SMD 低消費電力LED 45-21S PLCC-2 データシート - パッケージ 3.5x2.8x1.9mm - 電圧 2.9-3.6V - 電力 0.27W - 白色光 - 日本語技術文書

1. 製品概要

45-21S/XK2Cシリーズは、PLCC-2（プラスチック・リーデッド・チップ・キャリア）パッケージに収められた表面実装型(SMD)低消費電力白色発光ダイオード(LED)のファミリーです。この製品は、コンパクトな形状、高効率、信頼性の高い性能を必要とする一般照明アプリケーション向けに設計されています。パッケージは白色LEDチップとウォータークリア樹脂レンズを特徴とし、高い光束出力と広い視野角に貢献しています。

このLEDシリーズの中核的な利点は、光束維持率に関するLM-80規格への認証を含み、長期信頼性と性能の一貫性を保証します。鉛フリー材料で構成され、RoHS（有害物質使用制限）指令に完全に準拠しています。本デバイスは、色度と光束についてANSI（米国国家規格協会）標準のビニングを採用しており、生産ロット間での色の一貫性と予測可能な光出力を確保します。主なターゲット市場は、一般環境照明、装飾・アクセント照明、エンターテインメント照明、状態表示灯、バックライト、スイッチ照明など、幅広い照明アプリケーションを含みます。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は、はんだ付け点温度(T_{はんだ付け})を25°Cに維持した条件下で定義されます。これらの定格を超えると、永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 順電流 (I_F)：75 mA (連続)
• ピーク順電流 (I_FP)：100 mA (デューティサイクル1/10、パルス幅10msのパルス条件下で許容)
• 消費電力 (P_d)：270 mW
• 動作温度 (T_opr)：-40°C ～ +85°C
• 保存温度 (T_stg)：-40°C ～ +100°C
• 熱抵抗 (R_{th J-S})：50 °C/W (接合部からはんだ付け点まで)
• 接合部温度 (T_j)：125 °C (最大)
• はんだ付け温度：リフローはんだ付けでは、ピーク温度260°Cで10秒間が規定されています。手はんだ付けでは、温度350°Cで最大3秒間が許容されます。

これらのLEDは静電気放電(ESD)に敏感です。潜在的な故障や致命的な故障を防ぐため、組立および取り扱い中は適切なESD対策手順に従わなければなりません。これらのLEDは静電気放電(ESD)に敏感です。潜在的な故障や致命的な故障を防ぐため、組立および取り扱い中は適切なESD対策手順に従わなければなりません。

2.2 電気・光学特性

以下のパラメータは、標準試験条件であるT_{はんだ付け}= 25°C、順電流(I_F) 60 mA（典型的な動作点）で測定されます。

• 総可視光出力。最小値は16ルーメン(lm)から始まり、最大値は特定のビンコードに応じて27 lmまで達します。光束には±11%の許容差が適用されます。総可視光出力。最小値は16ルーメン(lm)から始まり、最大値は特定のビンコードに応じて27 lmまで達します。光束には±11%の許容差が適用されます。
• 順電圧 (V_F)：60 mAで動作時のLED両端の電圧降下。最小2.9 Vから最大3.6 Vの範囲にあり、ビングループ内での許容差は±0.1Vです。
• 演色評価数 (Ra または CRI)：光源が自然光源と比較して物体の色をどれだけ正確に再現するかの指標。提供されている量産リストでは、最小CRIは80で、許容差は±2です。
• 視野角 (2θ_1/2)：光度が0°（軸上）の値の半分になる角度。このLEDは、典型的に120度の広い視野角を特徴とします。
• 逆電流 (I_R)：逆バイアス5Vを印加したときのリーク電流。規定される最大値は50 µAです。

3. ビニングシステムの解説

本製品は、主要な性能パラメータを分類する包括的なビニングシステムを採用しており、設計者はアプリケーションに適した精密な特性を持つLEDを選択することができます。

3.1 品番とビニングコードの解読

品番は特定の構造に従います：45–21S / X K 2 C – H XX XX XX XX XXZ6 / 2T。重要なビニング情報はHXX XX XX XX XXのセグメントとサフィックスに埋め込まれています。

• 順電流インデックス (Z6)：公称順電流が60 mAであることを示します。
• 解読例 (45-21S/KK2C-H2727L7M4B2Z6/2T)：
  • KK：最小演色評価数(CRI)が80以上であることを示します。
  • H2727：相関色温度(CCT)を指定します。最初の2桁(27)は最小CCTを100ケルビン単位(2700K)で、最後の2桁(27)は最大CCT(2700K)を示し、狭い2700Kビンであることを意味します。
  • L7：最小光束のビンコード(16-17 lm)。
  • M4：最大光束のビンコード(21-24 lm)。
  • B2：順電圧のビングループ(2.9-3.0V)。

