T3Cシリーズ 3030 単色LED データシート - サイズ 3.0x3.0mm - 電圧 1.8-3.6V - 電力 1.04-1.44W - 技術文書

1. 製品概要

T3Cシリーズは、一般および特殊照明用途向けに設計された高性能単色発光ダイオード（LED）のラインナップです。本資料で主に説明するモデルは、コンパクトなフォームファクタと堅牢な熱マネジメント設計が特徴の3030パッケージバリアントです。これらのLEDは、過酷な条件下でも信頼性の高い動作を維持しながら、高い光束出力を実現するように設計されています。

本シリーズの中核的な利点には、放熱性を向上させた熱強化パッケージ設計、より明るい出力を可能にする高電流耐性、均一な光分布を確保する広い視野角が含まれます。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、RoHS環境基準に準拠しており、現代の電子機器製造に適しています。

これらのLEDのターゲット市場は広く、屋内照明ソリューション、従来光源の置き換えを目的としたリトロフィットプロジェクト、一般照明用途、特定の単色光が必要な建築照明や装飾照明などが含まれます。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 電気光学特性

電気光学性能は、接合部温度（Tj）25°C、順方向電流（IF）350mAで規定されています。主要パラメータは色によって異なります：

• 順方向電圧（VF）：1.8V（最小、赤/黄）から3.6V（最大、青）の範囲です。代表値は、青で3.4V、緑で3.0V、赤/黄で2.2Vです。測定許容差は±0.1Vです。
• 光束：出力は色によって大きく異なります。代表値は、青で20 lm、緑で82 lm、赤および黄で44 lmであり、測定許容差は±7%です。
• 視野角（2θ1/2）：半値角は120度で、広いビームパターンを提供します。
• 熱抵抗（Rth j-sp）：LED接合部からMCPCB上のはんだ付けポイントまで測定したこのパラメータは、青で17 °C/W、緑で15 °C/W、赤/黄で10 °C/Wです。
• 静電気放電（ESD）：すべての色で、人体モデル（HBM）定格は1000Vであり、標準レベルのESD保護を示しています。

2.2 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。すべての値はTj=25°Cで規定されています。

• 順方向電流（IF）：400 mA（連続）。
• パルス順方向電流（IFP）：600 mA、パルス幅≦100μs、デューティサイクル≦1/10の条件付き。
• 消費電力（PD）：色によって異なります：青で1440 mW、緑で1360 mW、赤/黄で1040 mW。
• 逆電圧（VR）：5 V。
• 動作温度（Topr）：-40°C から +105°C。
• 保存温度（Tstg）：-40°C から +85°C。
• 接合部温度（Tj）：110 °C（最大）。
• はんだ付け温度（Tsld）：230°Cまたは260°Cで10秒間のリフローはんだ付けが規定されています。

LEDの特性は規定されたパラメータ範囲外では劣化する可能性があるため、動作がこれらの定格を超えないことが極めて重要です。

3. ビニングおよびグレーディングシステム

3.1 波長 / 色グレーディング

LEDは、IF=350mA、Tj=25°Cで特定の波長ビンにグレーディングされ、測定許容差は±1nmです。

• 青：455-460 nm、460-465 nm、465-470 nm。
• 緑：520-525 nm、525-530 nm、530-535 nm。
• 赤：615-620 nm、620-625 nm、625-630 nm。
• 黄：585-590 nm、590-595 nm、595-600 nm。

3.2 光束ビニング

光束出力は、アルファベットコードで識別されるランクに分類されます。測定条件はIF=350mA、Tj=25°Cで、許容差は±7%です。

• 青：AH (18-22 lm)、AJ (22-26 lm)、AK (26-30 lm)。
• 緑：AS (72-80 lm)、AT (80-88 lm)、AW (88-96 lm)、AX (96-104 lm)。
• 赤/黄：AM (37-44 lm)、AN (44-51 lm)、AP (51-58 lm)。

3.3 順方向電圧ビニング

電気的特性の一貫性を確保するため、順方向電圧もビニングされ、許容差は±0.1Vです。

• 青/緑：H3 (2.8-3.0V)、J3 (3.0-3.2V)、K3 (3.2-3.4V)、L3 (3.4-3.6V)。
• 赤/黄：C3 (1.8-2.0V)、D3 (2.0-2.2V)、E3 (2.2-2.4V)、F3 (2.4-2.6V)。

