白色LED 3030 SMD データシート - サイズ 3.0x3.0x0.66mm - 電圧 5.9V - 電力 0.71W - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、コンパクトな3030表面実装デバイス（SMD）パッケージを採用した高性能トップビュー白色LEDの仕様を詳細に説明します。一般照明用途向けに設計されたこの部品は、高い光束出力、堅牢な熱管理、過酷な条件下での信頼性の高い動作を組み合わせて提供します。主なターゲット市場は、リフォーム照明ソリューション、一般照明、屋内・屋外看板のバックライトなどです。

このLEDシリーズの中核的な利点は、半導体接合部からの効率的な放熱を促進する熱強化パッケージ設計に起因します。この設計は、特に高駆動電流で動作する際の性能と寿命維持に極めて重要です。本パッケージは120度の広い視野角を提供し、均一な光分布を保証します。さらに、RoHS指令に準拠しており、鉛フリーリフローはんだ付けプロセスに適しており、現代の製造および環境基準に適合しています。

2. 技術パラメータ詳細解説

このLEDの性能は、通常、接合温度（Tj）25°C、順方向電流（IF）120mAという特定の試験条件下で特性評価されます。実際の性能は動作温度と駆動電流によって変化することを理解することが極めて重要です。

2.1 電気光学特性

光束出力は、相関色温度（CCT）および平均演色評価数（Ra）と直接相関があります。IF=120mAの標準試験条件では、典型的な光束は、2700K、Ra90のLEDで約94ルーメンから、Ra70のより冷たい白色LED（4000K-6500K）で129ルーメンの範囲にあります。順方向電圧（VF）は、120mAで通常5.9Vを測定し、指定公差は±0.2Vです。視野角（2θ1/2）（光度がピーク値の半分に低下する軸外れ角として定義）は120度です。

2.2 絶対最大定格および電気的特性

デバイスの信頼性を確保するため、動作は絶対最大定格を決して超えてはなりません。最大連続順方向電流（IF）は200mAで、特定の条件下（パルス幅≤100μs、デューティサイクル≤10%）では300mAのパルス順方向電流（IFP）が許容されます。最大許容損失（PD）は1280 mWです。デバイスは最大5Vまでの逆電圧（VR）に耐えることができます。動作温度範囲（Topr）は-40°Cから+105°C、最大許容接合温度（Tj）は120°Cです。

2.3 熱特性

熱管理はLEDの性能と寿命にとって最重要事項です。ここでの重要なパラメータは、接合部からはんだ付けポイントまでの熱抵抗（Rth j-sp）であり、13°C/Wと規定されています。この値は、LEDチップで発生した熱がプリント基板（PCB）にどれだけ効果的に伝達されるかを示します。熱抵抗は低いほど常に望ましいです。データシートは、接合温度が限界を超えないように、周囲温度の上昇に伴って最大許容順方向電流が減少する様子を示すデレーティング曲線を提供します。

3. ビニングシステムの説明

製造上のばらつきのため、アプリケーションでの一貫性を確保するために、LEDは性能ビンに分類されます。この製品は多次元ビニングシステムを使用しています。

3.1 光束ビニング

LEDは、120mAで測定された光束に基づいてグループ化されます。ビンコード（例：5G、5H、5J）は特定のルーメン範囲を定義します。例えば、Ra80の4000K LEDの場合、ビンコード5Hは115-120ルーメンの光束範囲に対応し、5Jは120-125ルーメンに対応します。利用可能なビンはCCTとCRIの組み合わせによって異なります。

3.2 順方向電圧ビニング

順方向電圧も回路設計、特に複数のLEDを直列に駆動する際の支援のためにビニングされます。ビンはZ3（5.6-5.8V）、A4（5.8-6.0V）、B4（6.0-6.2V）、C4（6.2-6.4V）とラベル付けされています。同じ電圧ビンからLEDを選択することで、並列ストリングでのより均一な電流分布を実現するのに役立ちます。

3.3 色度ビニング（色）

色度座標（CIE図上のx, y）は、各公称CCT（2700K、3000K、4000K、5000K、5700K、6500K）に対して5ステップマクアダム楕円内で制御されています。5ステップ楕円は、標準視認条件下で、同じビン内のLED間の色差が人間の目にはほとんど知覚できないことを保証します。データシートは、25°Cおよび85°Cの接合温度における各CCTランクの中心座標と楕円パラメータを提供し、温度に伴って発生する色ずれを認識しています。

4. 性能曲線分析

データシートには、設計エンジニアにとって不可欠ないくつかのグラフが含まれています。

4.1 分光パワー分布

Ra≥70、Ra≥80、およびRa≥90のスペクトルに対するグラフが提供されています。より高いCRIのスペクトルは、特に赤色領域でより充実したスペクトルを示し、照射対象物のより正確な演色性をもたらします。

4.2 順方向電流 vs. 相対光度 & 電圧

相対光度曲線は、低電流範囲では電流とほぼ線形の関係を示し、通常、効率低下と熱効果により高電流で飽和します。順方向電圧曲線は、電流とともに特徴的な指数関数的な上昇を示し、定電流ドライバの設計に極めて重要です。

