T20シリーズ 2016 ホワイトLED データシート - サイズ 2.0x1.6x0.75mm - 電圧 5.9-6.4V - 電力 0.64W - 技術文書

1. 製品概要

T20シリーズ 2016は、一般照明用途向けに設計された高性能ホワイトLEDです。このトップビュー型LEDは、熱性能を強化したパッケージ設計を採用しており、高い光束出力と過酷な条件下での信頼性の高い動作を実現します。コンパクトなサイズと広い視野角により、多様な照明器具への適合性に優れています。

1.1 中核的利点

• 熱性能強化パッケージ：改善された熱マネジメントにより、性能と長寿命を実現。
• 高光束出力：明るく効率的な照明を提供します。
• 高電流駆動能力：最大100mAの順方向電流での動作をサポート。
• コンパクトなパッケージサイズ：2016フットプリント（2.0mm x 1.6mm）により、高密度のPCBレイアウトが可能です。
• 広視野角：典型的な120度の半値角により、広く均一な光分布を提供します。
• 鉛フリーおよびRoHS準拠：環境配慮型の製造プロセスに適しています。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

信頼性と効率性が最重要視される多様な照明ソリューション向けに設計されています。

• 屋内照明：ダウンライト、パネルライト、その他の屋内照明器具。
• リフォームおよび交換：既存の照明システムを最新のLED技術でアップグレード。
• 一般照明：商業・住宅用途向けの汎用光源。
• 建築・装飾照明：アクセント照明、コーブ照明、その他デザイン重視のアプリケーション。

2. 技術パラメータ分析

本セクションでは、データシートに規定された主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

2.1 電気光学特性

性能は、順方向電流（IF）80mA、接合部温度（Tj）25°Cの標準試験条件で測定されます。光束は相関色温度（CCT）および平均演色評価数（Ra）によって変化します。

• 光束（代表値/最小値）：CCT/Raの組み合わせに応じて、約51 lmから66 lmの範囲です。例えば、Ra80の4000K LEDは、代表値66 lm、最小値63 lmとなります。
• 許容差：光束測定には±7%の許容差、Ra測定には±2の許容差があります。

2.2 絶対最大定格

これらは、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のあるストレスの限界値です。動作は常にこれらの限界内に維持する必要があります。

• 順方向電流（IF）：100 mA（連続）。
• パルス順方向電流（IFP）：150 mA（パルス幅 ≤100μs、デューティサイクル ≤1/10）。
• 消費電力（PD）：640 mW。
• 逆電圧（VR）：5 V。
• 動作温度（Topr）：-40°C ～ +105°C。
• 接合部温度（Tj）：120°C（最大）。

2.3 電気的・熱的特性

これらは、Tj=25°Cにおける代表的な動作パラメータです。

• 順方向電圧（VF）：IF=80mA時、5.9V ～ 6.4V、測定許容差 ±0.2V。
• 視野角（2θ1/2）：120度（代表値）。これは、光度がピーク値の半分に低下する軸外れ角度です。
• 熱抵抗（Rth j-sp）：25 °C/W（代表値）。このパラメータは、LED接合部からMCPCB上のはんだ付け点までの熱インピーダンスを示し、ヒートシンク設計において重要です。
• 静電気耐性（ESD）：1000V（人体モデル）に耐えます。

3. ビニングシステムの説明

LEDは、主要な性能パラメータに基づいてビンに分類され、生産ロット間の一貫性を確保します。

3.1 光束ビニング

LEDは、定義された最小・最大光束出力値を持つ特定の光束ランク（例：E8、F1）に分類されます。ビニング構造は、異なるCCTとRaの組み合わせごとに個別に定義されます。例えば、ビンF1の4000K Ra80 LEDは、66 lmから70 lmの光束を持ちます。

3.2 順方向電圧ビニング

3.2 順方向電圧ビニング

3.3 色度ビニング（色）

色の一貫性は、CIE色度図上の5ステップマクアダム楕円内で管理されます。各CCT（例：2700K、4000K）には、定義された中心座標（x, y）と楕円パラメータ（a, b, Φ）があります。これにより、同じ公称白色点を持つLED間の目視可能な色差を最小限に抑えます。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのLEDの挙動に関する洞察を提供します。

4.1 分光パワー分布

データシートには、Ra80およびRa90バリアントのスペクトルが含まれています。これらの曲線は、波長全体にわたる相対強度を示し、光の色品質と演色特性を定義します。

