T-1 3/4 LEDランプ 334-15/X1C5-1QSA データシート - ウォームホワイト - 3.2V 代表値 - 50° 視野角 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高性能ウォームホワイトLEDランプの仕様を詳細に説明します。このデバイスは、コンパクトな業界標準パッケージ内で、高い光束出力を必要とするアプリケーション向けに設計されています。その中核機能は、各種インジケータおよび照明用途において、効率的で信頼性の高い発光を提供することです。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、その高い光束出力と、蛍光体変換システムによって実現されたウォームホワイト光の発光です。一般的なT-1 3/4ラウンドパッケージに収められており、既存のソケットや設計との幅広い互換性を確保しています。また、ESD保護とRoHS準拠を特徴とし、関連する環境および取り扱い規格に準拠しています。ターゲットアプリケーションは多岐にわたり、明確で明るい表示が求められるメッセージパネル、光学インジケータ、バックライトモジュール、マーカライトなどが含まれます。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、データシートに定義されたデバイスの主要な電気的、光学的、熱的特性について、客観的な分析を提供します。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。通常動作を意図したものではありません。

• 連続順方向電流 (IF):30 mA。この電流を連続して超えると、半導体接合部に過剰なストレスがかかります。
• ピーク順方向電流 (IFP):1/10デューティサイクル、1kHzで100 mA。これは、マルチプレクス表示アプリケーションなどで有用な、より高い電流の短いパルスを可能にします。
• 逆電圧 (VR):5 V。これより大きい逆バイアス電圧を印加すると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 電力損失 (Pd):110 mW。これは、指定条件下でパッケージが熱として放散できる最大電力です。
• 動作・保管温度:それぞれ-40°C ～ +85°C および -40°C ～ +100°Cで、デバイスの環境耐性を定義します。
• ESD耐性 (HBM):4 kV。これは、取り扱い時の静電気放電に対する良好な保護レベルを示しています。
• はんだ付け温度:5秒間260°C。リフローはんだ付けプロファイルの許容範囲を規定します。

2.2 電気光学特性

これらは、標準試験条件下（特に記載がない限りIF=20mA）、25°Cで測定された代表的な性能パラメータです。

• 順電圧 (VF):2.8V ～ 3.6V。LEDが導通時の両端電圧降下です。代表値は約3.2Vを中心としています。設計者は駆動回路がこの範囲に対応できることを確認する必要があります。
• 光度 (IV):特定のビンに応じて（セクション3参照）、最小値3600 mcdから7150 mcdの範囲です。この高輝度は、高い視認性を必要とするアプリケーションの重要な特徴です。
• 視野角 (2θ1/2):50度（代表値）。これは、光度がピーク値の半分に低下する角度幅を定義し、中程度に広いビームを形成します。
• 色度座標 (x, y):CIE 1931色度図によると、x=0.40, y=0.39（代表値）。これは、発光色をウォームホワイト領域に位置付けます。
• ツェナー逆電圧 (Vz):Iz=5mA時、代表値5.2V。この統合保護機能は、逆電圧トランジェントからLEDを保護するのに役立ちます。
• 逆電流 (IR):VR=5V時、最大50 µA。オフ状態でのリーク電流が非常に低いことを示しています。

3. ビニングシステムの説明

デバイスは、主要パラメータの一貫性を確保するためにビンに分類されます。これにより、設計者は輝度と順電圧の特定の要件に合致するLEDを選択できます。

3.1 光度ビニング

LEDは、20mA時の最小光度に基づいて、3つの主要ビンに分類されます:

- ビン Q:3600 - 4500 mcd

- ビン R:4500 - 5650 mcd

- ビン S:5650 - 7150 mcd

これらの値には±10%の許容差が適用されます。より高いビン（例：S）を選択すると、より明るいデバイスが保証されます。

3.2 順電圧ビニング

直列接続のための電流整合や精密なドライバ設計を支援するため、LEDは順電圧によってもビニングされます:

