白色LED 1.6x0.8x0.7mm - 順方向電圧2.8-3.4V - 消費電力105mW - 英文技術データシート

1. 製品概要

白色LEDシリーズRF-BWB190DS-DDは、青色InGaNチップに蛍光体を塗布して白色光を生成する高性能表面実装デバイス（SMD）です。コンパクトなパッケージ寸法1.6mm x 0.8mm x 0.7mmにより、省スペース用途に最適で、高密度PCBレイアウトが可能です。本LEDはすべての標準SMT実装および半田付けプロセスに対応し、広い視野角140°、耐湿性レベル3（MSL 3）を備えています。RoHS完全準拠で、環境適合性を確保しています。

1.1 概要

本白色LEDは、蛍光体層で青色チップを励起し、青色光の一部を黄色および緑色波長に変換して広い白色スペクトルを生成します。製品は複数の輝度および色度ビンで提供され、様々なアプリケーション要件に対応します。パッケージ設計には透明シリコン封止が含まれ、光取り出し効率と信頼性を向上させています。

1.2 特長

• 極めて広い視野角：140度。インジケータやバックライト用途に適しています。
• すべての標準SMT実装および半田付けプロセスに対応（260°Cまでのリフロー対応）。
• 耐湿性レベル：レベル3（J-STD-020準拠）、指定の保管条件が必要。
• RoHS準拠。鉛、水銀、カドミウム、その他有害物質を含まず。
• 低熱抵抗：標準450°C/W。設計において熱管理に注意が必要。
• 静電気放電（ESD）耐性：1000V（HBM）、適切なESD耐性を提供。

1.3 用途

• 光学インジケータ：状態表示灯、押しボタン照明。
• スイッチおよび記号のバックライト：自動車、民生機器、産業用パネル。
• 一般照明：装飾照明、非常用標識照明。
• ディスプレイバックライト：小型LCDまたはセグメントディスプレイ。

2. 技術パラメータ – 詳細な客観的分析

電気的および光学的特性は、特に断りのない限り周囲温度25°Cで測定。LEDは試験電流20mA（DC）で規定。

2.1 順方向電圧（VF）

順方向電圧は複数の範囲（F2～J1）にビニングされ、最小2.7Vから最大3.5Vをカバー、標準値は2.8V～3.4V。この広いビン範囲は製造ばらつきに対応し、顧客が直列/並列設計用に電圧グループを選択可能。測定公差±0.1V。絶対最大定格では順方向電流は連続30mAまで可能だが、標準性能の仕様試験条件は20mA。

2.2 光度（IV）

光度ビンは1BE（最小550 mcd）から1FB（最小950 mcd、最大1000 mcd）までの範囲、20mAで測定。高輝度ビンは蛍光体制御とチップ選別の強化により実現。測定公差±10%。一貫した明るさが必要な用途では、単一の光度ビンを指定推奨。

2.3 視野角

視野角（2θ1/2）は標準140度、極めて広い放射パターンを示す。ダッシュボード照明や街路設備など、広い角度から表示を視認する必要がある用途に適する。

2.4 逆電流と熱抵抗

逆電流はVR=5V（パルス測定）で最大10µAに制限。ジャンクションから半田接合部までの熱抵抗（RTHJ-S）は最大450°C/W。この比較的高い値は、適切な放熱なしでは高電力動作に不向きであり、最大消費電力は105mW。設計者はジャンクション温度が95°Cを超えないようにしなければならない。

2.5 絶対最大定格

• 消費電力：105 mW
• 順方向電流：30 mA（DC）、ピーク60 mA（デューティ10%、0.1msパルス）
• ESD（HBM）：1000 V
• 動作温度：-40°C～+85°C
• 保管温度：-40°C～+85°C
• ジャンクション温度：最大95°C

これらの定格を超えると永久的な損傷を引き起こす可能性あり。適切な電流制限抵抗と熱管理が必須。

3. ビニングシステム

LEDは順方向電圧、光度、色度座標ごとにビンに分類され、より厳密な性能順守を実現。

3.1 順方向電圧ビン

順方向電圧はコードF2、G1、G2、H1、H2、I1、I2、J1にグループ化され、2.7-2.8Vから3.4-3.5Vをカバー。各ビン幅0.1V。これにより並列ストリングで一貫した電流分配のため、狭い電圧範囲を選択可能。

3.2 光度ビン

光度ビンは1BE（550-600 mcd）から1FB（950-1000 mcd）まで、ビンあたり50 mcd刻み。より高いビンはリクエストにより入手可能だが、特別注文が必要な場合あり。

