白色LED 5050 SMD データシート - サイズ 5.0x5.0x1.9mm - 電圧 25V - 電力 5W - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、5050表面実装デバイス（SMD）パッケージを採用した、高出力トップビュー白色LEDコンポーネントT5Cシリーズの仕様を詳細に説明します。要求の厳しい一般照明用途向けに設計されており、熱性能を強化したパッケージと高光束出力、広い指向性を兼ね備えています。リフローはんだ付けプロセスに適しており、関連する環境規格に準拠しています。

1.1 主な特長

• 熱性能強化パッケージ設計：効率的な放熱に最適化されており、より高い駆動電流をサポートし、長寿命化を実現します。
• 高光束出力：置き換え用途や一般照明器具に適した高輝度レベルを提供します。
• 高電流耐量：順方向電流（IF）200mA定格、最大パルス定格330mAです。
• コンパクトなパッケージサイズ（5050）：5.0mm x 5.0mmの占有面積により、高密度のPCBレイアウトが可能です。
• 広い指向性（120°）：広範囲にわたる均一な照明を提供します。
• 鉛フリー & RoHS準拠：環境指令への準拠が求められる製品での使用に適しています。

1.2 対象アプリケーション

このLEDは、信頼性、輝度、色品質が最も重要となる、様々な屋内および建築照明アプリケーション向けに設計されています。

• 屋内照明：ダウンライト、パネルライト、その他の埋め込み式器具。
• リフォーム（置き換え）：既存の照明器具における従来光源の直接置き換え。
• 一般照明：作業照明、アクセント照明、エリア照明。
• 建築・装飾照明：コーブ照明、サイン、美的照明要素。

2. 詳細技術パラメータ分析

このセクションでは、標準試験条件（Tj = 25°C, IF = 200mA）におけるLEDの電気的、光学的、熱的特性の詳細な内訳を提供します。

2.1 電気光学特性

主な性能指標は、光出力と色品質を定義します。測定は通常、接合部温度（Tj）25°C、順方向電流200mAで行われます。

主な注意点：光束の許容差は±7%です。平均演色評価数（Ra）の測定許容差は±2です。高演色性バージョン（Ra90）は優れた色再現性を提供しますが、Ra70およびRa80ビンと比較してルーメン出力がわずかに低下します。

2.2 絶対最大定格

これらは、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値です。動作は常にこれらの限界内に維持する必要があります。

設計上の考慮点：パルス順方向電流（IFP）定格は、特定の条件下（パルス幅 ≤ 100μs、デューティ比 ≤ 1/10）でのみ適用されます。いずれかの絶対最大定格を超えると、デバイスの特性が変化し、故障の原因となります。

2.3 電気・熱特性

これらのパラメータは、通常状態での動作特性を定義します。

主な注意点：順方向電圧の許容差は±3%です。熱抵抗値は熱設計において重要であり、値が低いほどLED接合部からPCBへの熱伝達が良好であることを示します。1000V HBMのESD耐圧は、組立時の標準的なESD取り扱い予防策を必要とします。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と輝度の一貫性を確保するため、LEDは測定された性能に基づいてビンに分類されます。これにより、設計者は特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択できます。

3.1 型番体系

型番は構造化されたコードに従います：T5C***82C-R****。主な要素は以下の通りです：

• X1（タイプコード）："5C"は5050パッケージを示します。
• X2（色温度コード）：例："27"は2700K、"40"は4000K、"65"は6500K。
• X3（演色性コード）："7"はRa70、"8"はRa80、"9"はRa90。
• X4 & X5（チップ構成）：パッケージ内の直列および並列LEDチップの数を示します（1-Z）。
• X7（色コード）：色度ビニング規格（例：ANSI、ERP）を定義します。

3.2 光束ビニング

LEDは、200mA時の最小および最大光束出力によってグループ化されます。例えば、4000K、Ra80のLEDの場合：

• コード GN：600 lm（最小） ～ 650 lm（最大）
• コード GP：650 lm（最小） ～ 700 lm（最大）
• コード GQ：700 lm（最小） ～ 750 lm（最大）

