SMD5050 白色LED データシート - 外形寸法 5.0x5.0x1.6mm - 電圧 3.2V - 消費電力 0.306W - 技術文書

1. 製品概要

SMD5050シリーズは、一般照明用途向けに設計された高輝度の表面実装型白色LEDです。このシリーズは、暖白色から昼白色までの幅広い色温度と、異なる演色性（CRI）のオプションを提供します。コンパクトな5.0mm x 5.0mmのフットプリントを特徴とし、均一で効率的な照明が必要なスペース制約のある設計に適しています。

1.1 主な特徴と対象アプリケーション

SMD5050 LEDの主な利点は、高い光束出力、120度の広い視野角、および規定の温度範囲にわたる堅牢な性能です。建築照明、装飾照明、ディスプレイのバックライト、看板など、さまざまな照明器具における信頼性のために設計されています。製品の設計は、効率的な熱管理と自動表面実装技術（SMT）プロセスにおける組立の容易さを促進します。

2. 技術パラメータの分析

このセクションでは、SMD5050 LEDに規定されている主要な電気的、光学的、熱的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 絶対最大定格

以下のパラメータは、LEDに永久的な損傷が発生する可能性のある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 順方向電流（IF）: 90 mA（連続）
• 順方向パルス電流（IFP）: 120 mA（パルス幅 ≤10ms、デューティサイクル ≤1/10）
• 消費電力（PD）: 306 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）: 200°C または 230°C、10秒間（リフローはんだ付け）

2.2 代表的な電気的・光学的特性

標準試験条件 T_s= 25°C、I_F= 60mA で測定。

• 順方向電圧（V_F): 代表値 3.2V、最大値 3.4V（許容差: ±0.08V）
• 逆方向電圧（V_R): 5V
• 逆方向電流（I_R): 最大 10 µA
• 視野角（2θ_1/2): 120°

3. ビニングシステムの説明

SMD5050シリーズは、照明アプリケーションにおいて重要な色と明るさ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。

3.1 色温度（CCT）ビニング

LEDは、標準的な相関色温度（CCT）ビンに分類され、各ビンはCIE図上の特定の色度領域に関連付けられています。標準的な注文ビンは以下の通りです：

• 2700K（領域: 8A, 8B, 8C, 8D）
• 3000K（領域: 7A, 7B, 7C, 7D）
• 3500K（領域: 6A, 6B, 6C, 6D）
• 4000K（領域: 5A, 5B, 5C, 5D）
• 4500K（領域: 4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U）
• 5000K（領域: 3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U）
• 5700K（領域: 2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U）
• 6500K（領域: 1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U）
• 8000K（領域: 0A, 0B, 0C, 0D, 0R, 0S, 0T, 0U）

注記：製品注文では、最大光束値ではなく、最小光束と正確な色度領域が指定されます。

3.2 光束ビニング

光束は、色温度と演色性（CRI）に応じてビニングされます。以下の表は、I_F=60mAにおける標準的な光束ビンの概要を示しています。光束の許容差は±7%、CRIの許容差は±2です。

• 70 CRI、暖白色（2700-3700K）: コード 1E（18-20 lm）、1F（20-22 lm）
• 70 CRI、中間白色（3700-5000K）: コード 1E（18-20 lm）、1F（20-22 lm）、1G（22-24 lm）
• 70 CRI、昼白色（5000-10000K）: コード 1E（18-20 lm）、1F（20-22 lm）、1G（22-24 lm）、1H（24-26 lm）
• 80-85 CRI、暖白色（2700-3700K）: コード 1D（16-18 lm）、1E（18-20 lm）
• 80-85 CRI、中間白色（3700-5300K）: コード 1D（16-18 lm）、1E（18-20 lm）、1F（20-22 lm）
• 80-85 CRI、昼白色（5300-10000K）: コード 1E（18-20 lm）、1F（20-22 lm）
• 90-93 CRI、暖白色（2700-3700K）: コード 1C（14-16 lm）、1D（16-18 lm）

