SMD ミッドパワーLED 67-24ST データシート - パッケージ 3.50x3.50x2.00mm - 電圧 72V max - 電流 15mA - 白色光 - 日本語技術文書

1. 製品概要

67-24STは、一般照明用途向けに設計された表面実装型（SMD）ミッドパワーLEDです。PLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）パッケージを採用し、約3.50mm x 3.50mm x 2.00mmのコンパクトな形状を実現しています。主な発光色は白色で、クールホワイト、ニュートラルホワイト、ウォームホワイトなど、様々な相関色温度（CCT）のバリエーションが用意されています。封止樹脂はウォータークリアです。このLEDの主な利点は、高光束効率、優れた演色評価数（CRI）、低消費電力、そして120度という非常に広い視野角であり、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。

効果的な熱管理は、LEDの性能と寿命にとって極めて重要です。

2.1 電気光学特性

主要な電気光学パラメータは、標準順方向電流（I_F）15mA、はんだ付け点温度（T_soldering）25°Cで測定されています。

• 光束（Φ）：最小光束出力は製品バリエーションにより異なり、160ルーメンから175ルーメンの範囲で、典型的な許容差は±11%です。
• 順方向電圧（V_F）：最大順方向電圧は72.0Vで規定されており、典型的な動作範囲と±0.1Vの許容差があります。
• 演色評価数（Ra/CRI）：本製品シリーズは最小CRI 80を提供し、許容差は±2です。CRI値が高いほど、照明された物体の色再現性が優れていることを示します。
• 視野角（2θ_1/2）：半値角は120度で、非常に広い放射パターンを提供します。

2.2 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生じる可能性の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（I_F):15 mA（連続）。
• ピーク順方向電流（I_FP）：20 mA（パルス、デューティサイクル 1/10、パルス幅 10ms）。
• 消費電力（P_d）：1080 mW。
• 動作温度（T_opr）：-40°C から +85°C。
• 保存温度（T_stg）：-40°C から +100°C。
• 接合部温度（T_j）：115°C（最大）。

2.3 熱特性

Effective thermal management is crucial for LED performance and longevity.

• 熱抵抗（R_{th J-S}）：接合部からはんだ付け点までの熱抵抗は17°C/Wです。このパラメータは、消費電力とPCBの熱設計に基づいて接合部温度上昇を計算する上で重要です。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、色と性能の一貫性を確保するための包括的なビニングシステムを採用しています。

3.1 色温度（CCT）と色度ビニング

LEDは、5ステップマクアダム楕円システムに基づく相関色温度（CCT）によってビニングされ、厳密な色の一貫性を確保します。利用可能なCCTビンには、2700K、3000K、3500K、4000K、5000K、5700K、6500Kが含まれます。各ビンの色度座標（Cx, Cy）は、CIE 1931図上で±0.01の許容差で提供されます。

3.2 光束ビニング

光束は、160L5、165L5から185L5までのようなコードで示されるビンに分類されます。各ビンは、標準試験条件I_F=15mA下での最小および最大光束出力範囲（例：160L5: 160-165 lm）を規定します。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、660T（66-68V）、680T（68-70V）、700T（70-72V）の3つのカテゴリにビニングされます。これは、適切な電圧要件を持つ駆動回路の設計に役立ちます。

3.4 演色評価数（CRI）指標

CRIは、品番内の単一文字コード（例：CRI ≥80の場合は'K'）で示されます。その他の潜在的なコードには、M（60）、N（65）、L（70）、Q（75）、P（85）、H（90）が含まれます。

4. 性能曲線分析

データシートには、設計に不可欠ないくつかの特性曲線が含まれています。

4.1 順方向電圧 vs. 接合部温度

図1は、接合部温度に対する順方向電圧の変化を示しています。順方向電圧は通常、負の温度係数を持ち、接合部温度が上昇すると減少します。これは定電流駆動回路の設計で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は、相対的な光出力と順方向電流の関係を示しています。出力は、推奨動作範囲内では一般的に線形ですが、より高い電流では飽和します。

4.3 相対光束 vs. 接合部温度

図3は、接合部温度が上昇するにつれて光束出力がどのように減少するかを示しています。低い接合部温度を維持することは、光出力と寿命を最大化するために不可欠です。

4.4 順方向電流 vs. 順方向電圧（IV曲線）

図4は、典型的なIV特性曲線を提供しており、動作点と消費電力を決定するための基礎となります。

4.5 最大駆動電流 vs. はんだ付け温度

図5は、熱抵抗（R_{th j-s}=17°C/W）に基づいて、はんだ付け点温度の関数としての最大許容順方向電流を示すデレーティング曲線です。このグラフは、異なる動作条件下で接合部温度が最大定格を超えないことを確保するために重要です。

