SMD3528 白色LED データシート - サイズ3.5x2.8mm - 電圧3.2V - 消費電力0.108W - 日本語技術文書

1. 製品概要

SMD3528は、単一チップ設計を採用した表面実装型（SMD）白色発光ダイオード（LED）です。このLEDは、3.5mm x 2.8mmというコンパクトなフットプリントが特徴で、高密度実装と効率的なスペース利用が求められるアプリケーションに適しています。暖白色から昼白色まで、様々な相関色温度（CCT）において一貫した白色光出力を提供するように設計されています。自動組立プロセスに対応しており、民生用電子機器、サイン、装飾照明におけるバックライト、インジケータランプ、一般照明用途で広く採用されています。

1.1 主な特徴

• 単一チップ白色LED：単一の半導体ダイから均一な白色光を発光します。
• 標準SMD3528パッケージ：既存のPCBレイアウトやピックアンドプレース装置との互換性を確保する業界標準寸法です。
• 広視野角：典型的な半値角（2θ1/2）は120度で、広範囲な光分布を保証します。
• 湿気感受性：IPC/JEDEC J-STD-020Cに準拠したクラス分けがされており、リフローはんだ付け時の損傷を防ぐため適切な取り扱いが必要です。

2. 技術パラメータ分析

このセクションでは、絶対最大定格および代表的な技術パラメータで定義されたLEDの主要な電気的、光学的、熱的特性について、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

2.1 絶対最大定格（Ta=25°C）

これらの値は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性がある限界を表します。この条件以下またはこの条件での動作は保証されません。

• 順方向電流（IF）：30 mA（DC）
• 順方向パルス電流（IFP）：60 mA（パルス幅 ≤10ms、デューティ比 ≤1/10）
• 消費電力（PD）：108 mW
• 動作温度（Topr）：-40°C ～ +80°C
• 保存温度（Tstg）：-40°C ～ +80°C
• 接合温度（Tj）：125°C
• はんだ付け温度（Tsld）：リフローはんだ付けは、200°Cまたは230°Cで最大10秒間です。

2.2 代表的な電気的・光学的パラメータ（Ta=25°C）

これらは、標準試験条件下での期待される性能値です。

• 順方向電圧（VF）：代表値 3.2V、最大値 3.6V（IF=20mA時）。このパラメータは、ドライバ設計および電源選択において極めて重要です。
• 逆方向電圧（VR）：5V。逆バイアスでこの電圧を超えるとLEDが損傷する可能性があります。
• 逆方向電流（IR）：最大 10 µA。
• 視野角（2θ1/2）：120度（代表値）。これは、光強度がピーク強度の少なくとも半分以上となる角度範囲を定義します。

3. ビニングシステムの説明

LEDの性能は、一貫性を確保するためにビン（区分）に分類されます。製品命名規則がこれらのビンを定義しています。

3.1 型番構成

型番は次のパターンに従います：T [光束コード] [CCTコード] [内部コード] - [電圧コード] [パッケージ/その他コード]。例：T3200SL(C,W)A。

• 光束コード：最小光束ビン（例：B6、B7、B8などのコード）を示します。
• CCTコード：相関色温度、場合によっては演色評価数（CRI）を定義します。
  • 暖白色： L (<3700K)
  • 中間白色： C (3700-5000K)
  • 昼白色： W (>5000K)
  • 高CRI版（例：CRI 80、CRI 90）用の他のコードも存在します。
• チップ数：'S'は単一小電力チップを表します。
• 光学系コード：'00'はレンズなし、'01'はレンズ付きを表します。
• パッケージコード：'32'は3528パッケージを特定します。
• 電圧コード：BからJまでの文字が順方向電圧範囲を定義します（例：F: 3.2-3.3V）。

3.2 相関色温度（CCT）ビニング

白色LEDは、CIE図上の特定の色度領域と関連付けられた特定のCCT範囲にビニングされます。標準的な発注CCTには、2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、6500K、8000Kが含まれます。各CCTは一連の色度ボックス（例：2700K用の8A、8B、8C、8D）に対応します。製品は、発注されたCCTの色度領域内にあることが保証されます。