4. 性能曲線の分析

電気的駆動、光出力、および温度の関係を理解することは、最適な回路設計と熱管理に不可欠です。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

I-V曲線は半導体ダイオードの特性です。SMD5050の場合、代表的な順方向電圧は60mAで3.2Vです。設計者は、安定した光出力を維持し、過剰な電力損失を防ぐために、規定の電圧範囲内で動作するように電流制限回路（例：定電流ドライバまたは抵抗器）を設計する必要があります。

4.2 順方向電流 vs. 相対光束

この曲線は、光束出力が順方向電流とともに増加するが、線形ではないことを示しています。試験電流（60mA）を大幅に超えて動作すると、効率（ルーメン毎ワット）が低下し、接合温度の上昇による劣化が加速する可能性があります。最大連続電流90mAは、設計上の上限として考慮すべきです。

4.3 接合温度 vs. 相対分光パワー分布

LEDの接合温度が上昇すると、分光出力がシフトすることがあります。白色LEDの場合、これはしばしば色温度の変化と光束の潜在的な減少として現れます。製品寿命にわたって安定した色と明るさを維持するためには、効果的な放熱が重要です。

4.4 相対分光パワー分布

分光グラフは、異なるCCT範囲（例：2600-3700K、3700-5000K、5000-10000K）に対する発光特性を示しています。暖白色LEDは長波長（赤/黄）により多くのエネルギーを持ち、昼白色LEDは青色領域にピークを持ち、蛍光体変換された黄色光で補完されています。この情報は、特定の色要件を持つアプリケーションにとって重要です。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と外形図

SMD5050パッケージの公称寸法は5.0mm（長さ）x 5.0mm（幅）x 1.6mm（高さ）です。詳細な機械図面には、レンズサイズ、リードフレームの配置、全体的な許容差（例：.X寸法は±0.10mm、.XX寸法は±0.05mm）などの重要な寸法が規定されています。

5.2 パッドレイアウトとステンシル設計

データシートには、リフロー中に信頼性の高いはんだ接合を形成するために推奨されるパッドレイアウト（フットプリント）とはんだペーストステンシル設計が提供されています。これらの推奨事項に従うことは、適切な位置合わせ、熱伝達、および機械的強度にとって不可欠です。パッド設計は通常、はんだ付けと放熱を容易にする特定の寸法を持つ6つのパッド（3チップ構成用）を含みます。

6. はんだ付けと実装ガイドライン

6.1 湿気感受性とベーキング

SMD5050 LEDは湿気感受性があります（IPC/JEDEC J-STD-020Cに基づくMSL分類）。

• 保管: 未開封の袋は30°C以下、85%RH以下で保管してください。開封後は、30°C以下、60%RH以下で保管し、乾燥キャビネットまたは乾燥剤入りの密閉容器での保管が望ましいです。
• フロアライフ: 防湿バリア袋を開封後、12時間以内に使用してください。
• ベーキング要件: デバイスがフロアライフを超えて暴露された場合、または湿度指示カードが過剰な湿気を示している場合は、リフロー前にベーキングが必要です。
• ベーキング方法: 60°Cで24時間ベーキングしてください。60°Cを超えないでください。リフローはベーキング後1時間以内に行うか、部品を乾燥保管環境（<20% RH）に戻す必要があります。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

このLEDは、ピークリフロー温度200°Cまたは230°Cを最大10秒間耐えることができます。熱衝撃やエポキシレンズおよび内部ダイへの損傷を防ぐために、鉛フリーはんだ用の標準的で制御されたリフロープロファイルに従い、予熱、ソーク、リフロー、冷却速度が許容範囲内にあることを確認することが重要です。

