RF-A3H40-W60P-E5 白色LED仕様書 - 5.6x3.0x0.8mm - 12V - 12W - 1200-1750lm

1. 製品概要

本白色LEDは、青色チップと蛍光体変換技術を用いて作製されており、自動車の外部照明に適した広帯域の白色スペクトルを提供します。パッケージ寸法は5.6mm x 3.0mm x 0.8mmで、堅牢なセラミック基板を採用し、優れた熱管理と信頼性を実現しています。主な特長として、極めて広い120度の視野角、あらゆるSMT実装およびはんだ付けプロセスとの互換性、テープ＆リール梱包、耐湿性レベル2、完全なRoHS準拠、そして車載グレードのディスクリート半導体向けAEC-Q102ストレステスト規格に基づく認定が挙げられます。本LEDは、高い光束、長寿命、環境に対する堅牢性が重要となるヘッドライト、デイタイムランニングライト、フォグランプなどの要求の厳しい自動車用照明アプリケーション向けに特別に設計されています。

2. 技術パラメータの解釈

2.1 電気的・光学的特性（Ts=25°C、IF=1000mA時）

以下の表に主要パラメータをまとめます。

• 順方向電圧 (VF): 最小 12.0V、標準 12.0V (代表カーブ)、最大 14.4V。(注: 代表カーブは1000mA時に12.0Vを示します。)
• 逆方向電流 (IR): VR=20V時、最大 10 µA。
• 光束 (Φ): 最小 1200 lm、標準 1300-1750 lm (ビンによる)、最大 1750 lm。
• 配光角 (2θ1/2): 標準 120度。
• 熱抵抗 (RTHJ-S): 標準 0.83 °C/W、最大 1.08 °C/W。

これらのパラメータは、高効率かつ高出力のデバイスであることを示しています。低い熱抵抗は、特に大電流動作時において、ジャンクション温度を最大定格の150°C未満に維持するために極めて重要です。

2.2 絶対最大定格

• 消費電力 (PD): 21600 mW (21.6 W)
• 順方向電流 (IF): 1500 mA DC、ピーク順方向電流 (IFP) 2000 mA (1/10デューティサイクル、10msパルス)
• 逆電圧 (VR): 20 V
• Electrostatic Discharge (ESD HBM): 8000 V (>90% yield)
• 動作温度 (TOPR): -40°C ~ +125°C
• 保存温度 (TSTG): -40°C ~ +125°C
• ジャンクション温度 (TJ): 最大150°C

設計者は、消費電力が絶対最大定格を超えないようにする必要があります。適切な放熱が不可欠であり、はんだ付け温度が高い場合は電流をディレーティングしてください（性能曲線を参照）。

3. ビニングシステム

3.1 順方向電圧ビン (IF=1000mA)

順方向電圧は、D1 (12.0-12.8V)、E1 (12.8-13.6V)、F1 (13.6-14.4V) の3つのビンに分類されます。これにより、システム電圧設計の厳密な調整が可能になります。

3.2 光束ビン

光束は以下のようにビン分けされます：DF（1200-1300 lm）、EA（1300-1450 lm）、EB（1450-1600 lm）、EC（1600-1750 lm）。

3.3 色度ビン

3つの色ビンが定義されています：57N、60N、65N。各ビンは4つの四辺形の角座標（CIE 1931）を持ちます。例えば、ビン57N：X1=0.3221 Y1=0.3255、X2=0.3206 Y2=0.3474、X3=0.3375 Y3=0.3628、X4=0.3365 Y4=0.3381。ユーザーは特定のアプリケーション要件に応じて所望の色点を選択できます。

4. 性能曲線分析

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流（図1-7）

この曲線は、0mAで9Vから1500mAで14Vへと典型的に増加し、10～11V付近に変曲点があります。1000mAではVFは約12Vです。駆動電流設計においては、この非線形挙動を考慮する必要があります。

4.2 順方向電流 vs. 相対光度（図1-8）

相対光束は電流に対してサブリニアに増加します。1000mAでは相対光度は約100%（正規化）です。500mAでは約60%、1500mAでは約140%です。これは、異なる駆動電流における光束の推定に役立ちます。

