LED 3030 ミッドパワーシリーズ データシート - 3.0x3.0x?mm - 電圧 6.8V - 電力 1.3W - 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シリーズ ミッドパワーLEDコンポーネントの仕様を詳細に説明します。このシリーズは、一般照明用途向けに設計されており、熱強化型エポキシモールドコンパウンド（EMC）パッケージを採用し、発光効率、コストパフォーマンス、信頼性の最適なバランスを提供します。3.0mm x 3.0mmのフットプリントを特徴とし、最大1.3Wの電力レベルで動作可能であり、従来のミッドパワーLEDとエントリーレベルハイパワーLEDの中間に位置付けられます。

1.1 中核的利点と市場位置付け

このLEDシリーズの主な価値提案は、ミッドパワーLEDカテゴリー内で、ワット当たりのルーメン（lm/W）およびドル当たりのルーメン（lm/$）において最高レベルの比率を達成することにあります。EMCパッケージは、標準的なPPAやPCTプラスチックと比較して優れた熱管理を提供し、より高い駆動電流と改善された長期的な光束維持率を可能にします。本製品は、鉛フリーリフローはんだ付けプロセスに対応しており、現代の環境配慮型製造基準に適合しています。

1.2 ターゲットアプリケーション

この汎用性の高いLEDシリーズは、幅広い照明ソリューション向けに設計されています。主な適用分野には、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ランプ、住宅および商業スペースの一般的な環境照明、屋内・屋外看板のバックライト、性能と美的色彩品質の両方が重要な建築照明や装飾照明が含まれます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

特に断りのない限り、すべてのパラメータは周囲温度Ta = 25°C、相対湿度60%の標準試験条件下で測定されています。

2.1 電気光学特性

測光性能は、順電流（I_F）150mAで定義されています。本シリーズは、ウォームホワイト（2725K）からクールホワイト（6530K）までの範囲の相関色温度（CCT）を提供し、すべての製品で最小演色評価数（CRIまたはRa）が80以上です。代表的な光束値はCCTビンによって異なり、150mA時で約107 lmから120 lmの範囲です。記載された測定許容差に注意することが重要です：光束は±7%、CRIは±2です。主視野角（2Θ1/2）は110度であり、一般照明に適した広いビーム分布を提供します。

2.2 電気的および熱的パラメータ

代表的な順電圧（V_F）は、150mA時で6.8V、許容差は±0.1Vです。絶対最大順電流は200mA DCであり、特定の条件下（パルス幅 ≤ 100µs、デューティサイクル ≤ 1/10）ではパルス順電流（I_FP）300mAが許容されます。最大消費電力は1360 mWです。重要な熱パラメータは、接合部からはんだ付けポイントまでの熱抵抗（R_{th j-sp}）であり、代表値は17 °C/Wです。この低い熱抵抗は、EMCパッケージの直接的な利点であり、LED接合部からの効率的な熱伝達を可能にします。

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。主な定格は以下の通りです：順電流：200 mA；逆電圧：5 V；接合部温度：115 °C；動作温度範囲：-40 ～ +85 °C；保存温度範囲：-40 ～ +85 °C。はんだ付け温度プロファイルは、230°Cまたは260°Cを10秒以上超えてはなりません。

3. ビニングシステムの説明

製造における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDはビンに分類されます。

3.1 色（CCT）ビニング

本製品は、CIE 1931色度図上で楕円形のビニング構造を使用しており、2600Kから7000Kの範囲でEnergy Star要件に準拠しています。6つの主要なカラーコード（例：27M5、30M5...65M6）が定義されており、それぞれに中心座標（x, y）、長半径（a）、短半径（b）、角度（Φ）があります。色座標の測定不確かさは±0.007です。この厳密なビニングにより、単一の照明器具内での目に見える色差を最小限に抑えます。

3.2 光束ビニング

各カラービン内で、LEDは150mA時の光束出力によってさらに分類されます。複数の光束ランク（例：2A、2B、2C、2D、2E）が定義されており、それぞれが特定のルーメン範囲（例：94-100 lm、100-107 lmなど）をカバーします。これにより、設計者はアプリケーションの正確な明るさ要件に合致するビンを選択できます。

3.3 順電圧ビニング

LEDは、試験電流における順電圧降下に応じてもビニングされます。具体的なコード値と範囲はデータシートの表に詳細されていますが、このビニングは、特に複数LEDストリングにおいて、より効率的で一貫性のある駆動回路の設計に役立ちます。

4. 性能曲線分析

4.1 IV特性と相対光束

図3は、順電流と相対光束の関係を示しています。出力は最大定格電流までは比較的線形ですが、設計者は、熱負荷の増加と効率低下により、効率（lm/W）は通常、より高い電流で低下する点に留意すべきです。図4は、順電圧対電流曲線を示しており、適切な電圧コンプライアンスを確保するための駆動器設計に不可欠です。

4.2 温度依存性

図6と図7は、周囲温度（T_a）が性能に及ぼす影響を示しています。光束出力は温度が上昇すると減少します。これはすべてのLEDに共通する特性です。逆に、順電圧は温度の上昇とともに減少します。図5は、色度座標（CIE x, y）の温度によるシフトを示しており、安定した色点を必要とするアプリケーションにとって重要です。図8は、重要な設計グラフを提供します：2つの異なる熱抵抗シナリオ（R_j-a=35°C/Wおよび45°C/W）における、周囲温度に対する最大許容順電流です。このグラフは、実際の熱環境における安全な動作電流を決定するために極めて重要です。

4.3 スペクトル分布と角度分布

図1は、代表的なスペクトルパワー分布を示しており、蛍光体コーティングを施した青色励起LEDに特徴的な、広い蛍光体変換白色光スペクトルを示しています。図2は、空間強度分布（視野角パターン）を示しており、110度の視野角で示されるランバート型に近い広いビームパターンを確認できます。

5. アプリケーションガイドラインと設計上の考慮事項

5.1 熱管理

効果的な放熱は、性能と寿命にとって最も重要です。低いR_{th j-sp}にもかかわらず、はんだ付けポイントから周囲環境への熱経路（R_{th sp-a}）は、適切なPCB設計（スルーホールビアの使用、十分な銅面積）およびシステムレベルの放熱によって最小限に抑える必要があります。推定されるT_aとシステムのR_j-a.