3.3 色度ビン

本LEDは複数の白色色度ビン（W31、W32、W51、W52、W71、W72）で提供され、CIE 1931座標で定義。これらのビンは約6000Kから3000Kの相関色温度（CCT）範囲をカバーし、様々なホワイトバランス嗜好に対応。色度座標の公差は±0.005。

4. 性能曲線分析

データシートの曲線に典型的な光学特性を提示。主な洞察：

4.1 順方向電圧 vs 順方向電流

VF-IF曲線は、20mAで標準約3.2Vの順方向電圧を示す。低電流（例：5mA）ではVFは約2.8Vまで低下。30mAでは約3.4Vに上昇。これにより、熱暴走を防ぐために定電流ドライバまたは電流制限抵抗の使用の重要性が強調される。

4.2 順方向電流 vs 相対光度

相対光度は約30mAまで順方向電流にほぼ比例して増加。20mAでは光度は約100%（相対値）。10mAでは約50%に減少。この直線性により、電流低減による調光に適する。

4.3 温度効果

ピン温度が上昇すると相対光度は低下。85°C（ピン温度）では光度は25°C時の約80%に低下。順方向電圧も温度とともに低下し、電圧を調整しないと電流増加の原因となる。熱設計によりジャンクションを95°C未満に保つ必要がある。

4.4 波長とスペクトル分布

スペクトル曲線は約450nm（青色）でピークを持ち、蛍光体により500-700nm（黄色/赤色）に幅広い二次ピークを持つ。支配波長は電流によってわずかにシフト：高電流は青色成分を増加させ、色をより低温白色にシフトさせる。

4.5 放射パターン

放射パターンはランバート型に近く、半値角70°（全角140°）と広い。90°における相対光度は軸上の値の約10%であり、非常に広いカバレッジを示す。

5. 機械的および梱包情報

5.1 パッケージ寸法

• 長さ：1.60 mm
• 幅：0.80 mm
• 高さ：0.70 mm（本体）、半田パッド含め0.80 mm
• 公差：特に断りのない限り±0.2 mm

5.2 半田パッド設計

推奨半田パターンは、中心間距離2.4 mmの2つの矩形パッド（0.8mm x 0.8mm）。カソードは底面図の切り欠きで識別。

5.3 極性

LEDの極性はカソード側の緑色ドットまたは切り欠きで表示。極性誤接続は損傷の原因となるため、半田付け前に必ず向きを確認。

6. 実装および半田付けガイドライン

6.1 リフロー半田付けプロファイル

半田リフローは指定プロファイルに従う必要あり：

• 平均昇温速度：最大3°C/s（TsminからTpまで）
• 予熱：150°C～200°Cで60～120秒
• 217°C以上維持時間：最大60秒
• ピーク温度：260°C、最大10秒
• 冷却速度：最大6°C/s
• 25°Cからピークまでの総時間：最大8分

リフローは2回まで。半田付けサイクル間に24時間以上経過した場合は、除湿のため再ベークが必要。手半田：温度300°C未満、時間3秒未満、1回のみ。

6.2 取り扱い注意事項

• 半田付け中または半田付け後にLEDに機械的ストレスを加えない。
• リフロー後の急冷を避ける。
• 反ったPCBにLEDを実装しない。半田付け後にPCBを反らせない。
• 取り扱い中はESD対策を行う。
• 動作環境の硫黄含有量<100 ppm以下、臭素および塩素各<900 ppm以下、合計<1500 ppm以下（推奨、保証なし）。
• シリコン封止材を損傷する可能性のある揮発性有機化合物（VOC）を避ける。

6.3 保管条件

• 防湿バッグ開封前：≤30°C、≤75%RH、保存期間製造日から1年。
• 開封後：≤30°C、≤60%RH、使用可能期間168時間。
• 条件を超過した場合、使用前に60±5°Cで24時間以上ベーク。

7. 梱包および注文情報

7.1 梱包詳細

標準梱包：1リールあたり4,000個。キャリアテープ寸法：幅8 mm、スプロケットホールピッチ2.0 mm、部品ピッチ4.0 mm。リール寸法：直径178 mm（7インチ）、ハブ直径60 mm、ハブ穴13 mm。

