白色LED セラミックパッケージ 3535 仕様書 - サイズ 3.45x3.45x2.20mm - 電圧 2.6-3.4V - 色 白色 - 最大電力 6.8W - 技術文書

1. 製品概要

この技術文書は、厳しい照明アプリケーション向けに設計された高性能白色発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明しています。このLEDは、優れた熱管理と長期信頼性を実現するセラミックパッケージを採用しており、多様な産業用および商業用用途に適しています。

1.1 概要

白色光は、青色半導体チップと蛍光体材料の組み合わせによって生成されます。発光スペクトルは、さまざまな白色色温度に調整可能です。物理的なパッケージはコンパクトで、寸法は長さ3.45mm、幅3.45mm、高さ2.20mmであり、スペースに制約のある設計への統合を容易にします。

1.2 主な特徴

• セラミックパッケージ構造: 従来のプラスチックパッケージと比較して、優れた熱伝導性、機械的強度、環境要因に対する耐性を提供します。
• 広い視野角: 120度の半減角により、広く均一な光分布を確保し、エリア照明に理想的です。
• 湿気敏感レベル1（MSL 1）: この定格は、部品がリフローはんだ付け前にベーキングを必要とせず、標準的な工場環境条件（≤ 30°C/60% RH）で無期限に保管できることを示しており、ロジスティクスを簡素化します。
• 完全なSMT互換性: 標準的な表面実装技術（SMT）組立ライン、ピックアンドプレースマシンやリフローオーブンを含む、での使用向けに設計されています。
• テープおよびリール包装: 産業標準のエンボスキャリアテープとリールで供給され、自動化された高速組立プロセスを可能にします。
• RoHS準拠: この製品は有害物質使用制限指令（RoHS）に準拠しており、鉛や水銀などの特定の有害物質を含まないことを保証します。

1.3 ターゲットアプリケーション

高輝度出力、信頼性、コンパクトサイズの組み合わせにより、このLEDは多数の照明セグメントに適しています：

• 一般および建築照明: 住宅、オフィス、小売スペース向けのダウンライト、トラックライト、ウォールウォッシャー、スポットライト。
• 屋外および産業照明: 街路灯、エリアライト、高天井照明、警告/信号灯。
• 特殊照明: 写真およびビデオの補助光、スタジオ照明、植物育成照明、景観アクセント照明。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 電気光学特性

すべてのパラメータは、はんだ付け点温度（Ts）が25°Cの条件下で規定されており、比較のための標準化されたベースラインを提供します。

• 順電圧（VF）: 駆動電流350mAにおいて、VFは最小2.6Vから最大3.4Vの範囲です。このパラメータは、LEDドライバの出力電圧範囲を設計する上で重要です。このようなデバイスでは、典型的な値は約3.0Vです。
• 光束（Φ_vまたはIV）: 総可視光出力はモデル依存で、光束ビンによって分類されます。例として、あるバリアントは350mAで150-180ルーメンを出力し、700mAでは約280-340ルーメンにほぼ線形にスケールします。この超線形関係は一般的ですが、効率低下のため非常に高い電流では減少します。
• 相関色温度（CCT）: 2700K（暖白色）から6500K（冷白色）までの離散ビンで利用可能です。特定のCCTはモデル番号ごとに固定されており、設計者はアプリケーションの雰囲気と機能に応じて希望の白色点を選択できます。
• 演色評価数（CRIまたはRa）: 最小値70で規定されています。これは、LEDが自然光源と比較して照明対象の真の色を再現する能力を示します。CRI70は一般照明に適しており、80以上は小売やスタジオアプリケーションで推奨されます。
• 視野角（2θ_1/2): 光強度がピーク値の半分に低下する全角は120度です。この広いビームは、ドームレスまたは最小限のケーシング設計のLEDの特徴です。

2.2 電気パラメータと絶対最大定格

これらの定格は、デバイスの信頼性を確保し、永久損傷を防ぐために超えてはならない動作限界を定義します。

• 最大消費電力（P_D): 6800 mW。これはLEDパッケージ内で熱として許容される最大電力損失です。この限界を超えると、熱暴走や致命的な故障のリスクがあります。
• 最大連続順電流（I_F): 2000 mA。適切な放熱により接合温度が安全限界内に保たれる条件下で、LEDはこのレベルまでの電流で連続動作可能です。
• 最大ピーク順電流（I_FP): 3000 mA。この高い電流は、パルス条件下でのみ許容されます。ここでは、0.1msのパルス幅と10%のデューティサイクル（1/10）と定義されています。これは、短時間の高輝度バーストを必要とするアプリケーションに有用です。
• 最大逆電圧（V_R): 5V。このレベルを超える逆電圧を印加すると、半導体接合の低い逆降伏電圧により即座に損傷を引き起こす可能性があります。回路設計には逆極性保護を含めるべきです。
• 逆電流（I_R): 5Vの逆バイアスを印加した場合、通常10μA未満であり、良好な接合品質を示します。

