XI3030-PA3501H-AM LED データシート - 3.0x3.0x?mm - 3.1V - 1.085W - アンバー - 日本語技術文書

1. 製品概要

XI3030-PA3501H-AMは、主に要求の厳しい自動車外部照明用途向けに設計された高性能表面実装型(SMD) LEDです。安定したアンバー色の出力を得るために、蛍光体変換技術を採用しています。本デバイスはEMC（エポキシ成形材料）パッケージプラットフォームを採用しており、標準的なプラスチックパッケージと比較して、信頼性と熱性能が向上しています。その中核的な利点には、標準駆動電流350mA時における83ルーメンの高い光束、優れた光配布を実現する120度の広い視野角、そして自動車用個別光電子デバイス向けの厳格なAEC-Q102規格に認定された堅牢な構造が含まれます。ターゲット市場は、信頼性、色の一貫性、および明るさが重要なターンシグナルなどの外部信号機能など、自動車照明の設計者およびメーカーに明確に焦点を当てています。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 測光・電気的特性

主要な動作パラメータは、順方向電流(I_F) 350mAの標準試験条件下で定義されています。代表的な光束(I_V)は83ルーメンで、最小70lm、最大100lmの範囲が指定されており、8%の測定公差が考慮されています。順方向電圧(V_F)は、この電流値で代表値3.1V、最小2.5Vから最大3.5Vの範囲です。このパラメータは熱設計およびドライバ設計において極めて重要です。主色度座標はCIE x = 0.575、CIE y = 0.415であり、公差±0.005で色スペクトルのアンバー領域に確実に位置します。視野角は、光度がピーク値の半分に低下する角度として定義され、120度です。

2.2 絶対最大定格と熱管理

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500 mAです。最大許容損失(P_d)は1750 mWと定格されています。接合部温度(T_j)は150°Cを絶対に超えてはなりません。動作周囲温度範囲は-40°Cから+125°Cと規定されています。熱管理は重要な設計上の考慮事項です。データシートでは、接合部からはんだ付け点までの2つの熱抵抗値が提供されています：実測熱抵抗(R_{th JS real}) 12.9 K/Wと、電気的熱抵抗(R_{th JS el}) 10.8 K/Wです。電気的熱抵抗は温度依存性電気パラメータ(TSEP)法から導出されるため、設計計算には通常、この低い値が使用されます。特に高駆動電流時には、接合部温度を安全な範囲内に維持するために適切な放熱対策が不可欠です。

2.3 信頼性・堅牢性仕様

このLEDは過酷な環境での使用を想定して設計されています。組立時の取り扱いに不可欠な、最大8 kV（人体モデル）までの静電気放電(ESD)保護機能を備えています。RoHSおよびREACH環境指令に準拠しています。さらに、硫黄耐性を有しており、これは排気ガスなどからの硫黄含有ガスが銀メッキ部品を腐食する可能性のある自動車用途にとって重要な特性です。湿気感受性レベル(MSL)はレベル2に定格されており、リフローはんだ付け前にベーキングが必要となるまで、≤30°C/60% RHの条件下で最大1年間保管可能であることを示しています。

3. 性能曲線分析

3.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (IV曲線)

IV曲線は順方向電流と順方向電圧の関係を示しています。これはダイオードに典型的な非線形特性です。350mA時、電圧は約3.1V付近に集中しています。設計者はこの曲線を使用して適切な定電流回路を選択し、消費電力(V_F* I_F)を推定します。

3.2 相対光束 vs. 順方向電流

このグラフは、光出力が駆動電流に応じてどのように変化するかを示しています。出力は電流の増加とともに増加しますが、完全に線形ではなく、熱効果の増大や効率低下により、高電流時には効率が低下する傾向があります。この曲線は、設計者が所望の輝度と効率および熱負荷のバランスを取るのに役立ちます。

3.3 相対光束 vs. 接合部温度

これはアプリケーション設計において最も重要なグラフの一つです。接合部温度が上昇するにつれて光出力が減少する様子を示しています。LEDの効率は温度と逆相関の関係にあります。XI3030では、T_jが25°C以上に上昇すると光出力が減少します。特に高温の自動車環境では、動作温度範囲全体で一貫した輝度を維持するために効果的な熱設計が最も重要です。

3.4 色度シフト vs. 電流および温度

2つのグラフが色度座標のシフト(ΔCIE x, ΔCIE y)を詳細に示しています。1つは一定温度下での順方向電流に対するシフト、もう1つは一定電流(350mA)下での接合部温度に対するシフトを示しています。これらのシフトは一般的に小さいですが、厳密な色の一貫性を要求するアプリケーションでは考慮する必要があります。アンバー色点は比較的安定していますが、設計者は特定のアプリケーションにおいてシフトが許容範囲内に収まることを確認すべきです。

3.5 順方向電流デレーティング曲線

この曲線は、はんだパッドで測定された温度に基づいて許容される最大連続順方向電流を規定しています。パッド温度が上昇するにつれて、安全な最大電流は減少します。例えば、定格最大パッド温度125°Cでは、許容される最大連続電流は500mAです。50mA未満での動作は推奨されません。このグラフは、最終アプリケーションにおける安全な動作条件を決定するために不可欠です。