より高いビン（例：GQ）を選択することで、より高い最小輝度が保証されます。

3.3 順方向電圧ビニング

ドライバ設計と電流マッチングを支援するため、LEDは順方向電圧（VF）によってもビニングされます。

• コード 6D：VF = 22V ～ 24V
• コード 6E：VF = 24V ～ 26V
• コード 6F：VF = 26V ～ 28V

3.4 色度ビニング

色度点（CIE図上のx, y座標）は厳密に管理されています。仕様は5ステップマクアダム楕円を参照しており、特定のビン内のすべてのLEDは、標準視認条件下では色の違いが視覚的に識別できないことを意味します。中心座標と楕円パラメータは、各色温度について、接合部温度25°Cと85°Cの両方で提供され、温度による色ずれを考慮しています。2600Kから7000Kまでのすべての色温度に対して、Energy Starビニングが適用されます。

4. 性能曲線とスペクトル分析

データシートには、主要な性能面のグラフ表示が含まれています。

4.1 分光パワー分布

Ra≥70、Ra≥80、およびRa≥90バージョンごとに個別のスペクトルが提供されます。高演色性スペクトルは、可視スペクトル全体、特に赤色およびシアン領域でより充実した曲線を示し、より正確な色再現性をもたらします。

4.2 指向性分布

極座標図は空間放射パターンを図示します。典型的な120°の半値全幅（FWHM）は、ランバートまたはニアランバート分布を示しており、光強度は0°（LED表面に対して垂直）で最も高く、余弦法則に従って減少します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

5050 SMDパッケージの主要寸法は以下の通りです（単位mm、特に記載のない限り許容差±0.1mm）：

• 外形寸法：5.00（長さ） x 5.18（幅） x 1.90（高さ） 最大。
• LEDチップエリア：4.20 x 4.54。
• 端子ピッチとサイズ：最適なはんだ接合部形成と熱接続のための詳細なパッドレイアウトが示されています。

5.2 極性識別

底面図には、カソードとアノードのパッドが明確にマークされています。PCB組立時に正しい極性を確保することは、逆バイアス損傷を防ぐために不可欠です。

5.3 内部構成

"8直列2並列"という表記は、パッケージ内に複数のLEDチップが直並列アレイとして接続されており、指定された高順方向電圧（約25V）と電流耐量を達成していることを示唆しています。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

LEDを損傷することなく信頼性の高いはんだ接合部を確保するために、詳細なリフロープロファイルが提供されます。主要パラメータは以下の通りです：

• パッケージ本体最高温度（Tp）：最大260°C。
• 液相線温度以上時間（TL=217°C）：60 ～ 150秒。
• Tpの±5°C以内の時間：最大30秒。
• 昇温速度：最大3°C/秒。
• 降温速度：最大6°C/秒。

重要な考慮点：このプロファイルを遵守することが極めて重要です。過度の温度や時間は、LEDの内部材料（エポキシ、蛍光体）とはんだ接続部を劣化させ、早期故障や性能低下の原因となります。

6.2 保管・取り扱い

提供された抜粋には明示的に詳細は記載されていませんが、保管温度定格（Tstg: -40 ～ +85°C）に基づき、部品は涼しく乾燥した環境で保管する必要があります。SMDコンポーネントに対する標準的な湿気感受性レベル（MSL）の予防措置が推奨され、包装が長期間周囲湿度にさらされた場合、リフロー前にLEDをベーキングする必要があります。

7. アプリケーション設計上の考慮点

7.1 熱設計

消費電力が最大5.94W、熱抵抗が3°C/W（接合部-はんだ接点間）であるため、効果的な放熱は必須です。PCBは金属基板PCB（MCPCB）または他の熱伝導性基板を使用する必要があります。はんだ接点から接合部までの計算上の温度上昇はΔT = 電力 * Rth j-spです。例えば、5Wの場合、ΔT = 15°Cです。動作中に接合部温度（Tj）が最大定格120°Cを下回るように、はんだ接点温度を十分に低く保つ必要があります。