2.3 熱特性

効果的な放熱は、LEDの性能と寿命にとって極めて重要です。

• 接合からはんだ付け点までの熱抵抗（R_θJ-S): 特定条件（I_F=700mA、T_a=85°C）下で2.19°C/Wとして測定されます。この低い値は、セラミックパッケージの直接的な利点であり、半導体接合からPCBはんだパッドへの優れた熱経路を提供します。これにより、設計者は消費電力に基づいて予想される接合温度上昇を計算できます：ΔT_J= P_D* R_θJ-S.

3. ビニングシステムの説明

照明システムの一貫性を確保するため、LEDは製造後に主要パラメータに従って選別（ビニング）されます。

3.1 色温度（CCT）ビニング

この製品ファミリーは白色光の全スペクトルをカバーします。各モデルバリアントは、特定の公称CCTに対応します：2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、6000K、6500K。これにより、複数LED器具や異なる製造ロット間など、色の一貫性が重要なアプリケーションで正確な選択が可能です。

3.2 光束ビニング

光束は標準テスト電流でビニングされます。例えば、あるモデルは350mA駆動時に170から200ルーメンを出力することが保証されます。このビニングにより予測可能な光出力レベルが確保され、設計者は製品の目標光束を達成するために必要なLED数を正確に計算できます。

3.3 順電圧（V_F）範囲

この文書では明示的に離散ビンに分離されていませんが、350mAで規定されたV_F範囲2.6Vから3.4V自体が電気的選別の一形態です。直列接続のLEDを使用する設計では、累積的な電圧降下の変動を考慮することが重要です。並列接続では、潜在的なV_F mismatches.

のばらつきによる電流分担に注意が必要です。

4. 性能曲線分析

様々な条件下でのLEDの挙動を理解することは、堅牢なシステム設計に不可欠です。

4.1 電流-電圧（I-V）特性_FI-V曲線は非線形で、ダイオードに典型的です。順電圧は電流と共に増加します。電流範囲の高側（例：350mA対700mA）で動作すると、より高いV

が生じ、電気的電力入力と熱負荷が増加します。ドライバ回路はこの電圧範囲に対応できるように設計する必要があります。

4.2 光束対順電流

光出力は一般に駆動電流と共に増加しますが、関係は完全に線形ではありません。効率（ルーメン毎ワット）は、中程度の電流でピークに達し、高い電流では内部量子効率が低下する効率低下現象により減少します。したがって、パラメータ表で示されるように、700mA駆動は350mAの2倍の光束をもたらさない可能性があります。

4.3 熱が性能に与える影響_jLEDの性能は温度に大きく依存します。接合温度（T

• ）が上昇すると：光束が減少_j: 光出力が大幅に低下する可能性があります。セラミックパッケージは、所定の電力レベルでT
• を低く保つことでこれを緩和します。順電圧が減少_F: V
• は負の温度係数を持ち、青色/白色LEDでは通常約-2 mV/°Cです。これは定電圧駆動方式に影響を与える可能性があります。色ずれが発生する可能性

: 青色チップのピーク波長と蛍光体の変換効率は温度と共に変化する可能性があり、CCTと色度にわずかなシフトを引き起こす可能性があります。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と図面

LEDは3.45mm x 3.45mmの正方形フットプリントを持ち、公称高さは2.20mmです。詳細な図面には通常、パッドサイズ（例：1.30mm x 0.85mm）、パッド間隔、全体の公差（一般に±0.2mm）などの重要な寸法を含む上面、側面、底面図が示されます。これらの寸法は、適切なはんだ付けと位置合わせを確保するためのPCBランドパターン設計（フットプリント）に極めて重要です。

5.2 パッド設計と極性識別

パッケージの底面には2つの金属化はんだパッドがあります。一方のパッドは陽極（正極端子）に、もう一方は陰極（負極端子）に電気的に接続されています。極性は通常、部品の上面または底面に、陰極インジケータマーク（ノッチ、ドット、または斜めコーナーなど）で表示されます。PCB組立時には、LEDが機能するように正しい極性を守る必要があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 SMTリフローはんだ付け手順

