目次
- 1. 製品概要
- 1.1 一般説明
- 1.2 特徴
- 1.3 用途
- 2. 技術パラメータ分析
- 2.1 電気・光学特性
- 2.2 絶対最大定格
- 3. ビニングシステム
- 3.1 順方向電圧ビン
- 3.2 光度ビン
- 3.3 色度ビン
- 4. 性能曲線
- 4.1 順方向電圧 vs 順方向電流
- 4.2 順方向電流 vs 相対強度
- 4.3 温度の影響
- 4.4 順方向電流 vs 主波長
- 4.5 相対強度 vs 波長
- 4.6 放射パターン
- 5. 機械的仕様とパッケージ
- 5.1 パッケージ寸法
- 5.2 はんだ付けパターン
- 5.3 極性マーク
- 6. はんだ付けと実装ガイド
- 6.1 SMTリフローはんだ付けプロファイル
- 6.2 手はんだ付け
- 6.3 修理
- 6.4 注意事項
- 7. パッケージと注文情報
- 7.1 パッケージ仕様
- 7.2 キャリアテープとリール寸法
- 7.3 ラベル形式仕様
- 7.4 防湿梱包
- 7.5 段ボール箱
- 8. 信頼性試験
- 8.1 試験項目と条件
- 8.2 故障判定基準
- 9. アプリケーションノート
- 9.1 熱設計
- 9.2 回路設計
- 9.3 環境上の注意
- 10. 保管と取り扱い
- 10.1 保管条件
- 10.2 ベーキング
- 10.3 ESD保護
- 11. 動作原理
- 12. よくある質問
- LED仕様用語集
- 光電性能
- 電気パラメータ
- 熱管理と信頼性
- パッケージングと材料
- 品質管理とビニング
- テストと認証
1. 製品概要
1.1 一般説明
この白色LEDは、青色チップと蛍光体変換技術を用いて製造されています。パッケージ寸法は1.6mm × 0.8mm × 0.7mmで、コンパクトなSMD用途に適しています。青色チップの発光と黄色蛍光体の組み合わせにより白色光を放出し、効率的な照明を提供します。
1.2 特徴
- 極めて広い140°の視野角。
- すべてのSMT実装およびはんだ工程に対応。
- 耐湿性レベル:JEDEC規格レベル3。
- RoHS指令準拠。
1.3 用途
- 光学インジケータ。
- スイッチ、記号、表示器。
- 家庭用電化製品。
- 汎用表示。
2. 技術パラメータ分析
2.1 電気・光学特性
電気・光学特性は、特記のない限りTs=25°C、IF=20mAで規定されます。順方向電圧(VF)はG1(2.8-2.9V)からJ1(3.4-3.5V)までのビンに選別され、20mA時の代表値は約3.0Vです。光度(IV)はビンコードに応じて600~1100mcdの範囲です。視野角は140°(半角)です。逆電流はVR=5Vで10µA未満です。接合部からはんだポイントまでの熱抵抗は450°C/Wです。
2.2 絶対最大定格
| パラメータ | 記号 | 定格 | 単位 |
|---|---|---|---|
| 許容損失 | Pd | 105 | mW |
| 順方向電流 | IF | 30 | mA |
| ピーク順方向電流(パルス) | IFP | 60 | mA |
| 静電気放電(HBM) | ESD | 1000 | V |
| 動作温度 | Topr | -40~+85 | °C |
| 保存温度 | Tstg | -40~+85 | °C |
| 接合部温度 | Tj | 95 | °C |
これらの定格を超えると、恒久的な損傷を引き起こす可能性があります。接合部温度を最大値未満に保つため、適切な放熱が必要です。
3. ビニングシステム
3.1 順方向電圧ビン
順方向電圧は、IF=20mAでビンに選別されます。ビンは2.8Vから3.5Vまで0.1V刻みでカバーします。代表的なビンは、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)、J1(3.4-3.5V)です。
3.2 光度ビン
光度は600~1100mcdの範囲でビンに選別されます。一般的なビンには、1BF(600-650mcd)、1BG(650-700mcd)、1BH(700-750mcd)、1BI(750-800mcd)、1BJ(800-850mcd)、1BK(850-900mcd)、1FA(900-950mcd)、1FB(950-1000mcd)、LC1(1000-1050mcd)、LC2(1050-1100mcd)があります。
3.3 色度ビン
