RGBW LED 3.5x3.7x2.6mm データシート - 順方向電圧 1.7-3.4V - 消費電力 60-68mW - フルカラー耐候性

1. 製品概要

このRGBW LEDは、3.5mm x 3.7mm x 2.6mmのパッケージに4つの独立したLEDチップ（赤、緑、青、白）を集積したコンパクトな表面実装デバイスです。高性能フルカラー用途向けに設計されており、110度の非常に広い視野角とIPX6の耐水性を備え、屋内・屋外の両方の環境に最適です。マット表面はグレアを低減し、RoHS準拠で鉛フリーリフローはんだ付けが可能です。耐湿性レベル5aに指定されており、信頼性を確保するためには適切な取り扱いと保管が必要です。

2. 特長と利点

• 非常に広い視野角（110°）。
• 低消費電力で高光度。
• IPX6規格の耐水性。
• 耐湿性レベル5a。
• RoHS準拠、鉛フリーリフローはんだ付け対応。
• 反射を低減するマット表面。
• 4つの独立したカラーチャンネル（R、G、B、W）を1つのパッケージに集積。

3. アプリケーション

• 屋外フルカラービデオスクリーン。
• 屋内・屋外の装飾照明。
• 遊園地の照明およびディスプレイ。
• 一般看板および建築照明。

4. 電気的・光学的特性

特に記載がない限り、測定は周囲温度25°C（Ts=25°C）で行われています。以下の表は、各チップの主要な電気的・光学的パラメータをまとめたものです。

4.1 順方向電圧（VF）

4.2 主波長（λD）と光度（IV）

各チップIF=20mAで試験。波長ビンは赤が5nm、緑/青が4nmです。白色は相関色温度（CCT）ビン（50A、50B、50C）で定義されます。光度は1:1.4の範囲でビン分けされます。

4.3 スペクトル半値幅と視野角

赤のスペクトル半値幅（Δλ）は24nm、緑は38nm、青は30nmです。視野角（2θ1/2）は全色で110度です。

5. 絶対最大定格

記載された値を超えるストレスは永久的な損傷を引き起こす可能性があります。絶対最大定格に長時間さらされると、デバイスの信頼性に影響を与えることがあります。

6. ビン分けシステム

製品は光度、主波長（白色の場合はCCT）、順方向電圧によってビン分けされます。ビン内の強度比は1:1.4です。赤の波長ビンは5nm刻み、緑と青は4nm刻みです。白色はCIE色座標（50A、50B、50C）でビン分けされます。順方向電圧のビンは各チップごとに定義されていますが明示的にはリストされていません。典型的な分布は上記の最小最大範囲に従います。すべての測定には許容差があります：VF ±0.1V、波長 ±1nm、強度 ±10%、色座標 ±0.01。

7. 代表的な光学特性曲線

7.1 順方向電圧 vs. 順方向電流

順方向電圧は順方向電流とともに増加します。低電流（10mA未満）では電圧が急激に上昇し、20mA以上では曲線はより直線的になります。赤色チップが最も低い順方向電圧を持ち、緑、青、白は同様ですがより高い電圧です。

7.2 順方向電流 vs. 相対光度

相対光度は順方向電流に対して超線形的に増加します。20mAでは光度を100%とします。安全な動作のために、絶対最大電流定格を超えないでください。

7.3 光度 vs. 周囲温度

光度は温度上昇とともに低下します。70°Cでは相対光度は25°Cの値の約80%まで低下します。明るさと寿命を維持するには適切な熱管理が不可欠です。

7.4 はんだ温度 vs. 順方向電流

熱的損傷を避けるため、はんだ点温度が上昇するにつれて最大順方向電流をディレーティングする必要があります。100°Cでは許容電流はほぼゼロまで減少します。

7.5 スペクトル分布

スペクトル曲線は、赤（617-628nm）、緑（520-545nm）、青（460-475nm）に狭いピークを示します。白色LEDは可視範囲をカバーする広いスペクトルを持ち、相関色温度ビンは約4000Kと5000Kです。

