCシリーズの主な差別化要因は、そのパッケージ技術にあります。従来のPPA（ポリフタルアミド）やPCTプラスチックと比較して、EMC材料は優れた熱伝導性、高い耐熱性、UV照射や熱による黄変や劣化に対する優れた耐性を提供します。これにより、LEDの寿命期間中、より安定した光学性能が実現され、プラスチックパッケージの代替品と比較して、光束出力と色点の両方をより良く維持します。

堅牢なEMCパッケージ、高い光束効率、精密な多次元ビニングの組み合わせにより、商業用照明器具や屋外看板など、高い信頼性、長寿命、一貫した品質を要求するアプリケーションにおいて、大きな優位性を提供します。

8. よくある質問（FAQ）

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of I_F=25mA and V_F=5.4V (typical max), the power is 25mA * 5.4V = 135mW. The "1.2W Series" designation refers to its capability and thermal package rating, not the standard operating point.

Q: How does the luminous flux change if I drive the LED at 30mA instead of 25mA?
A: Refer to Figure 3. The relative luminous flux increases with current but not linearly. Driving at 30mA will yield more light but also generate significantly more heat. You must ensure the junction temperature remains below 115°C by implementing excellent thermal management, as per the derating curve in Figure 8.

Q: Can I use these LEDs for outdoor applications?
A: Yes, the EMC package offers good environmental resistance. However, for outdoor use, the entire luminaire must be properly sealed and designed to manage condensation and environmental stresses. The operating temperature range of -40°C to +85°C supports most outdoor conditions.

Q: Why is the forward voltage tolerance ±0.5V important?
A: This tolerance impacts the design of the power supply, especially when connecting multiple LEDs in series. The driver must accommodate the total possible voltage range of the string. Selecting LEDs from the same voltage bin (Table 7) can simplify driver design and improve system efficiency.

9. 設計・使用事例

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer aims to create a 600mm x 600mm LED panel light with a neutral white color (4000K, CRI>80) and an output of 1200 lumens.

Component Selection: The designer selects the T3C40821C-**AA model (Neutral White, 3985K typical). From Table 6, for the 40M5 color bin, a flux rank of 2H offers 148-156 lumens at 25mA. Choosing the typical value of 152 lm for calculation.

Quantity Calculation: To achieve 1200 lm, approximately 1200 lm / 152 lm per LED ≈ 8 LEDs are needed at 25mA each.

Thermal & Electrical Design: The 8 LEDs will be arranged on an aluminum MCPCB. Total power at 25mA and typical V_F (5.2V): 8 * (0.025A * 5.2V) = 1.04W. The thermal design must ensure the LED solder point temperature remains low enough to keep the junction below 115°C, utilizing the R_{th j-sp} of 11°C/W. A constant current driver outputting 25mA with a voltage compliance covering 8 * V_F (considering bin 2: 4.8-5.0V) is selected.

Outcome: This design leverages the LED's high efficacy and EMC thermal performance to create a reliable, efficient, and uniform office lighting fixture.

10. 技術原理とトレンド

10.1 動作原理

これらのLEDは、半導体技術に基づいています。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。発光する光の波長（色）は、半導体層の特定の材料と構造によって決定されます。青色発光チップには蛍光体コーティングが施され、青色光の一部をより長い波長に変換し、所望のCCTとCRIを持つ白色光の広いスペクトルを作り出します。

10.2 業界トレンド

ミッドパワーLEDセグメントは、競争力のあるコストポイントで、より高い効率（ルーメン毎ワット）と改善された信頼性に向けて進化し続けています。主要なトレンドには、より優れた熱性能と長寿命のためのEMCおよびその他のセラミック様パッケージ材料の広範な採用が含まれます。また、より厳格なビニング基準とより高いCRIオプションが一般的になるにつれて、色品質と一貫性の向上にも重点が置かれています。さらに、次世代照明システムでは、ドライバー統合とスマート制御性がますます重要になっています。3030 EMCプラットフォームは、これらの進行中の業界発展の中で、成熟かつ最適化されたソリューションを表しています。