に基づいて動作電流を減衰させるには、図8を参照してください。

5.2 電気的駆動_F安定した光出力と色を確保するために、定電流駆動器の使用を強く推奨します。駆動器は、絶対最大定格内で動作するように設計し、電圧ビニングと温度がV

に及ぼす影響を考慮する必要があります。最大電流に近い設計では、より高い光出力と低下した効率/寿命とのトレードオフを考慮してください。

5.3 光学統合

110度の視野角により、これらのLEDは、二次光学系なしで広く拡散した照明を必要とするアプリケーションに適しています。指向性照明の場合は、適切なレンズまたは反射板を選択する必要があります。一貫した色と光束のビニングにより、複数LEDアレイでの均一な外観が可能になります。

6. はんだ付けと取り扱い

本コンポーネントは、標準的な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。ピークはんだ付け温度は230°Cまたは260°Cを超えてはならず、217°C以上の暴露時間は60秒以内、ピーク温度での時間は10秒以内に制限する必要があります。デバイスのESD耐圧は1000V（人体モデル）であるため、取り扱い中は標準的なESD（静電気放電）対策を講じる必要があります。

7. 技術比較と差別化

このシリーズの重要な差別化要因は、3030ミッドパワーフォームファクターでのEMCパッケージの使用です。標準的なプラスチックパッケージ（PPA/PCT）と比較して、EMCは著しく高い熱伝導率と高温・紫外線暴露に対する耐性を提供し、製品寿命にわたってより優れた光束維持率と色安定性をもたらします。これにより、このLEDは典型的なミッドパワーLEDよりも高い電流（最大200mA）で駆動可能となり、ミッドパワープラットフォームのコストと光学的利点を維持しながら、より高電力デバイスへのギャップを埋めることができます。

8. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 代表的な動作点での実際の消費電力はどれくらいですか？_FA: I_F= 150mA、V

= 6.8Vの場合、代表的な電気的電力は150mA * 6.8V = 1.02Wです。

Q: プロジェクトに適したCCTと光束ビンをどのように選択すればよいですか？

A: 望ましい雰囲気に基づいてCCT（例：3000Kウォームホワイト、4000Kニュートラルホワイト、6500Kクールホワイト）を選択してください。目標とするLEDあたりの光束出力に基づいて光束ビンを選択し、ビニング表と測定許容差を考慮してください。均一なアレイの場合は、色と光束の両方について単一の厳密なビンを指定してください。

Q: このLEDを200mAで連続駆動できますか？_{A: 可能ですが、接合部温度が最大値115°Cを十分に下回るように保たれる場合に限ります。これには優れた熱管理が必要です。図8を参照してください。周囲温度85°C、R}j-a

=45°C/Wのシステムでは、最大許容電流は約89mAにすぎません。したがって、200mAでの駆動は、非常に冷却が良く、周囲温度が低い環境でのみ実現可能です。

9. 設計および使用事例

シナリオ: 1200 lm LED電球リプレースメント（A19）の設計

目標: 1200 lm、2700K CCT、120V AC入力

1. 設計ステップ:LED選択:

2. T3C27821C-**AAモデル（2725K CCT）を選択します。LEDあたりの最大出力を得るために、高光束ビン（例：2Dまたは2E）を選択します。数量計算:

3. LEDあたり115 lm（ビン2Dからの代表値）と仮定すると、約1200 lm / 115 lm/LED ≈ 11個のLEDが必要です。電気設計:

4. 11個のLEDを直列ストリングで構成します。150mA時の総順電圧は、~11 * 6.8V = 74.8Vになります。出力が74.8V、150mAに準拠した絶縁型定電流LED駆動器を選択します。熱設計:

5. 総消費電力は、~1.02W/LED * 11 LED = 11.22Wです。その大部分が熱です。電球は、LEDのはんだ付けポイント温度を図8の減衰曲線以下に保ち、長寿命と安定した光出力を確保するために、アルミニウム放熱板などを組み込む必要があります。光学設計:

広い110度のビーム角は、全方向性電球アプリケーションに十分である可能性があります。複数の点光源を均一な光に融合させるために、拡散カバーが使用されます。

10. 技術原理とトレンド

10.1 動作原理

これは蛍光体変換白色LEDです。中核となる半導体素子は、青色発光InGaN（窒化インジウムガリウム）ダイオードです。青色光の一部は、セリウム添加YAG（YAG:Ce）蛍光体コーティングによって吸収され、広帯域の黄色光として再放出されます。残りの青色光と変換された黄色光の組み合わせにより、白色光として知覚されます。青色光と黄色光の比率は、蛍光体の組成と厚さによって制御され、相関色温度（CCT）を決定します。

10.2 業界トレンド