白色LEDランプ 334-15/T1C5-7 QSA データシート - T-1 3/4 パッケージ - 最大3.6V - 110mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、インジケータおよびバックライト用途向けに設計された高輝度白色発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。本デバイスは、InGaN半導体チップと蛍光体充填リフレクタを組み合わせ、青色発光から白色光を生成します。LEDは一般的なT-1 3/4ラウンドパッケージに収められており、様々な電子アセンブリに適したサイズと光出力のバランスを提供します。

本製品の中核的な利点は、標準駆動電流において顕著なレベルに達する高い光度です。明るく鮮明な視覚的インジケータ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。本デバイスは関連する環境規制に準拠し、内蔵の静電気放電（ESD）保護機能を備えており、取り扱いおよび動作時の信頼性を高めています。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。これらは連続動作のための値ではありません。

• 連続順方向電流（I_F)）：30 mA。これはLEDのアノードに連続的に印加できる最大の直流電流です。
• ピーク順方向電流（I_FP)）：100 mA。この高い電流は、デューティ比1/10、周波数1kHzで規定されたパルス条件下でのみ許容されます。
• 逆電圧（V_R)）：5 V。この値を超える逆バイアス電圧を印加すると、LEDの半導体接合部が損傷する可能性があります。
• 電力損失（P_d)）：110 mW。これは、規定条件下での順方向電圧と電流の積として計算される、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：デバイスの動作温度範囲は-40°Cから+85°C、保管温度範囲は-40°Cから+100°Cです。
• ESD耐電圧（HBM）：4 kV。これは人体モデルに基づく静電気放電保護レベルを示します。
• はんだ付け温度：はんだ付け工程中、リードは最大5秒間、ピーク温度260°Cに耐えることができます。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、周囲温度25°C、順方向電流（I_F）20 mAの標準試験条件下で測定され、共通の参照点として機能します。

• 順方向電圧（V_F)）：最小2.8 Vから最大3.6 Vの範囲で、典型的な値はこの範囲内に含まれます。これは、規定電流が流れたときのLED両端の電圧降下です。
• 光度（I_V)）：最小値3600 mcd（ミリカンデラ）、最大値は7150 mcdまでとなります。実際に供給される光度は、後述するビニングシステムの対象となります。
• 指向角（2θ_1/2)）：光度がピーク軸上光度の半分となる典型的な全指向角は50度です。これはLEDのビーム広がりを定義します。
• 色度座標：CIE 1931色空間における典型的な色点はx=0.30、y=0.29です。これはLED出力の知覚される白色を定義します。
• ツェナー・逆方向特性：本デバイスには、5 mA時に逆電圧（V_z）5.2 Vの保護用ツェナーダイオードが組み込まれている場合があります。逆方向リーク電流（I_R）は、5 V時最大50 µAです。

3. ビニングシステムの説明

製造ばらつきを管理するため、LEDは性能別のビンに分類されます。これにより、設計者はアプリケーションに必要な特定の最小要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

LEDは、I_F=20mAで測定された最小および最大光度に基づき、3つの主要なビンに分類されます。ビン内の光度許容差は±10%です。

• ビン Q：3600 mcd（最小）～ 4500 mcd（最大）
• ビン R：4500 mcd（最小）～ 5650 mcd（最大）
• ビン S：5650 mcd（最小）～ 7150 mcd（最大）

3.2 順方向電圧ビニング

LEDは、I_F=20mA時の順方向電圧降下（測定不確かさ±0.1V）に応じてもビニングされます。これは、特に複数のLEDが直列接続される場合に、一貫した電流駆動回路の設計に役立ちます。

• ビン 0：2.8 V ～ 3.0 V
• ビン 1：3.0 V ～ 3.2 V
• ビン 2：3.2 V ～ 3.4 V
• ビン 3：3.4 V ～ 3.6 V

3.3 色ビニング

白色光出力は、CIE色度図上の特定領域内で管理されます。本製品は、色ビンB5とB6のLEDを組み合わせてグループ7を形成します。データシートにはこれらのビンのコーナー座標範囲（例：B5の場合、xは0.287-0.311、yは0.276-0.315）が提供され、白色点が定義された領域内に収まることを保証します。色度座標の測定不確かさは±0.01です。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイスの動作を示すいくつかの特性グラフが含まれています。これらは、単一点の仕様を超えた性能を理解するために不可欠です。

