T20シリーズ 白色LED 仕様書 - 2016パッケージ - 2.0x1.6x1.75mm - 11V 標準 - 0.33W - 技術文書

1. 製品概要

T20シリーズは、現代の照明アプリケーション向けに設計されたコンパクトで高性能な白色LEDソリューションです。このトップビューLEDは、2016パッケージサイズを指定しており、信頼性の高い効率的な照明を提供するように設計されています。その中核的な利点は、熱性能を強化したパッケージ設計に由来し、放熱性を向上させ、より高い電流での動作と持続的な光束出力を可能にします。本デバイスは広い視野角を特徴とし、広い光分布を必要とするアプリケーションに適しています。鉛フリーのリフローはんだ付けプロセスに完全対応し、RoHS環境基準を遵守しており、現代の製造要件と世界的な規制との互換性を確保しています。

このLEDのターゲット市場は多様で、商業用および住宅用照明セクターの両方を包含しています。主なアプリケーションとしては、屋内照明器具、従来光源を置き換えるためのリフォームソリューション、一般的な環境照明、および性能とフォームファクターの両方が重要な建築用または装飾照明が挙げられます。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 電気光学特性

LEDの基本性能は、順電流（IF）30mA、接合温度（Tj）25°Cの標準試験条件で定義されています。光束出力は相関色温度（CCT）によって変化します。例えば、2700K（ウォームホワイト）のLEDは、最小32ルーメン、標準34.5ルーメンの光束を提供します。一方、4000K、5000K、5700K、6500Kなどのより冷たいCCTでは、最小34ルーメン、標準36.5ルーメンというより高い出力を提供します。すべてのバリエーションはRa80という高い演色性評価数（CRI）を維持し、良好な色再現性を確保しています。光束測定の許容差は±7%、CRIの許容差は±2です。

本デバイスは120度という非常に広い視野角（2θ1/2）を特徴としており、エリア照明に理想的な広く均一な光配光パターンを提供します。

2.2 電気的特性パラメータ

30mA時の順方向電圧（VF）は標準11Vで、範囲は9.5Vから12V、測定許容差は±0.3Vです。絶対最大定格は動作限界を定義しています：連続順電流（IF）40mA、パルス順電流（IFP）60mA（特定のパルス条件下）、最大消費電力（PD）440mW。逆電圧（VR）は5Vに制限されています。長期信頼性を確保するため、これらの定格を超えないように注意する必要があります。

2.3 熱特性

熱管理はLEDの性能と寿命にとって極めて重要です。接合部からはんだ付けポイントまでの熱抵抗（Rth j-sp）は、標準試験条件下で40°C/Wと規定されています。絶対最大接合温度（Tj）は120°Cです。デバイスの動作温度範囲（Topr）は-40°Cから+105°Cです。デレーティング曲線（図8）は、過熱や早期故障を防ぐために、周囲温度の上昇に伴って許容順電流をどのように低減しなければならないかを明確に示しています。

3. ビニングシステムの説明

3.1 光束ビニング

LEDは一貫性を確保するために光束ビンに分類されます。例えば、Ra80の4000K LEDは、E1（34-36 lm）、E2（36-38 lm）、E3（38-42 lm）のビンで見つかります。ビンコード（例：D9、E1、E2）は品番体系の一部であり、設計者はアプリケーションに応じた正確な出力レベルのLEDを選択することができます。

3.2 順方向電圧ビニング

同様に、回路設計、特に複数のLEDを直列に駆動する場合に役立つよう、順方向電圧もビニングされています。利用可能なビンには、1C（8-9V）、1D（9-10V）、5X（10-12V）などがあります。同じ電圧ビンからLEDを選択することで、より均一な電流分配を実現するのに役立ちます。

3.3 色度ビニング

色の一貫性は、CIE 1931色度図を使用して厳密に管理されています。各CCT（例：2700K、3000K）は、目標中心座標（x, y）と許容楕円によって定義されます。仕様では、色ランクは5ステップマクアダム楕円内に収まると規定されており、これは知覚可能な色差を定義する標準です。Energy Starビニング基準は2600Kから7000Kの範囲に適用され、高品質な照明製品のための厳格な色均一性要件をLEDが満たすことを保証しています。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下での性能を理解するためのいくつかの重要なグラフが提供されています。

Relative Intensity vs. Forward Current (Fig. 3): This curve shows how light output increases with current. It is typically non-linear, and operating beyond the recommended current can lead to efficiency droop and accelerated degradation.

