白色LED SMD 3.00x1.40x0.52mm データシート - 順方向電圧2.8V - 光束23lm - 電力0.192W - 車載用AEC-Q102認定

1. 製品概要

本白色LEDは、青色チップと蛍光体を組み合わせて広帯域の白色光スペクトルを実現しています。デバイスは3.00 mm x 1.40 mm x 0.52 mmのコンパクトなEMC（エポキシモールディングコンパウンド）パッケージに収められています。車内・車外照明用途向けに設計され、AEC-Q102ストレステスト認定に完全準拠した車載グレードのディスクリート半導体です。120°の非常に広い視野角を持ち、均一な配光が要求される用途に適しています。耐湿性レベル2（MSL2）およびRoHS準拠により、標準的なSMT実装およびリフローはんだ付け工程に最適化されています。

2. 技術パラメータ解析

2.1 電気・光学特性

試験条件IF=50mA、Ts=25°Cにおいて、順方向電圧（VF）は2.6V（最小）～3.2V（最大）の範囲で、標準値は2.8Vです。逆方向電流（IR）はVR=5Vで標準10µA未満であり、低リークを確保します。光束（Φ）は19.6lm（最小）～26.9lm（最大）で、標準値は23lmです。視野角（2θ1/2）は標準120度です。接合部からはんだ点までの熱抵抗（RTHJ-S）は最大50°C/Wであり、良好な放熱能力を示します。

2.2 絶対最大定格

最大消費電力（PD）は384mWです。順方向電流（IF）はDC120mAを超えてはならず、ピーク順方向電流（IFP）は1/10デューティ比、10msパルス幅で200mAまで許容されます。逆方向電圧（VR）の最大値は5Vです。静電気放電（ESD）耐量はHBMで最大8000V、歩留まり90%以上です。動作温度範囲は-40°C～+125°C、保存温度も同様です。最大接合部温度（TJ）は150°Cです。

3. ビニングシステム

3.1 順方向電圧ビン

IF=50mAにおいて、順方向電圧は6つの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)。この細かいビニングにより、並列回路や直列回路で電圧が厳密に管理されたLEDを選択できます。

3.2 光束ビン

光束は3つのビンに分類されます: KA (19.6–21.8lm)、KB (21.8–24.2lm)、LA (24.2–26.9lm)。電圧ビンと組み合わせることで、アプリケーションに応じた輝度要件を満たす包括的な選択が可能です。

3.3 色度ビン

CIE色度図では、ZG0とZG1の2つの色ビンが定義されています。ZG0の座標境界は(0.3059,0.3112)、(0.3122,0.3258)、(0.3240,0.3258)、(0.3177,0.3112)です。ZG1は(0.3122,0.3258)、(0.3185,0.3404)、(0.3303,0.3404)、(0.3240,0.3258)で定義されます。これらのビンにより、製造ロット間での色の一貫性が保証されます。

4. 性能曲線解析

4.1 順方向電圧 vs 順方向電流

I-V曲線は、順方向電圧が2.6Vから3.0Vに増加するにつれて、順方向電流が0mAから約60mAに上昇することを示しています。曲線はLEDに典型的な指数関数形状であり、わずかな電圧変化が大きな電流変動を引き起こすため、電流制御が重要であることを示しています。

4.2 相対強度 vs 順方向電流

相対発光強度は、70mAまでの順方向電流に対してほぼ直線的に増加します。50mAでは相対強度は約100%であり、10mAでは約20%に低下します。この線形関係は、電流調整による調光に役立ちます。

4.3 はんだ温度 vs 相対強度

はんだ点温度が20°Cから120°Cに上昇すると、相対強度は100%から約85%に徐々に低下します。これは、光出力の安定性を維持するために熱管理が重要であることを示しています。

4.4 はんだ温度 vs 順方向電流

高温では最大許容順方向電流をディレーティングする必要があります。Ts=25°CではIF最大は120mA、Ts=100°Cでは約60mAに減少します。適切な放熱により、安全な範囲内での動作を確保します。