7.2 電気的駆動

LED動作には定電流ドライバが必須です。ドライバは、出力電流200mA（または調光が必要な場合はそれ以下）およびLEDの順方向電圧ビン範囲（例：22-28V）をカバーする電圧コンプライアンスを持つものを指定する必要があります。複数のLEDを使用する設計では、高いVfのため直列接続が一般的です。並列接続には注意深い電流バランス調整が必要です。

7.3 光学設計

120°の指向性は、広く拡散した照明を必要とするアプリケーションに適しています。より焦点を絞ったビームには、二次光学系（レンズまたはリフレクター）が必要になります。トップビュー設計は、光が主に実装面に対して垂直に放射されることを意味します。

8. 比較と差別化

標準的なミッドパワーLED（例：2835、3030パッケージ）と比較して、この5050 LEDはパッケージあたりの光束が大幅に高く、所定の光出力に必要な部品点数を削減できます。高い順方向電圧により、所定の電力に対する電流要件が低減され、配線やコネクタでの抵抗損失を最小限に抑えることができます。主なトレードオフは、高い電力密度による熱設計の難易度の増加です。

9. 技術パラメータに基づくFAQ

9.1 このLEDを200mAではなく150mAで駆動できますか？

はい、より低い電流で駆動すると、光出力は低下します（電流にほぼ比例）が、接合部温度が低くなるため、効率（ルーメン毎ワット）と寿命が大幅に向上します。

9.2 期待される寿命（L70/B50）は？

このデータシートに明示されていませんが、LEDの寿命は主に接合部温度の関数です。定格内、特に良好な熱設計によってTjを低く保って動作させることが、長寿命（通常50,000時間以上でL70）を達成する鍵です。

9.3 温度と経時変化による色ずれはどの程度ですか？

色度座標は25°Cと85°Cの両方で指定されており、予想されるずれを示しています。一般的に、白色LEDは温度が上昇すると色がわずかにずれます。長期的には、適切な熱設計が蛍光体の劣化を最小限に抑え、これが色ずれと光束維持率低下の主な原因です。

10. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：20Wハロゲンランプを置き換える、1200 lm、4000K、Ra80のリフォームLEDモジュールを設計する。

1. 部品選定：4000K、Ra80、光束ビンGP（最小650lm）またはGQ（最小700lm）を選択。
2. 数量計算：ビンGPの場合：1200 lm / 650 lm = 約1.85個。2個のLEDを直列に使用して約1300-1400 lmとし、必要に応じてわずかに調光します。
3. ドライバ仕様：定電流ドライバを選択：出力 = 200mA、電圧範囲は2 * VF（例：2 * 24-28V = 48-56V）をカバーする必要があります。
4. 熱設計：総電力 ≈ 2個 * (25V * 0.2A) = 10W。LEDはんだ接点温度を十分に低く保ち、器具の周囲環境でTj<120°C以下に維持できる放熱能力を持つヒートシンク付きMCPCBを使用します。
5. PCBレイアウト：推奨されるはんだパッドパターンに従います。大電流経路には幅広い配線を使用します。高電圧に対して十分な電気的絶縁を確保します。

11. 動作原理

白色LEDは基本的に半導体ダイオードです。順方向バイアスが印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。この一次光は通常、青色または紫外線スペクトルです。白色光を作り出すために、半導体チップの上に蛍光体コーティングが施されます。この蛍光体は一次青色/紫外光の一部を吸収し、より広いスペクトル（黄色、赤、緑）の光として再放出します。残りの青色光と蛍光体変換光の組み合わせにより、白色光として知覚されます。相関色温度（CCT）と平均演色評価数（CRI）は、蛍光体層の正確な組成と厚さによって制御されます。

12. 技術トレンド

高出力SMD LED市場は、より高い効率（ルーメン毎ワット）、改善された色の一貫性、およびより高い信頼性に向けて進化し続けています。トレンドには、より優れた色再現性と安定性のための新しい蛍光体技術（例：量子ドット、ガラス中蛍光体）の採用、および優れた熱性能のためのセラミックやその他の先進的なパッケージ材料の使用が含まれます。また、照明業界全体での設計と製造を簡素化するための標準化されたフォームファクタとフットプリントへの推進もあります。熱設計と定電流駆動の原則は、すべての高出力LEDアプリケーションの基礎であり続けます。