4. 性能曲線分析

データシートには、LED性能のいくつかのグラフ表示が含まれています。これらの曲線は、異なる動作条件下でのデバイスの挙動を理解するために不可欠です。

• 分光スペクトル：各LED色の分光パワー分布を示し、その純度と主波長を定義します。
• 順方向電流 vs. 相対強度：駆動電流の増加に伴う光出力のスケーリングを示し、高電流では効率低下により一般的に準線形関係を示します。
• 順方向電流 vs. 順方向電圧（IV曲線）：電流と電圧の指数関数的関係を描き、適切な駆動回路を設計する上で重要です。
• 視野角分布：空間強度パターンを示す極座標プロットで、120度の視野角を確認します。
• 周囲温度 vs. 相対光束：周囲温度（ひいては接合部温度）が上昇すると光出力が減少する、熱消光効果を示します。
• 周囲温度 vs. 相対順方向電圧：順方向電圧が温度の上昇とともに低下する様子を示し、半導体接合の特性です。
• 最大順方向電流 vs. 周囲温度：最大接合部温度を超えないように、所定の周囲温度での最大許容連続電流を規定するデレーティング曲線です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは3030表面実装デバイス（SMD）パッケージを採用しています。主要寸法には、本体サイズ3.00 mm x 3.00 mmが含まれます。パッケージ高さは基板表面から約1.43 mmです。はんだ付けパッド（ランドパターン）は信頼性の高い実装のために設計され、適切なはんだフィレット形成を確保するための陽極および陰極パッドの特定の寸法があります。極性は、通常パッケージ底面の陰極インジケータで明確にマークされています。特に断りのない限り、寸法公差は±0.1 mmです。

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プロファイル

LEDは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います。詳細なプロファイルが提供されています：

• プリヒート：150°Cから200°Cまで60-120秒かけて上昇。
• 上昇レート：液相温度からピーク温度まで最大3°C/秒。
• 液相温度（TL）：217°C。
• 液相温度以上時間（tL）：60-150秒。
• ピークパッケージ本体温度（Tp）：最大260°C。
• ピーク温度±5°C以内時間（tp）：最大30秒。
• 下降レート：ピーク温度から液相温度まで最大6°C/秒。
• 総サイクル時間：25°Cからピーク温度まで最大8分。

熱衝撃、はんだ接合部の問題、またはLEDパッケージおよび内部ダイボンドの損傷を防ぐために、このプロファイルに従うことが極めて重要です。

7. アプリケーションノートおよび設計上の考慮点

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

これらの単色LEDは、蛍光体変換を必要とせずに特定の色度点を必要とするアプリケーションに適しています。

• 屋内照明：アクセント照明、サイン、または特定色の環境照明に使用できます。
• リトロフィット：既存の器具内の古い単色光源の直接置き換え。
• 一般照明：他の色と組み合わせたり、カラー照明効果のためにアレイで使用する場合。
• 建築/装飾照明：正確な色制御が必要なファサード照明、チャンネルレター、芸術的インスタレーション。

7.2 設計上の考慮点

• 熱マネジメント：熱強化パッケージであるにもかかわらず、特に最大定格付近で動作する場合、適切なヒートシンクが不可欠です。熱抵抗値を使用して、接合部温度を110°C未満に保つために必要な放熱を計算する必要があります。
• 電流駆動：順方向電圧ビンと希望の輝度に適した定電流ドライバを使用してください。最大電流対周囲温度のデレーティング曲線に従う必要があります。
• 光学設計：広い120度の視野角は、より焦点の合ったビームが必要な場合、二次光学系（レンズ、リフレクタ）を必要とする可能性があります。
• ESD対策：1000V HBM定格は基本的な保護レベルであるため、組立中は標準的なESD取り扱い手順に従う必要があります。

8. 技術比較および差別化

ソース文書では他の製品との直接比較は提供されていませんが、このT3C 3030シリーズの主要な差別化機能はその仕様から推測できます：

• 高電流耐性：3030パッケージで400mAの連続定格は競争力があり、より高い光束密度を可能にします。
• 熱強化設計：この機能の明示的な言及は、標準パッケージと比較してより良い熱抽出のために最適化されていることを示唆し、より長い寿命と性能維持につながる可能性があります。
• 包括的なビニング：波長、光束、電圧の詳細なビニングにより、複数LEDアプリケーションでの厳密な色と輝度のマッチングが可能になり、複雑なキャリブレーションの必要性が減少します。
• 高温動作：+105°Cまでの動作温度範囲と110°Cの接合部温度は、過酷な環境に対する堅牢性を示しています。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 時間の経過に伴う光束劣化の主な原因は何ですか？
A: このデータシートでは明示されていませんが、主な原因は通常、高い接合部温度と駆動電流です。指定された絶対最大定格（特にTjとIF）内で動作し、効果的な熱マネジメントを実施することが、LEDの寿命を最大化するために極めて重要です。

