2820-C02001M-AM シリーズ LED データシート - SMDパッケージ - 白色 - 80lm @ 200mA - 3.0V - 120° 視野角 - 日本語技術文書

1. 製品概要

2820-C02001M-AMシリーズは、主に要求の厳しい自動車照明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。AEC-Q102認定を含む、厳格な自動車グレードの信頼性基準を満たすように構築されています。クールな白色光を発し、コンパクトな2820パッケージフットプリントを採用しているため、均一で明るい照明が求められるスペースに制約のある設計に適しています。

本シリーズの主な利点は、高信頼性環境に対応した堅牢な構造、優れた発光効率、広く均一な光分布を確保する120度の広い視野角です。RoHS、REACH、ハロゲンフリー指令への準拠は、現代の環境配慮型電子アセンブリへの適合性をさらに強調しています。

2. 技術パラメータ詳細分析

2.1 測光・電気的特性

コア性能は、200 mAの順電流（IF）という典型的動作条件下で定義されます。この電流において、LEDは80ルーメン（lm）の典型的な光束（IV）を生成し、最小70 lm、最大100 lmです。200 mAにおける順電圧（VF）は典型的に3.00ボルトで、2.75Vから3.5Vの範囲です。このパラメータは、ドライバ回路設計および熱管理計算において極めて重要です。

主要な色度座標は、CIE x=0.3227およびCIE y=0.3351で指定され、クールな白色点を定義します。これらの座標の許容差は±0.005で、ロット内の色の一貫性を確保します。本デバイスは120度の広い視野角（φ）を提供し、これは光度がピーク軸値の半分に低下する角度です。

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。最大連続順電流（IF）は350 mAです。デバイスは、低デューティサイクルでパルス幅≤10 µsの条件下で、750 mAのサージ電流（IFM）に耐えることができます。最大接合温度（TJ）は150°Cです。

熱管理は極めて重要です。接合部からはんだ付けポイントまでの熱抵抗（Rth JS）には、実測値20-22 K/Wと電気的測定値最大16 K/Wの2つの規定値があります。順電流ディレーティング曲線は、はんだパッド温度（Ts）が25°Cを超えて上昇するにつれて、許容される連続電流を減らさなければならないことを明確に示しています。例えば、Tsが125°Cでは、最大許容IFは350 mAであり、それ以降は直線的に減少します。

3. ビニングシステムの説明

エンドユーザーに性能の一貫性を保証するため、LEDはビンに分類されます。光束、順電圧、色度という3つの主要パラメータがビニングの対象となります。

3.1 光束ビン

光束ビンは、F7、F8、F9などのコードで指定されます。例えば、ビンF7は、IF=200mAで測定した場合の光束が70 lm（最小）から80 lm（最大）の間にあるLEDをカバーします。これにより、設計者はアプリケーションに適した輝度グレードを選択できます。

3.2 順電圧ビン

順電圧ビンは電気的な互換性を確保します。例としては、ビン2730（VF: 2.75V - 3.00V）やビン3032（VF: 3.00V - 3.25V）があります。同じ電圧ビンからLEDを選定することで、並列構成における均一な電流分配の実現に役立ちます。

3.3 色度（クロマティシティ）ビン

提供されている色度図は、56M、58M、61M、63Mなどのクールホワイトビンの構造を示しています。各ビンは、CIE 1931色度図上の四角形領域によって定義され、4組の（x, y）座標で指定されます。この精密なビニングにより、厳密な色調制御が保証されます。これは、複数のLED間での色合わせが求められることが多い自動車照明において極めて重要です。

4. 性能曲線分析

4.1 IV特性曲線と光束-電流特性

順電流-順電圧グラフは、典型的なダイオードの指数関数的関係を示しています。200 mAでは、VFは約3.0V付近に集中しています。相対光束-順電流グラフは、光出力が電流に対して準線形的に増加することを示しています。電流を増やすと出力は向上しますが、同時に電力損失と接合温度も上昇し、寿命や色安定性に影響を与える可能性があります。

4.2 温度依存性

相対光束-接合温度グラフは、熱設計において重要です。光束出力は接合温度の上昇に伴って減少します。100°Cでは、相対光束は25°C時の値の約85%になります。これは効果的な放熱の重要性を強調しています。

