2020キューブLED赤色LED仕様書 - 2.0x2.0x0.8mm - 2.3V - 0.115W - 中国語技術文書

製品概要

2020立方体LEDは、厳しい自動車照明用途向けに設計された高信頼性表面実装デバイス（SMD）LEDです。このデバイスは、AEC-Q102認証を含む厳格な自動車業界規格を満たすことを目的とした製品ファミリーに属します。コンパクトな2020パッケージサイズ（2.0mm x 2.0mm）を採用し、赤色発光を特徴とし、車両内の各種シグナルランプ、インジケータ、およびアンビエント照明機能に適しています。中核的な利点には、過酷な環境向けに設計された堅牢な構造、環境規制（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）への準拠、および広い動作温度範囲にわたる一貫した性能が含まれます。

技術仕様分析

2.1 光度特性と電気的特性

LEDの主要性能指標は、50mAの順方向電流（IF）および25°Cのパッド温度という典型的動作条件下で定義される。典型光束（IV）は8ルーメン、最小5ルーメン、最大13ルーメンで、測定公差は8%である。主波長（λd）の典型値は616ナノメートルで、赤色スペクトル範囲に位置し、波長範囲は612ナノメートルから627ナノメートル（公差±1ナノメートル）である。デバイスは広い120°の視野角（φ）を提供し、公差は±5°で、オフアクシス位置でも良好な視認性を確保する。電気的特性としては、50mA電流下での典型順方向電圧（VF）は2.3Vで、範囲は1.75Vから2.75V（公差±0.05V）である。

2.2 絶対最大定格

これらの定格値は、永久損傷を引き起こす可能性のあるストレスの限界を定義しています。絶対最大順方向電流（IF）は75 mAです。デバイスは、パルス幅≤10 μs、極低デューティ比（D=0.005）の400 mAサージ電流（IFM）に耐えることができます。最大消費電力（Pd）は206.25 mWです。接合温度（TJ）は150°Cを超えてはなりません。動作および保管温度範囲は-40°Cから+125°Cと規定されており、自動車環境への適合性を確認しています。このLEDは逆電圧動作用に設計されていません。そのESD感受性（人体モデル）定格は2 kVです。

2.3 熱特性

熱管理はLEDの性能と寿命にとって極めて重要です。仕様書は、接合からはんだ接点までの2つの熱抵抗値を規定しています：「実測」熱抵抗（Rth JS real）は36 K/W（最大42 K/W）、「電気的」熱抵抗（Rth JS el）は25 K/W（最大29 K/W）です。この差異は測定方法に起因する可能性があります。順方向電流のディレーティング曲線は、最高接合温度を超えないようにするため、はんだパッド温度が25°Cを超えると最大許容順方向電流を下げなければならないことを明確に示しています。

3. グレーディングシステムの説明

生産ロットの一貫性と設計適合性を確保するため、LEDは3つの主要パラメータに基づいてビニングされます。

3.1 光束グレーディング

光束のグレードはコードE2からE5で表示される。例えば、E3グレードは6ルーメンから8ルーメンの光束をカバーし、E4グレードは8ルーメンから10ルーメンをカバーする。これにより設計者は、その用途に応じて特定の輝度範囲のLEDを選択できる。

3.2 順方向電圧分档

電圧グレードコードは1720、2022、2225、2527であり、LEDの順方向電圧降下に基づいて分類されます。例えば、2022グレードはVFが2.0Vから2.25Vの間のLEDを含みます。これは、効率的な駆動回路の設計および複数LEDアレイ内での電流均一分布を確保するために極めて重要です。

3.3 主波長分档

波長区分コードは1215から2427まであり、LED固有の赤色調に基づいてグループ分けされています。例えば、1518区分には主波長が615ナノメートルから618ナノメートルまでのLEDが含まれます。これにより、正確な色調マッチングが必要なアプリケーションにおける色の一貫性が確保されます。

4. 性能曲線分析

仕様書には、様々な条件下での性能を詳細に示すいくつかの図表が記載されています。

4.1 IV特性曲線と相対光束

順方向電流-順方向電圧図は、典型的なLEDの非線形関係を示しています。電圧は電流の増加に伴って上昇します。相対光束-順方向電流図は、光出力が電流の増加に伴ってサブリニア（準線形）に増加することを示しており、最適な効率を得るためには推奨テスト電流（50mA）またはそれに近い電流で動作させることの重要性を強調しています。

4.2 温度依存性

相対順方向電圧と接合温度の関係図は、VFが温度上昇に伴い線形に低下する（負の温度係数）ことを示しており、これは接合温度の推定に利用できる。相対光束と接合温度の関係図は、光出力が温度上昇に伴い低下することを示しており、これは熱設計における重要な要因である。主波長シフトと接合温度の関係図は、波長が温度上昇に伴い正方向にシフトする（より長波長側へ）ことを示している。

