白色LED RF-A3E31-WYSH-B2 データシート - サイズ3.0x3.0x0.55mm - 電圧3.1V - 電力1.1W - 英語技術文書

2. 製品概要

2.1 一般説明

RF-A3E31-WYSH-B2は、青色LEDチップと蛍光体変換を組み合わせて作製された高性能白色LEDです。コンパクトな3.0mm×3.0mm×0.55mmの表面実装EMC（エポキシ成形化合物）パッケージに搭載され、優れた耐熱性と信頼性を提供します。このLEDは、車室内外の要求の厳しい車載照明用途向けに設計されており、車載グレード個別半導体向けの厳格なAEC-Q102ストレステスト認定ガイドラインを満たしています。

2.2 主な特徴

• EMCパッケージ：EMC材料を使用することで、従来のプラスチックパッケージと比較して優れた放熱性と機械的強度を実現します。
• 非常に広い視野角：半値角120°により、さまざまな照明設計で均一な光分布を確保します。
• SMT互換性：すべての標準SMT実装およびリフローはんだ付けプロセスに対応します。
• テープ&リールパッケージ：8mmキャリアテープと180mmリールで提供され、1リールあたり5000個、効率的な自動実装に対応します。
• 耐湿性レベル：MSLレベル2、湿気に敏感なデバイスに対する最小限の取り扱い注意が必要です。
• 環境適合性：RoHSおよびREACHに準拠し、有害物質を含みません。
• AEC-Q102認定：製品の認定試験計画はAEC-Q102のガイドラインに基づいており、車載環境での信頼性を保証します。

2.3 用途

• 車載照明：車内照明（ダッシュボード、ルームランプ）および車外照明（テールランプ、ウインカー、デイタイムランニングライト）。
• 一般照明：コンパクトなフットプリントで高輝度と広い視野角を必要とするあらゆる用途に適しています。

3. 詳細技術パラメータ分析

3.1 電気特性と光学特性

はんだ温度25°C、順方向電流350mAで試験した場合、LEDは以下の公称特性を示します：

• 順方向電圧（VF）：最小2.8V、標準3.1V、最大3.4V。この狭い分布により、直並列アレイでの設計が一貫します。
• 光束（Φ）：最小83.7 lm、標準102 lm、最大117 lm。この範囲は0.35A駆動電流での高効率に対応し、信号照明と環境照明の両方に適しています。
• 視野角（2θ1/2）：120°（半値全幅）、広範囲の照明を可能にします。
• 熱抵抗（RTHJ-S）：12°C/W、接合部からはんだ点への効率的な熱伝達を示し、大電流動作時の熱管理に重要です。
• 逆電流（IR）：逆方向動作は想定されていません。逆電圧を印加しないでください。

3.2 絶対最大定格

LEDの安全動作限界は明確に定義されています：

• 消費電力（PD）：最大1700 mW。
• 順方向電流（IF）：連続500 mA；パルス700 mA（デューティ比1/10、パルス幅10ms）。
• 逆電圧（VR）：逆方向動作は想定されていません。
• ESD（HBM）：8000Vに耐え、歩留まりは90%以上。
• 動作温度（TOPR）：-40°C～+125°C。
• 保存温度：-40°C～+125°C。
• 接合部温度（TJ）：最大150°C。

注：すべての測定は標準条件下で行われます。最大電流は、パッケージ温度を測定して接合部温度が定格制限を超えないことを確認した後に決定する必要があります。

3.3 熱特性

接合部からはんだ点までの熱抵抗は12°C/Wで、LEDは良好な熱性能を提供します。たとえば、350mA、標準VF 3.1Vの場合、電力は約1.085Wで、接合部からはんだ点への温度上昇は約13°Cになります。特に高電流または高温環境では、接合部温度を150°C未満に保つために適切な放熱が不可欠です。

4. ビン分類システムの説明

4.1 順方向電圧ビン

LEDは350mAで6つの電圧ビンに分類されます：G1（2.8-2.9V）、G2（2.9-3.0V）、H1（3.0-3.1V）、H2（3.1-3.2V）、I1（3.2-3.3V）、I2（3.3-3.4V）。この厳密なビン分類により、量産時の輝度と消費電力の一貫性が確保されます。

4.2 光束ビン

3つの光束ビンが定義されています：RA（83.7-93.2 lm）、RB（93.2-105 lm）、SA（105-117 lm）。適切な光束ビンを選択することで、色の均一性を維持しながら特定の輝度要件を満たすことができます。

4.3 色度ビン

LEDは色度ビン5Eで提供され、4つのCIE座標で定義されます：（0.5536,0.4221）、（0.5764,0.4075）、（0.5883,0.4111）、（0.5705,0.4289）。これは暖白色（アンバーホワイト）の色領域に対応し、通常、ウインカーやリアコンビネーションなどの車載信号照明に使用されます。

5. 性能曲線分析

5.1 順方向電圧対順方向電流（I-V曲線）

I-V曲線は、100mAで順方向電圧が約2.7V、350mAで約3.1V、500mAで約3.4Vになることを示しています。この曲線はGaN系青色LEDに典型的であり、高電流では動的抵抗がわずかに増加します。