3.2 演色評価数 (CRI) ビニング

CRIは、最小値を表す単一文字コードを使用してビニングされます。

• M: CRI(最小) = 60
• N: CRI(最小) = 65
• L: CRI(最小) = 70
• Q: CRI(最小) = 75
• K: CRI(最小) = 80
• H: CRI(最小) = 90

CRIの許容差は±2です。

3.3 光束ビニング

光束ビンは、文字と数字の組み合わせ（例：L7、M4）で定義されます。表は、I_F=60mAで駆動した場合の各ビンコードの最小および最大光束（ルーメン）を指定します。

• L7: 16 - 17 lm
• L8: 17 - 18 lm
• L9: 18 - 19 lm
• M3: 19 - 21 lm
• M4: 21 - 24 lm
• N3: 24 - 27 lm

光束全体の許容差は±11%です。

3.4 順電圧ビニング

順電圧は、メイングループ（例：B2）の下にグループ化され、さらにビンコード（36から42）に細分化されます。各コードは0.1Vの範囲に対応します。

• グループB2, ビン36: 2.9 - 3.0 V
• グループB2, ビン37: 3.0 - 3.1 V
• ... ビン42まで: 3.5 - 3.6 V

ビン内での順電圧の許容差は±0.1Vです。

3.5 色度とCCTビニング

データシートは、2700K、3000K、3500K、4000Kなどの様々なCCTについて、CIE 1931図上に詳細な色度座標(CIE x, y)ボックスを提供します。各CCTは複数のビンに分割されます（例：2700Kの場合：27K-A、27K-B、27K-C、27K-D、27K-F、27K-G）。各ビンは、色度図上で四角形を形成する4組の座標ペアのセットによって定義されます。これにより、非常に精密な色選択と一貫性が可能になります。各メインビングループの実効CCTの参照範囲が提供されます（例：27K-A/Bは2580K-2870Kをカバー）。

4. CRI > 80 の量産リスト

以下の表は、量産可能な標準製品構成をリストしており、すべて最小CRIが80以上です。

5. アプリケーション提案と設計上の考慮点

5.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• 一般照明：高効率と良好な演色性が要求されるLED電球、蛍光灯、パネルに最適です。
• 装飾・エンターテインメント照明：広い視野角と一貫した色ビンにより、アクセント照明、コーブ照明、舞台照明に適しています。
• 表示灯・スイッチ照明：バックライト付きスイッチ、家電の状態表示灯、パネル照明に使用できます。
• 建築・小売照明：高CRIオプション（80以上最小）は、小売ディスプレイや美術照明など、正確な色再現が重要なアプリケーションに適しています。

5.2 設計上の考慮点

• 電流駆動：LEDと直列に定電流ドライバまたは電流制限抵抗を必ず使用してください。公称動作点は60mAですが、回路は絶対最大定格である75mA連続電流を決して超えないように設計する必要があります。
• 熱管理：接合部からはんだ付け点までの熱抵抗が50°C/Wであるため、適切なPCBの熱設計が重要です。特に高温環境や最大電流で動作する場合、十分な銅面積（サーマルパッド）と、可能であればデバイス下部のビアを設けて熱を逃がすようにしてください。最大接合部温度(125°C)を超えると、寿命が大幅に短縮され、故障の原因となります。
• 光学設計：120°の視野角はパッケージ固有の特性です。より狭いビームが必要なアプリケーションでは、二次光学部品（レンズ）が必要になります。
• ESD保護：組立環境や最終使用シナリオでESDリスクがある場合、LEDのアノード/カソードに接続されたPCBラインにESD保護を実装してください。
• 色の一貫性を必要とするアプリケーション（例：複数LEDの器具）では、狭いCCTビン（例：2700K用のH2727）を指定し、同じ光束ビンから選択してください。提供されているANSI標準ビンを使用することで、予測可能な性能が確保されます。色の一貫性を必要とするアプリケーション（例：複数LEDの器具）では、狭いCCTビン（例：2700K用のH2727）を指定し、同じ光束ビンから選択してください。提供されているANSI標準ビンを使用することで、予測可能な性能が確保されます。

6. はんだ付けと実装ガイドライン

指定されたはんだ付けプロファイルを遵守することは、プラスチックパッケージと内部ワイヤボンドの損傷を防ぐために重要です。

• リフローはんだ付け（推奨）：ピーク温度260°Cを超えず、持続時間10秒を超えない標準的な鉛フリーリフロープロファイルが規定されています。240°C以上の時間は、標準的なIPC/JEDECガイドラインに従って制御する必要があります。
• 手はんだ付け：手はんだ付けが避けられない場合は、はんだごて先端温度を最大350°Cに制限し、パッドごとの接触時間を3秒以内に抑えてください。ダイを保護するため、はんだ付けするリードにヒートシンク（例：ピンセット）を使用してください。
• 洗浄：はんだ付け後に洗浄が必要な場合は、プラスチックパッケージと適合性のある溶剤を使用してください。内部構造を損傷する可能性があるため、超音波洗浄は避けてください。
• 保管条件：LEDは、元の防湿バッグに収め、温度-40°Cから+100°C、低湿度環境で保管してください。バッグが開封され、デバイスが周囲湿度にさらされた場合、リフローはんだ付け前にベーキングが必要になることがあり、リフロー中のポップコーンクラックを防ぎます。

