SMD ミッドパワーLED XI3030E データシート - PLCC-2パッケージ - 最大6.8V - 150mA - 白色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

XI3030Eは、PLCC-2パッケージに収められた表面実装型（SMD）ミッドパワーLEDです。白色LEDとして設計されており、高効率、高演色性（CRI）、低消費電力、広視野角を兼ね備えています。コンパクトな形状により、信頼性の高い効率的な光出力が求められる幅広い照明用途に適した汎用性の高い部品です。

1.1 中核的利点

このLEDの性能プロファイルを定義する主な特徴は以下の通りです：明るい照明を確保する高光度出力、均一な光分布を提供する120度の広視野角、環境に優しいRoHS（有害物質使用制限）指令への準拠、色と光束特性の一貫性を保証するANSI標準ビニングの採用、そして鉛フリー（Pbフリー）構造です。

1.2 ターゲット市場と用途

このLEDは、様々な照明分野における理想的なソリューションとして設計されています。主な用途分野には、住宅および商業スペースの一般照明、環境効果を創出する装飾およびエンターテインメント照明、電子機器のインジケータランプ、看板やディスプレイの照明、スイッチライトなどが含まれます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

このセクションでは、データシートに定義された標準試験条件（はんだ付け点温度25°C）におけるLEDの主要性能パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

2.1 電気光学特性

主要な性能指標は、順方向電流（I_F）150mAで測定されます。光束（Φ）は、特定の製品バリアントとビンコードに応じて、典型的に135 lmから195 lmの範囲にあり、許容差は±11%と規定されています。順方向電圧（V_F）は、最小5.4Vから最大6.8Vの範囲で、許容差は±0.1Vです。平均演色評価数（Ra）は、最小値70（記載されている標準シリーズの場合）で、許容差は±2です。特に高品質な演色性、特に赤色調が求められる用途においては、R9値（飽和赤）の典型的な値が-40と規定されている点に注意することが重要です。視野角（2θ_1/2）は、典型的に120度です。

2.2 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性がある限界を定義します。最大連続順方向電流は180 mAです。パルス条件下（デューティサイクル1/10、パルス幅10ms）では、ピーク順方向電流300 mAが許容されます。最大許容損失は1224 mWです。デバイスは周囲温度-40°Cから+85°Cの範囲で動作し、-40°Cから+100°Cの間で保管できます。最大接合温度は125°Cです。接合部からはんだ付け点までの熱抵抗は17 °C/Wであり、これは熱設計における重要なパラメータです。

2.3 はんだ付け条件

このLEDは、組立時の熱に敏感です。リフローはんだ付けでは、最大温度260°Cで10秒間と規定されています。手はんだ付けでは、はんだごて先端温度は350°Cを超えてはならず、接触時間は3秒以内に制限する必要があります。また、デバイスは静電気放電（ESD）にも敏感であるため、取り扱い時には適切なESD対策が必要です。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、主要性能パラメータの一貫性を確保するために、包括的なビニングシステムを採用しています。製品番号自体がこれらのビンのいくつかをコード化しています。

3.1 製品番号の解読

型番XI3030E/LKE-HXXXX68Z15/2Tには特定のコードが含まれています：\"HXX\"はCRIコードと色温度を、\"XX\"は最小光束ビンを、\"68\"は最大順方向電圧（6.8V）を、\"Z15\"は順方向電流（150mA）をそれぞれ指定します。

3.2 平均演色評価数（CRI）ビニング

データシートには、単一文字の記号と最小CRI値を対応付けた表が記載されています。例：L = 70、Q = 75、K = 80、P = 85、H = 90。標準量産リストは、最小CRI 70（コードL）のバリアントに焦点を当てています。

3.3 相関色温度（CCT）と光束ビニング

このLEDは、2200K（電球色）から6500K（昼白色）までの複数のCCTで提供されています。各CCTに対して、特定の光束ビンが設定されています。例えば、\"4000K 165lmシリーズ\"には、2200Kから6500KまでのCCTを持つ製品が含まれており、それぞれ定義された最小光束値（例：2200Kで135 lm、4000Kで165 lm）があります。選択されたCCT（2700Kから6500K）向けに、より高出力の\"175lm\"シリーズも用意されています。詳細なビン範囲表では、光束出力がさらに細かいコード（例：165L5、170L5）に細分化され、正確な選択のための最小および最大光束値が指定されています。