4.6 放射パターン

図6は、空間放射（強度）図を示しており、ランバート分布に近い広い120度の視野角を確認できます。

4.7 スペクトル分布

典型的なスペクトルパワー分布グラフが提供されており、白色蛍光体変換LEDの発光プロファイルを示しています。これは色品質分析にとって重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

詳細な機械図面には、PLCC-2パッケージの寸法が規定されています。主要な寸法には、本体サイズが長さおよび幅で3.50mm ± 0.05mm、高さが2.00mm ± 0.05mmが含まれます。図面にはレンズ形状とリードフレームの詳細も示されています。

5.2 パッドレイアウトと極性識別

適切なはんだ接合部の形成と機械的安定性を確保するために、推奨はんだ付けパッドパターン（ランドパターン）が提供されています。極性はパッケージ自体および図面に明確にマークされており、アセンブリ時にアノード（+）とカソード（-）を正しく識別して逆バイアスを防止する必要があります。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

本LEDはリフローはんだ付けプロセスに適しています。最大許容はんだ付け温度は260°Cで、持続時間は10秒です。温度プロファイルは、湿気敏感デバイスに対する標準IPC/JEDECガイドラインに準拠する必要があります。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合、はんだごて先端温度は350°Cを超えてはならず、接触時間はパッドごとに3秒以内に制限して、プラスチックパッケージとLEDチップへの熱損傷を防止する必要があります。

6.3 静電気放電（ESD）感受性

本デバイスは静電気放電に敏感です。取り扱いおよび組立中は、接地された作業台やリストストラップの使用など、適切なESD対策を遵守する必要があります。

7. 梱包および発注情報

7.1 品番の説明

品番は特定の構造に従います：67-24ST/KKE-5MXXXXX720U1/2T.

• 67-24ST/：基本パッケージコード。
• K：CRI指標（例：K=80 Min）。
• KE-5M：内部コードシリーズ。
• XXX：CCTを表す3桁（例：650は6500K）。
• XXX：最小光束をルーメンで表す3桁（例：175）。
• 720：順方向電圧指標（72.0V max）。
• U1：順方向電流指標（I_F=15mA）。
• 2T：リールあたりの梱包数量（例：2000個）。

例：67-24ST/KKE-5M65175720U1/2Tは、CRI 80 Min、CCT 6500K、光束 175 lm min、V_F72.0V max、I_F 15mA.

7.2 量産品リスト

表には、利用可能な標準製品とその特定のCCT、最小CRI、最小光束値がリストされており、一般的な要件に対する迅速な選択ガイドを提供します。

7.3 梱包数量

デバイスは通常、テープおよびリールで供給されます。品番の接尾辞2Tは標準リール数量を示し、このパッケージタイプでは一般的にリールあたり2000個であり、自動ピックアンドプレース組立を容易にします。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• 一般照明：高効率と良好なCRIにより、LED電球、チューブ、パネルに最適です。
• 装飾およびエンターテインメント照明：広い視野角の恩恵を受ける、アクセント照明、看板、舞台照明に適しています。
• インジケータおよびイルミネーション：バックライト、状態表示灯、スイッチ照明に使用できます。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱管理：消費電力（最大約1W）と熱抵抗を考慮すると、接合部温度を低く保ち、長寿命と安定した光出力を確保するために、十分な銅面積または金属基板（MCPCB）を備えた適切に設計されたPCBが推奨されます。
• 定電流ドライバが必須です。ドライバは高い順方向電圧（最大72V）に対応し、安定した15mA出力を提供するように定格されている必要があります。ドライバ設計ではVA constant current driver is mandatory. The driver must be rated for the high forward voltage (up to 72V) and provide a stable 15mA output. Consider the negative temperature coefficient of V_Fの負の温度係数を考慮してください。
• 光学設計：120度の広いビーム角により、多くの拡散照明アプリケーションでは二次光学系の必要性が減少しますが、特定のビームパターンを設計する際には考慮する必要があります。

9. 技術比較と差別化

データシート内で他の製品との直接的な比較は提供されていませんが、このLEDの主な差別化機能は以下のように推測できます：

• 高電圧構成：異常に高い順方向電圧（最大72V）は、パッケージ内に直列接続された複数のLEDチップが含まれていることを示唆しています。これにより、所定の電力レベルでの電流要件が低減され、抵抗損失（I²R）を最小限に抑えることで、一部のシナリオではドライバ設計を簡素化できます。
• バランスの取れた性能：標準的なPLCC-2パッケージで、良好な光束、高CRI（≥80）、非常に広い視野角を組み合わせて提供し、品質志向の一般照明用途における汎用性の高い選択肢となっています。
• 適合性：RoHS、REACH、およびハロゲンフリー規格に完全に準拠しており、厳格な環境規制を持つグローバル市場に適しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 順方向電圧が非常に高い（72V）のはなぜですか？