4.2 電流-電圧（I-V）特性および電流-相対強度特性

I-V曲線（図5）は、順方向電流と電圧の非線形関係を示しています。順方向電流と相対強度の関係を示す曲線（図4）は、最大定格まで、光出力が電流とともにどのように増加するかを示しています。

4.3 温度依存性

主要なグラフは、周囲温度（Ta）の影響を示しています：

• 相対光束 vs. Ta（図6）：温度が上昇すると光出力は減少します。適切な熱設計は、輝度を維持するために重要です。
• 相対順方向電圧 vs. Ta（図7）：順方向電圧は、一般的に温度の上昇とともに減少します。
• 色度シフト vs. Ta（図8）：白色点の色座標が温度とともにどのようにシフトする可能性があるかを示します。

4.4 順方向電流ディレーティング曲線

図9は、周囲温度/はんだ付け点温度の関数としての許容順方向電流を提供します。信頼性を確保し過熱を防ぐため、より高い周囲温度で動作する場合、最大許容電流を低減する必要があります。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはコンパクトな2016パッケージサイズを有します。主要寸法は以下の通りです：

• 長さ：2.00 mm
• 幅：1.60 mm
• 高さ：0.75 mm（代表値）
• PCBレイアウト用のランドパターン（はんだパッド）寸法が提供されています。

全ての未指定の公差は±0.1mmです。

5.2 極性識別

カソードとアノードは、底面図で明確にマーキングされています。デバイス動作には、正しい極性接続が不可欠です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

本LEDは、標準的な鉛フリーリフローはんだ付けプロセスに対応しています。推奨プロファイルパラメータは以下の通りです：

• ピークパッケージ本体温度（Tp）：最大260°C。
• 液相線温度以上時間（TL=217°C）：60 ～ 150秒。
• 立ち上がり速度：TLからTpまで、最大毎秒3°C。
• プリヒート：150°Cから200°Cまで、60-120秒かけて上昇。

LEDパッケージおよび内部ダイへの熱ダメージを防ぐため、このプロファイルへの厳守が重要です。

6.2 取り扱いおよび保管上の考慮事項

• 取り扱い時にはESD対策を講じてください。
• 推奨保管温度は-40°Cから+85°Cの間です。
• 湿気への暴露を避け、必要に応じて乾燥包装を使用するか、標準的なMSL（湿気感受性レベル）手順に従ってベーキングを行ってください。

7. 品番および注文情報

7.1 型番体系

品番は以下の形式に従います：T [X1][X2][X3][X4][X5][X6] – [X7][X8][X9][X10]。

• X1（タイプコード）：2016パッケージの場合20。
• X2（CCTコード）：例：2700Kは27、4000Kは40。
• X3（演色性）：Ra70は7、Ra80は8、Ra90は9。
• X4（直列チップ数）：直列接続されたチップ数（1-Z）。
• X5（並列チップ数）：並列接続されたチップ数（1-Z）。
• X6（コンポーネントコード）：内部指定（A-Z）。
• X7（カラーコード）：性能規格を定義（例：ANSIはM、ERPはF）。

8. アプリケーション設計推奨事項

8.1 ドライバ回路設計

順方向電圧特性およびビニングのため、定電圧源よりも定電流ドライバの使用を強く推奨します。これにより、安定した光出力が確保され、LEDが電流スパイクから保護されます。ドライバは、高温環境でのディレーティング曲線を考慮し、絶対最大定格内で動作するように選択する必要があります。

8.2 熱マネジメント

効果的な放熱は、性能と寿命にとって最も重要です。接合部からはんだ付け点までの熱抵抗（Rth j-sp）は25°C/Wです。特に高電流または高温環境で動作する場合、はんだ付け点温度を可能な限り低く保つようにPCBとヒートシンクを設計してください。熱伝導性の高い材料を使用し、LEDパッケージとヒートシンクの間の良好な機械的接触を確保してください。

8.3 光学設計

120度の視野角は、広く拡散した照明を必要とするアプリケーションに適しています。より集光されたビームが必要な場合は、二次光学部品（レンズまたは反射器）が必要になります。トップビュー設計により、実装面に対して垂直方向への直接光放射が容易になります。

9. 技術比較と差別化

原文書では特定の競合製品との比較は提供されていませんが、T20シリーズ 2016 LEDの仕様に基づく主な差別化要因は以下の通りです：

• バランスの取れた性能：非常にコンパクトなパッケージで、高い光束、良好なRaオプション（Ra90まで）、広いCCT範囲という競争力のある組み合わせを提供します。
• 熱設計：明示された熱性能強化パッケージ設計は、駆動条件下での信頼性に焦点を当てており、熱マネジメントが困難なアプリケーションで優位性を発揮する可能性があります。
• 包括的なビニング：光束、電圧、色（5ステップマクアダム）の詳細なビニングにより、高品質な照明製品において、精密な色合わせと電気的一貫性が可能になります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 このLEDの実際の消費電力はどれくらいですか？

