T3Bシリーズ 3014 シングルチップ 0.2W バックライトLED データシート - 外形寸法 3.0x1.4x0.8mm - 電圧 3.1V - 電力 0.2W - 技術文書

1. 製品概要

T3Bシリーズは、主にバックライト用途向けに設計された高性能シングルチップ表面実装LEDのファミリーです。コンパクトな3014パッケージフットプリント（3.0mm x 1.4mm）を採用し、現代の電子ディスプレイや表示システムに適した、発光効率、信頼性、設計の柔軟性のバランスを提供します。

デバイスのコアは、最大0.2Wの光出力を供給可能な単一の半導体チップです。本シリーズは、広い視野角、様々な色温度にわたる安定した色性能、リフローはんだ付けなどの自動実装プロセスに適した堅牢な構造が特徴です。

2. 技術パラメータと仕様

2.1 絶対最大定格

以下のパラメータは、LEDに永久的な損傷が生じる可能性のある動作限界を定義します。すべての値は周囲温度（Ts）25°Cで規定されています。

• 順方向電流（IF）：80 mA（連続）
• 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）：288 mW
• 動作温度（Topr）：-40°C ～ +80°C
• 保管温度（Tstg）：-40°C ～ +80°C
• 接合部温度（Tj）：125°C
• はんだ付け温度（Tsld）：230°C または 260°C、10秒間（リフロープロファイル）

2.2 電気光学特性

標準試験条件（Ts=25°C、IF=60mA）で測定した代表的な性能パラメータ。

• 順方向電圧（VF）：代表値 3.1V、最大値 3.5V
• 逆方向電圧（VR）：5V
• 逆方向電流（IR）：最大 10 µA（VR=5V）
• 視野角（2θ1/2）：110°（代表値）

3. 製品ビニングと分類システム

3.1 型番命名規則

製品コードは以下の構造化されたフォーマットに従います：T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□。このコードは主要な属性を内包しています：

• パッケージ/フォームファクターコード：例：'3B'は3014パッケージを示します。
• チップ構成：単一小電力チップの場合 'S'（本シリーズのように）。
• 光学設計コード：'00'は二次レンズなしを示します。
• 色コード：発光色または白色点を定義します。
  • ウォームホワイト： L (<3700K)
  • ニュートラルホワイト： C (3700-5000K)
  • クールホワイト： W (>5000K)
  • その他の色： R (赤)、Y (黄)、G (緑)、B (青) など。
• 光束コード：最小光束出力ビンを指定します（例：D2、D3）。
• 色温度コード：白色LEDの場合、相関色温度（CCT）ビンを指定します。
• 順方向電圧コード：VFビンを指定します（例：B、C、D）。

3.2 光束ビニング

演色性指数（CRI）60、CCT 10,000Kから40,000Kのバックライト用白色LEDの場合、光束は試験電流60mAでビニングされます。ビニングは最小値を指定し、実際の光束はそれより高い可能性があります。

• コード D2：18 lm（最小） ～ 20 lm（最大）
• コード D3：20 lm（最小） ～ 22 lm（最大）
• コード D4：22 lm（最小） ～ 24 lm（最大）
• コード D5：24 lm（最小） ～ 26 lm（最大）

光束測定の許容差は ±7% です。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧（VF）は、電流制御回路の設計や複数LEDアレイの均一性向上のために、精密なビンに分類されます。

• コード B：2.8V ～ 2.9V
• コード C：2.9V ～ 3.0V
• コード D：3.0V ～ 3.1V
• コード E：3.1V ～ 3.2V
• コード F：3.2V ～ 3.3V
• コード G：3.3V ～ 3.4V
• コード H：3.4V ～ 3.5V

電圧測定の許容差は ±0.08V です。

3.4 色度ビニング

白色LEDは、色の一貫性を確保するために、CIE 1931色度図上の特定の色度領域に分類されます。3014バックライトシリーズでは、BG1からBG5とラベル付けされた領域が正確な（x, y）座標境界で定義されています。製品は注文された色度領域の制限に従って出荷されます。

色度座標の許容差は ±0.005 です。CRIの許容差は ±2 です。

4. 性能曲線と特性

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

I-V特性は半導体ダイオードに典型的なものです。順方向電圧がしきい値（約2.7V-2.9V）を超えると電流が急激に増加することを曲線は示しています。推奨の60mAで動作させることで、指定された電圧ビン内での安定した性能が確保されます。

4.2 相対光束 vs. 順方向電流

光束出力は順方向電流とともに増加しますが、高電流では接合部温度の上昇と効率低下により非線形の関係を示します。この曲線は、効率（ルーメン毎ワット）を最大化するための最適な駆動電流範囲を示しています。