このLEDは、鉛フリー（Pbフリー）リフローはんだ付けプロセス向けに設計されています。ピーク温度が260°Cを超えない標準リフロープロファイルが推奨されます。セラミックパッケージ材料はこれらの温度に耐えられます。主要なプロファイル段階には、予熱（フラックス活性化のための立ち上げ）、熱浸漬（基板温度均一化）、リフロー（はんだが溶融、ピーク温度20-40秒）、制御冷却が含まれます。熱衝撃やはんだ接合欠陥を避けるために、プロファイル推奨に従うことが不可欠です。

6.2 取り扱いおよび保管条件

MSL 1定格のため、保管時に乾燥包装は必要ありません。ただし、半導体チップは静電気に敏感であるため、取り扱い時には標準的なESD（静電気放電）予防措置を講じるべきです。接地された作業台とリストストラップを使用してください。パッケージ、特にレンズ/ドーム領域がある場合は機械的ストレスを避けてください。清潔で乾燥した環境で保管してください。

7. 包装および注文情報

7.1 包装仕様

• LEDは自動組立向けの産業標準包装で納入されます：キャリアテープ
• : 個々のLEDをポケットに保持するエンボスプラスチックテープ。テープポケットの寸法、ピッチ、全体のテープ幅は、標準フィーダーシステムと互換性があるように規定されています。リール
• : テープはリールに巻かれます。リール寸法（直径、ハブサイズ、フランジ幅）は、実装機に適合するように標準化されています（例：13インチまたは7インチリール）。ラベリング

: 各リールには、部品番号、数量、ロット番号、日付コードなどの情報を含むラベルが付いており、トレーサビリティを確保します。

7.2 モデル番号規則

部品番号（例：RF-AL-C3535L2K1**-M1）は主要属性をエンコードしています。完全なデコードには別のガイドが必要な場合もありますが、典型的な規則には以下が含まれます：\"C3535\"は3.45x3.45mmパッケージサイズを示し、\"L2\"は性能または光束レベルを示す可能性があり、\"K1**\"セグメントは正確な色温度ビンを指定します（例：2700Kの場合は27、3000Kの場合は30）。サフィックス\"M1\"は通常、特定のリビジョンまたは材料セットを示します。

8. 応用推奨事項

8.1 典型的な応用シナリオ

• その仕様に基づき、このLEDは以下に優れています：高信頼性屋内照明
• : 長寿命と一貫した色が最重要であるオフィスダウンライトやホテルの環境照明。熱的に厳しい環境
• : セラミックパッケージの熱性能により早期の光束減衰を防ぐ密閉器具や屋外照明器具。高電流駆動アプリケーション

: 小型光源からの最大光出力が必要な場合、例えばコンパクトスポットライトや高ルーメンモジュールで、適切な冷却と共に2000mA連続電流能力を活用します。

8.2 設計上の考慮事項

• 成功した実装には、以下の要因に注意が必要です：熱界面
• : 熱伝導性PCB（金属コアまたは熱ビア付きFR4など）を使用し、LEDパッケージと放熱板の間に熱グリースまたはパッドを適用して熱抵抗を最小限に抑えます。駆動回路_F: 定電圧源ではなく定電流ドライバを使用します。これにより安定した光出力が確保され、LEDを電流スパイクから保護します。ドライバの電流と電圧コンプライアンスをLEDのV
• 範囲と希望の動作点に合わせます。光学設計
• : 120度の自然ビームは、特定のビームパターン（狭いスポット、広いフラッド）を達成するために二次光学（反射器、TIRレンズ）を必要とする可能性があります。電気レイアウト

: 電圧降下とインダクタンスを最小限に抑えるために、ドライバトレースを短く幅広く保ちます。誤った取り付けのリスクがある場合は、逆極性保護ダイオードまたは回路ブロックを含めます。

9. 技術比較

• プラスチックパッケージの従来中電力LED（例：3030、2835タイプ）と比較評価すると、このセラミックパッケージLEDは明確な利点を提供します：優れた熱経路
• : セラミック（通常は酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウム）は、プラスチック成形材料よりも桁違いに高い熱伝導率を持ちます。これは同じ電力でより低い接合温度に直接つながり、より高い持続光出力とより長い予測寿命（L70/B50）をもたらします。強化された機械的および化学的堅牢性
• : セラミックはより硬く、寸法安定性が高く、プラスチックパッケージで使用されるシリコーンやエポキシと比較して、UV暴露や熱サイクル下での黄変や割れが起こりにくいです。より高い最大駆動電流