3.3 光束ビニング

光束は、20mA時の最小値によってビニングされます。CCTとCRIの組み合わせごとに異なるビンが定義されています。例えば、CRI70の中間白色（3700-5300K）LEDの場合、B6（最小7.0-7.5 lm）、B7（最小7.5-8.0 lm）、B8（最小8.0-8.5 lm）、B9（最小8.5-9.0 lm）などのビンがあります。出荷される部品は最小光束値を超える場合がありますが、指定された色度領域内に留まることに注意してください。

3.4 順方向電圧ビニング

電圧は、2.8-2.9V（コードB）から3.5-3.6V（コードJ）までの範囲にビニングされます。これにより、複数のLEDを並列接続する際の電流マッチングを改善できます。

3.5 標準色度領域

データシートには、様々なCCTビンに対するCIE 1931色空間図上の標準色度領域（ボックス）のグラフィカルな表現が含まれています。この視覚的参照は、色が重要なアプリケーションにおいて、許容される色点の変動を理解するために不可欠です。

4. 性能曲線分析

グラフィカルデータは、様々な条件下でのLEDの挙動に関する洞察を提供します。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

この曲線は、電流と電圧の指数関数的な関係を示しています。動作点の決定および定電流ドライバの設計の基礎となります。代表的な膝電圧は約3.0Vです。

4.2 相対光束 vs. 順方向電流

このグラフは、光出力が電流とともにどのように増加するかを示しています。通常、非線形の関係を示し、高電流では発熱増加やドループ効果により効率（ルーメン毎ワット）が低下する可能性があります。推奨される20mA以下で動作させることで、最適な効率と長寿命を確保できます。

4.3 相対分光パワー分布

分光曲線は、波長（通常400-750nm）に対する相対強度をプロットします。白色光を生成するために組み合わされる、特徴的な青色励起ピークと、より広い蛍光体変換黄色発光バンドを示します。この曲線の形状はCCTによって異なります：昼白色は青色成分が多く、暖白色は黄色/赤色成分が多くなります。このデータは、演色評価数（CRI）の計算や光の分光品質の理解に不可欠です。

4.4 接合温度 vs. 相対分光エネルギー

この曲線は、LEDのスペクトルが接合温度の上昇とともにどのようにシフトするかを示しています。一般的に、温度が上昇すると、蛍光体変換効率が変化し、CCTのシフトや全光束の低下を引き起こす可能性があります。これは、色と光出力の一貫性を維持する上で熱管理の重要性を強調しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

SMD3528パッケージの本体サイズは、3.5mm（長さ） x 2.8mm（幅）です。寸法図には、レンズ高さやリード寸法を含むすべての重要な測定値が規定されています。公差は、.X寸法で通常±0.10mm、.XX寸法で通常±0.05mmです。

5.2 パッドレイアウト＆ステンシル設計

データシートには、推奨されるPCBランドパターン（パッド）形状およびはんだペーストステンシル開口設計が記載されています。これらの推奨事項に従うことは、信頼性の高いはんだ接合、適切な位置合わせ、リフロー時の効果的な放熱を実現するために極めて重要です。パッド設計には通常、PCBへの放熱を管理するためのサーマルリリーフ接続が含まれます。

5.3 極性識別

LEDにはアノード（+）とカソード（-）があります。極性は通常、LED上面のマーキング（緑色の点、切り欠き角、ノッチなど）および/または下面の異なるリード形状またはサイズによって示されます。正しい極性は回路動作に不可欠です。

6. はんだ付け＆組立ガイドライン

6.1 湿気感受性とベーキング

SMD3528 LEDは湿気感受性があります（J-STD-020Cに準拠したMSLクラス分け）。元の密封防湿バッグが開封され、部品が指定限界を超える環境湿度にさらされた場合、吸収した湿気がリフローはんだ付け中に気化し、内部剥離やクラック（\"ポップコーン現象\"）を引き起こす可能性があります。

• 保管：未開封のバッグは30°C/85% RH以下で保管してください。開封後は、5-30°C/<60% RHで保管し、可能であれば乾燥キャビネットまたは乾燥剤入りの密閉容器に入れてください。
• フロアライフ：環境条件が<30°C/60% RHの場合、バッグ開封後12時間以内に使用してください。
• ベーキング要件：湿度指示カードが暴露を示している場合、またはフロアライフを超過した場合はベーキングが必要です。
• ベーキング方法：元のリールの状態で60°Cで24時間ベーキングします。60°Cを超えないでください。ベーキング後1時間以内に使用するか、再梱包してください。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