LEDは、CIE 1931色度図内の色度座標によっても選別されます。B11、B12、B21、B22、B51、K21、K31などのビンにより、厳密な色の一貫性が確保されます。各ビンは、指定されたx,y座標で四辺形領域を定義します。例えば、ビンB11の座標は(0.2423,0.2225)、(0.2385,0.2244)、(0.2449,0.2344)、(0.2487,0.2325)です。
4. 性能曲線
4.1 順方向電圧 vs 順方向電流
図1-7は、順方向電圧が順方向電流に伴って上昇することを示しています。標準的な20mA時、H1ビンのVFは約3.0Vです。
4.2 順方向電流 vs 相対強度
図1-8に示すように、相対強度は順方向電流とともに上昇します。約30mAまではほぼ直線的です。
4.3 温度の影響
図1-9および1-10は、ピン温度が相対強度と順方向電流の両方に影響を与えることを示しています。高温になると光出力が低下し、順方向電圧が上昇します。
4.4 順方向電流 vs 主波長
図1-11は、主波長が電流によってわずかにシフトすることを示しています。25°Cでは、動作範囲内で波長は安定しています。
4.5 相対強度 vs 波長
図1-12にスペクトル分布を示します。白色LEDスペクトルは、約450~460nmの青色ピークと、広い黄色蛍光体発光を持ちます。
4.6 放射パターン
図1-13の放射パターンは、半値角140°の広いランバート分布を示しています。これにより均一な光の拡散が保証されます。
5. 機械的仕様とパッケージ
5.1 パッケージ寸法
パッケージ寸法は1.6mm(長さ)×0.8mm(幅)×0.7mm(高さ)です。上面図はLEDチップの位置を示します。側面図は厚さを示します。底面図は2つのパッドを示しており、パッド1(カソード)とパッド2(アノード)です。底面には極性マークがあります。
5.2 はんだ付けパターン
推奨するはんだ付けパッドを図1-5に示します。各パッド寸法は0.8mm × 0.8mmで、間隔は0.8mmです。全体のフットプリントは2.4mmです。
5.3 極性マーク
極性マークはカソード側を示します。組み立て時には正しい向きに注意し、逆バイアスを避けてください。
6. はんだ付けと実装ガイド
6.1 SMTリフローはんだ付けプロファイル
推奨リフロープロファイル:
- 昇温速度:Tsmin(150°C)からTsmax(200°C)まで最大3°C/s。
- 予熱時間:150~200°Cで60~120秒。
- 217°C以上の時間:最大60秒。
- ピーク温度:260°C、最大10秒。
- 冷却速度:最大6°C/s。
- 25°Cからピークまでの総時間:最大8分。
リフローはんだ付けは2回を超えないでください。はんだ付けの間隔が24時間を超える場合は、ベーキングが必要です。
6.2 手はんだ付け
手はんだ付けの際は、こて先温度300°C未満で3秒未満としてください。手はんだ付けは1回のみ許可されます。
6.3 修理
はんだ付け後の修理は推奨しません。やむを得ない場合は、両頭はんだごてを使用し、LEDの特性を確認してください。
6.4 注意事項
反ったPCBにLEDを実装しないでください。はんだ付け後の機械的応力や急冷を避けてください。
7. パッケージと注文情報
7.1 パッケージ仕様
LEDはテープ&リール形式で梱包され、1リールあたり4,000個です。
7.2 キャリアテープとリール寸法
キャリアテープ幅8mm、ピッチ4mm。リール外径178mm、ハブ径60mm。詳細寸法は図2-1および2-2に示します。
7.3 ラベル形式仕様
各リールには、品番、規格番号、ロット番号、ビンコード(光束、色度、電圧)、波長コード、数量、日付を記載したラベルが貼られています。
7.4 防湿梱包
リールは、乾燥剤と湿度インジケータとともに防湿バッグに密封されます。MSL3の取り扱いに従ってください。
7.5 段ボール箱
リールは出荷時に段ボール箱に詰められます。
8. 信頼性試験
8.1 試験項目と条件
| 試験 | 条件 | 時間 | サンプル数 | 合格/不合格判定 |
|---|---|---|---|---|
| リフロー | 260°C、10秒 | 2回 | 22 | 0/1 |
| 温度サイクル | -40°C~100°C | 100サイクル | 22 | 0/1 |
| 熱衝撃 | -40°C~100°C | 300サイクル | 22 | 0/1 |
| 高温保存 | 100°C | 1000時間 | 22 | 0/1 |
