SMD ミッドパワーLED 67-22ST データシート - PLCC-2 パッケージ - 65mA - 2.9V 最大 - 白色光 - 日本語技術文書

1. 製品概要

67-22STシリーズは、業界標準のPLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) フォームファクタにパッケージされたSMD (表面実装デバイス) ミッドパワーLEDのファミリーです。これらの部品は、高効率の白色光出力を実現するように設計されており、幅広い一般照明および装飾照明アプリケーションに適しています。設計思想の核心は、発光性能、エネルギー効率、信頼性、およびコスト効率の間の最適なバランスを達成することにあります。

本LEDは、透明樹脂に封止されたInGaN (窒化インジウムガリウム) チップ技術を採用しており、この組み合わせが白色光の発光を担っています。パッケージはコンパクトな占有面積と、通常120度の広い視野角が特徴で、均一な光分布を容易にします。このシリーズの重要な特徴は、Pbフリー (鉛フリー)、RoHS準拠、REACH準拠、ハロゲンフリー要件 (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm) を満たすなど、現代の環境および安全基準への適合です。

本LEDの主なターゲット市場は、一般環境照明、装飾および建築照明、エンターテインメント照明、インジケータのバックライト、一貫した高品質な白色光が求められる様々な照明タスクを含みます。そのフォームファクタと性能パラメータは、LEDストリップ、モジュール、ライトパネル、リフォーム電球への統合に適しています。

2. 詳細技術パラメータ分析

このセクションでは、標準条件 (実装温度 Tsoldering = 25°C) 下でのLEDの動作限界と性能を定義する重要なパラメータの詳細な内訳を提供します。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、信頼性の高い設計では避けるべきです。

• 順方向電流 (IF):180 mA (連続)。
• ピーク順方向電流 (IFP):300 mA (パルス、デューティサイクル 1/10、パルス幅 10ms)。この定格は、PWM (パルス幅変調) 調光を伴う設計において重要です。
• 消費電力 (Pd):522 mW。これは、熱的限界を超えることなくパッケージが放散できる最大電力です。
• 動作温度 (Topr):-40°C から +85°C。デバイスは広い周囲温度範囲での動作に対して定格されています。
• 保存温度 (Tstg):-40°C から +100°C。
• 熱抵抗 (RθJ-S):21 °C/W (接合部から実装点まで)。これは熱管理設計における重要なパラメータです。消費電力1ワットごとに、接合温度が実装点温度より21°C上昇することを示します。
• 最大接合温度 (Tj):115°C。半導体接合部はこの温度を超えてはなりません。
• 実装温度:リフローはんだ付けは、最大10秒間260°Cで指定されています。手はんだ付けは、最大3秒間350°Cで許可されています。これらの制限はPCB組立時に厳守する必要があります。

重要注意:これらのLEDは静電気放電 (ESD) に敏感です。組立および取り扱い時には、適切なESD対策手順 (接地リストラップ、導電マットなどの使用) に従う必要があります。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、定格順方向電流65mAで動作させたときのLEDの代表的な性能を定義します。

• 光束 (Φ):最小光束出力は製品バリアント (相関色温度 - CCT) によって異なり、量産表に記載されているように36 lmから39 lmの範囲です。代表的な許容差は±11%です。
• 順方向電圧 (VF):65mA時の最大値は2.9Vで、代表的な許容差は±0.1Vです。実際のVFはビニングされます (セクション3参照)。
• 平均演色評価数 (CRI - Ra):Kビンコードの最小値は80で、許容差は±2です。R9値 (赤の彩度) は最小0と規定されています。
• 視野角 (2θ1/2):代表値120度。これは光度がピーク値の半分に低下する全角です。
• 発光効率:代表的な効率は、特定のバリアント (例: 4000K, 5000K) で最大225 lm/Wであり、これは65mA順方向電流の条件下で計算されます。
• 逆方向電流 (IR):逆方向電圧 (VR) 5Vを印加したときの最大値は50 µAです。

3. ビニングシステムの説明

生産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。67-22STシリーズは、主要パラメータに対して包括的なビニングシステムを使用しています。