7.6 放射図

放射パターンはほぼランバート型で、0°で最大光度、±55°で半値幅です。この広い分布は広範囲にわたる均一な照明に適しています。

8. 機械的およびパッケージ情報

8.1 パッケージ寸法

LEDパッケージは3.5mm x 3.7mm x 2.6mm（長さ×幅×高さ）です。ピン1はドットでマークされています。底面図には8つのはんだパッドがあります：ピン1（B-）、2（R-）、3（G-）、4（W-）、5（R+）、6（G+）、7（B+）、8（W+）。極性は底面の+と-の記号で示されています。保護のために接着剤充填が施されています。はんだ付けパターン（推奨PCBランドパターン）はデータシートにミリメートル単位で提供され、公差は±0.1mmです。

8.2 キャリアテープとリール

製品はキャリアテープに包装され（1リールあたり4,000個）。リールの寸法：外径(A) 400±2mm、内径(B) 100.0±0.4mm、ハブ幅(C) 14.3±0.3mm、テープ幅(D) 2.6±0.2mm、ピッチ(E) 16.4±0.3mm、スプロケット穴径(F) 12.7±0.8/-0.3mm。キャリアテープ厚さは1.9mm(T)です。

8.3 ラベル情報

各リールには、品番、ロット番号（包装機、シリアル番号、ビンコード、千単位の数量を含む）、光度ビン(IV)、順方向電圧ビン(VF)、波長ビン(Wd)、順方向電流(IF)、数量(QTY)、日付(DATE)が表示されています。

8.4 防湿包装

リールは帯電防止・防湿アルミホイルバッグに乾燥剤と湿度インジケーターカード(HIC)とともに封入されます。バッグは防湿のために真空密封されています。

8.5 段ボール箱

複数の密封バッグが出荷のために段ボール箱に梱包されます。箱は輸送中の機械的保護を提供します。

9. 信頼性試験項目と条件

製品の信頼性を確保するために以下の試験が実施されます（サンプル数22個、判定基準：故障0/1）。

• はんだ耐熱性：最大260°C、3回
• 熱衝撃：-40°C～100°C、各15分、500サイクル
• 耐湿性：プレコンディショニング 85°C/85%RH/12h + リフロー
• 高温保管：100°C、1000h
• 低温保管：-40°C、1000h
• 室温動作寿命：25°C、IF=20mA、1000h
• 高温高湿寿命：85°C/85%RH、IF=10mA、500h
• 温湿保管：85°C/85%RH、1000h
• 低温寿命：-40°C、IF=20mA、1000h

判定基準：VF変化±10%以内、IR ≤10μA at 5V、平均IV劣化 ≤30%、内部クラックや外観異常がないこと。

10. SMTリフローはんだ付け手順

10.1 リフロープロファイル

標準的な鉛フリーリフロープロファイルを使用してください。主要パラメータ：予熱150°C～200°Cを60～120秒；217°C以上(TL)の時間≤60秒；ピーク温度(TP) 245°Cでピークの5°C以内の時間≤30秒、tp≤10秒；冷却速度≤6°C/秒。25°Cからピークまでの総時間≤8分。リフローは1回のみ。中温はんだペーストのみ使用。酸化防止のため窒素リフローを推奨。

10.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、はんだごてを300°C未満に設定し、1接合あたり3秒未満で行ってください。手はんだ付けは1回のみにしてください。

10.3 修理

修理は推奨されません。やむを得ない場合は、両頭はんだごてを使用して両方のパッドを同時に加熱しLEDを取り外してください。特性が損なわれていないことを確認してください。

10.4 洗浄

水、ベンゼン、シンナーで洗浄しないでください。イソプロピルアルコール(IPA)を推奨します。塩素や硫黄を含む溶剤は避けてください。使用前に洗浄剤の適合性を確認してください。

11. 取り扱い上の注意

11.1 保管

防湿帯電防止包装のまま、30°C以下、60%RH以下で保管してください。推奨保存期間：6ヶ月。未開封で漏れのないパッケージは、使用前にベーキングを行うことで最大12ヶ月保管可能です。開封後は12時間以内に使用してください（環境30°C/60%RH以下）。未使用部品は乾燥環境（30°C/10%RH以下）で保管し、次回使用前にベーキング（露出に応じて65±5°Cで24～48時間）を行ってください。

