SMD5050 白色LED データシート - 外形寸法 5.0x5.0x1.6mm - 電圧 3.2V - 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表面実装LEDです。本シリーズは、暖白色、昼白色、昼光色など様々な相関色温度（CCT）の白色光を提供し、異なる演色評価数（CRI）値も選択可能です。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を必要とするスペース制約のある設計に適しています。

本シリーズの中核的な利点は、光束と色度に関する標準化されたビニングシステムにあり、生産ロットにおける色の一貫性を保証します。標準的なSMT実装プロセス下での信頼性を考慮して設計されており、LEDテープ、バックライトモジュール、装飾照明、建築アクセント照明などのアプリケーションをターゲットとしています。

2. 技術パラメータ詳細

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がある限界値を定義します。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 (最大連続電流)
• 順方向パルス電流 (IFP):120 mA (パルス幅 ≤10ms、デューティ比 ≤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
• 接合部温度 (Tj):125°C
• はんだ付け温度 (Tsld):リフローはんだ付け、200°Cまたは230°Cで最大10秒間。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、標準試験条件 T_s=25°C で測定され、代表的な性能を示します。

• 順方向電圧 (V_F):3.2V (代表値)、3.4V (最大値) at I_F=60mA.
• 逆方向電圧 (V_R):5V
• 逆方向電流 (I_R):10 µA (最大値)
• 指向角 (2θ_1/2):120° (代表値)

3. ビニングシステムの説明

3.1 相関色温度 (CCT) ビニング

LEDは、目標とするCCTに基づいて特定の色度領域（ビン）に分類されます。これにより、複数のLEDを一緒に使用する際の色の均一性が確保されます。標準的な注文ビンは以下の通りです：

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

注記：5050Nシリーズ製品の光束は最小値で規定されています。実際に出荷される光束は、注文されたCCTビンに準拠しつつ、より高い場合があります。

3.2 光束ビニング

光束は、60mAにおける最小および代表的な出力範囲を表すコード（例：1E, 1F, 1G）によって分類されます。ビンはCCTとCRIによって異なります。

• 70 CRI 白色（暖色、中間色、昼光色）:コード範囲は 1E (最小18-20 lm) から 1H (昼光色で最小24-26 lm) まで。
• 85 CRI 白色:コード範囲は 1D (最小16-18 lm) から 1F (最小20-22 lm) まで。
• 93 CRI 暖白色:コード 1C (最小14-16 lm) および 1D (最小16-18 lm)。

許容差：光束 (±7%)、順方向電圧 (±0.08V)、CRI (±2)、色度座標 (±0.005)。

4. 性能曲線分析

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V 曲線)

I-V特性はダイオードに典型的なものです。順方向電圧は電流に対して対数的に増加します。推奨される60mAで動作させることで、最適な効率と長寿命が確保され、最大定格を十分に下回ります。

4.2 順方向電流 vs. 相対光束

通常の動作範囲では、光束出力は電流に対してほぼ線形です。LEDを推奨電流以上で駆動すると、光出力の向上は限定的となりながら、発熱が大幅に増加し、光束維持率の低下を加速させます。

4.3 分光パワー分布と接合部温度の影響

相対分光エネルギー分布曲線は、異なるCCT範囲（2600-3700K、3700-5000K、5000-10000K）における発光ピークを示しています。スペクトルは接合部温度の上昇に伴ってわずかにシフトし、色度座標とCCTに測定可能な変化を引き起こす可能性があります。安定した色出力を維持するには、適切な熱管理が重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

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。詳細な機械図面では、許容差が規定されています：.X 寸法：±0.10mm、.XX 寸法：±0.05mm。

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、リフロー時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ランドパターン（フットプリント）とはんだペーストステンシル設計が記載されています。これらのレイアウトに従うことは、適切な位置合わせ、熱放散、機械的安定性にとって重要です。

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/<85% RH で保管してください。開封後は、乾燥剤を入れた乾燥キャビネットまたは密閉容器内で <30°C/<60% RH で保管してください。
• フロアライフ:袋開封後12時間以内に使用してください。
• ベーキングが必要な場合:袋が開封された場合、フロアライフを超過した場合、または湿度指示カードが暴露を示している場合。すでにはんだ付け済みのLEDはベーキングしないでください。
• ベーキング手順:元のリール上で60°Cで24時間ベーキングしてください。ベーキング後1時間以内にリフローするか、乾燥保管（<20% RH）に戻してください。60°Cを超えないでください。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