4.3 スペクトル分布とパルス処理能力

波長特性図は赤色領域（約616ナノメートル）に単一で狭いピークを示し、単色光源であることを確認している。許容パルス処理能力図は、異なるパルス幅とデューティ比に対する最大許容サージ電流を定義しており、過渡状態が発生する可能性のある回路設計において極めて重要である。

5. 機械的・パッケージング情報

5.1 物理寸法

機械図面はLEDパッケージの寸法を規定しています。本体寸法は2.0mm x 2.0mm、代表的な高さは0.8mmです。特に断りのない限り、公差は一般的に±0.1mmです。図面には、レンズ形状、放熱パッド、電気端子の位置に関する詳細情報が含まれています。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

別の図面には、PCB設計における最適なはんだパッドレイアウトが示されています。アノード、カソード、および中央放熱パッドの寸法が詳細に規定されています。このレイアウトに従うことは、信頼性の高いはんだ付け、良好なPCB熱伝導性、およびリフローはんだ付け時のマンハッタン現象（チップ部品の立ち上がり）の防止に不可欠です。

5.3 極性識別

提供されたテキストには明示的に詳細が記載されていませんが、SMD LEDでは通常、カソードを示すために（ドット、ノッチ、または異なるパッドサイズ/形状などの）マーキングがパッケージ上またはパッドレイアウト図で使用されます。設計者はこの重要な情報を得るために完全な機械図面を参照する必要があります。

6. はんだ付けと組立ガイド

6.1 リフローはんだ付け温度プロファイル

本デバイスの定格リフロー温度は、260°C、30秒間です。これははんだ接合部のピーク温度を指します。熱衝撃を避け、信頼性の高いはんだ接合を確保し、LEDチップやパッケージを損傷しないためには、予熱、保温、リフロー、冷却の各段階を含む適切なリフロー温度プロファイルに従う必要があります。

6.2 使用上の注意事項

一般的な注意事項には、レンズへの機械的ストレスの回避、汚染の防止、およびESD敏感デバイスに対する適切な取り扱い手順の使用が含まれます。保管条件は動作温度範囲（-40°C～125°C）と一致し、低湿度環境であるべきです。湿気敏感度レベル（MSL）は2級であり、これはパッケージがリフローはんだ付け前に工場のフロア条件下で最大1年間暴露可能で、その後はベーキングが必要であることを意味します。

7. 包装および注文情報

7.1 包装情報

LEDは自動化組立用にテープリール包装で提供されます。完全な包装情報セクションでは、標準的な実装装置との互換性を確保するため、包装詳細（テープ幅、ポケットサイズ、リールサイズ、巻き当たり数量）を詳述します。

7.2 品番システム

品番2020-UR050DL-AMの解読は以下の通りです：2020：製品シリーズ/パッケージサイズ。UR：色（赤）。050：テスト電流（50 mA）。Dリードフレームタイプ（金+白ゴム）。L輝度等級（低）。AM自動車アプリケーション。このシステムにより、デバイスの具体的な属性を正確に識別することが可能です。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的な適用シナリオ

主な用途は自動車照明です。これには、計器盤のインジケーターランプ、スイッチのバックライト、アンビエント照明などの内装用途が含まれます。光学設計が法規の光度要件を満たす場合、ハイマウントストップランプ（CHMSL）や、赤色信号を必要とするその他の非ヘッドランプ用途などの外部信号機能にも適用可能です。

8.2 設計上の考慮事項

駆動回路：安定した光出力を確保し、熱暴走を防止するため、定電流ドライバーの使用が必須です。ドライバーの設計は、絶対最大定格内で動作し、高温時のデレーティングを考慮する必要があります。
熱管理：PCB設計は、LEDのヒートスプレッドパッドから効率的に熱を放散できるものでなければなりません。これには、ヒートシンクビア、大面積の銅箔、あるいはより大きな金属基板やヒートシンクへの接続が含まれる可能性があります。
光学設計：特定の用途において120°ビームを形成するためには、二次光学部品（レンズ、導光バー）が必要になる場合があります。
ESD保護：2kV HBM定格ではありますが、PCBに基本的なESD保護を追加することは、堅牢性を高めるための良い実践です。

9. 技術比較と差別化

標準的な商用グレードのLEDと比較して、2020キューブランプビーズAMモデルの差別化は、その自動車グレード認証（AEC-Q102）これは、温度サイクル、湿度、高温動作、その他のストレスに対する厳格な試験を含みます。また、備えています。耐硫黄性（A1グレード）これは、硫黄含有ガスが銀ベースの部品を腐食する可能性のある自動車環境において極めて重要です。-40°Cから+125°Cまでの広い動作温度範囲と詳細な分級構造は、性能の一貫性が重要な高信頼性・長寿命アプリケーション向けに設計された部品をさらに際立たせています。