• 相対強度 vs. 波長：このスペクトル分布曲線は、白色LEDに典型的な、蛍光体変換によるピーク波長と広がったスペクトルを示します。
• 指向性パターン：光強度の角度分布を示す極座標プロットで、50度の典型的な指向角と相関します。
• 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-Vカーブ）：このグラフは電流と電圧の非線形関係を示します。ターンオン電圧を超えた後の曲線の急峻さは、安定した光出力のための電流制御駆動の重要性を強調しています。
• 相対強度 vs. 順方向電流：駆動電流の増加に伴う光出力の増加を示します。高電流では効率低下や熱効果により、典型的に準線形以下の挙動となります。
• 色度座標 vs. 順方向電流：白色点（色度座標）が駆動電流の変化に伴ってわずかにシフトする可能性を示します。これは色に敏感なアプリケーションにとって重要です。
• 順方向電流 vs. 周囲温度：周囲温度の上昇に伴う最大許容順方向電流のディレーティングを示します。これは熱管理と信頼性における重要な考慮事項です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは、ウォータークリア樹脂レンズを備えた標準的なT-1 3/4（約5mm）ラウンドパッケージを使用します。主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、全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は1.5mmです。詳細な機械図面には、全体径、高さ、リード径、間隔の正確な値が提供されています。

5.2 極性識別と実装

本パッケージは、平坦面を備えたフランジを特徴としており、これは通常カソード（負極）リードを示します。正しい回路接続のため、適切な識別が重要です。リードは、プリント回路基板（PCB）へのスルーホール実装用に設計されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

組立中の損傷を防ぐため、適切な取り扱いが重要です。

6.1 リード成形

• 曲げ加工は、エポキシ樹脂バルブの基部から少なくとも3mm離れた場所で行い、シール部への応力を避ける必要があります。
• 成形は常にはんだ付け前 soldering.
• に行うべきです。成形中の過度の応力は、エポキシ樹脂のひび割れや内部ボンドの損傷を引き起こす可能性があります。
• リードの切断は室温で行ってください。
• PCBの穴は、実装応力を避けるため、LEDリードと正確に位置合わせする必要があります。

6.2 はんだ付け条件

熱衝撃を最小限に抑えるための推奨パラメータは以下の通りです：

• 手はんだ：はんだごて先端温度最大300°C（最大30Wのごて）、はんだ付け時間はリードあたり最大3秒、はんだ付け箇所からエポキシ樹脂バルブまでの最小距離は3mmを維持します。
• フロー/ディップはんだ付け：最大100°Cまで最大60秒間の予熱。はんだ浴温度は260°Cを超えてはならず、部品の浸漬時間は最大5秒です。3mmの距離ルールも適用されます。

6.3 保管条件

はんだ付け時のポップコーン現象を引き起こす可能性のある湿気吸収を防ぐため、LEDは30°C以下、相対湿度（RH）70%以下の環境で保管する必要があります。出荷からの推奨保管寿命は3ヶ月です。長期保管（最大1年）の場合、部品は乾燥剤を入れた密閉防湿バッグに保管し、可能であれば窒素雰囲気下で保管することが望ましいです。

7. 梱包および注文情報

7.1 梱包仕様

LEDは、静電気および物理的損傷を防ぐために梱包されます。まず、静電気防止バッグに入れられます。バッグあたり200個から500個が梱包されます。次に、5つのバッグが内箱に入れられます。最後に、10個の内箱が外箱に梱包されて出荷されます。

7.2 ラベル説明

梱包ラベルには、CPN（顧客部品番号）、P/N（メーカー部品番号）、QTY（数量）、CAT（光度および順方向電圧ビンの組み合わせコード）、HUE（色ランクコード）、REF（参照）、LOT No.（追跡可能な製造ロット番号）などのコードが含まれます。

7.3 型番指定

部品番号334-15/T1C5-7 QSAは、特定の構造に従います。サフィックスコード（データシートでは四角で表記）により、メーカーの選択ガイドで定義された特定の光度ビン、順方向電圧ビン、およびその他のオプション機能を選択することができます。

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

データシートに記載されている通り、この高輝度白色LEDは以下の用途に適しています：

• メッセージパネルおよびサイン：明るい個々のピクセルやインジケータが必要な場合。
• 光学インジケータ：産業機器、民生電子機器、または制御パネルの状態表示灯。
• バックライト：均一な照明が必要な小型LCDディスプレイ、メンブレンスイッチパネル、または装飾照明用で、しばしばアレイとして使用されます。
• マーカーライト：高い視認性を必要とする機器、車両、または安全アプリケーション用。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動：常に直列の電流制限抵抗または定電流駆動回路を使用してください。電圧源からLEDを直接駆動すると、指数関数的なI-V関係により破損する可能性が高いです。
• 熱管理：電力は比較的低いですが、特に高い周囲温度や駆動電流では、長期的な光出力と信頼性を維持するために、適切な通風または放熱を確保することが重要です。
• 光学設計：50度の指向角は広いビームを提供します。より集光した光が必要な場合は、レンズやライトパイプなどの二次光学部品が必要になる場合があります。
• ビニング選択：複数のLED間で均一な輝度または色を必要とするアプリケーションでは、狭い光度ビン（例：ビンSのみ）と特定の電圧/色グループを指定することが推奨されます。

