2820 SMD LED データシート - 2.8x2.0mm - アンバー色 - 3.25V 標準 - 0.975W - 日本語技術文書

1. 製品概要

2820-PA3001M-AMシリーズは、特に自動車照明分野における要求の厳しいアプリケーション向けに設計された高性能表面実装型（SMD）LEDです。このLEDは、蛍光体変換技術を利用して独特のアンバー色を発光します。その主な利点は、コンパクトな2820パッケージサイズ、自動車環境に適した堅牢な構造、そしてAEC-Q102、RoHS、REACH、ハロゲンフリー要件などの厳格な業界規格への準拠です。主なターゲット市場は、信頼性、色の一貫性、および様々な熱条件下での性能が重要な自動車の外装・内装照明です。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 測光・電気的特性

LEDの主要性能は、標準試験電流300 mAで定義されます。この駆動電流において、標準光束は75ルーメン（lm）、最小60 lm、最大90 lmです。主波長は色度座標によって定義され、標準CIE-xは0.575、CIE-yは0.418で、色スペクトルのアンバー領域に確実に位置します。順方向電圧（Vf）は標準で3.25ボルト、300 mA時には2.75Vから3.75Vの範囲です。このパラメータは、ドライバ設計と熱管理計算において極めて重要です。デバイスは広い120度の視野角を提供し、良好な空間的光分布を確保します。

2.2 絶対最大定格と熱特性

長期信頼性を確保するため、デバイスは絶対最大定格を超えて動作させてはなりません。最大連続順方向電流は350 mA、サージ電流耐量はパルス幅≤10 μsで750 mAです。最大許容損失は1225 mWです。接合温度（Tj）は150°Cを超えてはならず、動作温度範囲は-40°Cから+125°Cです。熱管理は重要な設計考慮事項です。接合からはんだ付け点までの熱抵抗は、電気的測定値（Rth JS el）15 K/Wと実測値（Rth JS real）22 K/Wの2つの値で規定されています。アプリケーションでの正確な熱モデリングには、より高い実測値を使用すべきです。

3. ビニングシステムの説明

均一な外観と性能を必要とするアプリケーションにとって極めて重要であるため、LEDは主要パラメータの一貫性を確保するためにビンに分類されます。

3.1 光束ビニング

光束は、ビンF6、F7、F8に分類され、それぞれ最小～最大光束範囲が60-70 lm、70-80 lm、80-90 lmを表します。これにより、設計者は特定のアプリケーションに必要な輝度レベルに基づいてLEDを選択できます。

3.2 順方向電圧ビニング

回路設計を支援し、類似の電気的特性を持つLEDをグループ化するために、順方向電圧はビニングされます。ビンには、2730（2.75V-3.00V）、3032（3.00V-3.25V）、3235（3.25V-3.50V）、3537（3.50V-3.75V）が含まれます。Vfビンを一致させることで、複数LEDアレイにおけるより均一な電流分担を実現するのに役立ちます。

3.3 色ビニング

アンバー色は、CIE 1931図上の特定の色度領域内で厳密に管理されています。2つの主要ビン、YAとYBが、正確な座標境界で定義されています。ビンYAはより黄色味の強いアンバーを、ビンYBはより赤味の強いアンバーをカバーします。提供されるチャートと座標表により、設計者はアプリケーションに必要な正確な色点を指定でき、複数のユニットや製品間での視覚的一貫性を確保できます。

4. 性能曲線分析

4.1 IV曲線と光束対電流特性

順方向電流対順方向電圧グラフは、特徴的な指数関数的関係を示しています。この曲線を理解することは、電流制限回路の設計に不可欠です。相対光束対順方向電流グラフは、光出力が電流とともに増加するが、高電流では飽和と効率低下の兆候を示し始めることを示しており、推奨条件内での動作の重要性を強調しています。

4.2 温度依存性

LEDの性能は温度に大きく影響されます。相対光束対接合温度グラフは、接合温度が上昇するにつれて光出力が明らかに減少することを示しています。例えば、125°Cでは、光束は25°C時の値のわずか70-80%になる可能性があります。順方向電圧対接合温度グラフは負の温度係数を示し、Vfは温度の上昇とともに直線的に減少します。この特性は、温度センシングに使用されることがあります。色度シフト対接合温度グラフは、アンバーの色点が温度とともにわずかにシフトする可能性を示しており、色が重要なアプリケーションにおける考慮事項です。