3.1 平均演色評価数 (CRI) ビニング

製品番号にはCRIのコードが含まれます。このシリーズではコードKが使用され、これは最小CRI (Ra) 80に対応します。

3.2 光束 (ルーメン) ビニング

光束はLEDのCCTに応じてビニングされます。ビンコード (例: 36L2, 39L2) は、ルーメン単位の最小および最大光束範囲を定義します。

• 2700K:ビンには36L2 (36-38 lm)、38L2 (38-40 lm)、40L2 (40-42 lm) が含まれます。
• 3000K/3500K:ビンには38L2 (38-40 lm)、40L2 (40-42 lm)、42L2 (42-44 lm) が含まれます。
• 4000K/5000K/5700K/6500K:ビンには39L2 (39-41 lm)、41L2 (41-43 lm)、43L2 (43-45 lm) が含まれます。

光束の許容差は±11%です。

3.3 順方向電圧 (VF) ビニング

順方向電圧は、一貫した電流駆動のための回路設計を支援するためにグループ化およびビニングされます。ビンコードは製品番号の一部です (例: 5M403929U6 の "29")。

• グループ 2629:このグループには、ビン26A (2.6-2.7V)、27A (2.7-2.8V)、および28A (2.8-2.9V) が含まれます。製品番号の例では、このグループの上限である最大2.9Vが使用されています。

順方向電圧の許容差は±0.1Vです。

3.4 色度 (色) ビニング

LEDは、各相関色温度 (CCT) に対して5ステップマクアダム楕円内でビニングされます。これにより、同じ注文CCT (2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K, 5700K, 6500K) のすべてのLEDが、CIE 1931色度図上の非常に狭い領域内に収まるため、視覚的に一貫した色に見えることが保証されます。提供されている表には、各CCTステップの目標Cx、Cy座標および楕円パラメータ (a, b, theta) がリストされています。色度座標の許容差は±0.01です。

4. 性能曲線分析

データシートには、主要パラメータ間の関係を示すいくつかのグラフが提供されています。これらを理解することは、堅牢なシステム設計に不可欠です。

4.1 順方向電圧シフト vs. 接合温度 (図1)

この曲線は、LEDの順方向電圧 (VF) が接合温度 (Tj) の上昇に伴って直線的に減少することを示しています。これは半導体ダイオードの特性です。熱管理または定電流駆動設計では、定電圧源を使用する場合の熱暴走を避けるために、この負の温度係数を考慮する必要があります。

4.2 相対光度 vs. 順方向電流 (図2)

光出力は電流に比例しません。出力は電流とともに増加しますが、高電流では効率低下と熱効果の増加により、関係は準線形になる傾向があります。定格65mAを大幅に超えて動作させると、ワットあたりの光出力の向上が逓減し、より多くの熱が発生します。

4.3 相対光束 vs. 接合温度 (図3)

これは最も重要な曲線の一つです。これは、LED接合温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示しています。高い接合温度は、直接的に低い効率 (ルーメン/ワット) と加速された光束減衰 (寿命の短縮) につながります。性能と寿命を維持するためには、効果的な放熱が最も重要です。

4.4 順方向電流 vs. 順方向電圧 (図4)

これはダイオードの典型的なI-V (電流-電圧) 曲線です。指数関数的な関係を示しています。65mAに設定された定電流ドライバの場合、LED両端の電圧は、特定のVFビンと温度に応じて、約2.9V以下になります。

4.5 最大駆動電流 vs. 実装温度 (図5)

このグラフは、実装点温度 (Ts) に基づく最大許容順方向電流のディレーティングを定義します。Tsが上昇すると、接合温度が115°Cの限界を超えないようにするために、最大安全動作電流を低減する必要があります。このチャートは、高い周囲温度で動作するアプリケーションを設計するために不可欠です。

4.6 指向性パターン (図6)

この極座標プロットは、光強度の空間分布を視覚的に表しています。67-22STは、ドームレンズを備えたPLCCパッケージに典型的な、ランバートまたはニアランバート分布パターンを示し、広い120度の視野角をもたらします。

4.7 分光分布

データシートには、分光パワー分布グラフ (波長 vs. 相対強度) が含まれています。これは、可視スペクトル全体にわたるLEDの発光プロファイルを示しています。白色LEDの場合、これは通常、青色のピーク (InGaNチップから) とより広い黄色の蛍光体発光の組み合わせです。この曲線の形状は、平均演色評価数 (CRI) および白色光の知覚品質に直接影響します。

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 電気的駆動

定電流駆動が必須:LEDは電流駆動デバイスです。安定した光出力を確保し、熱暴走を防ぐために、定電流 (CC) ドライバの使用を強く推奨します。定格駆動電流は65mAです。絶対最大定格は180mAですが、定格電流を超えて動作させると効率と寿命が低下します。調光には、色の一貫性を維持するPWM (パルス幅変調) が推奨される方法です。