: 改善された熱設計により、2000mA以上の連続電流での動作が可能であり、高電力LED光源として機能しますが、多くのプラスチックパッケージは1000mA未満の電流に制限されています。

10. よくある質問
Q: このLEDの期待寿命はどれくらいですか？

A: LEDの寿命は通常、光束が初期出力の70%に減衰する点（L70）として定義されます。このデータシートでは明示されていませんが、セラミックパッケージと適切な熱管理を備えたLEDは、推奨動作条件下でL70まで50,000時間を超えることが多いです。
Q: 電圧源でこのLEDを駆動できますか？

A: 強く推奨されません。LEDは電流駆動デバイスです。順電圧のわずかな変化（温度やビン変動による）が電流の大きな変化を引き起こし、熱暴走を引き起こす可能性があります。常に定電流ドライバを使用してください。
Q: 120度の視野角は光学設計にどのように影響しますか？

A: 非常に広い\"生\"ビームを提供します。より狭いビームが必要な場合（例：スポットライト）、コリメーティングレンズまたは反射器を使用する必要があります。広い角度は、ホットスポットのない均一で拡散した照明を必要とするアプリケーションに有利です。
Q: 高周囲温度で動作するためのデレーティング曲線はありますか？_jA: 特定の曲線はここでは提供されていませんが、絶対最大定格と熱抵抗データから計算が可能です。最大許容接合温度（通常150°C）を超えてはなりません。公式T_s= T_D+ (P_{* R}θJ-S

)を使用して、所定のはんだ付け点温度に対する最大許容消費電力を計算できます。これは周囲温度と放熱によって影響を受けます。

11. 実践的使用例
事例研究：高効率商業用ダウンライト

メーカーがオフィス天井用の埋め込みダウンライトを設計しました。円形の金属コアPCB（MCPCB）上にこれらのセラミックLEDを6個使用しています。各LEDは、単一の効率的な定電流ドライバによって500mAで駆動されます。セラミックパッケージは熱を効率的にMCPCBに伝達し、MCPCB自体は放熱板として機能する照明器具のアルミニウムハウジングに取り付けられています。これにより接合温度が低く保たれ、安定した光出力（>100ルーメン毎ワットシステム効率）が確保され、50,000時間の寿命にわたって色の一貫性が維持され、厳しい商業用保証要件を満たします。
事例研究：耐久性のある屋外壁面洗い出し照明

建物のファサードを照らすために、直線状の器具には、押し出しアルミニウムチャネルに沿って配置された複数のLEDが組み込まれています。セラミックパッケージの湿気やUV放射への耐性は、屋外耐久性にとって重要です。広い120度のビーム角は、壁面に滑らかで連続的な光の洗い出しを作成するのに理想的です。高い最大電流定格により、設計者は高輝度を維持しながらメートルあたりのLED数を減らし、部品点数とコストを削減できます。

12. 動作原理紹介

白色LEDは、電気エネルギーを電界発光によって直接可視光に変換する固体光源です。核心要素は、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、そのp-n接合に順電流を印加すると青色光を発します。白色光を作成するために、青色チップは黄色（または赤と緑の混合）の蛍光体材料の層でコーティングされています。青色光の一部が蛍光体に吸収され、その後、より長い黄色波長で光を再放射します。人間の目は、残りの直接青色光と変換された黄色光の混合物を白色として知覚します。青色と黄色の発光の特定の比率が、白色光の相関色温度（CCT）を決定します。セラミック基板は、チップの電気的相互接続プラットフォームと熱放散の主要経路の両方として機能します。

13. 業界動向

• LED業界は継続的に進化しており、このセラミックLEDのような製品に影響を与えるいくつかの主要動向があります：効率限界の押し上げ
• : 研究は、高電流での効率低下の低減と蛍光体変換効率の向上に焦点を当て、より高いルーメン毎ワット（lm/W）を達成し、同じ光出力でのエネルギー消費を削減します。先進的なパッケージング
• : チップスケールパッケージング（CSP）やフリップチップ設計などの革新が、セラミックなどの材料と組み合わされ、より小型で堅牢で高性能な光源が作成されています。光品質の重視
• : CRI（Ra）を超えて、TM-30（Rf、Rg）やちらつきのない光、グレアのない光の基準などの指標が、ウェルネスや生産性アプリケーションにおける人間中心の照明にとって重要になっています。統合と小型化
• : セラミックパッケージの安定性と面積により、複数の機能（ドライバIC、センサー、通信）をLEDパッケージに近づけるか、同じ基板上に統合する傾向があります。持続可能性と循環経済