4.3 スペクトル分布と放射パターン

相対スペクトル分布グラフはアンバー色を確認し、蛍光体変換LEDに期待されるように、青スペクトルでの放射を最小限に抑えつつ、黄橙色領域に広いピークを示します。放射特性の代表図は空間強度分布を示し、中心線から±60°で強度がピーク値の半分に低下する120°の視野角を確認します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは2820パッケージに収められており、長さ2.8mm、幅2.0mmです。詳細な機械図面には、レンズ高さ、パッドサイズ、公差（標準±0.1mm）を含むすべての重要な寸法が提供されています。この情報は、PCBフットプリント設計と最終組み立てにおける適切なクリアランス確保に必要です。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

専用の図面に、最適なPCBランドパターン（はんだパッド）設計が示されています。この推奨事項に従うことは、信頼性の高いはんだ接合の達成、LEDの熱パッドからPCBへの適切な熱伝達、リフローはんだ付け時のトゥームストーニングや位置ずれの防止に極めて重要です。設計には通常、放熱用の中央熱パッドと2つの小さなアノード/カソードパッドが含まれます。

5.3 極性識別

データシートには、デバイス自体の極性マーキングが示されています。実装時の正しい向きは、LEDが機能するために不可欠です。カソードは通常、ノッチ、緑色のマーキング、または異なるパッドサイズ/形状でマークされています。

6. はんだ付けおよび組み立てガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

本デバイスは、ピーク温度260°C、最大30秒のリフローはんだ付けに適しています。通常、推奨される予熱、ソーク、リフロー、冷却段階を示す詳細なリフロープロファイルグラフが提供されます。このプロファイルに従うことで、LEDパッケージ、はんだ接合、内部ダイへの熱ダメージを防止します。

6.2 使用上の注意

一般的な取り扱い上の注意事項には、レンズへの機械的ストレスの回避、静電気放電からの保護（ESD定格8kV HBM）、乾燥環境での保管（MSL 2）が含まれます。本デバイスは逆電圧動作用に設計されていません。順方向電流のディレーティング曲線は重要です：はんだパッド温度が上昇するにつれて、最大許容連続電流を低減しなければなりません。例えば、パッド温度125°Cでは、最大電流は350 mAです。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

LEDは自動組み立て用にテープ＆リールで供給されます。梱包情報には、リール寸法、テープ幅、ポケット間隔、およびテープ上の部品の向きが詳細に記載されています。このデータは、ピックアンドプレースマシンのプログラミングに必要です。

7.2 品番と発注コード

品番2820-PA3001M-AMは、パッケージサイズ（2820）、色（PA：蛍光体アンバー）、公称電流（300mA）、その他の内部コードなどの主要属性をエンコードする特定の構造に従っています。発注情報は、必要な正確な性能を得るために、光束（Fコード）、順方向電圧（Vコード）、色（Cコード）の希望するビンを指定する方法を明確にします。

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

主なアプリケーションは自動車照明です。これには、デイタイムランニングライト（DRL）、ターンシグナル、サイドマーカーライト、室内環境照明、センターハイマウントストップライト（CHMSL）が含まれます。そのアンバー色と高い信頼性は、安全性が重要な信号機能に理想的です。

8.2 設計上の考慮事項

主要な設計要因は以下の通りです：

• 熱管理：熱パッドの下に十分な熱ビアを持つPCBを使用し、場合によっては銅箔やヒートシンクに接続して、接合温度を低く保ち、光出力と寿命を維持します。
• 駆動回路：LEDのVf範囲に適し、最大350 mAを供給可能な定電流ドライバを実装します。突入電流保護を考慮してください。
• 光学設計：120°の視野角は、ターンシグナルなどの特定のアプリケーションのためにビームを形成する二次光学部品（レンズ、リフレクター）を必要とする場合があります。
• 環境保護：外部用途の場合、コンフォーマルコーティングや密閉ランプアセンブリ内への封止により、LEDが湿気や汚染物質から十分に保護されていることを確認してください。

9. 技術比較と差別化

標準的な非自動車グレードのアンバーLEDと比較して、2820-PA3001M-AMシリーズは明確な利点を提供します：

• 自動車認定（AEC-Q102）：温度サイクル、湿度、高温動作寿命（HTOL）、その他のストレスに対する厳格なテストを受け、過酷な自動車環境での信頼性を確保します。
• 耐硫黄性（クラスA1）：硫黄含有雰囲気に耐えるようにテストおよび認定されており、これは特定の地理的領域や産業環境で一般的な故障モードです。
• ハロゲンフリー：臭素および塩素含有量を制限する環境規制に準拠しています。
• 一貫したビニング：光束、電圧、色の厳密なビニングにより、複数LEDアプリケーションでの予測可能な性能と均一な外観が確保され、これは民生品グレードの部品では保証されにくいものです。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDの実際の消費電力はどれくらいですか？