5.2 順方向電流対相対光度

相対光度は、約300mAまでは順方向電流にほぼ比例して増加し、その後、発熱と効率低下により飽和し始めます。500mAでは、相対光度は350mA時の約160%となり、良好な電流処理能力を示しています。

5.3 温度依存性

LEDの性能ははんだ点温度（TS）によって変化します：

• 相対光度対TS：TS=125°Cでは、相対光度は25°C時の約65%に低下し、熱敏感性が強調されます。
• 順方向電流ディレーティング：接合部温度を150°C以下に維持するため、最大順方向電流はTS=25°Cの500mAからTS=125°Cでは約200mAにディレーティングされます。
• 順方向電圧対TS：VFは温度上昇とともに減少し（負の係数約-2mV/°C）、LEDに典型的です。

5.4 放射パターン

放射図は半値角60°（120° FWHM）のランバート型分布を示しています。光度は0°で最大となり、±60°で50%に低下し、広範囲に均一な照明を提供します。

5.5 順方向電流に対する色度座標シフト

順方向電流が0から500mAに増加すると、CIE x座標は約+0.012、y座標は約+0.006シフトします。このシフトは、異なる電流密度でのスペクトル出力分布の変化によるものです。設計者は、厳しい色公差が要求される用途ではこの色ずれを考慮する必要があります。

5.6 スペクトル分布

スペクトルは典型的な白色LEDのスペクトルです：約450nmの青色ピークと、約560nmを中心とする広い黄色蛍光体発光です。青色ピークの相対強度は蛍光体ピークの約0.2であり、暖白色の外観を示しています。スペクトルは430nmから750nmまでをカバーします。

6. 機械的情報とパッケージ情報

6.1 パッケージ寸法

LEDパッケージの寸法は3.00mm×3.00mm×0.55mm（長さ×幅×高さ）です。底面図には2つのカソードパッドと2つのアノードパッドが表示されています：大きいパッド（2.60mm×1.50mm）はアノード、小さいパッド（2.40mm×0.65mm）はカソードです。詳細な寸法はデータシート図面に記載されています。特に明記しない限り、すべての寸法は±0.2mmの公差です。

6.2 推奨はんだ付けパターン

推奨PCBランドパターンには2つの長方形パッドが含まれます：アノード用（1.55mm×0.65mm）とカソード用（0.65mm×0.55mm）で、パッケージ底面に合わせて適切な間隔を取ります。適切なパッド設計により、良好なはんだ接合形成と熱伝達が確保されます。

6.3 極性識別

極性はパッケージに明確にマークされています：上面図のノッチまたはドットはカソード側を示します。底面図でも大きいパッドがアノードに対応することが示されています。極性を誤ると、逆方向動作が許可されていないためLEDが損傷する可能性があります。

7. はんだ付けと実装ガイドライン

7.1 リフローはんだ付けパラメータ

LEDは鉛フリーリフローはんだ付けに対応しています。推奨リフロープロファイルは以下を含みます：

• 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以上の時間：60～120秒。
• ピーク温度：260°C、ピークの5°C以内の時間は最大10秒。
• 冷却速度：最大6°C/s。
• 25°Cからピークまでの時間：最大8分。

リフローはんだ付けは2回を超えないようにしてください。はんだ付け作業の間に24時間以上経過すると、LEDが吸湿により損傷する可能性があります。手はんだ付けは、300°C以下で3秒以内のアイロンで可能ですが、1回のみです。

7.2 取り扱い注意事項

• 機械的ストレス：シリコンレンズ表面に圧力をかけないでください。柔らかく、内部回路を損傷する可能性があります。適切な工具を使用して側面から取り扱ってください。
• 反り：反ったPCBに部品を実装しないでください。はんだ付け後に回路を曲げないでください。
• 冷却：リフロー後は徐々に冷却してください。急冷や冷却中の振動は損傷の原因となる場合があります。
• 洗浄：洗浄にはイソプロピルアルコールを推奨します。超音波洗浄はLEDを損傷する可能性があるため推奨しません。
• 湿気保管：未開封の袋：30°C以下、75% RH以下で最長1年。開封後：30°C以下、60% RH以下、24時間以内に使用。超えた場合は、60±5°Cで24時間以上ベークしてください。
• ESD保護：LEDは静電気放電に敏感です。取り扱い時には適切なESD対策を講じてください。

8. パッケージと注文情報

8.1 パッケージ仕様

LEDはテープ&リールパッケージで供給されます：1リールあたり5000個。キャリアテープの寸法はA0=3.30±0.1mm、B0=3.30±0.1mm、K0=0.90±0.1mm、標準8mmテープ幅です。リール径は180mm、ハブ径60mm、アーバーホール13mmです。リールは乾燥剤と湿度インジケータとともに防湿袋に入れられます。

8.2 ラベル情報

各リールには、品番（モデル）、仕様番号、ロット番号、ビンコード（光束、色度、電圧）、数量、日付を含むラベルが貼られています。これにより、トレーサビリティと在庫管理が容易になります。