7. 静電気放電（ESD）保護

LEDはESD損傷を受けやすい半導体デバイスであり、特に白色、緑色、青色、紫色のタイプが該当します。

• ESD発生: 摩擦、誘導、または伝導によって発生する可能性があります。
• 潜在的な損傷: ESDは潜在的な欠陥（リーク電流の増加、輝度低下/色ずれ）または致命的な故障（完全な動作不良）を引き起こす可能性があります。
• 予防措置: 標準的なESD対策を実施してください：接地された作業台、リストストラップ、導電性フロアマット、帯電防止包装の使用。LEDはESD保護エリアでのみ取り扱ってください。

8. 型番規則

製品コードは、主要な属性を示す特定の構造に従います。一般的な形式は以下の通りです：T□□ □□ □ □ □ – □□□ □□。内訳には以下のコードが含まれます：

• パッケージ外形: 例：5050Nの場合は '5A'。
• チップ数: 例：3チップ設計の場合は '3'。
• 光学コード: 例：レンズなしの場合は '00'、レンズ付きの場合は '01'。
• 色コード: 例：暖白色（<3700K）の場合は 'L'、中間白色（3700-5000K）の場合は 'C'、昼白色（>5000K）の場合は 'W'。
• 内部コード: メーカーの内部参照用。
• CCTコード: 色温度ビンを指定します。
• 光束コード: 光束ビン（例：1E, 1F）を指定します。

9. アプリケーション提案と設計上の考慮点

9.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• 建築・装飾照明: 高い輝度と均一な光分布が必要なコーブ照明、アクセント照明、リニアストリップ。
• バックライト: 看板、ディスプレイ、制御パネル用のエッジライトまたはダイレクトライトパネル。
• 一般照明: ダウンライト、パネルライトなどの照明器具用モジュールに統合され、しばしばアレイとして使用されます。

9.2 重要な設計上の考慮点

• 熱管理: 最大接合温度は125°Cです。十分な熱ビアを備えた適切なPCB設計と、必要に応じて外部ヒートシンクを使用して、特に高電流駆動時や高周囲温度時にT_jを安全な限界内に維持することが必須です。これにより、長期的な信頼性と安定した光出力が確保されます。
• 電流駆動:** 常に定電流ドライバまたは電流制限抵抗を使用してください。定電圧源での駆動は、熱暴走を引き起こす可能性があるため推奨されません。ドライバは、順方向電圧の変動（許容差）に対応できるように設計する必要があります。
• 光学設計: 120度の視野角は広い照射を提供します。集光ビームが必要な場合は、5050フットプリント用に設計された二次光学部品（レンズまたは反射器）が必要になる場合があります。
• 一貫性のためのビニング: 均一な色と明るさが必要なアプリケーション（例：複数LEDアレイ）では、サプライヤーに対してCCTと光束の両方について厳密なビニングを指定してください。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 代表的な順方向電圧と最大順方向電圧の違いは何ですか？

代表的な順方向電圧（3.2V）は、標準試験条件下での期待値です。最大値（3.4V）は製品ビンの上限です。駆動回路は、最大V_FのLEDに対応する十分な電圧を供給でき、確実に点灯して正しく動作するようにする必要があります。

10.2 このLEDを90mAで連続駆動できますか？

90mAは絶対最大連続電流ですが、このレベルで動作すると大量の熱が発生し、接合温度の上昇によりLEDの寿命が短くなる可能性があります。最適な信頼性と効率を得るためには、60mAの試験条件や熱管理能力によって決定される値など、より低い駆動電流で設計することをお勧めします。

10.3 はんだ付け前にベーキングが必要なのはなぜですか？

プラスチックパッケージは大気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に膨張し、内部の剥離、クラック、またはポップコーン現象を引き起こし、即時または潜在的な故障の原因となります。ベーキングはこの吸収された湿気を除去します。

10.4 光束ビンコード（例：1F）はどのように解釈すればよいですか？

光束ビンコード（1Fなど）は、60mAで測定されたルーメン単位の特定の光束出力範囲に対応します。例えば、70-CRIの昼白色LEDのコード1Fは、最小20ルーメン、代表的な最大22ルーメンを保証し、測定値には±7%の許容差があります。アプリケーションの明るさ要件に基づいてビンを選択します。