代表的な試験条件である80mA、順方向電圧5.9V-6.4Vでは、電気的電力は472mWから512mWの間です。これは、絶対最大消費電力定格640mWを下回り、安全マージンを提供します。

10.2 最大電流の100mAでこのLEDを駆動できますか？

はい、ただし熱的条件が許容する場合に限ります。順方向電流ディレーティング曲線（図9）を参照する必要があります。周囲温度が上昇すると、最大許容電流は減少します。ディレーティングされた電流または最大接合部温度（120°C）を超えると、LEDの寿命が短縮されます。

10.3 アプリケーションに適したビンをどのように選択すればよいですか？

複数LEDを使用する器具で均一な外観を得るには、光束（例：F1のみ）と色度（5ステップ楕円）について厳密なビンを指定してください。わずかなばらつきが許容されるコスト重視のアプリケーションでは、より広いビンまたはビンの混合が許容される場合があります。電圧ビニングは、LEDを直列に使用する設計において、電流が均等に分配されることを確保するために重要です。

11. 設計および使用事例

シナリオ：リフォーム用LED直管灯の設計

1. 要件：蛍光灯T8管を置き換える。高効率、良好な演色性（Ra80以上）、4000Kの光、密閉器具内での信頼性の高い動作が必要。
2. LED選択：高い光束とコンパクトなサイズにより、狭いPCBストリップ上に多くのLEDを配置できるため、4000K/Ra80のT20 2016 LEDが選択されました。
3. 熱設計：アルミニウムPCBがヒートシンクとして機能します。熱抵抗（25°C/W）を使用して、LEDの電力とPCBが管の環境に放熱する能力に基づいて、予想される接合部温度を計算します。ディレーティング曲線を確認し、選択した駆動電流（例：80mA）が、予測される管内最高温度において安全であることを確認します。
4. 電気設計：LEDは直並列構成で配置されます。電圧の不一致を最小限に抑えるために、電圧ビン（例：A4: 5.8-6.0V）が指定されます。ストリングの総電圧と電流に対応する定電流ドライバが選択されます。
5. 結果：本データシートで提供される詳細な仕様とアプリケーションガイドラインに従うことで、一貫した輝度と色を持つ高品質で信頼性の高いLED直管灯が実現されました。

12. 技術原理の紹介

ホワイトLEDは、通常、青色LEDチップに蛍光体層を塗布した構造を基にしています。半導体チップからの青色光が蛍光体を励起すると、この光の一部がより長い波長（黄色、赤）にダウンコンバートされます。残りの青色光と蛍光体から放出された光の混合が、人間の目には白色として知覚されます。相関色温度（CCT）は蛍光体の組成によって制御され、暖色（2700K、より黄色/赤が多い）または寒色（6500K、より青が多い）に見えます。平均演色評価数（Ra）は、自然な基準光源と比較して、光が物体の真の色をどれだけ正確に再現するかを測定します。Ra値が高いほど（例：90）、色の忠実度が優れていることを示します。

13. 業界動向と発展

LED業界は、より高い効率（ワットあたりのルーメン数）、改善された色品質、そしてより高い信頼性に向けて進化し続けています。T20シリーズのようなコンポーネントに関連するトレンドは以下の通りです：

• 効率の向上：チップおよび蛍光体技術の継続的な改善により、同じまたはより小さなパッケージからより高い光束が得られるようになっています。
• 色品質：商業および住宅アプリケーションにおいて、高Ra（Ra90、Ra95以上）およびフルスペクトル照明への需要が高まっています。
• 小型化：より小型で強力なLEDへの要望により、より洗練された照明器具の設計や、直接視認アプリケーションにおけるより高い画素密度が可能になっています。
• スマートおよび調光・調色可能な照明：LEDは、輝度と色温度を動的に制御できるシステムにますます統合されています。
• 持続可能性：長寿命、RoHS準拠、リサイクル可能性への焦点は、コンポーネント設計および製造における強力な推進力であり続けています。

T20シリーズ 2016 LEDの仕様は、良好な効率、高Raオプション、現代の照明設計に適したコンパクトなフォームファクターを提供することで、これらのトレンドに沿っています。