10. よくある質問（FAQ）

質問：「実測」熱抵抗と「電気的」熱抵抗の違いは何ですか？
回答：「実測」熱抵抗（Rth JS real）は、ジャンクションで直接温度検出法を用いて測定される可能性があります。「電気的」熱抵抗（Rth JS el）は通常、順方向電圧の温度変化（Kファクター法）を利用して計算されます。電気的方法で測定された値は、すべての熱経路を捕捉できない可能性があるため、一般的に低くなります。保守的な熱設計を行うには、より高い「実測」値を使用する必要があります。

質問：このLEDを定電圧源で駆動できますか？
答：強くお勧めしません。LEDは電流駆動デバイスです。定電圧源を使用する場合、順方向電圧のわずかな変動（温度やビン分けの差異による）が電流を大幅に変化させ、過電流、過熱、故障を引き起こす可能性があります。必ず定電流ドライバー、または厳密に安定化された電源と組み合わせた電流制限抵抗を使用してください。

問：デレーティング曲線に「5mA以下の電流は使用しないでください」という注記があるのはなぜですか？
答：極めて低い電流では、LEDの光出力は非常に不安定で非線形になります。規定された光度・色度パラメータ（光束、主波長）は、テスト電流50mAまたはそれに近い電流でのみ保証されています。5mA以下での動作は、予測不可能で一貫性のない性能をもたらす可能性があります。

問：注文時のグレードコードの読み方は？
答：一つのリールで受け取る光束グレード（例：E4）、電圧グレード（例：2022）、波長グレード（例：1518）の具体的な組み合わせは、メーカーの生産分布によって決定されます。色や輝度のマッチングが重要なアプリケーションでは、「ナローグレード」または「マッチンググレード」の指定が必要となる場合があり、これは供給やコストに影響する可能性があります。

11. デザインケーススタディ

シーン：自動車のインテリアドアハンドル用のアンビエントライトに、複数のLEDアレイを設計する。
要件：均一な赤色発光、-40°Cから85°Cの車内温度で輝度が安定、10年の使用寿命。
設計フロー：
1. LED選定：2020-UR050DL-AMを選択した理由は、AEC-Q102規格への適合、耐硫黄性、および広い温度範囲を満たしているためです。
2. ビニング：色と輝度の均一性を確保するため、同一または隣接する光束グレードおよび波長グレードのLEDを使用すること（例：すべて光束グレードE3/E4、波長グレード1518から選択）。
3. 回路設計：全ての直列接続されたLEDに単一の定電流駆動ICで電力を供給する。直列構成により各LEDを流れる電流が同一となり、輝度均一性が促進される。駆動電流は寿命延長と熱マージン確保のため、50mA（標準）または若干低い値（例：45mA）に設定する。
4. 熱設計：PCBは2層板であり、トップ層の広範囲な銅箔が複数の放熱ビアを介して各LEDの放熱パッドに接続され、ボトム層はヒートシンクとして機能する。
5. 検証：25°C、85°C、-30°Cにおけるコンポーネントの発光均一性をテストする。温度サイクルテストを実施し、はんだ接点および部品の信頼性を検証する。

12. 動作原理

このLEDはPN接合に基づく半導体デバイスです。接合内蔵電位（この赤色LEDでは約1.75-2.75V）を超える順方向電圧を印加すると、N型領域からの電子とP型領域からの正孔が接合領域に注入されます。これらのキャリアが半導体材料の活性領域（赤色LEDでは通常アルミニウムガリウムインジウムリン - AlGaInPに基づく）で再結合すると、エネルギーは光子（光）として放出されます。半導体層の特定の組成が発光の波長（色）を決定します。エポキシ樹脂レンズがチップを封止し、機械的保護を提供するとともに、光出力ビームを形成します。

13. 技術トレンド

2020キューブランプチップのような自動車用SMD LEDのトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン向上）により、消費電力と熱負荷を低減。改善された色の一貫性とより厳格なビニング美的応用における持続的な重点である。同時に、より厳しい動作条件（より高い接合温度定格を含む）の下で、追求されるのはより高い信頼性とより長い寿命。さらに、スマート制御（調光用のパルス幅変調、アドレス可能LEDの）統合がますます一般的になっています。これらのニーズを満たすために、基盤となる半導体材料とパッケージング技術は絶えず進化しており、チップ設計、蛍光体技術（白色光およびその他の色用）、そしてより優れた熱的・環境的性能を実現するための先進的な成形材料の進歩が含まれます。