3.6 許容パルス耐量

このグラフは、LEDが最大DC定格を超える短時間の電流パルスを処理する能力を定義しています。様々なデューティ比(D)について、パルス電流(I_F)とパルス時間(t_p)の関係をプロットしています。低デューティ比での非常に短いパルス（例：マイクロ秒単位）の場合、LEDは500mAを大幅に超える電流に耐えることができます。これは、信号伝送で時折使用されるパルス動作方式に関連します。

3.7 分光分布

相対分光パワー分布グラフは、波長全体にわたる発光強度を示しています。蛍光体変換アンバーLEDとして、スペクトルは通常、青色または近紫外励起LEDからの一次ピークと、蛍光体からの黄色/アンバー領域におけるより広い二次ピークを持ちます。正確な形状が知覚される色と演色評価数(CRI)を定義しますが、信号照明ではCRIはそれほど重要ではありません。

4. ビニングシステムの説明

データシートは、LEDを測光および測色性能に基づいて分類し、生産ロット内の一貫性を確保するためのビニング構造の概要を示しています。

4.1 光束ビニング

光束は英数字コード（例：E1, F2, J5, K3）を使用してビニングされます。各ビンはルーメン単位の最小および最大光束範囲を定義します。例えば、ビンF6は60から70 lmをカバーし、ビンK1は225から250 lmをカバーします。代表値83 lmを持つXI3030-PA3501H-AMは、特定の光束ビン（提供された抜粋では正確なビンは指定されていませんが、おそらくF7からF8またはJ1付近の範囲）に分類されます。これにより、設計者は保証された最小輝度を持つ部品を選択することができます。

4.2 色ビニング

色は、ECE（欧州経済委員会）の蛍光体イエロービン構造に従ってビニングされます。提供されたチャートは、CIE 1931色度図上の四角形領域で定義された2つの主要なビン：YAとYBを示しています。このLEDの目標座標(x=0.575, y=0.415)はYBビン内またはその近傍に位置します。ビニングにより、ロット内のすべてのLEDが厳密に制御された色領域内で発光することが保証され、複数のLEDを一緒に使用し完全に一致させる必要がある自動車用途において極めて重要です。

5. 機械的仕様、実装、およびパッケージング情報

5.1 機械的外形寸法と極性

このLEDは標準的な3030フットプリント（約3.0mm x 3.0mm）を使用しています。正確な高さと公差を含む詳細な外形図は機械的外形寸法セクションに記載されています。部品には極性マーキング（通常はカソードインジケータ：切り欠き、ドット、または緑色のマーキングなど）がパッケージ上にあります。実装時の正しい向きは動作に不可欠です。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

PCB設計のための推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。これには、熱用パッドおよび電気接点パッドのサイズと形状が含まれます。この推奨に従うことで、適切なはんだ接合部の形成、PCBへの良好な熱伝達が確保され、トゥームストーニングやその他の実装不良を防止します。

5.3 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で最大30秒間のリフローはんだ付けに適しています。通常、MSL2コンポーネント向けのIPC/JEDEC J-STD-020ガイドラインに従った特定のリフロープロファイル（時間 vs. 温度）が推奨されます。このプロファイルには、予熱、ソーク、リフロー（液相線以上時間(TAL)およびピーク温度を含む）、冷却の各段階が含まれます。このプロファイルに従うことで、LEDパッケージおよび内部ダイへの熱ダメージを防止します。

5.4 パッケージング情報

LEDは、自動ピックアンドプレース実装用にテープおよびリールで供給されます。パッケージングの詳細には、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含まれます。この情報は組立装置の設定に必要です。

6. アプリケーションガイドラインと設計上の考慮点

6.1 主な用途：自動車外部照明

主な、かつ明示された用途は自動車外部照明であり、ターンシグナルが具体的な例として挙げられています。そのAEC-Q102認定、広い温度範囲、硫黄耐性、および高輝度は、アンバー色が要求されるその他の外部機能、例えばデイタイムランニングライト(DRL)、ポジションランプ、サイドマーカーランプなどにも適しています。

6.2 ドライバ回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。安定した光出力を確保し、熱暴走を防止するためには定電流ドライバが必須です。ドライバは、絶対最大定格およびアプリケーションの熱環境に基づく電流デレーティング曲線を尊重しながら、所望の電流（例：代表仕様の350mA）を供給するように設計されるべきです。順方向電圧の変動（2.5Vから3.5V）は、ドライバのコンプライアンス電圧で考慮する必要があります。

6.3 熱設計

この重要性はいくら強調してもしすぎることはありません。PCBは放熱板として機能するように設計されなければなりません。これには、LEDの熱用パッドの下に十分な数の熱ビアを使用し、内部のグランドプレーンまたは専用の銅面に接続することが含まれます。高出力または高周囲温度アプリケーションでは、外部放熱板が必要になる場合があります。目標は、公式：T_s= T_j+ (R_jth JS_s* 電力) を使用して、はんだパッド(T_{)から接合部(T})までの温度上昇を最小限に抑えることです。電力はV_F* I_F.