Forward Voltage vs. Forward Current (Fig. 4): This IV characteristic curve is essential for designing the driver circuit. It shows the relationship between the voltage across the LED and the current flowing through it.

Relative Luminous Flux vs. Ambient Temperature (Fig. 5): This graph demonstrates the negative impact of rising temperature on light output. As the ambient (and consequently junction) temperature increases, the luminous flux decreases. This underscores the importance of effective thermal design.

Relative Forward Voltage vs. Ambient Temperature (Fig. 6): The forward voltage has a negative temperature coefficient, meaning it decreases slightly as temperature rises. This can be a factor in constant-current driver design.

Chromaticity Shift vs. Ambient Temperature (Fig. 7): This plot is critical for color-sensitive applications. It shows how the x and y color coordinates drift with changes in temperature, which is vital information for maintaining color consistency in varying environments.

Color Spectrum (Fig. 1): This graph displays the spectral power distribution of the emitted white light, which is a combination of the blue LED chip and the phosphor coating. It helps in understanding the color quality and potential applications.

5. 機械的・パッケージ情報

LEDは2016パッケージフットプリントを採用しており、寸法は長さ2.0mm、幅1.6mm、高さ1.75mmです。パッケージ図面には、はんだ付けパッドパターンを示す底面図が提供されています。明確な極性表示が示されています：カソードがマークされています。特に指定がない限り、寸法公差は±0.1mmです。このコンパクトなサイズにより、高密度のPCBレイアウトが可能となり、薄型照明器具に適しています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

本デバイスはリフローはんだ付けプロセス向けに設計されています。詳細なリフロープロファイルが特定のパラメータとともに提供されています：液相温度（TL=217°C）からピーク温度（Tp=最大260°C）までの立ち上がり速度は3°C/秒を超えてはなりません。TLを超える時間（tL）は60秒から150秒の間である必要があります。ピーク時のパッケージ本体温度は260°Cを超えてはならず、このピークの5°C以内の時間（tp）は最大30秒である必要があります。立ち下がり速度は最大6°C/秒です。25°Cからピーク温度までの総時間は8分を超えてはなりません。このプロファイルを遵守することは、LEDパッケージ、はんだ接合部、および内部ダイアタッチ材料への熱ダメージを防ぐために極めて重要です。

7. 梱包および注文情報

品番体系は包括的で、正確な仕様指定を可能にします。モデルはT20**811A-*****です。品番体系は以下のように分解されます：X1はタイプコード（2016パッケージの場合は20）。X2はCCTコード（例：2700Kの場合は27）。X3は演色性評価数（Ra80の場合は8）。X4とX5はそれぞれ直列および並列チップの数を示します。X6はコンポーネントコードです。X7は特定の性能グレードを定義するカラーコード（例：ANSI標準の場合はM）。X8、X9、X10は内部コードおよび予備コード用です。このシステムにより、ユーザーは設計に必要な正確なLEDバリアントを注文することができます。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

前述の通り、主なアプリケーションは屋内照明、リフォーム、一般照明、および建築/装飾照明です。その高い光束出力と広い角度は、ダウンライト、パネルライト、管状ランプ、装飾用ストリップに優れています。120度のビーム角は、ホットスポットなしで広い照射範囲を必要とする器具に特に有益です。

8.2 設計上の考慮事項

Thermal Management: Given the thermal resistance of 40°C/W, proper heat sinking is mandatory, especially when operating at or near the maximum current. The PCB should be designed with adequate thermal vias and possibly connected to a metal core or heatsink to maintain a low junction temperature.

Electrical Driving: A constant current driver is recommended to ensure stable light output and color over the LED's lifetime. The driver should be selected based on the forward voltage bin and the required operating current, ensuring it does not exceed the absolute maximum ratings. The derating curve must be consulted for high-temperature environments.

Optical Design: The top-view nature and wide beam angle may require secondary optics (lenses or diffusers) if a specific beam pattern or glare control is needed.