色度座標シフト-接合温度グラフは、-50°Cから+125°Cの範囲で最小限のシフト（Δx、Δyが±0.01以内）を示しており、温度に対する良好な色安定性を示しています。順電圧は負の温度係数を持ち、約2 mV/°Cで減少します。

4.3 分光分布

相対分光分布グラフは、蛍光体変換型白色LEDに典型的な青色波長領域（約450-455 nm）にピークを持ち、蛍光体による黄色領域の広い二次ピークを示しており、これらが組み合わさって白色光を生成します。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

LEDは標準的な2820 SMDパッケージを使用しています。機械図面は物理的寸法をミリメートル単位で規定しています。主な特徴には、アノードおよびカソードパッドの位置、および全体のパッケージ高さが含まれます。LEDの熱パッドからPCBへの適切な機械的固定、電気的接続、および最適な熱伝達を確保するために、推奨はんだパッドレイアウトが提供されています。このランドパターンに従うことは、特に自動車環境で経験する熱サイクル条件下での信頼性にとって不可欠です。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

本デバイスは、IPC/JEDEC J-STD-020プロファイルに従い、ピーク温度260°Cで最大30秒間のリフローはんだ付けに対応しています。湿気感受性レベル（MSL）は2であり、使用前に1年以上大気環境にさらされた場合は部品をベーキングする必要があることを意味します。パッケージのクラックやはんだ接合部の欠陥を防ぐため、推奨リフロープロファイルと取り扱い上の注意事項に従うことが必須です。

7. 梱包および発注情報

LEDは自動実装用にテープ&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。品番構造（例：2820-C02001M-AM）は、パッケージサイズ（2820）、色/チップタイプ（C02001M）、シリーズ指定（AM）などの主要属性をコード化しています。発注には、光束、順電圧、色度の必要なビンの指定が含まれます。

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、室内照明（ドームライト、マップライト、アンビエント照明）、外部信号灯（センター・ハイマウント・ストップ・ランプ - CHMSL）、および一部の補助照明機能が含まれます。AEC-Q102認定および耐硫黄性（クラスA1）により、過酷なボンネット下や車体外の環境にも適しています。

8.2 設計上の考慮点

ドライバ回路：安定した光出力を維持し、熱暴走を防ぐためには定電流ドライバが不可欠です。ドライバは順電圧ビンの範囲に対応し、最大350 mAまでの適切な電流制限を提供するように設計されなければなりません。

熱設計：効果的な熱管理は必須です。PCBは、LEDの熱パッド下に熱ビアを使用し、大きな銅面または外部ヒートシンクに接続して、はんだ付けポイント（Ts）での温度上昇を最小限に抑えるべきです。常に順電流ディレーティング曲線を参照してください。

光学設計：120度の視野角は広い照射範囲を提供します。集光用途の場合は、二次光学部品（レンズ、リフレクター）が必要になります。機械図面は、そのような光学部品を設計するために必要な寸法を提供します。

ESD保護：LEDは8 kV（HBM）の堅牢なESD定格を持っていますが、実装時の標準的なESD取り扱い注意事項に従うことが推奨されます。

9. 技術比較と差別化

一般的な民生用グレードのLEDと比較して、本シリーズの主な差別化要因は、自動車グレードの信頼性認証（AEC-Q102）、明示的な耐硫黄ガス試験（クラスA1）、および拡張された動作温度範囲（-40°C ～ +125°C）です。色と光束の詳細なビニング構造は、単一アセンブリで複数のLEDが使用される自動車アプリケーションに求められるレベルの一貫性を提供します。良好な発光効率（200mAで80 lmは、約0.6Wの入力電力を考慮すると約133 lm/Wに相当）とコンパクトなパッケージでの広い視野角の組み合わせは、スペースと性能が重要な設計に対してバランスの取れたソリューションを提供します。

10. よくあるご質問 (FAQ)