4.3 はんだ温度 vs. 相対光度（図1-9）

相対光度ははんだ温度の上昇に伴い低下します。-40°Cで約130%、25°Cで約100%、125°Cで約70%です。高い光出力を維持するには、熱管理が極めて重要です。

4.4 はんだ温度 vs. 順方向電流（図1-10, Tj≤150°C）

本ディレーティング曲線は、最大許容順方向電流が25°Cで1500mAから100°Cで800mAに減少し、125°C以上では0mAになることを示しています。最悪のはんだ温度を想定した設計が不可欠です。

4.5 順方向電圧 vs. はんだ温度（図1-11）

順方向電圧は温度に対して直線的に低下します（約-2mV/°C）。-40°CではVF～13.6V、125°CではVF～12.2Vとなります。これは消費電力の計算に影響します。

4.6 放射ダイアグラム（図1-12）

放射パターンはランバートian状であり、相対強度は±60°で50%、±90°で10%に低下します。120°の広い視野角により、このLEDは均一な照明を必要とする用途に適しています。

4.7 色度 vs. はんだ温度（図1-13）

色度座標は温度によりわずかに変動します。例えば、25°CではCIE x ~0.325、y ~0.330、125°Cではx ~0.318、y ~0.323です。この変動は小さく、自動車用照明の許容範囲内です。

4.8 スペクトル分布（図1-14）

発光スペクトルは400nmから750nmまで広がり、450nm付近に青色ピーク、560nm付近に黄色蛍光体による幅広いピークがあります。これにより、外部信号灯に適した高い演色性が得られます。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本LEDは5.60mm × 3.00mm × 0.80mmのセラミックパッケージに収められています。底面図には、2つの大型サーマルパッド（2.75mm × 1.20mm）と、2つの小型アノード/カソードパッドが示されています。極性は上面の切り欠きで示されています。はんだ付けパターンは、5.05mmピッチで配置された2.35mm × 1.25mmのパッドが推奨されます。特に記載がない限り、すべての寸法公差は±0.2mmです。

5.2 極性識別

アノードパッドは下部が大きく、カソードパッドは小さくなっています。上部のコーナーチャンファーが極性を示します（図1-4参照）。

5.3 はんだ付けパターンの推奨

熱特性と電気特性を最適化するには、推奨されるPCBランドパターンを下部パッドの寸法に合わせてください。対称的なレイアウトは熱膨張のバランスを取るのに役立ちます。

6. はんだ付けと実装に関するガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

標準リフローはんだ付けプロファイルは以下の通り：昇温速度 ≤3°C/s；予熱150°C～200°Cで60～120秒；217°C（TL）以上での時間は最大60秒；ピーク温度（TP）260°Cで最大10秒；冷却速度 ≤6°C/s。25°Cからピークまでの総時間は最大8分。リフローはんだ付けは2回までとし、2回のリフロー間隔は24時間以内とすること（湿気による損傷を防ぐため）。

6.2 修理とリワーク

修理は避けること。やむを得ない場合は両頭はんだごてを使用してもよいが、信頼性への影響を事前に検証すること。

6.3 取り扱い上の注意事項

シリコーン封止材は柔らかいため、レンズ表面への機械的圧力を避けること。反ったPCBへの実装は行わず、冷却中に力や振動を加えないこと。洗浄が必要な場合はイソプロピルアルコールを使用すること；超音波洗浄はLEDを損傷する可能性があるため推奨しない。

6.4 保管とベーキング

Before opening the aluminum bag: store at ≤30°C and ≤75% RH, use within 1 year. After opening: use within 24 hours at ≤30°C and ≤60% RH. If storage exceeds these conditions, bake at 60±5°C for >24 hours before use.