7. 技術比較と差別化

データシートには直接的な競合製品との比較は記載されていませんが、45-21S/XK2Cシリーズの主な差別化要因は以下のように推測できます：

• LM-80認証：これは、検証済みの光束維持率データを必要とするエネルギースターやその他の認証プログラムに準拠する必要がある照明メーカーにとって重要な利点です。LEDの長期光束出力安定性に対する信頼性を提供します。
• ANSI標準ビニング：ANSI C78.377色度ビンへの準拠は、色の一貫性と互換性を確保し、プロフェッショナル照明業界における重要な要件です。これは、照明器具メーカーの設計および製造プロセスを簡素化します。
• 広視野角 (120°)：固有の広いビームは、二次光学部品なしで均一で拡散した照明を必要とするアプリケーションに有利であり、システムコストと複雑さを低減します。
• 包括的なビニング：光束、電圧、色度（精密なCIE座標ボックス付き）に関する詳細なビニングが利用可能であるため、非常に高い選択性が可能となり、コスト効率の高い一般的なソリューションと高性能で厳密に指定されたアプリケーションの両方を実現できます。

8. よくある質問 (FAQ)

Q: このLEDの典型的な寿命はどれくらいですか？

A: 正確なL70/B50寿命（サンプルの50%が70%光束維持に達する時間）は記載されていませんが、LM-80認証は、メーカーが制御条件下で光束維持率データをテストおよび報告したことを示しています。アプリケーションでの実際の寿命は、動作接合部温度(T_j)に大きく依存します。最大T_jである125°Cを十分に下回るようにすることが長寿命のために不可欠です。

Q: このLEDを75mAで連続駆動できますか？

A: 連続順電流の絶対最大定格は75mAです。しかし、信頼性の高い長期動作と寿命最大化のためには、典型的な試験電流である60mA以下で動作することを強く推奨します。75mAで動作すると、より多くの熱が発生し、接合部温度が上昇し、光束減衰が加速します。

Q: CCTコードH2727はどのように解釈すればよいですか？

A: 品番において、H2727はLEDの相関色温度が2700K（最小）から2700K（最大）の間にビニングされている、つまり実質的に単一ステップの2700Kビンであることを意味します。H3030は3000Kビン、H3535は3500Kビンとなります。H4040のようなコードは4000Kビンを示します。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 単一のLEDを60mAで中程度の環境条件下で動作させる場合、内部熱抵抗(50°C/W)とPCBの銅面積で十分な場合があります。しかし、LEDアレイ、高温環境、または最大電流付近での動作の場合、接合部温度を管理するために、PCBを金属基板PCB(MCPCB)または外部ヒートシンクに取り付ける必要があります。

9. 動作原理と技術

45-21S LEDは、半導体技術に基づいています。デバイスの中心は、InGaN（窒化インジウムガリウム）材料で作られたチップです。ダイオードの閾値（約2.9V）を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域内で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。InGaN層の特定の組成と蛍光体変換（おそらく青色LEDチップ上の黄色蛍光体コーティング）の使用により、出力色が決定され、説明されている白色光が生成されます。ウォータークリア樹脂封止材は、チップとワイヤボンドを保護するとともに、一次レンズとしても機能し、初期光出力を整形して120度の視野角を実現しています。

10. 業界動向とトレンド

45-21Sシリーズは、低消費電力SMD LED市場における成熟かつ最適化された製品を代表しています。その仕様に反映されている主な業界トレンドは以下の通りです：

• 光の質に対する需要：高CRI（80以上最小）オプションの提供は、単なる効率から光の質へと移行し、優れた演色性を提供するLEDに対する市場の高まる需要に対応しています。
• 標準化と信頼性：LM-80認証やANSIビニングなどの機能は、プロフェッショナル照明製品に使用される部品に対する業界の期待となっており、検証済みの性能と相互運用性へのトレンドを強調しています。
• 小型化と統合：PLCC-2パッケージは、コンパクトで業界標準のフォーマットであり、PCB上への高密度実装を可能にし、洗練された効率的な照明器具設計を実現します。
• 効率と持続可能性：高い発光効率（60mAでの光束出力から示唆される）、RoHS準拠、および鉛フリー構造は、エネルギー効率が高く環境に配慮したエレクトロニクスへの世界的なトレンドと一致しています。

このセグメントにおける将来の開発は、さらなる効率向上（ルーメン毎ワット）、良好な効率を維持したさらなる高CRI値（例：>90）の達成、温度および駆動電流変動にわたる色の一貫性の改善に焦点を当てる可能性があります。