| 低温保存 | -40°C | 1000時間 | 22 | 0/1 |
| 寿命試験 | 25°C、20mA | 1000時間 | 22 | 0/1 |
8.2 故障判定基準
試験後、順方向電圧が上限仕様の1.1倍を超えないこと。逆電流が上限仕様の2.0倍未満であること。光束が下限仕様の0.7倍以上であること。
9. アプリケーションノート
9.1 熱設計
適切な放熱が重要です。接合部温度は95°Cを超えないようにしてください。適切なPCB銅面積とサーマルビアを使用して熱を管理してください。
9.2 回路設計
電流サージを防ぐため、必ず電流制限抵抗を含めてください。逆電圧を避けてください。回路は動作中に順方向バイアスのみがかかるようにしてください。
9.3 環境上の注意
周辺材料中の硫黄含有量は100ppm未満であること。臭素と塩素の単体含有量は各900ppm未満、合計1500ppm未満であること。LED封止材を損傷させる可能性のあるVOCは避けてください。
10. 保管と取り扱い
10.1 保管条件
アルミバッグ開封前:30°C以下、75%RH以下で、製造日から1年以内に保管。開封後:30°C以下、60%RH以下で168時間以内。超過した場合は、使用前にベーキングを行ってください。
10.2 ベーキング
防湿バッグが損傷した場合は、60±5°Cで少なくとも24時間ベーキングを行ってください。
10.3 ESD保護
LEDはESD(HBM 1000V)に敏感です。取り扱いおよび実装中は適切なESD対策を講じてください。
11. 動作原理
白色LEDは、青色InGaNチップに黄色蛍光体(例:YAG:Ce)を塗布した構造です。青色光が蛍光体を励起して黄色光を放出し、青色と黄色の合成により白色光が得られます。正確な色温度は蛍光体の組成と厚さに依存します。
12. よくある質問
Q: 推奨保管条件は?
A: 開封前は30°C以下、75%RH以下で1年以内。開封後は30°C以下、60%RH以下で168時間以内。
Q: リフロー回数の上限は?
A: 最大2回。工程間が24時間を超える場合はベーキングが必要。
Q: 耐湿性レベルは?
A: MSLレベル3。
Q: パルス駆動は可能ですか?
A: はい。ピーク順方向電流は60mA(デューティ比1/10、パルス幅0.1ms)です。
Q: 代表的な熱抵抗は?
A: 接合部からはんだポイントまで450°C/W。
LED仕様用語集
LED技術用語の完全な説明
光電性能
| 用語 | 単位/表示 | 簡単な説明 | なぜ重要か |
|---|---|---|---|
| 発光効率 | lm/W (ルーメン毎ワット) | 電力ワット当たりの光出力、高いほどエネルギー効率が良い。 | エネルギー効率等級と電気コストを直接決定する。 |
| 光束 | lm (ルーメン) | 光源から発せられる全光量、一般に「明るさ」と呼ばれる。 | 光が十分に明るいかどうかを決定する。 |
| 視野角 | ° (度)、例:120° | 光強度が半分になる角度、ビーム幅を決定する。 | 照明範囲と均一性に影響する。 |
| 色温度 | K (ケルビン)、例:2700K/6500K | 光の暖かさ/冷たさ、低い値は黄色がかった/暖かい、高い値は白っぽい/冷たい。 | 照明の雰囲気と適切なシナリオを決定する。 |
| 演色性指数 | 無次元、0–100 | 物体の色を正確に再現する能力、Ra≥80は良好。 | 色の真実性に影響し、ショッピングモール、美術館などの高要求場所で使用される。 |
| 色差許容差 | マクアダム楕円ステップ、例:「5ステップ」 | 色の一貫性指標、ステップが小さいほど色の一貫性が高い。 | 同じロットのLED全体で均一な色を保証する。 |
| 主波長 | nm (ナノメートル)、例:620nm (赤) | カラーLEDの色に対応する波長。 | 赤、黄、緑の単色LEDの色相を決定する。 |
| 分光分布 | 波長 vs 強度曲線 | 波長全体の強度分布を示す。 | 演色性と色品質に影響する。 |
電気パラメータ
| 用語 | 記号 | 簡単な説明 | 設計上の考慮事項 |
|---|---|---|---|
| 順電圧 | Vf | LEDを点灯するための最小電圧、「始動閾値」のようなもの。 | ドライバ電圧は≥Vfでなければならず、直列LEDの場合は電圧が加算される。 |
| 順電流 | If | LEDの正常動作のための電流値。 | 通常は定電流駆動、電流が明るさと寿命を決定する。 |