- ビン 0:2.8 - 3.0 V

- ビン 1:3.0 - 3.2 V

- ビン 2:3.2 - 3.4 V

- ビン 3:3.4 - 3.6 V

測定不確かさは±0.1Vです。

3.3 カラービニング（色度）

ウォームホワイト色は、CIE 1931色度図上の特定の領域内で定義されます。データシートは、6つのカラーランク（D1, D2, E1, E2, F1, F2）のコーナー座標を提供しており、これらはグループ1としてまとめられています。このグループ化は、これらすべてのランクが許容可能なウォームホワイト色空間内に収まり、F1/F2がより暖色（低い相関色温度）、D1/D2がより寒色であることを示しています。代表座標（x=0.40, y=0.39）はこのグループ化された領域内にあります。

4. 性能曲線分析

提供されるグラフは、様々な条件下でのデバイスの挙動についての洞察を提供します。

4.1 相対強度 vs. 波長

スペクトルパワー分布曲線は、可視スペクトル内に広い発光ピークを示しており、これは蛍光体変換型白色LEDの特徴です。ピークは黄色領域にあり、InGaNチップからの基礎となる青色成分と組み合わさり、ウォームホワイトの外観を生み出します。

4.2 順方向電流 vs. 順方向電圧（IV曲線）

この曲線は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。順電圧は電流と対数的に増加します。電圧の小さな変化が電流の大きな変化につながる可能性があるため、定電流ドライバを設計する上でこの曲線は不可欠です。

4.3 相対強度 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、線形ではありません。曲線は、ほぼ線形増加の領域を示した後、効率低下や熱効果により、より高い電流でロールオフする可能性があります。最適な効率と寿命のためには、推奨される20mA試験電流以下で動作させることをお勧めします。

4.4 色度 vs. 順方向電流 & 熱性能

色度座標は駆動電流によってわずかにシフトする可能性があります。順方向電流 vs. 周囲温度を示すグラフは、熱管理にとって重要です。周囲温度が上昇すると、所定の接合温度に対する最大許容順方向電流は減少します。過熱を防ぐためには、このデレーティング曲線に従う必要があります。

4.5 指向性パターン

放射パターングラフは、光の空間分布を示しています。丸みを帯びたレンズを備えたT-1 3/4パッケージは、広告されている50度の視野角で、滑らかで広いビームを生成します。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは標準的なT-1 3/4（5mm）ラウンドパッケージを使用しています。主要な寸法上の注意点は以下の通りです:

- 特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般的な公差は±0.25mmです。

- リード間隔は、リードがパッケージ本体から出る点で測定されます。

- フランジ下部の樹脂の最大突出量は1.5mmです。

- 寸法図は、全長、レンズ径、リード径、曲げ点の正確な測定値を提供しており、これはPCBフットプリント設計と機械的取り付けに重要です。

5.2 極性識別

極性は通常、リード長（長いリードがアノード）またはパッケージフランジ上のフラットスポットによって示されます。カソードは通常、このフラットに隣接するリードに接続されています。正しい極性は動作と逆バイアスの印加回避に不可欠です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いは信頼性にとって重要です。

6.1 リード成形

• 曲げは、内部ダイとワイヤボンディングへのストレスを避けるため、エポキシボールベースから少なくとも3mm離れた場所で行う必要があります。
• はんだ付け前にリードを成形してください。はんだ付けされた接合部にストレスを加えると、PCBまたはLEDを損傷する可能性があります。
• 適切な工具を使用してパッケージにストレスをかけないようにしてください。PCB実装時の位置ずれは、永久的なストレスを引き起こす可能性があります。
• リード切断は室温で行ってください。高温での切断は熱を伝え、デバイスを損傷する可能性があります。
• PCBの穴がLEDリードと完全に合うようにし、強制挿入を避けてください。

6.2 はんだ付けパラメータ

• 手はんだ:はんだごて先端温度最大300°C（最大30Wのはんだごて）、リードごとのはんだ付け時間は3秒を超えないこと。
• 波/ディップはんだ付け:最大予熱温度100°C、最大60秒間。
• はんだ付け箇所からエポキシボールまでの距離を3mm以上確保してください。パッケージ内部のリード間の小さな金属支持体であるタイバーのベースを超えてはんだ付けすることを推奨します。

6.3 保管条件

• 受領後は、温度30°C以下、相対湿度70%以下で保管してください。この状態での推奨保管寿命は3ヶ月です。
• 長期保管（最大1年）の場合は、窒素雰囲気と乾燥剤を入れた密閉容器にLEDを入れてください。
• 高湿度での急激な温度変化は避け、パッケージ表面および内部での結露を防止してください。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