標準的な無鉛リフロープロファイルを使用してください。ピーク温度は230°Cを超えてはならず、200°C以上の時間は最大10秒に制限し、パッケージの損傷や内部材料の劣化を防止してください。

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、紫色のタイプは注意が必要です。

• 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:潜在損傷（リーク電流の増加、輝度低下/色ずれ、寿命短縮）または致命的な故障（完全な動作不良）。
• 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、イオナイザー、ESD安全な包装および取り扱い材料を使用してください。

8. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• LEDテープ・テープライト:高密度かつ良好な指向角により、均一な線状照明が可能です。
• バックライト:均一な白色光を必要とする看板、ディスプレイ、パネル向け。
• 装飾・建築照明:アクセント照明、コーブ照明、輪郭照明。
• 汎用インジケータ/イルミネーション:明るくコンパクトな表面実装光源が必要な場合。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限:常に定電流ドライバまたは適切な電流制限抵抗を使用してください。電圧源に直接接続しないでください。
• 熱管理:十分な熱放散と銅面積を持つPCBを設計してください。高い接合部温度は光出力の低下、色ずれ、寿命短縮を引き起こします。
• 光学設計:120°の指向角は広い照射を提供します。ビーム形状の制御が必要な場合は、二次光学部品（レンズ、拡散板）を検討してください。
• 色の一貫性のためのビニング:複数LEDを使用するアプリケーションでは、目に見える色や輝度の不一致を避けるために、サプライヤーに対して厳密なCCTおよび光束ビンを指定してください。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: より高い輝度を得るために、最大電流の90mAでこのLEDを駆動できますか？

A: 連続動作には推奨されません。推奨動作電流は60mAです。90mAで動作させると、発熱が大幅に増加し、最大接合部温度を超える可能性があり、光束維持率の急速な低下と信頼性の低下を招きます。常に推奨条件で設計してください。

Q: 袋を開封して12時間以上経過したLEDをベーキングしないとどうなりますか？

A: プラスチックパッケージに吸収された湿気が、リフローはんだ付け中に急速に膨張し、内部の剥離、ワイヤーボンドの損傷、またはパッケージのクラック（\"ポップコーン現象\"）を引き起こす可能性があります。これは、即時故障または現場での早期故障を引き起こす潜在欠陥の原因となることがよくあります。

Q: はんだ付け温度プロファイルはどの程度重要ですか？

A: 非常に重要です。230°Cまたは温度保持時間の制限を超えると、シリコーンレンズ、蛍光体、ダイアタッチ、ワイヤーボンドを損傷する可能性があります。常に推奨されるリフロープロファイルに従ってください。

Q: 光束には±7%の許容差があります。これは設計にどのように影響しますか？

A: このばらつきはLED製造において正常です。均一な輝度を必要とするアプリケーションでは、同じ生産ロットのLEDを使用し、狭い光束ビンを指定することをお勧めします。ドライバ回路も、代表的な順方向電圧範囲に対応できるように設計する必要があります。

10. 動作原理と技術動向

10.1 基本的な動作原理

白色SMD LEDは、通常、青色のインジウムガリウム窒化物（InGaN）半導体チップを使用します。このチップから発せられる青色光の一部は、チップをコーティングする蛍光体層によってより長い波長（黄色、赤色）に変換されます。残りの青色光と蛍光体変換光の組み合わせにより、白色光として知覚されます。蛍光体の正確な配合が、相関色温度（CCT）と演色評価数（CRI）を決定します。

10.2 業界動向

5050のようなミッドパワーSMD LEDにおける一般的なトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン数の向上）、改善された演色性（R9値を含むより高いCRI）、およびより良い色の一貫性（より厳密なビニング）に向かっています。また、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にも焦点が当てられています。さらに、蛍光体技術は進歩を続けており、ディスプレイアプリケーション向けにより鮮やかな色とより広い色域、および人間中心の照明向けによりスペクトル的に調整可能な白色光を実現しています。