3.4 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、5.4Vから6.8Vまで0.2V刻みでビニングされています。ビンコードは54B（5.4-5.6V）、56B（5.6-5.8V）、...、66B（6.6-6.8V）となっています。これにより、設計者は電流制御回路設計のために一貫した電圧降下を持つLEDを選択することができます。

3.5 色度座標ビニング

データシートには、CIE 1931色度図に関するセクションが含まれており、2200Kなどの特定のCCTに対する色度座標（x, y）の詳細なビン範囲が提供されています。これらのビン（例：22K-A、22K-B）は、色空間チャート上の小さな四角形を定義し、ロット内での厳密な色の一貫性を確保します。例えば、2200Kビンの基準範囲は、2070Kから2320Kの間です。

4. 性能曲線分析

提供されたデータシートの抜粋には、グラフィカルな性能曲線（IV曲線、相対光束対温度、スペクトルパワー分布など）は含まれていませんが、これらは通常、設計において重要です。与えられたパラメータに基づいて、予想される動作を推測することができます。順方向電圧は接合温度の上昇に伴ってわずかに増加します。光束は接合温度が上昇すると減少し、これはすべてのLEDに共通する特性です。120度の広い視野角は、ランバートまたは準ランバート放射パターンを示唆しています。正確な設計のためには、これらのグラフについてメーカーの完全なデータシートを参照することが不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

このLEDは、標準的なPLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）表面実装パッケージを使用しています。名称\"XI3030E\"は、パッケージのフットプリントが約3.0mm x 3.0mmであることを示唆しています。デバイスは上面視タイプの白色LEDです。樹脂材料はウォータークリアです。チップ材料はInGaN（窒化インジウムガリウム）であり、青色チップと蛍光体層を組み合わせて白色光を生成するための標準的な材料です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

絶対最大定格で述べたように、厳格な熱プロファイルに従う必要があります。リフローはんだ付けでは、ピーク温度260°Cを10秒以上超えてはなりません。熱ストレスを最小限に抑えるために、予熱、ソーク、リフロー、冷却の各段階を含む推奨リフロープロファイルを使用すべきです。手はんだ付けは可能な限り避けるべきですが、必要な場合は迅速かつ温度管理を行って実施する必要があります。部品はESDに敏感であるため、適切な接地対策を講じて取り扱う必要があります。保管は、規定の温度範囲内の乾燥した管理された環境で行ってください。

7. 梱包および発注情報

量産リストが主要な発注ガイドとなります。XI3030E/LKE-H4016568Z15/2Tのような特定の製品コードは、必要なCCT（4000K）、最小光束（165 lm）、CRI（最小70）、順方向電圧（最大6.8V）に基づいて選択できます。梱包形式（テープ＆リール、リールあたりの数量）は抜粋では指定されていませんが、SMD部品では標準的です。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、以下の用途に適しています：高効率と良好な演色性が重要な一般照明用LED電球およびチューブ、広視野角の利点を活かした建築アクセント照明や舞台照明、スイッチや制御パネルのバックライト、小売ディスプレイや看板の照明。

8.2 設計上の考慮事項

熱管理：熱抵抗（R_{th J-S}）が17°C/Wであるため、効果的な放熱が極めて重要です。最大接合温度125°Cを超えてはなりません。動作中にはんだ付け点温度を可能な限り低く保つように、PCBレイアウトおよび外部放熱を設計してください。
電流駆動：安定した光出力と長寿命のためには、定電流ドライバの使用が推奨されます。定格電流は150mAで、絶対最大値は180mAです。信頼性のためには、定格電流以下での動作が推奨されます。
光学設計：120度の視野角はパッケージ固有の特性です。より狭いビーム角が必要な場合は、二次光学系（レンズ）が必要となります。
色の一貫性：均一な外観が求められるアプリケーションでは、ビニング情報を活用して、同じ光束、電圧、色度ビンからLEDを選択してください。

9. 技術比較と差別化

従来の低電力LEDと比較して、このミッドパワーLEDはコンパクトなパッケージで大幅に高い光束を提供し、ルーメン密度を向上させます。高CRI（最大90のバリアントあり）は、CRIが70-80の範囲にあることが多い標準的なミッドパワーLEDとの差別化要因であり、色品質が重要な用途に適しています。標準シリーズでは負の値ですが、指定されたR9値は透明性のあるパラメータであり、設計者がフルスペクトル照明への適合性を評価することを可能にします。120度の広い視野角は、エリア照明用途において、より狭いビームを持つLEDに対する重要な利点です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDの実際の消費電力はどれくらいですか？
A: 電力（P）は、順方向電圧（V_F）×順方向電流（I_F）で計算されます。典型的なV_Fが約6V、I_Fが150mAの場合、典型的な電力は約0.9W（6V * 0.15A）です。最大許容損失定格は1.224Wです。