LEDは、湿気、静電気、物理的衝撃による損傷を防ぐために梱包されています:

- 帯電防止バッグに梱包。

- バッグあたり最小200個、最大500個。

- 5つのバッグを1つの内箱に入れます。

- 10個の内箱を1つの外箱に梱包します。

7.2 ラベル説明

バッグのラベルには、重要なトレーサビリティと仕様情報が含まれています:

- P/N:部品番号。

- QTY:バッグ内の数量。

- CAT:光度と順電圧ビンの組み合わせコード。

- HUE:カラーランク（例：D1, F2）。

- LOT No:トレーサビリティのための製造ロット番号。

7.3 型番指定

部品番号334-15/X1C5-1QSAは構造化されたフォーマットに従っており、プレースホルダーの四角（□）は、おそらく光度、順電圧、カラーランクの特定のビンのコードを表しており、所望の性能グレードを正確に発注できるようにしています。

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

• メッセージパネル & スコアボード:その高輝度と広い視野角は、屋内/屋外ディスプレイの文字照明に適しています。
• 光学インジケータ:ウォームホワイト表示が好まれる産業機器、民生電子機器、または制御パネルの状態表示灯に最適です。
• バックライト:小型パネル、看板、または装飾照明のエッジライトに使用できます。
• マーカライト:位置表示灯、非常口サイン、または低照度の環境通路照明に適しています。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限:常に定電流源または電流制限抵抗で駆動してください。抵抗値は、電源電圧（Vs）、LEDの順電圧（そのビンからのVf）、および所望の電流（例：20mA）に基づいて計算します: R = (Vs - Vf) / I_f.
• 熱管理:パッケージは高電力損失用に設計されていませんが、特に複数のLEDを使用する場合や最大電流付近で動作する場合は、アプリケーション内で十分な通気性を確保してください。周囲温度が高い場合は、電流デレーティング曲線に従ってください。
• ESD保護:4kV HBMに定格されていますが、組立時には標準的なESD予防措置を実施してください。
• 光学設計:50°の視野角は、ビーム幅と強度の良いバランスを提供します。より狭いビームが必要な場合は、二次光学系（レンズ）が必要になります。

9. 技術比較と差別化

一般的な5mm白色LEDと比較して、このデバイスにはいくつかの明確な利点があります:

1. 高光度:最小7150 mcdまでのビンを備えており、標準的なインジケータLEDよりも大幅に多くの光出力を提供し、より高い環境光条件下での使用を可能にします。

2. 定義されたウォームホワイト色度:指定された色度座標とビニングにより、クールホワイトや青みがかった白色LEDとは異なり、一貫した快適なウォームホワイト色が保証されます。

3. 統合ツェナー保護:LEDに並列に組み込まれた5.2Vツェナーダイオードは、逆電圧スパイクに対するある程度の保護を提供し、電気的にノイズの多い環境での信頼性を高めます。

4. 堅牢な仕様:詳細な最大定格、性能曲線、取り扱いガイドラインは、エンジニアが信頼性の高い長期設計に必要なデータを提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: ビンQ、R、Sの違いは何ですか？

A: これらのビンは最小光度を分類します。ビンSが最も明るく（最小5650-7150 mcd）、ビンRが中程度（最小4500-5650 mcd）、ビンQが標準的な明るさ（最小3600-4500 mcd）です。アプリケーションの輝度要件に基づいて選択してください。

Q: このLEDを30mAで連続駆動できますか？

A: 30mAは絶対最大連続定格ですが、標準試験条件および代表的な動作点は20mAです。30mAで動作させるとより多くの光が得られますが、より多くの熱が発生し、寿命の短縮や色のシフトを引き起こす可能性があります。最適な信頼性のためには、20mA以下で設計することをお勧めします。

Q: 色度座標（x=0.40, y=0.39）はどのように解釈すればよいですか？

A: これらの座標は、CIE 1931色度図上の点をプロットします。この特定の点はウォームホワイト領域内にあり、通常、白熱灯やハロゲン電球のウォームホワイトに類似した、3000K-4000Kの範囲の相関色温度（CCT）に関連付けられています。