4.5 順方向電圧 vs はんだ温度

順方向電圧は温度上昇に伴いわずかに低下します（約-2mV/°C）。この負の温度係数は、定電圧駆動設計において考慮する必要があります。

4.6 放射ダイアグラム

放射パターンはランバート型に近く、半値角は±60°です。これにより広い範囲で均一な照明が得られ、ルームランプや読書灯などの車内照明に最適です。

4.7 温度による色ずれ

高いはんだ温度（85°Cおよび105°C）では、色度座標がY値が大きい方向（緑方向）にわずかにシフトしますが、変化は0.01単位以内であり、温度に対する良好な色安定性を示しています。

4.8 スペクトル分布

本白色LEDは400nmから750nmの広いスペクトルを示し、450nm付近に青色チップのピーク、550-600nm付近に蛍光体の二次ピークがあります。これにより、一般照明に適した高い演色性が得られます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

パッケージは3.00mm x 1.40mm x 0.52mmです。上面図には2.61mm x 1.60mmの中央発光領域が示されています。側面図では厚さ0.52mm、0.05mmの小さな突起があります。底面図では2つのはんだパッド、カソード(C)とアノード(A)が示されています。カソードパッドは大きく(0.86mm x 1.40mm)、極性マークとして底面に'-'記号が示されています。

5.2 推奨はんだ付けパターン

最適な熱的・電気的接続のために、推奨PCBランドパターンは3.50mm x 2.10mm、中央パッド領域は0.91mm x 1.00mmです。すべての寸法はmm単位で、許容差は±0.2mmです。

5.3 極性識別

正極(アノード)と負極(カソード)は底面図に明確にマークされています。正しい方向での実装が正しい動作に不可欠です。

6. はんだ付けと実装ガイド

6.1 SMTリフロープロファイル

リフローはんだ付け工程は以下のパラメータに従う必要があります: TsminからTpまでの平均昇温速度≤3°C/s; 150°Cから200°Cへの予熱60～120秒; 217°C(TL)以上の時間最大60秒; ピーク温度(Tp)260°C、Tpから5°C以内の保持時間最大10秒; 冷却速度≤6°C/s; 25°CからTpまでの総時間≤8分。リフローは2回まで許可されます。2回の間に24時間以上経過すると、LEDが吸湿して損傷する可能性があります。

6.2 リペア

はんだ付け後のリペアは避けるべきです。必要な場合は、両頭はんだごてを使用してください。加熱中にシリコンレンズに機械的ストレスがかからないように注意してください。

6.3 注意事項

封止材はシリコンであり、柔らかいです。上面に過度の圧力を加えると内部回路が損傷する可能性があります。ピックアンドプレースノズルは最小限の力を加えるようにしてください。反ったPCBにLEDを実装したり、はんだ付け後にボードを曲げたりしないでください。リフロー後の急冷は避けてください。

7. パッケージと注文情報

7.1 キャリアテープとリール

LEDはキャリアテープに収められ、1リールあたり5000個です。リール寸法: A=178±1mm、B=8.0±0.1mm、C=60±1mm、D=13.0±0.5mm。テープの先端と末端には取り扱いのための空ポケットが80～100個あります。

7.2 ラベル仕様

各リールには、品番、仕様番号、ロット番号、ビンコード（光束Φ、色度ビンXY、順方向電圧VF、波長コードWLDを含む）、数量、製造日が記載されたラベルが貼付されます。

7.3 耐湿梱包

リールは乾燥剤と湿度インジケーターカードとともに防湿バッグに密封されます。耐湿性レベルは2です。開封後は24時間以内に使用してください。24時間を超えて保管する場合は、使用前に60±5°Cで24時間以上のベーキングが必要です。