最大はんだ付け温度は、200°Cまたは230°Cで10秒間と規定されています。ピーク温度260°C以下、240°C以上の時間を30-60秒に制限した標準的な無鉛リフロープロファイルが一般的に適用可能です。具体的なプロファイルは、PCBアセンブリに対して検証する必要があります。

7. アプリケーションノート＆設計上の考慮事項

7.1 ドライバ回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。安定した動作、特に温度変動に対する安定性のため、直列抵抗を用いた定電圧源よりも定電流ドライバの使用を強く推奨します。ドライバは、使用するLEDの順方向電圧ビン範囲に対応しながら、所望の電流（例：20mA）を供給するように設計する必要があります。

7.2 熱管理

小型デバイスではありますが、性能と寿命を維持するためには効果的な放熱が重要です。PCBが主要な放熱板となります。LEDのサーマルパッドに接続された十分な銅面積（サーマルパッド）を使用し、熱を内層またはボトム層に伝達するためのサーマルビアの使用を検討してください。高い環境温度や不十分な熱設計は、接合温度の上昇を招き、光出力の低下、色のシフト、光束維持率の加速的な低下を引き起こします。

7.3 光学設計

120度の視野角は、広範囲の照明に適しています。集光ビームが必要な場合は、二次光学系（レンズ、リフレクタ）が必要です。一次レンズの有無（コード00対01）は、初期の角度分布および二次光学系との互換性に影響します。

7.4 直列/並列接続

LEDを直列に接続すると、各デバイスを流れる電流が同一となり、ドライバ設計が簡素化されますが、より高い電源電圧が必要になります。並列接続では、電流の不均衡を防ぎ、輝度の不均一や低電圧LEDへの過負荷を回避するために、厳密にマッチした順方向電圧（狭い電圧ビンの使用）が必要です。

8. 技術比較＆トレンド

8.1 他のパッケージとの比較

SMD3528は非常に人気のあるパッケージでしたが、多くの一般照明用途では、より優れた熱性能と高効率（ルーメン毎ワット）を持つSMD2835やSMD3030に取って代わられています。3528は、コスト重視のアプリケーション、バックライト、およびその特定のフォームファクタが要求される用途では依然として関連性があります。

8.2 技術トレンド

白色LED技術の一般的なトレンドは、高効率化、演色性の向上（高いR9値、フルスペクトル設計）、およびより高い動作温度での信頼性向上に向かっています。蛍光体技術は進歩を続けており、より狭いCCTビンと、寿命および温度に対するより安定した色を可能にしています。このSMD3528の動作原理である、蛍光体の青色チップ励起は、白色LEDの業界標準として残っています。

9. よくある質問（FAQ）

9.1 光束の最小値と代表値の違いは何ですか？

最小値は、そのビンで保証される下限値です。代表値は、期待される平均性能です。出荷される部品は最小値以上ですが、代表値に達することは保証されません（多くの部品は達します）。

9.2 なぜベーキングが必要なのですか？省略できますか？

ベーキングは、リフロー中に破壊的故障を引き起こす可能性のある吸収湿気を除去します。必要な場合（湿度暴露に基づく）にベーキングを省略すると、ダイやパッケージのクラックによる歩留まり損失のリスクが大幅に高まります。常に湿度指示カードを確認し、取り扱いガイドラインに従ってください。

9.3 このLEDを30mAで連続駆動できますか？

絶対最大定格は30mAですが、この電流での連続動作は大きな熱を発生させ、例外的な冷却が提供されない限り、接合温度が推奨限界を超える可能性が高くなります。信頼性の高い長期動作のためには、試験電流である20mA以下でLEDを駆動することをお勧めします。

9.4 色度領域コード（例：5A、5B）はどのように解釈すればよいですか？

これらのコードは、ANSI規格で定義されたCIE色度図上の特定の四角形（ボックス）に対応します。これらは色の一貫性を保証します。CCT（例：4000K）を発注する場合、そのCCTに関連付けられた一連のボックス（5A、5B、5C、5D）内に色点が収まるLEDが保証されます。