4.3 熱的デレーティング曲線

周囲温度 vs. 相対光束曲線は、LEDの動作温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示しています。周囲温度 vs. 相対順方向電圧曲線は、温度の上昇に伴うVFの減少（半導体に典型的な負の温度係数）を示しています。最大順方向電流 vs. 周囲温度グラフはデレーティング曲線であり、Tjを120°C未満に保つために、任意の所与の周囲温度における最高安全動作電流を定義します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは3030パッケージに収められており、その占有面積は約3.0mm x 3.0mmを意味します。全高は0.66mmです。詳細な機械図面には、レンズの曲率やはんだパッドレイアウトを含む重要な寸法を示す上面図、底面図、側面図が示されています。未指定の公差はすべて±0.2mmです。

5.2 パッド設計と極性識別

底面図には、2つのアノードとはんだパッドと2つのカソードとはんだパッドが明確に示されています。極性はパッケージ自体にマークされており、カソード側を示す特徴的なマーカーがあります。これは組立時の正しい向きにとって極めて重要です。はんだパッドパターンは、リフロー中に良好なはんだ接合の形成と機械的安定性を促進するように設計されています。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

この部品は鉛フリーリフローはんだ付けに対応しています。最大はんだ付け温度プロファイルが規定されています：使用する特定のプロファイルに応じて、パッケージ本体温度は230°Cまたは260°Cを10秒以上超えてはなりません。鉛フリー処理用の標準IPC/JEDEC J-STD-020プロファイルが適用可能です。熱衝撃、はんだ接合不良、またはLED内部材料への損傷を避けるために、メーカー推奨のプロファイルに従うことを推奨します。デバイスは使用前に乾燥した管理された環境で保管する必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このLEDは以下の用途に適しています：
- リフォームランプ：ダウンライト、トラックライト、電球における従来の白熱灯、ハロゲン灯、または蛍光灯の直接交換。
- 一般照明：高い光束出力が要求されるリニアモジュール、パネルライト、ハイベイ器具。
- 看板・建築照明：広い視野角と明るさのため、屋内/屋外看板のバックライト、チャンネルレター、装飾的アクセント照明。

7.2 設計上の考慮事項

1. 熱管理：低いRth j-spは、PCBがヒートシンクへの低熱抵抗経路を持つ場合にのみ効果的です。金属基板PCB（MCPCB）またはその他の熱強化基板を使用してください。
2. 駆動電流：200mAまで対応可能ですが、試験電流である120mA以下で動作させることで、効率、寿命、熱負荷のより良いバランスが得られることが多いです。
3. 光学：120度の視野角は、より狭いビームを必要とするアプリケーションでは二次光学（レンズ、リフレクター）を必要とする場合があります。
4. 電気設計：順方向電圧ビンと希望する動作電流に適合した定電流ドライバを使用してください。フィードバックループを設計する際は、負のVF温度係数を考慮してください。

8. 技術パラメータに基づくよくある質問

Q: 典型的な動作点での実際の消費電力は？
A: IF=120mA、VF=5.9Vでは、電気的入力電力は約0.71ワットです（120mA * 5.9V = 0.708W）。

Q: 平均演色評価数（CRI）は光出力にどのように影響しますか？
A: 電気光学特性表に示されているように、同じCCTの場合、より高いCRI（Ra90）のLEDは、標準CRI（Ra70）のLEDと比較して典型的な光束が低くなります。これは蛍光体変換白色LEDにおける基本的なトレードオフです。

Q: このLEDを定電圧源で駆動できますか？
A: 強く推奨されません。LEDの指数関数的なI-V特性は、電圧の小さな変化が電流の大きな変化を引き起こし、熱暴走や故障につながることを意味します。常に定電流ドライバを使用してください。

Q: 5ステップマクアダム楕円は私のアプリケーションにとって何を意味しますか？
A: 非常に厳密な色の一貫性を保証します。同じCCTビンからのLEDは、ほとんどの観察者にとって色が実質的に同一に見え、これは複数LED器具で目に見える色むら（カラーミキシング）を避けるために極めて重要です。

9. 動作原理

これは蛍光体変換白色LEDです。コアとなる半導体チップは、電流が流れると（エレクトロルミネセンス）青色光を発します。この青色光は、チップ上またはその近くに堆積された蛍光体材料の層に衝突します。蛍光体は青色光子の一部を吸収し、より長い波長（黄色、および高CRIタイプではしばしば赤色）で光を再放出します。残りの青色光と広帯域スペクトルの蛍光体発光の組み合わせにより、白色光として知覚されます。蛍光体の特定の配合が最終出力のCCTとCRIを決定します。

10. 業界動向

3030パッケージフォーマットは、高出力処理能力とコンパクトな占有面積のバランスを表しており、ミッドパワーLEDセグメントで人気のある選択肢となっています。業界の動向は、発光効率（ルーメン毎ワット）の向上、色の一貫性と演色性の改善、より高い動作温度での信頼性の向上に引き続き焦点を当てています。より持続可能な製造プロセスと材料への推進もあります。より優れたスペクトル品質のための先進的な蛍光体の統合、および優れた熱性能のためのパッケージ形状の最適化は、このクラスのパッケージにおける継続的な開発分野です。