A: 標準動作点である300 mAおよび3.25Vでは、電気的電力は0.975ワットです。ただし、最大許容損失定格1.225Wは、非放射（熱）部分を含む総エネルギーを考慮しています。

Q: 2つの異なる熱抵抗値（15 K/Wと22 K/W）をどのように解釈すればよいですか？

A: 熱設計には高い値（22 K/W、Rth JS real）を使用してください。低い値（15 K/W）は電気的測定方法から導出されたものであり、実際のはんだ付けアプリケーションでの熱経路を完全に表していない可能性があります。

Q: このLEDを定電圧源で駆動できますか？

A: 強くお勧めしません。LEDは電流駆動デバイスです。順方向電圧のわずかな変化（温度やビン変動による）により、定電圧源では電流が大きく変動し、熱暴走やデバイス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を使用してください。

Q: データシートにサージ電流定格が示されています。パルス動作にこれを使用できますか？

A: はい、短いパルス用です。許容パルス処理能力グラフは、様々なパルス幅（tp）とデューティサイクル（D）に対する許容ピーク電流（IFP）を示しています。例えば、1%のデューティサイクルでは、非常に短いパルスに対して350 mAよりもはるかに高いピーク電流が許容されます。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：6個のLEDを使用した自動車リアターンシグナルクラスターの設計

1. 目標仕様：規制上の測光要件（強度、色）を満たす。

2. LED選定：光束にはビンF7（70-80 lm）、特定のアンバー色調にはビンYBを選択します。予測可能なドライバ設計のために、Vfビン3032を選択します。

3. 熱設計：2オンス銅層を持つPCBを設計し、各LEDの熱パッドの真下に熱ビアのアレイを配置し、ヒートシンクとして機能する大きな背面銅面に接続します。ディレーティング曲線を使用して、周囲温度85°Cでパッド温度が100°C以下に保たれ、フル300mA駆動が可能であることを確認します。

4. 電気設計：1.8A（6 * 300mA）対応の単一の定電流ドライバを使用します。6個のLEDを直列に接続して各LEDを流れる電流を同一にし、ドライバ出力電圧 > 6 * 3.75V（最大Vf）= 22.5Vが必要です。

5. 光学/機械設計：6つの離散光源からの光を均一な照明領域に融合する拡散レンズを備えたハウジングを設計し、ターンシグナルに必要な視野角に準拠します。

12. 技術原理紹介

このLEDは、蛍光体変換アンバー（PCA）デバイスです。おそらく青色または近紫外半導体ダイ（チップ）を使用しています。ダイからのこの一次光は直接放射されません。代わりに、ダイ上またはその周囲に堆積された蛍光体材料の層を励起します。この蛍光体は、より高エネルギーの青/UV光子を吸収し、より広いスペクトル（主に黄、橙、赤領域）でより低エネルギーの光子を再放射します。残りの未変換青色光と蛍光体の黄赤色放射の組み合わせにより、知覚されるアンバー色が生じます。この方法により、蛍光体の組成と厚さを調整することで色度座標を精密に調整でき、直接アンバー半導体LEDと比較して色の一貫性と安定性において利点を提供します。

13. 業界動向と発展

自動車LED照明市場は、2820シリーズのようなデバイスに影響を与えるいくつかの明確なトレンドとともに進化し続けています：

• 効率向上（lm/W）：半導体エピタキシー、蛍光体効率、パッケージ設計の継続的な改善により、より高い発光効率が促進され、より明るい照明またはより低い消費電力が可能になります。
• 小型化：2820は標準パッケージですが、より洗練されたコンパクトなランプ設計を可能にするために、より小型で高出力密度のパッケージ（例：2016、1515）への推進があります。
• 信頼性と堅牢性の向上：AEC-Q102のような規格が基準となっています。さらなる開発は、静電気放電（ESD）、逆バイアス、過酷な化学環境など、特定のストレッサーに対する耐性の向上に焦点を当てています。
• スマートおよび適応型照明：LEDは、適応型ドライビングビーム（ADB）やピクセル化ヘッドライトなどの高度なシステムに不可欠な要素となっています。これにより、より高速なスイッチング能力とより厳密な光制御を備えたLEDへの需要が高まっていますが、2820は従来の信号機能により適しています。
• 色調調整と拡張された色域：室内環境照明では、このアンバーデバイスのような固定色LEDを超えて、多色または調光可能な白色LEDへの関心が高まっています。