として計算されます。

6.4 光学設計

120度の視野角は、ランバーシアンまたは準ランバーシアン放射パターンです。自動車照明では、規制基準（例：ECE, SAE）に従ってビームを形成するために、二次光学部品（レンズ、リフレクター）がほぼ常に使用されます。光学設計者は、LEDの空間強度分布、サイズ、および色の均一性を考慮する必要があります。

6.5 使用上の注意

一般的な注意事項には以下が含まれます：レンズへの機械的ストレスの回避、レンズ表面の汚染防止、ESD安全な取り扱い手順の使用、はんだ付けプロセスが指定されたプロファイルを超えないことの確認。保管は、MSL2定格に従って乾燥した管理された環境で行う必要があります。

7. 注文情報と型番の解読XI型番XI3030-PA3501H-AMは、おそらく会社固有のコーディングシステムに従っています。典型的な分解は以下の通りです：3030(シリーズ/プラットフォーム)、PA(パッケージサイズ)、3501(蛍光体変換アンバー)、H(光束/色ビンまたは駆動電流に関連する可能性)、AM(高輝度または特殊機能を示す可能性)、

(おそらくアンバー)。注文情報セクションでは、利用可能なオプション（例：異なる光束ビン、色ビン、テープおよびリール仕様）と、それらを注文コードで指定する方法について詳細が記載されます。

8. 技術比較と差別化直接比較には競合他社のデータが必要ですが、このLEDの主要な差別化要因はその仕様から推測できます：EMCパッケージ：標準的なPPA（ポリフタルアミド）またはPCTプラスチックと比較して、特に高温の自動車環境において、優れた熱性能と長期信頼性（黄変、湿気への耐性）を提供します。AEC-Q102認定：これは自動車グレードLEDの必須要件であり、温度サイクル、湿度、高温動作、はんだ耐熱性に関する厳格なストレステストを含みます。すべての3030 LEDがこの認定を持っているわけではありません。硫黄耐性：腐食性雰囲気にさらされる自動車および産業用途にとって重要な差別化要因です。高光束密度：

3030パッケージから83 lmは、高効率ソリューションを表し、所定の光出力に対してより小さな光学系またはより低い消費電力を可能にします。

9. 技術パラメータに基づくよくある質問 (FAQ)

Q: このLEDを500mAで連続駆動できますか？

A: 可能ですが、はんだパッド温度が25°C以下に保たれることを保証できる場合に限ります（デレーティング曲線参照）。実際のアプリケーションでは温度が上昇するため、電流をデレートする必要があります。より典型的なパッド温度85°Cでは、許容される最大電流は大幅に低くなります。常にデレーティング曲線を使用して設計してください。

Q: 実測熱抵抗と電気的熱抵抗の違いは何ですか？

A: 実測熱抵抗(12.9 K/W)は物理的な温度センサーを使用して測定されます。電気的熱抵抗(10.8 K/W)は、順方向電圧の温度変化から計算され、より正確である可能性がありますが、測定条件に敏感な方法です。保守的な設計には、より高い値(12.9 K/W)を使用してください。

Q: アンバー色は温度や電流に対してどの程度安定していますか？

A: 提供されたグラフがシフトを示しています。動作範囲全体でΔCIE xおよびy値は比較的小さいです。ほとんどの自動車信号用途では、このシフトは許容可能であり、規制上の色境界内に収まります。色が極めて重要な用途では、システムを極限動作条件下で特性評価する必要があります。

Q: LEDの上にレンズやシリコーンカバーは必要ですか？

A: LEDには一次レンズが付いていますが、ほとんどの自動車外部照明用途では、ビーム形成および測光規制を満たすために二次光学部品が必要です。さらに、追加の環境保護（水、埃、化学薬品に対する）および光取り出し効率向上のために、二次シリコーンレンズまたはポッティング材がしばしば使用されます。

10. 動作原理と技術トレンド

10.1 基本動作原理

これは蛍光体変換アンバーLEDです。その中核には、順方向バイアスがかかると青色または近紫外スペクトルで光を発する半導体チップ（通常InGaNベース）があります。この一次光は直接放出されません。代わりに、パッケージ内に堆積された蛍光体材料の層に衝突します。蛍光体は高エネルギーの青色/UV光子を吸収し、より長く低エネルギーの波長、主に黄色/アンバー領域で光を再放出します。未変換の青色光と広い黄色蛍光体の発光の組み合わせにより、知覚されるアンバー色が生じます。正確な蛍光体組成が正確な色度座標(x=0.575, y=0.415)を決定します。

10.2 業界トレンド自動車LED照明市場のトレンドは以下の通りです：高効率化 (lm/W)：車両の電気負荷の低減。高出力密度化：より小さなパッケージからより多くの光を出し、より洗練されたランプデザインを可能にします。信頼性の向上：EMCなどのパッケージにより、より過酷な条件下での長寿命化。スマート照明：センサーや制御との統合による適応型走行用ビーム(ADB)や通信（Li-Fi、ただし本製品対象外）への対応。色調調整：