8. アプリケーション推奨事項

本LEDは主に車内および車外照明、例えばダッシュボードインジケーター、室内アンビエント照明、ブレーキランプ、ターンシグナル、サイドマーカーを目的としています。120°の広い視野角と高い輝度（最大26.9lm）により、直接照明と間接照明の両方に適しています。最良の性能を得るためには、はんだ点温度が125°C以下に保たれるよう熱設計を行ってください。最大順方向電流を超えないように、電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。組み立て時には、アースストラップや帯電対策ワークステーションなどのESD保護対策が必須です。

9. 信頼性と試験

9.1 信頼性試験

製品認定はAEC-Q102に従います。実施される試験には以下が含まれます: リフローコンディショニング（260°C、10秒、2回）、MSL2プレコンディショニング（85°C/60%RH、168時間）、熱衝撃（-40°C～125°C、1000サイクル）、寿命試験（Ta=105°C、IF=50mA、1000時間）、高温高湿寿命試験（85°C/85%RH、IF=50mA、1000時間）。合格基準: 20サンプル中0個の故障を許容。

9.2 故障基準

次の場合にデバイスは故障とみなされます: 順方向電圧が上限仕様値（USL）の1.1倍を超える、逆方向電流がUSLの2.0倍を超える、または光束が下限仕様値（LSL）の0.7倍を下回る。

10. 取り扱い注意事項と保管

硫黄含有量が100PPMを超える環境への曝露を避けてください。臭素および塩素の含有量はそれぞれ900PPM未満、合計1500PPM未満とする必要があります。灯具材料からのVOCはシリコン封止材に浸透し変色を引き起こす可能性があるため、適合性試験を推奨します。有機蒸気を放出する接着剤は使用しないでください。ピンセットで部品の側面を持ち、シリコンレンズには直接触れないでください。未開封の袋は30°C/75%RH以下で最大1年間保管可能です。開封後は24時間以内に使用するか、使用前にベーキングしてください。

11. よくある技術質問

Q: このLEDを定電圧で駆動できますか？A: 定電圧駆動は、直列抵抗で電流を制限する場合のみ可能です。順方向電圧は温度やビンによって変動するため、定電流源を推奨します。

Q: 標準的な寿命はどのくらいですか？A: 本LEDは105°C、50mAで1000時間認定されていますが、より低い温度（85°C）での標準寿命は、緩やかな光束減衰を伴い10,000時間を超える可能性があります。

Q: 複数のLEDを並列接続できますか？A: 可能ですが、VFビニングの違いにより、各LEDに個別の電流制限抵抗を設けて電流集中を避ける必要があります。

12. 設計事例

事例: 室内ルームランプの交換– LAビン（24.2-26.9lm）のLEDを50mAで6個使用すると、150lm以上を生成でき、12Vルームランプに十分です。アルミコアPCB上で、合計300mAの定電流ドライバと適切な熱管理により、85°C雰囲気での信頼性動作が確保されます。

事例: 車外サイドマーカー– 2個のLEDを直列（合計6.4V）にし、12Vラインに120Ω抵抗を挿入すると約47mAとなり、50mA定格内に収まります。広い視野角により、サイドマーカーに関するECE規制を満たします。

13. 技術原理

白色光は、青色InGaN LEDチップ（約450nm発光）と黄色発光蛍光体（通常YAG:Ce）を組み合わせることで生成されます。青色光が蛍光体を部分的に励起し、青色光子の一部を黄色にダウンコンバートします。青色と黄色の光が混合されて白色に見えます。EMCパッケージは、従来のシリコンパッケージと比較して高い耐熱性と機械的堅牢性を提供します。

14. 開発動向

自動車照明は、エネルギー効率、長寿命、設計の柔軟性により、白熱灯からLEDへの移行が続いています。将来のトレンドとしては、より高い輝度（50mAで1チップあたり30lm以上）、より小型のパッケージ（例: 2.0x1.0mm）、およびアダプティブ照明システムへの統合が挙げられます。AEC-Q102認定を受けた車載グレードLEDの使用は、車外・車内機能で標準になりつつあります。改良された蛍光体技術により、色の一貫性が向上し、熱消光が低減されます。