4.3 相対スペクトルパワー vs. 接合部温度

LEDの蛍光体システムのスペクトル出力は、接合部温度（Tj）とともにシフトします。この曲線は、安定した色点を必要とするアプリケーションにとって重要です。Tjが25°Cから125°Cに上昇すると、相対スペクトルエネルギーは一般的に減少し、光束と色度の両方に影響を与える可能性があります。

4.4 相対スペクトルパワー分布

このグラフは白色LEDの正規化された発光スペクトルを示し、青色チップの発光ピークと、より広い波長範囲の蛍光体変換された黄/緑/赤色の発光の組み合わせを表しています。この曲線の形状が演色性指数（CRI）と知覚される色品質を決定します。

5. 機械的仕様とパッケージング情報

5.1 外形寸法とフットプリント

LEDは標準の3014パッケージ寸法に準拠しています：

• 長さ（L）： 3.0 mm ±0.10 mm
• 幅（W）： 1.4 mm ±0.10 mm
• 高さ（H）： 0.8 mm ±0.10 mm

PCBレイアウト用に、許容差（.X: ±0.10mm、.XX: ±0.05mm）を含む詳細な寸法図が提供されています。

5.2 推奨PCBランドパターンとステンシル設計

信頼性の高いはんだ付け、適切な熱管理、機械的安定性を確保するために、専用のはんだパッドレイアウトが推奨されます。ランドパターンは通常、2つのアノード/カソードパッドを含みます。対応するはんだペーストステンシル設計も指定されており、表面実装技術（SMT）組立工程ではんだペースト量を制御して、トゥームストーニングやはんだ接合不良を防ぐために重要です。

極性識別：カソードは通常、LED本体にマーキングされています。PCBのシルク印刷は、逆実装を防ぐために極性を明確に示すべきです。

6. 実装、取り扱い、および保管ガイドライン

6.1 湿気感受性とベーキング要件

3014 LEDパッケージは、IPC/JEDEC J-STD-020Cに従って湿気感受性に分類されます。密閉された防湿バリア袋を開封後に周囲湿度にさらされると、高温リフローはんだ付けプロセス中にポップコーンクラックや剥離が発生する可能性があります。

• 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：密閉袋を開封後、部品は周囲の工場環境（>30% RH）にさらされた場合、12時間以内に使用する必要があります。
• ベーキング：フロアライフを超過した場合、または湿度指示カードが高湿度を示した場合は、ベーキングが必要です：60°Cで24時間。60°Cを超えないでください。ベーキング後1時間以内にリフローを行うか、部品を乾燥保管（<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

LEDは標準的な無鉛リフローはんだ付けプロファイルに耐えることができます。最大ピーク温度は260°Cで、液相線温度（例：217°C）以上の推奨時間は10秒です。パッケージへの熱ストレスを最小限に抑えるために、制御された昇温・降温速度が不可欠です。

6.3 静電気放電 (ESD) 保護

LEDは半導体デバイスであり、特に白色、緑色、青色、紫色のタイプは静電気放電に敏感です。ESDは即時の故障や潜在的な損傷を引き起こし、寿命の短縮や性能劣化（例：色ずれ、リーク電流の増加）につながる可能性があります。

• 予防策：ESD保護エリア（EPA）で、接地されたリストストラップ、導電性マット、イオナイザーを使用してLEDを取り扱ってください。
• 包装：輸送および取り扱い中はESD安全な容器やトレイを使用してください。
• 組立設備：SMTピックアンドプレースマシンやその他のハンドラーが適切に接地されていることを確認してください。

7. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

7.1 代表的な用途

• LCDバックライト：モニター、テレビ、ノートパソコン、車載ディスプレイ用のエッジライト式またはダイレクトライト式バックライトユニット。
• 汎用インジケータランプ：コンパクトで明るい光源が必要な状態表示灯、パネル照明、装飾照明。
• 民生用電子機器：キーボード、スイッチ、サインのバックライト。

7.2 駆動回路設計

定電流駆動：LEDは電流駆動デバイスです。一貫した輝度と色、および熱暴走を防ぐために、定電圧源ではなく定電流源によって駆動する必要があります。電圧源と組み合わせた電流制限抵抗は簡単な方法ですが、温度や電圧変動に対して効率が低く、安定性に欠けます。

電流設定：推奨動作電流は60mAです。絶対最大定格（80mA）付近またはそれで動作させると、寿命が短縮され、例外的な放熱対策がない限り色パラメータがシフトする可能性があります。

熱管理：電力は比較的低い（0.2W）ですが、LEDのはんだパッドからPCBの銅への効果的な放熱は、性能と寿命を維持するために極めて重要です。PCB上に十分なサーマルリリーフと銅面積を使用してください。高密度アレイの場合、PCB全体の熱負荷を考慮してください。