5.2 熱管理

これは信頼性と性能にとって最も重要な単一の要素です。

• 放熱:PCBは効果的な放熱板として機能しなければなりません。LEDの熱パッド (実装点) に接続された十分な銅面積 (銅箔) を持つ基板を使用してください。
• 熱経路:LED接合部から周囲環境への熱抵抗を最小限に抑えてください。21°C/WのRθJ-Sは、接合部から基板の実装点までの抵抗です。基板から周囲への抵抗を加算する必要があります。
• 計算:Tj = Ts + (Pd * RθJ-S) を使用してTjを推定します。ここで、TsはPCB上の実装点で測定された温度です。すべての動作条件下でTjが115°Cを十分に下回るようにしてください。

5.3 光学系統合

広い120度のビーム角は、拡散した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。より集光されたビームが必要な場合は、二次光学系 (レンズ、リフレクタ) が必要になります。透明樹脂パッケージは、ほとんどの一般的な光学材料と互換性があります。

6. 比較と差別化

67-22STシリーズは、いくつかの主要な特性を通じて競争力のあるミッドパワーLED市場に位置づけられます:

• バランスの取れた性能:効率 (代表値最大225 lm/W)、良好なCRI (最小80)、および広いCCT範囲を強力に組み合わせており、汎用性の高い汎用部品となっています。
• 標準化されたパッケージ:PLCC-2パッケージは広く普及しており、既存の製造プロセス、実装機、光学システムとの幅広い互換性を保証します。
• 包括的なビニング:光束、電圧、色度 (5ステップマクアダム楕円) の詳細なビニングは、特に複数LEDアレイにおいて、一貫した最終製品品質に必要な予測可能性を設計者に提供します。
• 環境適合性:RoHS、REACH、およびハロゲンフリー基準への完全準拠により、厳しい規制を持つ世界市場向けの設計を将来にわたって保護します。

7. よくある質問 (FAQ)

7.1 このLEDは定電圧電源で駆動できますか？

推奨されません。VFの負の温度係数のため、定電圧で駆動すると熱暴走を引き起こす可能性があります。安定した安全な動作のためには、定電流ドライバが不可欠です。

7.2 型番中のU6は何を意味しますか？

U6は順方向電流インデックスであり、定格動作順方向電流 (IF) が65mAであることを指定しています。

7.3 データシートにR9の最小値が0とありますが、これは色品質にどのような影響を与えますか？

R9値が0であることは、このLEDが深紅色の忠実な再現性を保証しないことを示しています。一般的なCRI Ra要件80+は満たしていますが、赤色の正確な再現が重要なアプリケーション (例: 食肉や農産物の小売照明) では、より高い指定R9値 (例: >50) を持つLEDが必要になる場合があります。

7.4 直列に何個のLEDを接続できますか？

個数は、ドライバの出力電圧コンプライアンス範囲に依存します。65mA時のLEDあたりの最大VFが2.9Vの場合、24Vドライバでは理論上約8個のLEDを直列に駆動できます (8 * 2.9V = 23.2V)。電圧許容差と温度効果を常に考慮してください。

8. 実践的設計例

シナリオ:10個のLED、CCT 4000K、65mA駆動のキャビネット下照明用リニアLEDモジュールの設計。

1. 部品選定:67-22ST/KKX-5M403929U6/2Tを選択。これは以下を指定: CRI 80+ (K)、CCT 4000K (4039)、最小光束 39 lm (39)、最大 VF 2.9V (29)、電流 65mA (U6)。
2. 電気設計:出力65mAの定電流ドライバを選択。ドライバの出力電圧範囲は、少なくとも10 * (VF最小) から10 * (VF最大) = ~26Vから29V、さらにマージンをカバーする必要があります。
3. 熱設計:アルミコアPCB (MCPCB) または、LEDパッドに接続されたトップ層に大きく途切れのない銅面を持つ標準FR4 PCBを使用します。器具ハウジングが放熱の経路を提供するようにしてください。
4. 拡散照明の場合、LEDはそのまま使用できます。より均一な外観が必要な場合は、アレイの上に拡散カバーを配置できます。期待される性能:
5. 総光束は、約10 * [39 から 41 lm] = 390 から 410 lm (ビンに基づく最小値) となり、システム効率は熱設計とドライバ効率に大きく依存します。Total luminous flux will be approximately 10 * [39 to 41 lm] = 390 to 410 lm (minimum, based on bin), with a system efficacy heavily dependent on the thermal design and driver efficiency.