Q: LEDにはツェナーダイオードが内蔵されています。これは逆保護用の直列抵抗が不要という意味ですか？

A: いいえ。ツェナーダイオードは主に逆電圧を約5.2Vにクランプし、逆バイアスからLEDを保護します。順方向にLEDを駆動する際には、電流を制御し熱暴走を防ぐために、直列に電流制限抵抗（または定電流ドライバ）が絶対に必要です。

11. 設計および使用事例研究

シナリオ: 複数LEDの非常口サインの設計

1. 要件:EXITという単語を照明する12個のLED。すべてのLEDで一貫した輝度と色が必要。屋内環境（最大周囲温度Ta ~40°C）で12VDC電源から動作。

2. LED選択:均一性を確保するために、同じ光度ビン（例：ビンR）および同じカラーグループ（グループ1）からLEDを選択してください。並列接続する場合は、同じ順電圧ビン（例：ビン1）を選択することも役立ちます。

3. 回路設計:3個のLEDを直列に電流制限抵抗と接続し、そのような同一のストリングを4つ並列に作成します。ビン1のLED（Vf 代表値3.1V）の場合、3個直列で約9.3Vの電圧降下が生じます。12V電源と目標電流18mA（寿命のために少しデレート）の場合、R = (12V - 9.3V) / 0.018A ≈ 150 Ω。抵抗の電力定格を計算: P = I²R = (0.018)² * 150 ≈ 0.049W、したがって標準の1/8W（0.125W）抵抗で十分です。

4. レイアウト:PCBパッド間隔については機械図面に従ってください。リードを成形する必要がある場合は、3mmリード曲げルールを遵守してください。放熱のため、LED間にいくらかの間隔を設けてください。

5. 結果:均一な外観で確実に照明されたサインが、LEDのすべての指定限界内で動作します。

12. 動作原理の紹介

これは蛍光体変換型白色LEDです。中核の発光素子は、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、そのp-n接合に順方向電流を印加すると青色光を発します（エレクトロルミネッセンス）。この青色光は直接放出されません。代わりに、LEDの反射カップは黄色（または黄赤色）の蛍光体材料で満たされています。チップからの青色光子が蛍光体粒子に衝突すると、それらは吸収されます。その後、蛍光体はより広いスペクトル、主に黄色および赤色領域で光を再放出します。吸収されずに残った青色光と新たに放出された黄色/赤色光の組み合わせが、知覚的に混合されて白色光を作り出します。蛍光体の特定の配合が色温度を決定します—この場合は、より多くの赤色スペクトル成分を持つウォームホワイトです。統合されたツェナーダイオードは、並列に接続された別個の半導体部品ですが、極性が反対（カソードからアノード）であり、脆弱なLED接合部を逆電圧破壊から保護します。

13. 技術トレンドと背景

説明されているデバイスは、成熟した広く採用されている技術を表しています。T-1 3/4（5mm）スルーホールパッケージは、インジケータおよび低照度照明アプリケーションにおいて、数十年にわたり業界標準となってきました。より広範なLED業界における現在のトレンドは、以下の方向に進んでいます:

1. 効率向上（lm/W）:新しいチップ設計と高度な蛍光体により、電気ワットあたりの光出力量が継続的に改善され、エネルギー消費が削減されています。

2. 表面実装デバイス（SMD）の優位性:ほとんどの新しい設計では、その小さなサイズ、自動組立への適合性、および多くの場合PCBへのより良い熱経路のために、SMDパッケージ（3528、5050、またはそれより小さいものなど）が好まれます。

3. より高い色品質と一貫性:色のより厳密なビニング（マクアダム楕円などの指標を使用）および改善された演色性指数（CRI）が、照明アプリケーションの標準になりつつあります。

4. 統合ソリューション:内蔵ドライバ（定電流IC）、コントローラ、または複数のカラーチャネル（RGB、RGBW）を単一パッケージに収めたLEDは、スマート照明で人気が高まっています。

これらのトレンドにもかかわらず、スルーホールLEDランプは、単純な交換、高い単点輝度、過酷な環境での堅牢性、またはスルーホールPCB実装が指定されているアプリケーションにおいて、依然として非常に重要です。その明確に定義された特性と長い歴史は、多くのエンジニアリング設計において信頼性が高く予測可能な選択肢となっています。