11.2 静電気

LEDは静電放電に敏感です。接地された機器、帯電防止リストストラップ、マット、容器を使用してください。適切に保護されていない限り取り扱いを避けてください。

11.3 逆電圧保護

5Vを超える逆電圧はLEDを損傷させる可能性があります。回路設計で逆バイアスを防いでください。マトリックス駆動では、逆過電圧を避けるための保護を実装してください。

11.4 安全動作温度

急激な劣化を防ぐため、LED表面温度を55°C未満、リード温度を75°C未満に保ってください。接合温度を115°C未満に保つために適切な熱管理（PCB放熱、間隔）が必要です。

11.5 電流駆動

各チップに定電流ドライバを使用してください。定格順方向電流を超えないでください。複数のチップが同時に動作する場合、総消費電力がパッケージ最大定格（G/B/W各68mW、Rは60mW）を超えないようにしてください。

11.6 環境に関する考慮事項

腐食性ガス（硫化水素、塩分など）や高湿度環境への暴露を避けてください。沿岸部や火山地帯で使用する場合、寿命が短くなる可能性があります。長期間の保管や輸送後は、使用前に除湿してください。最初は定格電力の20%で通電し、吸収された水分を乾燥させてからフルパワーにしてください。

12. アプリケーション推奨事項

• 屋外フルカラービデオウォールでは、色と明るさを均一にするためにマッチングビンを使用してください。
• 放熱のために十分な銅面積を持つPCBを設計してください。熱の集中を避けるためにLED間の間隔を維持してください。
• 雷サージや高い過渡現象から保護してください。直列抵抗または電流制限が必要です。
• レンタルディスプレイの場合、同じリフロー回数のLEDを選択してください。修理後はマッチングが重要です。
• 初期不良をスクリーニングするためにエージング試験（例：定格電流で48時間）を実施してください。

13. 技術比較

標準的な3528や5050 RGB LEDと比較して、この3.5x3.7mm RGBWはより広い視野角（110° vs 5050の一般的な120°、必ずしも広いとは限らない）、IPX6耐水性（標準SMD LEDには一般的ではない）、グレア低減のマット表面を提供します。白色チップの統合により、色混合が簡素化され、追加の白色LEDが不要になります。耐湿性レベル5aによりフロアライフは短くなりますが、慎重な取り扱いが必要です。

14. よくある質問

Q: ESD損傷を防ぐには？帯電防止ワークステーション、接地された工具を使用し、プラスチック容器を避けてください。帯電防止バッグに保管してください。

Q: このLEDを抵抗なしで5V回路で使用できますか？いいえ。すべてのチップの順方向電圧は5Vより低いため、電流制限なしでは過剰な電流がLEDを破壊します。必ず定電流源または直列抵抗を使用してください。

Q: 寿命はどのくらいですか？LEDは指定条件下で長寿命に設計されています。適切な熱管理と安定した電流が重要です。データシートは信頼性試験データを提供していますが、明確なL70時間は記載されていません。一般的な高品質LEDは、接合温度が制御されていれば定格電流で50,000時間以上を達成できます。

15. 実用的な使用例

屋外LEDビデオウォールでは、各ピクセルが1つのRGBW LEDを使用します。広い110°の視野角により、斜めからでも一貫した色が得られます。IPX6定格により、ディスプレイは雨水に耐えることができます。白色チップは白色コンテンツの色域と明るさを向上させます。設計者は長いケーブルによる電圧降下を考慮し、冗長性のある適切な電源を使用する必要があります。

16. 動作原理

赤、緑、青、白のチップは独立したGaNベース（G/B）またはAlInGaP（R）のダイオードで、順方向バイアスで発光します。白色チップは青色LEDに黄色蛍光体を組み合わせて白色光を生成します。各チップへの電流を変えることで、色域内の任意の色を生成できます。4つのチップは共通基板に実装され、広い放射のためのレンズを形成する透明エポキシで封止されています。

17. 開発動向

小型化が進んでいます：2.0x2.0mmのようなさらに多くのチップを搭載した小型パッケージが登場しています。エピタキシャル構造の改善により、チップあたりの効率と輝度が向上しています。統合スマート制御（例：アドレッサブルRGBW）が普及しつつあります。屋外アプリケーションでは、より高いIP定格や優れた耐腐食性などの信頼性向上が求められています。