| 最大パルス電流 | Ifp | 短時間耐えられるピーク電流、調光やフラッシュに使用される。 | パルス幅とデューティサイクルは損傷を避けるために厳密に制御する必要がある。 |
| 逆電圧 | Vr | LEDが耐えられる最大逆電圧、それを超えると破壊される可能性がある。 | 回路は逆接続や電圧スパイクを防ぐ必要がある。 |
| 熱抵抗 | Rth (°C/W) | チップからはんだへの熱伝達抵抗、低いほど良い。 | 高い熱抵抗はより強力な放熱を必要とする。 |
| ESD耐性 | V (HBM)、例:1000V | 静電気放電に耐える能力、高いほど脆弱性が低い。 | 生産時には帯電防止対策が必要、特に敏感なLEDには。 |
熱管理と信頼性
| 用語 | 主要指標 | 簡単な説明 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 接合温度 | Tj (°C) | LEDチップ内部の実際の動作温度。 | 10°Cの低下ごとに寿命が2倍になる可能性がある;高すぎると光衰、色ずれを引き起こす。 |
| 光束減衰 | L70 / L80 (時間) | 明るさが初期の70%または80%に低下するまでの時間。 | LEDの「サービス寿命」を直接定義する。 |
| 光束維持率 | % (例:70%) | 時間経過後に残った明るさの割合。 | 長期使用における明るさの保持能力を示す。 |
| 色ずれ | Δu′v′またはマクアダム楕円 | 使用中の色変化の程度。 | 照明シーンでの色の一貫性に影響する。 |
| 熱劣化 | 材料劣化 | 長期的な高温による劣化。 | 明るさ低下、色変化、または開放回路故障を引き起こす可能性がある。 |
パッケージングと材料
| 用語 | 一般的な種類 | 簡単な説明 | 特徴と応用 |
|---|---|---|---|
| パッケージタイプ | EMC、PPA、セラミック | チップを保護し、光学的/熱的インターフェースを提供するハウジング材料。 | EMC:耐熱性が良く、低コスト;セラミック:放熱性が良く、寿命が長い。 |
| チップ構造 | フロント、フリップチップ | チップ電極配置。 | フリップチップ:放熱性が良く、効率が高い、高電力用。 |
| 蛍光体コーティング | YAG、珪酸塩、窒化物 | 青チップを覆い、一部を黄/赤に変換し、白に混合する。 | 異なる蛍光体は効率、CCT、CRIに影響する。 |
| レンズ/光学 | フラット、マイクロレンズ、TIR | 光分布を制御する表面の光学構造。 | 視野角と配光曲線を決定する。 |
品質管理とビニング
| 用語 | ビニング内容 | 簡単な説明 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光束ビン | コード例:2G、2H | 明るさでグループ化され、各グループに最小/最大ルーメン値がある。 | 同じロット内で均一な明るさを保証する。 |
| 電圧ビン | コード例:6W、6X | 順電圧範囲でグループ化される。 | ドライバのマッチングを容易にし、システム効率を向上させる。 |
| 色ビン | 5ステップマクアダム楕円 | 色座標でグループ化され、狭い範囲を保証する。 | 色の一貫性を保証し、器具内の不均一な色を避ける。 |
| CCTビン | 2700K、3000Kなど | CCTでグループ化され、各々に対応する座標範囲がある。 | 異なるシーンのCCT要件を満たす。 |
テストと認証
| 用語 | 標準/試験 | 簡単な説明 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 光束維持試験 | 一定温度での長期照明、明るさの減衰を記録する。 | LED寿命の推定に使用される (TM-21と併用)。 |
| TM-21 | 寿命推定標準 | LM-80データに基づいて実際の条件下での寿命を推定する。 | 科学的な寿命予測を提供する。 |
| IESNA | 照明学会 | 光学的、電気的、熱的試験方法を網羅する。 | 業界で認められた試験基盤。 |
| RoHS / REACH | 環境認証 | 有害物質 (鉛、水銀) がないことを保証する。 | 国際的な市場参入要件。 |
| ENERGY STAR / DLC | エネルギー効率認証 | 照明製品のエネルギー効率と性能認証。 | 政府調達、補助金プログラムで使用され、競争力を高める。 |