これは、パッケージ内に直列接続された複数のLED半導体接合が統合されていることを示しています。例えば、各接合の典型的な順方向電圧が約3Vの場合、約24個の接合が直列に接続されて約72Vに達します。この構成により、所定の電力に対してより低い電流（15mA）で動作することが可能になり、ドライバ効率と熱管理において有利になる場合があります。

10.2 正しいCCTと光束ビンをどのように選択しますか？

量産品リストとビンコードの説明を使用してください。アプリケーションの雰囲気に基づいてCCT（例：ウォームホワイトの場合は3000K）を選択します。必要な光出力に基づいて光束ビンを選択し、±11%の許容差を念頭に置いてください。色の一貫性を保つために、照明器具内のすべてのLEDが同じCCTおよびCRIビンからであることを確認してください。

10.3 接合部温度が性能に与える影響は何ですか？

曲線に示されているように、より高い接合部温度は光出力の減少（光束減衰）と順方向電圧のシフトを引き起こします。最大接合部温度（115°C）を超えると、LEDの寿命が大幅に短縮されます。適切な放熱が不可欠です。

10.4 このLEDを定電圧源で駆動できますか？

No.LEDは電流駆動デバイスです。定電圧源を使用すると、電流が制御されず、絶対最大定格を超えて即座に故障する可能性があります。常に定電流ドライバまたは電流を積極的に制限する回路を使用してください。

11. 実践的な設計および使用事例

シナリオ：オフィス照明用の直線型LEDモジュールの設計

エンジニアが2フィートLEDチューブライトの交換品を設計しています。設計目標は、CCT 4000K、CRI >80で2000ルーメンです。67-24ST/KKE-5M40175720U1/2Tバリアント（4000K、175 lm min）を使用：

1. 数量計算：目標光束 / LEDあたりの最小光束 = 2000 / 175 ≈ 11.4 LED。12個のLEDを使用すると設計マージンが得られます。
2. 電気設計：12個のLEDすべてを直列に接続します。合計順方向電圧：12 * ~70V（典型的）= ~840V。これには、>840Vで15mAを供給できる高電圧定電流ドライバが必要です。あるいは、電圧要件を下げるために直並列組み合わせで配置することもできますが、並列ストリング間の電流マッチングは慎重に管理する必要があります。
3. 熱設計：合計消費電力：12 LED * (70V * 0.015A) ≈ 12.6W。PCBは、はんだ付け点から環境への熱伝達を効果的に行い、T_jを115°Cより十分に低く保つために、アルミニウム基板（MCPCB）として設計する必要があります。
4. 光学設計：本来の120度ビーム角は、追加のレンズなしでオフィスのトロッファー内に拡散したグレアのない照明を提供するのに適しています。

12. 原理紹介

このLEDは、蛍光体変換白色LEDです。コアは半導体チップであり、通常は窒化インジウムガリウム（InGaN）をベースとしており、順方向バイアス時に青色または紫外線スペクトルの光を発します。この一次光は、チップ上またはその周囲に堆積された蛍光体層によって部分的に吸収されます。蛍光体はより長い波長（黄色、赤色）で光を再放射します。残りの青色光と広帯域スペクトルの蛍光体発光の組み合わせにより、白色光として知覚されます。蛍光体の特定のブレンドが、最終的な白色光出力の相関色温度（CCT）と演色評価数（CRI）を決定します。PLCC-2パッケージは機械的保護を提供し、電気接続用のリードフレームを収納し、指定された視野角を達成するために光出力を成形する成形レンズを組み込んでいます。

13. 開発動向

67-24STのようなミッドパワーLEDの進化は、いくつかの主要な業界動向に従っています：

• 効率向上（lm/W）：チップ技術、蛍光体効率、パッケージ設計の継続的な改善により、電気ワットあたりの光出力が高まり、同じ光量に対するエネルギー消費が減少しています。
• 特に小売、博物館、医療など正確な色再現が重要なアプリケーションにおいて、より高いCRI値（90以上）への強い市場の動きがあります。色の一貫性の向上（より厳密なビニング）も焦点となっています。There is a strong market drive towards higher CRI values (90+), especially for applications where accurate color rendition is critical, such as retail, museums, and healthcare. Improved color consistency (tighter binning) is also a focus.
• 信頼性と寿命の向上：材料（例：より安定した蛍光体、堅牢な封止材）と熱管理設計の進歩により、動作寿命の延長と時間経過に伴う光束減衰の低減が目指されています。
• 小型化と高密度化：PLCC-2は依然として人気がありますが、ビデオウォールやより細かいピッチの直線照明などのアプリケーションでより高いピクセル密度を可能にする、より小さなパッケージやチップスケールパッケージ（CSP）への傾向があります。
• スマートおよび調光可能照明：調光および色調調整（ウォームホワイトからクールホワイトへのCCT調整可能）のための制御システムとの統合がより一般的になっていますが、これには通常、マルチチャネルLEDまたは複数の単色LEDが必要です。