7.2 ラベル情報

各リールには、品番、仕様番号、ロット番号、ビンコード（光束、色度、順方向電圧、波長）、数量、製造日コードを表示。

7.3 注文コード

モデルRF-BWB190DS-DDはシリーズを指定。正確なビン選択については営業担当に相談。カスタムビンも利用可能な場合あり。

8. 信頼性試験概要

本LEDは以下の信頼性試験に合格（各22サンプル、判定基準0/1）：

• リフロー：260°C、10秒、2回
• 温度サイクル：-40°C～100°C、100サイクル
• 熱衝撃：-40°C～100°C、300サイクル
• 高温保管：100°C、1000時間
• 低温保管：-40°C、1000時間
• 寿命試験：25°C、20 mA、1000時間

故障基準：VF変化>10%、IR>仕様値の2倍、光束<初期値の70%。

9. 設計上の考慮事項

9.1 電流および熱ディレーティング

長寿命を確保するには、LEDを連続20 mA以下で動作させる。電流制限抵抗または定電流ドライバを使用。高温環境では、ジャンクション温度を95°C未満に保つため順方向電流を低減する。サーマルパッド（半田接合部）はPCB銅プレーンに良好な放熱を確保すること。

9.2 回路保護

常に直列抵抗を入れて電流制限を行う。アレイで使用する場合、順方向電圧のビニングが重要で、電流集中を避ける。過酷環境では駆動回路にESD保護ダイオード推奨。

9.3 材料適合性

シリコン封止材と強力な薬品（例：強酸/強アルカリ、溶剤）との接触を避ける。有機蒸気を放出しない接着剤を使用する。LEDアセンブリを硫黄およびハロゲン汚染物から密封する。

10. 動作原理

白色LEDはエレクトロルミネセンスによって動作する：順バイアスにより電子と正孔がInGaN青色チップ内で再結合し、青色光子（約450nm）を放出。これらの光子が蛍光体層（通常YAG:Ce）に当たり、青色光の一部を吸収し、広い黄緑色スペクトルで再放出。透過した青色光と黄色光の組み合わせが白色光を生成。蛍光体組成が相関色温度と演色評価数を決定する。

11. 環境および規制に関する考慮事項

本製品はRoHSに準拠し、鉛、水銀、カドミウム、六価クロム、PBB、PBDEを意図的に添加していない。ただし蛍光体には少量のセリウムが含まれる場合があり、これは免除対象。廃棄時は地域規制に従うこと。本LEDは現在のREACHおよびWEEE指令では有害物質に分類されない。

12. よくある質問（FAQ）

12.1 このLEDの標準的な寿命は？

定格条件下（20 mA、Tj<85°C）では、同種製品の業界データに基づき、<30%光束減衰で50,000時間以上の寿命可能。

12.2 このLEDを高電力照明に使用できますか？

いいえ、最大消費電力は105 mWです。インジケータおよび信号用途向けであり、一般照明用ではありません。

12.3 設計に適切なビンを選択するには？

電圧ビンは駆動電圧と公差に合わせて選択。光度ビンは明るさの一貫性、色度ビンは色の均一性のために選択。直列ストリングでは同じ電圧ビンを使用。

12.4 絶対最大定格を超えるとどうなりますか？

定格を超えると即時故障、早期劣化、色ずれの原因となります。常に安全マージンを確保してください。

13. ケーススタディ（具体例）

13.1 民生機器のインジケータライト

洗濯機メーカーが電源ONインジケータに1.6x0.8mm白色LEDを使用。広い視野角によりどの方向からも視認可能。H1電圧ビン（3.0-3.1V）を選択し、5V電源に150Ω直列抵抗で13mAを供給、LED寿命を製品保証期間に一致するよう延長。

13.2 自動車スイッチのバックライト

自動車ティア1サプライヤーが窓スイッチのバックライトに本LEDを使用。140°の視野角で均一な照明を実現。色度ビンW31（クールホワイト）を要求し、ダッシュボードの色温度に一致。夜間の明るさ調整に200HzのPWM調光を実装。LEDはAEC-Q101（相当）に準拠した85°C温度サイクル試験に合格。

14. 今後の開発動向

この種の小型白色LEDのトレンドは、より高い効率と優れた色安定性を目指すもの。将来のバージョンでは、より効率的な蛍光体（例：高CRI用窒化物赤緑蛍光体）と改善されたチップ設計により150 lm/Wの効率を達成する可能性。小型化は継続し、1005（1.0x0.5mm）や0603パッケージが一般的になりつつある。業界はまた、色ばらつきを低減するために標準化された色度ビン（MacAdam楕円）へ移行している。