Q: 12V電源でこのLEDを駆動できますか？
A: いいえ、直接は駆動できません。LED自体の順方向電圧は約6Vです。12Vに直接接続すると過剰な電流が流れ、即座に故障します。電圧差を考慮して電流を150mAに制限するように設計された、定電流ドライバまたは回路（電源と直列に抵抗を接続するなど）を使用する必要があります。

Q: R9値が負であるとはどういう意味ですか？
A: R9は、光源が深い赤色をどの程度忠実に再現するかを測定します。負の値は、その光源が、基準光源と比較して、特定の赤色試験色を実際には飽和度が低く、くすんで見せてしまうことを示します。これは、一部の白色LEDの蛍光体システムでは一般的です。鮮やかな赤色が重要な用途（例：食肉陳列、小売）では、高い正のR9値を持つLEDを選択することが重要です。

Q: 165lmシリーズと175lmシリーズのどちらを選べばよいですか？
A: 選択は、アプリケーションに必要な光出力と効率に依存します。175lmシリーズは、同じ電流（150mA）でより高いルーメン出力を提供し、つまりより高い効率（ルーメン毎ワット）を意味します。これは通常、わずかに高コストになります。ルーメン要件とコスト目標に基づいて選択してください。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：ダウンライト用リフォームLEDモジュールの設計
1. 要件：ダウンライトは、60Wハロゲン電球を置き換えるために、良好な演色性（CRI >80）を持つ電球色（3000K）の800ルーメンを必要とします。
2. LED選択：量産リストから、XI3030E/LKE-H3016368Z15/2T（3000K、最小163 lm、CRI 70）が選択されます。ただし、CRI >80が必要なため、CRIコード\"K\"（最小80）以上のバリアントをフル製品ラインから選択する必要があり、その場合、光束コードが若干異なる可能性があります。
3. 数量計算：800ルーメンを達成するには、選択したタイプのLEDが約5個（800 lm / LEDあたり163 lm）必要ですが、光学および熱損失を考慮すると、6-7個のLEDが使用される可能性があります。
4. 熱設計：6個のLEDがそれぞれ約0.9Wの場合、総発熱量は約5.4Wです。接合温度を125°Cより十分に低く保つために、十分な熱ビアを持ち、ダウンライトハウジングを放熱器として接続する金属基板PCB（MCPCB）が設計されます。
5. 電気設計：6個のLED直列（総V_f~ 36V）に150mAを供給できる定電流ドライバが選択されます。または、異なるドライバ構成で、3個のLED直列を2並列に接続することも可能です。

12. 動作原理

XI3030Eは、蛍光体変換型白色LEDです。中核はInGaNで作られた半導体チップであり、順方向に電流が流れると青色光を発します（エレクトロルミネセンス）。この青色光は、チップ上またはその周囲に堆積された黄色（およびしばしば赤/緑）の蛍光体層によって部分的に吸収されます。蛍光体はより長い波長（黄色、赤色）で光を再放射します。吸収されなかった青色光と蛍光体から放射された黄色/赤色光が混合され、白色光として知覚されます。青色光と蛍光体放射の正確な比率が、白色光の相関色温度（CCT）を決定します。

13. 技術トレンド

PLCC-2（3030）のようなパッケージで代表されるミッドパワーLED分野は、進化を続けています。主要な業界トレンドには、優れたチップ技術と蛍光体効率によって推進される、発光効率（ルーメン毎ワット）の継続的な向上が含まれます。色品質の向上に強い焦点が当てられており、フルスペクトル照明のためのより高いCRI値（90以上）および改善されたR9や他の飽和色指数（R12、R13など）が追求されています。もう一つのトレンドは、より高い駆動電流および動作温度下での信頼性と寿命の向上です。さらに、パッケージング技術は、同じフットプリントでより高い光束密度とより良い熱管理を可能にするように進歩しています。優れた色均一性を持つ照明製品の量産を可能にする、より正確で一貫性のあるビニングシステムの開発も優先事項であり続けています。