9. 技術比較と差別化

一般的な5mm白色LEDと比較して、本製品は大幅に高い光度を提供し、優れた明るさが最も重要であるアプリケーションに適しています。光度と順方向電圧の両方に対して定義されたビニングシステムを組み込んでいるため、ビニングされていない、または緩やかにビニングされた代替品と比較して、製造ロットにおける予測可能性と一貫性が高くなっています。内蔵のESD保護（4kV HBM）により、組立環境での堅牢性が向上しています。色ビン（B5+B6）の特定の組み合わせは、他の製品が提供する冷白色や暖白色とは異なる特定の白色点をターゲットとしています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 連続順方向電流とピーク順方向電流の違いは何ですか？

連続順方向電流（30 mA）は、安全な長期動作のための最大直流電流です。ピーク順方向電流（100 mA）は、短時間のパルス定格であり、短時間（例：マルチプレクス表示）に使用できますが、直流動作では一瞬でも超えてはならず、過熱と急速な劣化を引き起こします。

10.2 適切な電流制限抵抗をどのように選択しますか？

オームの法則を使用します：R = (V_電源- V_F) / I_F。保守的な設計では、部品間のばらつきがあっても電流が20mAを超えないようにするため、データシートの最大V_F（3.6V）を使用します。例えば、5V電源の場合：R = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 オーム。最も近い標準値（68または75オーム）を選択し、その電力定格を確認する必要があります（P = I²R）。

10.3 このLEDは屋外で使用できますか？

動作温度範囲（-40°C ～ +85°C）により、多くの屋外環境での使用が可能です。ただし、本パッケージは防水や紫外線劣化抵抗に対して特別に定格されているわけではありません。屋外に直接さらされる場合は、湿気や日光から保護するために、追加の環境保護（コンフォーマルコーティング、密閉筐体）が必要です。

11. 実用的な使用例

マルチLED状態表示パネルの設計：制御パネルには、様々な機械機能の動作状態を示すために20個の明るい白色LEDが必要です。均一な輝度は、美的感覚と明瞭さにとって重要です。

1. 回路設計：設計者は、12Vラインから全てのLEDを並列駆動することを選択します。各LED分岐には独自の電流制限抵抗があります。最大V_F3.6V、目標I_F20mAを使用すると、抵抗値は(12V - 3.6V)/0.02A = 420オームとなります。各分岐には430オーム、1/4Wの抵抗が選択されます。
2. ビニング選択：均一性を確保するため、設計者はビンS（最高光度）のLEDを指定し、色と輝度のばらつきを最小限に抑えるため、同じ製造ロットおよび色グループ（グループ7）からの供給を要求します。
3. PCBレイアウト：穴はパッケージ図面のリード間隔に従って開けられます。フローはんだ付け時のはんだの毛細管現象を避けるため、LED本体の周囲に少なくとも半径3mmの立ち入り禁止領域を維持します。
4. 組立：組立担当者は、手はんだガイドラインに従い、300°Cに設定された温度制御はんだごてを使用し、各接合部を3秒以内に完了させます。

12. 動作原理の紹介

これは蛍光体変換型白色LEDです。コア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す。順方向電圧が印加されると、電子と正孔がチップの活性領域内で再結合し、光子を放出します。InGaN材料は、スペクトルの青色領域（典型的には約450-455 nm）で光を放出するように設計されています。この青色光は直接放出されません。代わりに、チップを囲むリフレクタカップ内に堆積された蛍光体材料（例：セリウムをドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネット、YAG:Ce）の層に衝突します。蛍光体は青色光子の一部を吸収し、より広いスペクトル（主に黄色範囲）で光を再放出します。吸収されずに残った青色光と蛍光体によって生成された黄色光の混合は、人間の目には白色光として知覚されます。正確な色合い（冷白色、中性白色、暖白色）は、蛍光体層の組成と厚さによって決定されます。

13. 技術トレンド

このタイプのLEDの背後にある技術は進化を続けています。一般的な業界トレンドには以下が含まれます：

• 効率向上（ルーメン毎ワット）：チップのエピタキシー、光取り出し効率、蛍光体効率の継続的な改善により、同じ電力入力に対してより高い光出力が得られ、エネルギー消費が削減されます。
• 演色性の向上：本データシートは単一の白色点を規定していますが、新しい製品ではより高い演色評価数（CRI）値を達成するために多蛍光体ブレンド（例：赤色蛍光体の追加）を使用することが多く、光の下で色がより自然に見えるようになります。
• 小型化：T-1 3/4パッケージは依然として一般的ですが、高密度アプリケーション向けに、より小さな表面実装デバイス（SMD）パッケージ（例：3535、3030、2835）への広範なトレンドがあります。ただし、より大きなスルーホールタイプと比較して、パッケージあたりの総光出力とのトレードオフとなることが多いです。
• 信頼性と寿命の向上：パッケージ材料、ダイボンド、ワイヤーボンディングの進歩により、LEDの定格寿命（L70/B50）はさらに延び続けており、より要求の厳しいアプリケーションに適するようになっています。