7. 梱包および注文情報

7.1 梱包仕様

LEDはテープ&リールパッケージで出荷されます：1リールあたり4000個。キャリアテープ寸法：A0=3.40±0.1mm、B0=6.10±0.1mm、K0=1.00±0.1mm、P0=4.00±0.1mm、W=12.0±0.1mm、T=0.25±0.05mm等。リール寸法：A=13.6±0.1mm、B=180±1mm、C=100±1mm、D=13.0±0.5mm。

7.2 ラベル情報

各リールには以下のラベルが付属します：品番、規格番号、ロット番号、ビンコード（光束、色度、順方向電圧、波長）、数量、および日付。

7.3 防湿包装

リールは乾燥剤と湿度インジケーターカードと共に防湿バッグに密封されています。開封後は、LEDを直ちに使用するか、ドライキャビネットで保管してください。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーション

自動車外装照明：ヘッドライト（ロービーム、ハイビーム）、デイタイムランニングライト（DRL）、フロントフォグランプ、ターンシグナル、テールライト。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱管理：はんだ温度を125°C未満に保つため、適切な放熱対策を講じてください。ジャンクションからはんだポイントまでの熱抵抗は標準で0.83°C/Wです。
• 電流制御：VFの温度係数による電流暴走を防ぐため、必ず直列抵抗を挿入するか、定電流ドライバを使用してください。
• ESD保護：本デバイスは8kV HBMに耐性がありますが、組み立て時には適切なESD対策が必須です。
• Sulfur and halogen limits: Avoid materials containing >100ppm sulfur compounds, and keep bromine and chlorine each <900ppm (total <1500ppm) to prevent LED degradation.

9. 比較優位性

従来のプラスチックパッケージのハイパワーLEDと比較して、本セラミックパッケージデバイスは優れた放熱性（低熱抵抗）、熱衝撃に対する高い信頼性、およびAEC-Q102認証との互換性を提供します。120°の広い視野角により、拡散光用途では二次光学系の必要性が低減されます。高い発光効率（12W時最大1750 lm）により、同出力クラスの他の車載グレードLEDと競争力を持ちます。

10. よくある質問

Q1: 最大の信頼性を得るための推奨動作電流は？
A1: 長期的な信頼性を確保するには、適切な放熱条件下で1000mA以下でご使用ください。絶対最大定格は1500mA DCですが、高温時にはディレーティングが必要です。

Q2: このLEDは屋内照明に使用できますか？
A2: 自動車の外部用途向けに最適化されていますが、熱的および環境条件を満たせば、ハイベイ照明や屋外照明にも使用可能です。

Q3: はんだ付け後、LEDをどのように洗浄すればよいですか？
A3: イソプロピルアルコールと柔らかいブラシを使用してください。シリコーンを侵す可能性のある超音波洗浄や溶剤は使用しないでください。

Q4: 寿命の期待値はどのくらいですか？
A4: Based on AEC-Q102 testing, the LED should maintain >90% lumen maintenance for >5000 hours at rated current and temperature. Contact manufacturer for detailed LM-80 data.

11. 実践的な設計事例

ケース1: ロービームヘッドランプモジュール
一般的な設計では、6～8個のLEDを直列に接続し、1000mAの定電流で駆動します。総電圧は約72～96Vです。サーマルビアを備えたメタルコア基板（MCPCB）がヒートシンクに接続されます。シミュレーションでは、適切なヒートシンクを使用した場合、85℃の周囲温度においてジャンクション温度が130℃未満に保たれることが示されています。

ケース2: デイタイムランニングライト（DRL）
直線状のDRLストリップの場合、3～4個のLEDを直列に接続し、700mAで駆動することで約1000lmを実現します。広い視野角により均一な配光が確保されます。セラミックパッケージにより、コンパクトで薄型の設計が可能です。

12. 動作原理

この白色LEDは、約450nmで発光する青色InGaNチップを使用しています。青色光がシリコーン封止材に埋め込まれた黄色発光蛍光体（YAG:Ceまたは類似品）を励起します。青色光と黄色光の組み合わせにより白色光が生成されます。蛍光体の組成を微調整することで特定の色温度を実現可能であり、本仕様書のビンは自動車前照灯に一般的なクールホワイト（5000-6000K）に対応しています。

13. 技術動向

Automotive lighting LEDs are evolving toward higher luminous efficacy (>200 lm/W), smaller footprints, and integration of advanced features like adaptive driving beams (ADB) and matrix lighting. The trend toward all-LED lighting systems drives demand for packages that offer high reliability under harsh conditions. Ceramic packages like this one are becoming the standard for high-power automotive LEDs due to their superior thermal performance and long-term stability. Future developments may include multi-chip modules, higher voltage configurations, and even tighter binning for color uniformity.