10.1 MSL 2定格の意味は何ですか？

MSL 2（湿気感受性レベル2）は、パッケージされたLEDが工場のフロア環境条件（

10.2 2つの異なる熱抵抗値（Rth JS）はどのように解釈すればよいですか？

データシートには、実測Rth JS 20-22 K/Wと電気的Rth JS 最大16 K/Wが記載されています。実測値は通常、物理的な温度センサーを使用して測定され、熱モデリングにはより正確であると考えられます。電気的手法は、温度に敏感な順電圧を接合温度の代理として使用します。保守的な熱設計のためには、十分な安全マージンを確保するために、より高い実測値（22 K/W）を使用することをお勧めします。

10.3 これらのLEDは電流バランス回路なしで並列に使用できますか？

追加の対策なしでの直接並列接続は、一般的には推奨されません。順電圧の自然なばらつき（同じビン内でも）により、並列接続されたLEDは均等に電流を分担しません。わずかにVFが低いLEDはより多くの電流を引き込み、過熱や加速劣化を引き起こす可能性があります。各LEDに個別の電流制限抵抗を使用するか、専用のマルチチャネル定電流ドライバを使用することが、複数のLEDを駆動するための望ましい方法です。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：2820-C02001M-AM LEDを10個使用した自動車用CHMSL（センター・ハイマウント・ストップ・ランプ）モジュールの設計。

設計ステップ：

1. 電気設計：LEDあたりの目標動作電流：効率と寿命を最適化するため200 mA。総電流：2.0A。2.0Aを供給可能な定電流LEDドライバICを選択し、入力電圧範囲は自動車バッテリーシステム（公称9V-16V、負荷ダンプ過渡電圧を含む）をカバーするものとします。すべてのLEDを直列に接続して単一チャネルドライバを使用する場合は、電流の不均衡を最小限に抑えるために、同じ順電圧ビン（例：3032）からLEDを選定します。
2. 熱設計：総消費電力の見積もり：10 LED * (3.0V * 0.2A) = 6.0W。保守的なRth JS 22 K/Wを使用し、目標最大接合温度（Tj）を110°C（最大150°C以下）と仮定して、必要な最大はんだ付けポイント温度を計算します：Ts_max = Tj_max - (LEDあたりの電力 * Rth JS) = 110 - (0.6 * 22) = 96.8°C。PCBは、予想される周囲環境（例：高温の車内トランク内）でTsをこの値以下に保つために、熱パッドと十分な銅面積/熱ビアを備えて設計されなければなりません。
3. 光学/機械設計：120度の視野角はCHMSLには十分かもしれませんが、特定の測光強度要件（例：SAE規格）を満たすためにリフレクターやレンズが追加される場合があります。機械図面は、PCBレイアウトのフットプリントと、ホルダーやレンズクリップを設計するための寸法を提供します。
4. 部品選定：ライトバー全体で均一な輝度と色を確保するために、10個すべてのLEDを同じ光束ビン（例：F8）および同じ色度ビン（例：58M）から発注します。

12. 動作原理の紹介

このLEDは蛍光体変換型白色LEDです。その中心には、順方向バイアスがかかると（電流が流れると）青色光を発する、窒化インジウムガリウム（InGaN）で作られた半導体チップがあります。この青色光は、チップ上またはその近くに堆積されたセリウム添加YAG（YAG:Ce）蛍光体層によって部分的に吸収されます。蛍光体は青色光子の一部を吸収し、黄色領域を中心とした広いスペクトルで光を再放出します。吸収されずに残った青色光と放出された黄色光の組み合わせが、人間の目には白色光として知覚されます。白色の正確な色合い（クール、ニュートラル、ウォーム）は、青色光と黄色光の比率によって決まり、これは蛍光体の組成と厚さによって制御されます。

13. 技術トレンド

自動車LED照明のトレンドは、より高い発光効率（ワットあたりのルーメン数の向上）に向かって続いており、より明るい照明または低消費電力・低熱負荷を可能にしています。特にユーザー体験が鍵となる室内アンビエント照明において、演色性指数（CRI）と色の一貫性の向上も強く求められています。小型化は継続しており、パッケージはより小さくなりながらも光出力を維持または向上させています。さらに、統合化も成長するトレンドであり、LEDパッケージにドライバIC、センサー、またはスマート照明システム用の通信インターフェースが組み込まれるようになっています。過酷な環境（高温、高湿度、振動、化学物質暴露）に対する信頼性と認定への重点は、自動車セクターにおいて依然として最重要事項です。