LED 3030 アンバー データシート - 3.0x3.0mm - 電圧 3.1V - 電力 1W - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、アンバー色の3030ミッドパワーLEDの仕様を詳細に説明します。このデバイスは、熱特性を強化したエポキシモールドコンパウンド（EMC）パッケージを採用し、性能とコスト効率のバランスを提供するように設計されています。ミッドパワーセグメントにおいて、優れたルーメン毎ワット（lm/W）およびルーメン毎ドル（lm/$）を提供するソリューションとして位置付けられています。本シリーズは、ミッドパワーから最大1.3Wまでの電力レベルを扱うことができ、堅牢な性能を必要とするアプリケーションに適しています。

1.1 主な特長と利点

• 熱特性強化EMCパッケージ設計：EMC材料は従来のプラスチックと比較して熱管理性能が向上しており、信頼性と光束維持率の向上につながります。
• 高電力対応能力：最大1.3Wまでの動作が可能で、標準的なミッドパワーLEDとハイパワーLEDの間を埋める性能を発揮します。
• 高駆動電流：最大順方向電流400mAをサポートし、必要に応じてより高い光出力を得ることができます。
• 鉛フリーリフローはんだ付け対応：標準的な鉛フリーリフローはんだ付けプロセスに対応しており、現代的な製造を容易にします。

1.2 対象アプリケーション

このLEDの主なアプリケーションは、ターンインジケータランプや各種信号灯など、アンバー光が規定されている自動車および信号用途を含みます。

2. 技術パラメータ分析

2.1 製品選定と光学特性

対象となる具体的なモデルは、T3CYE012C-**AA、フォスファーコンバーテッド（PC）アンバーLEDです。その主波長（WD）は最小585nm、標準590nm、最大596nmの範囲です。標準試験条件（順方向電流 IF=350mA、周囲温度 Ta=25°C）下では、標準光束は118ルーメン、規定最小値は107ルーメンです。光束測定の許容誤差は±7%です。

2.2 電気光学・電気的特性

詳細な電気的および光学的パラメータは、同じ標準試験条件（IF=350mA、Ta=25°C、RH60%）下で定義されています。

• 順方向電圧（VF）：標準値は3.1Vで、範囲は3.0V（最小）から3.3V（最大）です。
• 逆方向電流（IR）：逆方向電圧（VR）5V時、最大10 µAです。
• 指向角（2θ1/2）：半値角は標準120度です。
• 熱抵抗（Rth j-sp）：接合部からはんだ付け点までの熱抵抗は標準14 °C/Wです。
• 静電気放電耐性（ESD）：最大8000V（人体モデル）まで耐え、取り扱いの堅牢性が良好であることを示しています。

2.3 絶対最大定格

これらの定格は、これを超えると永久的な損傷が発生する可能性がある限界を定義します。動作はこれらの限界内で維持する必要があります。

• 順方向電流（IF）：400 mA（連続）
• パルス順方向電流（IFP）：500 mA（パルス幅 ≤100µs、デューティサイクル ≤1/10）
• 消費電力（PD）：1360 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 ～ +85°C
• 接合部温度（Tj）：125°C
• はんだ付け温度（Tsld）：260°Cで10秒間（または230°C）。

重要注意：これらの絶対最大定格を超えると、たとえ一瞬であっても、デバイスの性能と信頼性が低下する可能性があります。動作条件下で実際の消費電力が定格値を超えないように特に注意する必要があります。

3. 性能特性と特性曲線

3.1 スペクトル分布と指向性

このLEDは、約590nmを中心とするアンバースペクトルで発光します。指向角分布図は、120度の半値角を持つ標準的なランバートまたは準ランバートパターンを示しており、広い照射を提供します。

3.2 順方向電流特性

順方向電流（IF）と相対光束の関係は非線形です。光束は電流とともに増加しますが、高電流では熱効果により最終的に飽和し減少します。グラフはTa=25°Cでの性能を示しています。順方向電圧（VF）対順方向電流（IF）曲線は、VFが電流に対して対数的に増加するダイオードの特性を示しています。

3.3 温度依存性

LEDの性能は温度に大きく影響されます。

• 光束対温度：相対光束は周囲温度（Ta）が上昇するにつれて減少します。これはシステムの熱設計における重要な要素です。
• 順方向電圧対温度：順方向電圧は通常、接合部温度の上昇とともに減少します。これは一部のアプリケーションで温度監視に利用できます。
• 色ずれ対温度：CIE色度座標（x, y）は周囲温度の変化とともにシフトします。このデータは、温度範囲にわたって一貫した色点を必要とするアプリケーションに不可欠です。

3.4 デレーティングと温度に対する最大電流

重要なグラフは、2つの異なる熱抵抗シナリオ（Rj-a=30°C/Wおよび40°C/W）に対する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。周囲温度が上昇すると、接合部温度が最大定格125°Cを超えないようにするため、最大安全電流を低減する必要があります。例えば、周囲温度105°Cでは、より高い熱抵抗経路に対して許容電流は約147mAまで大幅に低下します。この曲線は、特に高温環境での信頼性の高いシステム設計に不可欠です。