9. アプリケーション推奨事項

9.1 代表的なアプリケーションシナリオ

高輝度、広視野角、AEC-Q102認定により、RF-A3E31-WYSH-B2は以下に最適です：

• 車載外部照明：テールランプ、ウインカー、ブレーキランプ、デイタイムランニングライト（DRL）。
• 車載内部照明：ルームランプ、マップランプ、アンビエント照明ストリップ。
• 産業用・商業用照明：看板、装飾照明、非常用照明。

9.2 設計上の考慮事項

• 熱管理：最適な寿命のために、はんだ点温度を125°C未満に保つために適切な放熱を確保してください。LEDパッドの下にサーマルビアと銅プレーンを使用してください。
• 電流調整：定電流ドライバまたは直列抵抗を使用して電流を制限し、VF変動による熱暴走を防止します。逆電圧を避けてください。
• 硫黄とハロゲンの管理：動作環境の硫黄化合物濃度は100ppm未満である必要があります。周辺材料中の単一臭素および塩素含有量はそれぞれ900ppm未満、合計で1500ppm未満にし、シリコンレンズの腐食や変色を防ぎます。
• 揮発性有機化合物（VOC）：有機蒸気を放出する接着剤やポッティング材は避けてください。シリコンに浸透し、黄変やルーメン低下を引き起こす可能性があります。

10. よくある質問（FAQ）

Q：このLEDを連続500mAで駆動できますか？
A：絶対最大連続順方向電流は500mAですが、それははんだ点温度が十分に低く、接合部温度を150°C以下に保てる場合のみです。実際には、高温環境ではディレーティングが必要です。ディレーティング曲線（図1-10）を参照してください。

Q：このLEDの標準色温度は？
A：色度ビン5E（CIE座標約0.57,0.41）に基づき、相関色温度は約2700～3000Kで、暖白色/アンバーです。これは車載信号照明に典型的です。

Q：逆バイアス時のLEDの動作は？
A：このLEDは逆方向動作を想定していません。逆電圧を印加すると永久的な損傷を引き起こす可能性があります。回路設計で常に逆電圧がかからないようにしてください。

Q：防湿袋開封後の推奨保管条件は？
A：LEDは30°C以下、60% RH以下で保管し、24時間以内に使用してください。使用しない場合は、リフロー前に60±5°Cで24時間以上ベークしてください。

Q：はんだ付け後に超音波洗浄できますか？
A：超音波洗浄は推奨しません。LED、特にボンディングワイヤやシリコンレンズに機械的損傷を与える可能性があります。イソプロピルアルコールと穏やかな洗浄方法を使用してください。

11. 実用的なアプリケーション例

11.1 車載ウインカーモジュール

典型的なウインカーモジュールでは、このタイプのLEDを6～8個直列に接続し、電流制限抵抗と組み合わせて12V車載電気システムで駆動します。標準VF 3.1V、350mAと仮定すると、6個直列で18.6V＋抵抗降下が必要です。効率性のために昇降圧定電流ドライバを推奨します。広い120°ビーム角により、あらゆる角度から視認性が確保されます。

11.2 車内アンビエント照明ストリップ

アンビエント照明の場合、LEDをフレキシブルPCBに10～15mm間隔で配置できます。100～200mAで駆動すると、柔らかな暖白色光を生成します。シリコンディフューザーを使用してホットスポットを解消できます。MSLレベル2のため、開封後24時間以内に実装する必要があり、PCBは汚染物質のない状態に保つ必要があります。

12. 動作原理

この白色LEDは、蛍光体変換LED（pc-LED）の原理で動作します。青色InGaN/GaN LEDチップが約450nmの青色光を発します。この青色光が、チップ上に塗布された黄色発光蛍光体（通常YAG:Ceなど）を励起します。青色光と黄色光の組み合わせにより白色光が生成されます。正確な色点（色度）は、蛍光体層の厚さと組成によって決まります。デバイスは定電流で駆動され、電流は直接輝度を制御し、蛍光体とチップの熱挙動の違いにより色温度にもわずかに影響します。

13. 業界動向と開発方向

車載照明業界は、従来のハロゲンランプやキセノンランプからLEDベースのソリューションへ急速に移行しています。主な動向は以下のとおりです：

• 高効率化：蛍光体効率とチップ技術の継続的な改善により、白色LEDの効率は150 lm/W以上に押し上げられています。
• 小型化：3.0x3.0mmのような小型パッケージにより、より薄く柔軟な照明設計が可能になります。
• 色調整：マルチカラーおよび調色可能な白色LEDは、アダプティブヘッドライトやアンビエントムード照明で人気が高まっています。
• 信頼性：AEC-Q102のような規格は、温度サイクル、湿度、振動の厳格な試験により、車載グレードの信頼性を保証します。
• スマート照明：センサーや通信モジュール（Li-Fi、V2X）との統合が次のフロンティアです。

AEC-Q102認定と高性能を備えたRF-A3E31-WYSH-B2 LEDは、車載分野の進化する要求に応えるのに適した位置にあります。