9. 技術比較と差別化

標準的なミッドパワーLEDと比較して、T20/2016パッケージは、熱性能を強化した設計により、コンパクトなサイズと良好な熱性能のバランスを提供します。30mA時の標準順方向電圧が11Vであることは、内部に複数のチップ構成を含んでいる可能性を示唆しています。広い120度の視野角は、狭いビームのLEDとの重要な差別化要因であり、スポットライティングではなく一般照明により適しています。5ステップマクアダム楕円とEnergy Starビニングへの準拠は、高い色の一貫性に焦点を当てたカテゴリーに位置づけ、色公差が緩いLEDに対する大きな優位性となります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: What is the actual power consumption of this LED?
A: At the typical operating condition of 30mA and 11V, the power consumption is 0.33W (30mA * 11V = 330mW). This is below the maximum power dissipation rating of 440mW.

Q: Can I drive this LED with a 12V supply?
A: Not directly. The LED requires a constant current driver, not a constant voltage supply. Connecting it directly to a 12V source would likely cause excessive current flow, exceeding the absolute maximum rating and destroying the LED. A driver circuit that regulates current to 30mA (or another desired level within spec) must be used.

Q: How does temperature affect the light output?
A: As shown in Fig. 5, light output decreases as ambient temperature rises. Effective heat sinking is crucial to maintain high luminous flux and long life.

Q: What does "5-step MacAdam ellipse" mean for my application?
A: It means the LEDs are binned so tightly that the color difference between any two LEDs in the same bin is virtually imperceptible to the human eye under standard viewing conditions. This is essential for applications where color uniformity across multiple LEDs is critical, such as in panel lights or linear fixtures.

11. 実践的な設計と使用事例

従来の蛍光灯T8管を置き換えるリフォームLED管状ランプを設計することを考えてみましょう。典型的な設計では、このT20 LEDを120個直線状に金属基板（MCPCB）上に配置するかもしれません。120度という広い視野角を考慮すると、光分布は一般的なオフィス照明に優れたものとなるでしょう。設計者は、均一な輝度と電流分担を確保するために、同じ光束および電圧ビン（例：E2と5X）からLEDを選択します。MCPCBはヒートシンクとして機能するアルミハウジングに取り付けられます。定電流ドライバは、直列接続されたLEDの総順方向電圧を考慮して、LEDストリングあたり約30mAを供給するように設計されます。組み立て時にはリフローはんだ付けプロファイルが厳密に遵守されます。このセットアップは、LEDの高効率、長寿命、良好な演色性を活用して、省エネで高品質な照明製品を作り出します。

12. 動作原理の紹介

白色LEDは、半導体材料におけるエレクトロルミネセンスの原理と、蛍光体変換を組み合わせて動作します。中核となるのは、通常窒化インジウムガリウム（InGaN）で作られた半導体チップであり、順電流が印加されると青色光を発します。この青色光は、チップ上またはその周囲に堆積された蛍光体コーティング層（しばしばイットリウム・アルミニウム・ガーネットまたはYAGベース）に衝突します。蛍光体は青色光の一部を吸収し、黄色光として再放出します。残りの青色光と放出された黄色光の組み合わせが、人間の目には白色光として知覚されます。白色の正確な色合い（CCT）は、蛍光体層の組成と厚さによって制御されます。広い視野角は、パッケージ設計と封止レンズを通じた光の拡散によって実現されます。

13. 技術トレンドと開発動向

照明業界は、より高い効率（ルーメン毎ワット）、改善された色品質（より高いCRIおよびR9値）、およびより良い信頼性を追求し続けています。トレンドとしては、より飽和した赤色発光（CRI R9の改善）のための新しい蛍光体材料の開発、より良い色均一性と熱管理のためのリモート蛍光体設計の使用、さらに小さなフォームファクターのためのチップスケールパッケージ（CSP）技術の統合などが挙げられます。さらに、スマート照明への関心が高まっており、DALIやZigbeeなどのプロトコルを介して確実に調光および制御可能なLEDが求められています。T20シリーズは、その熱性能を強化したパッケージと一貫したビニングにより、基本的な照明システムと高度な照明システムの両方の基盤を形成する、信頼性の高い高品質なコンポーネントに対する業界の需要に沿っています。光の色と強度を調整して概日リズムをサポートするヒューマンセントリックライティング（HCL）への移行も、本シリーズのようなLEDの安定した予測可能な性能に依存しています。