4. カラービン構造と管理

LEDは、生産における色の一貫性を確保するために、CIE色度座標に基づいてカラービンに分類されます。データシートは、CIE 1931色度図上の対応するxおよびy座標範囲を持つ特定のビンコード（例：AM1、AM2）を定義しています。色度座標の測定不確かさは±0.007です。このビニングにより、設計者はアプリケーションで色が近く一致するLEDを選択することができ、マルチLEDアレイや均一な外観が重要な製品にとって重要です。

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 熱管理

効果的な熱管理は、このLEDを確実に使用する上で最も重要な側面です。接合部からはんだ付け点までの標準熱抵抗14 °C/Wは、熱がLEDパッケージから効率的に導かれなければならないことを意味します。これには、適切な熱ビアを備えた設計の良いPCB、必要に応じてヒートシンクへの接続が必要です。デレーティング曲線（図8）を使用して、特定の周囲温度とシステム熱抵抗に対する最大駆動電流を決定する必要があります。

5.2 電気的駆動

このLEDは最大400mAまで扱えますが、最適な寿命と効率を得るためには、標準試験データに示すように、通常350mA以下で駆動すべきです。安定した光出力を確保し、電流スパイクからLEDを保護するために、定電流ドライバの使用が推奨されます。順方向電圧の変動（3.0V～3.3V）はドライバ設計で考慮する必要があります。

5.3 はんだ付けと取り扱い

このデバイスは鉛フリーリフローはんだ付けに適しています。ピークはんだ付け温度は260°Cを10秒間超えてはなりません。デバイスは8000V ESD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対策を遵守する必要があります。

5.4 光学設計

120度の指向角により、このLEDは広いビーム角を必要とするアプリケーションに適しています。より集光した光を必要とするアプリケーションでは、二次光学素子（レンズ）が必要になります。設計者は、色が重要なアプリケーションを指定する際に、温度および寿命にわたる潜在的な色ずれも考慮すべきです。

6. 比較とポジショニング

この3030 EMC LEDは、従来の低電力SMD LEDとセラミックベースのハイパワーLEDの中間に位置します。ミッドパワーセグメントにおける主な利点は、標準的なプラスチックパッケージ（3528など）よりも優れた熱性能、より小型のパッケージよりも高い駆動電流と光出力が可能なこと、および極端な光束密度を必要としないアプリケーションではハイパワーLEDと比較して多くの場合有利なコスト構造です。アンバー色バージョンは、そのスペクトル帯域での効率に特化して最適化されており、規制上の測光要件を効率的に満たさなければならない自動車信号用途で競争力があります。

7. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 標準動作点での実際の消費電力はどれくらいですか？

A: 標準試験条件350mAおよび標準Vf 3.1Vでは、電気的入力電力は約1.085W（0.35A * 3.1V）です。

Q: 高温での光出力はどれくらい低下しますか？

A: 図6のグラフは、相対光束対周囲温度を示しています。正確な低下は熱設計に依存しますが、温度が最大動作限界に向かって上昇するにつれて大幅に減少する傾向を示しています。

Q: このLEDを定電圧源で駆動できますか？

A: 推奨されません。LEDは電流駆動デバイスです。順方向電圧には許容誤差があり、温度によって変化します。定電圧源は過剰電流と急速な故障を引き起こす可能性があります。常に定電流ドライバまたは電流を能動的に制限する回路を使用してください。

Q: "PC Amber"という指定は何を意味しますか？

A: PCはフォスファーコンバーテッドを意味します。青色LEDチップは、一部の青色光をより長い波長に変換するフォスファーでコーティングされ、最終的なアンバー色を生成します。この方法は、直接発光型のアンバー半導体材料を使用するよりも高い効率とより良い一貫性を提供できます。

8. 実践的設計事例

シナリオ：周囲環境温度が最大85°Cで動作する必要がある、高信頼性の自動車用ターンシグナルモジュールを設計する。

設計手順：

1. 熱解析：LED接合部から周囲までのシステムの熱抵抗（Rj-a）を決定します。設計の良いPCBによりRj-a = 35°C/Wになると仮定します。
2. 電流デレーティング：図8を参照します。周囲温度（Ta）85°C、推定Rj-aが30～40°C/Wの場合、補間して最大許容順方向電流を求めます。これは400mAよりも大幅に少なくなり、おそらく250-300mAの範囲になります。
3. ドライバ選定：予想される入力電圧範囲と温度にわたって、デレーティングされた電流（例：280mA）を安定して供給できる定電流ドライバを選択します。
4. 光学適合性：デレーティング電流（図3を使用）および高温（図6を使用）での予想光束を計算し、最終アセンブリがターンシグナルアプリケーションに必要な測光強度を満たすことを確認します。
5. 色の一貫性：モジュール内のすべてのLEDが一致するように必要なカラービン（AM1またはAM2）を指定し、通常このアプリケーションで許容される温度にわたるわずかな色ずれ（図5）を考慮します。

この体系的なアプローチにより、LEDは安全動作領域内で動作し、要求の厳しいアプリケーションでの寿命と信頼性を最大化します。