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。その順方向電圧は負の温度係数を持ち、ビンごとに異なります。定電圧源を使用すると、熱暴走や輝度のばらつきを引き起こす可能性があります。常に定電流ドライバを使用してください。

Q: 光束の代表値と最小値をどのように解釈すればよいですか？
A: 代表値は、試験条件下での期待される平均出力です。最小値は、その光束ビンで保証される最小値です。設計者は、最悪ケースシナリオの計算に最小値を使用して、アプリケーションで十分な光出力を確保する必要があります。

Q: なぜ各色で消費電力が異なるのですか？
A: 消費電力（PD）は、順方向電流（IF）に順方向電圧（VF）を乗じて計算されます。代表的なVFは色によって大きく異なるため（例：350mAで青は約3.4V、赤は約2.2V）、結果として得られる電力（したがって発生する熱）も異なります。

10. 設計および使用事例

シナリオ: カラー建築ファサード照明ストリップの設計。

1. 色選択：設計者は特定の色合いのためにT3Cシリーズから緑色LEDを選択し、一貫性のために525-530 nm波長ビンを選択します。
2. 輝度計算：特定の照度を目標に、設計者は保守的な設計のためにASビンからの最小光束値（350mAで72 lm）を使用します。1メートルあたりに必要なLEDの数を計算します。
3. 熱設計：ストリップは密閉されます。緑色の熱抵抗（Rth j-sp）15 °C/Wと周囲温度の推定値を使用して、設計者は長寿命のためにTjを100°C未満に保つためにPCB上で必要な放熱パッドまたはヒートシンク面積を計算します。
4. 電気設計：350mAを供給する定電流ドライバが選択されます。順方向電圧ビン（例：J3: 3.0-3.2V）が、ドライバの最小出力電圧要件を決定します。LEDはドライバに適した直列/並列の組み合わせで配置されます。
5. 製造：組立ラインは、LEDを損傷することなく信頼性の高いはんだ接合部を確保するために、指定されたリフローはんだ付けプロファイル（ピーク260°C）に従います。

11. 動作原理

これらの単色LEDにおける発光は、半導体チップ内のエレクトロルミネセンスに基づいています。チップのバンドギャップエネルギーを超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合中に放出されるエネルギーは、光子（光）として放出されます。放出される光の特定の波長（色）—青、緑、赤、または黄—は、チップ構造で使用される半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます（例：青/緑にはInGaN、赤/黄にはAlInGaP）。3030パッケージはこの半導体ダイを収容し、陽極と陰極を介して電気的接続を提供し、光出力を形成し広い視野角を提供する一次光学系（通常はシリコーン樹脂レンズ）を含みます。

12. 技術トレンド

T3Cシリーズのような単色LEDの開発は、いくつかの進行中の業界トレンドの影響を受けています：

• 効率向上（lm/W）：内部量子効率（IQE）と光取り出し効率の継続的な改善により、同じ電力入力に対してより高い光束出力が実現され、エネルギー消費が削減されます。
• 色純度と一貫性の向上：エピタキシャル成長と製造管理の進歩により、より厳密な波長ビンとロット間でのより一貫した色度点が実現されています。
• 信頼性と寿命の向上：材料（例：より堅牢な封止材）とパッケージング技術の研究は、ルーメン維持率の低下を抑え、特に高温・高電流条件下での動作寿命を延ばすことを目的としています。
• 高出力での小型化：より小さなパッケージに多くの光出力を詰め込むトレンドは続いており、ここで言及されている熱強化パッケージのような、これまで以上に優れた熱マネジメントソリューションを要求しています。
• 色域の拡大：このデータシートは標準色をカバーしていますが、より広い市場では、園芸照明、ディスプレイバックライト、特殊センシングなどの用途向けに、新しい波長（例：より深い赤、シアン）を持つLEDの開発が進んでいます。