7.3 光学設計上の考慮事項

広い110度の視野角により、このLEDは広く均一な照明を必要とする用途に適しています。指向性の高い光が必要な場合は、二次光学部品（リフレクター、導光板）を使用する必要があります。導光板を設計する際は、均一な出力を得るために、LEDの発光パターンと強度分布をモデル化する必要があります。

8. 技術比較と製品差別化

3014パッケージは、SMD LEDの分野において明確な利点を提供します：

• 3528/2835との比較：3014は幅がよりコンパクトで、リニアアレイでの高密度化やバックライト設計でのより狭いピッチを可能にします。より現代的なチップとパッケージ設計により、高い効率を実現することが多いです。
• 5050との比較：3014はシングルダイソリューションであるのに対し、5050パッケージはしばしば3つのダイを含みます。3014はより小さな点光源を提供し、導光板での光学制御に有利であり、一般的にパッケージあたりの熱抵抗が低くなります。
• 0201/0402との比較：マイクロLEDよりも大きく、組立時の取り扱いが容易で、より高い光出力を提供し、一般的な照明用途に対してより堅牢です。

この特定のT3Bシリーズの主な差別化要因は、色と光束のための明確なビニング構造、湿気感受性規格への準拠、および製造性と信頼性を考慮した設計を支援する詳細なアプリケーションガイドラインです。

9. よくある質問 (FAQ)

9.1 ビニング表の光束最小値と代表値の違いは何ですか？

最小値はそのビンコードで保証される下限値です。代表値は代表的な平均値ですが、保証されるものではありません。D3ビンを注文すると、60mAで最低20 lmが保証されますが、実際の部品は最大22 lmまで測定される可能性があります。このシステムにより、最低輝度要件を満たすことが保証されます。

9.2 なぜベーキングが必要なのですか？また、より高温で素早くベーキングすることは可能ですか？

ベーキングは、プラスチックパッケージに吸収された湿気を除去し、リフロー中の蒸気圧による損傷を防ぎます。60°Cを超えないでください。より高い温度は、内部材料（エポキシ、蛍光体、ワイヤーボンディング）やテープアンドリール包装自体を劣化させ、早期故障や取り扱い上の問題を引き起こす可能性があります。

9.3 3.3V電源と抵抗でこのLEDを駆動できますか？

はい、ただし重要な注意点があります。代表的なVFが3.1Vの場合、直列抵抗は60mAでわずか0.2Vを降下させる必要があり、非常に小さな抵抗値（約3.3オーム）が必要です。これでは、電源電圧やLEDのVFの変動に対する余裕がほとんどありません。電源電圧のわずかな上昇やより低いVFビンのLEDでは、電流が大幅に増加し、LEDを損傷する可能性があります。信頼性の高い動作のためには、定電流ドライバの使用を強くお勧めします。

9.4 色度領域コード（BG1、BG2など）はどのように解釈すればよいですか？

これらのコードは、CIE色度図上の小さな四角形の領域を定義します。特定のロットからのすべてのLEDは、測定するとその（x, y）色座標がその特定の領域の境界内に収まります。これにより、設計者は色が互いに非常に近いLEDを選択することができ、バックライトの均一性にとって重要です。データシートには各領域の正確な角座標が記載されています。

10. 動作原理と技術トレンド

10.1 基本的な動作原理

発光ダイオード（LED）は、固体半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧を印加すると、電子と正孔が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。このプロセスをエレクトロルミネセンスと呼びます。発光の波長（色）は、半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決まります。このような白色LEDでは、青色発光のインジウムガリウム窒化物（InGaN）チップが黄色（または多色）の蛍光体でコーティングされています。一部の青色光はそのまま放出され、残りは蛍光体に吸収されてより長い波長の光（黄色、赤、緑）として再放出されます。青色光と蛍光体変換光の混合が白色として知覚されます。

10.2 業界のトレンド

LED業界は、より高い効率（ルーメン毎ワット）、改善された演色性、そしてより高い信頼性に向けて進化し続けています。3014のようなパッケージタイプでは、以下のようなトレンドがあります：

• 高出力密度：チップ技術の向上により、同じフットプリントでより高い電流で駆動可能に。
• 改善された色の一貫性：より厳格なビニング仕様と先進的な蛍光体技術により、ロット間および寿命にわたってより均一な色を実現。
• 強化された熱性能：熱抵抗を低減する新しいパッケージ材料と設計により、より高い駆動電流と長寿命を可能に。
• 小型化：3014は確立されていますが、超薄型ディスプレイ向けにさらに小型のパッケージ（例：2016、1515）の開発も並行して進んでいます。
• スマート統合：バックライトのローカルディミングと制御のための、統合診断および通信（例：I2C）機能を備えたLEDドライバの成長。