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 2.9-3.2V - 電力 0.48W - 日本語技術文書

1. 製品概要

T20シリーズ 2016は、一般照明および建築照明アプリケーション向けに設計された、コンパクトで高性能な白色発光ダイオード（LED）です。このトップビュー型LEDは、熱強化パッケージ設計を採用しており、過酷な条件下でも信頼性の高い動作と長寿命を保証します。主な利点は、高い光束出力、優れた電流耐性、および120度の広い視野角であり、均一で明るく効率的な光が求められる様々な照明ニーズに適しています。

この部品のターゲット市場は、屋内照明器具、リフォームランプ、装飾照明システムのメーカーを含みます。その小さな占有面積と堅牢な性能特性は、光の品質や出力を妥協することなく、スペースに制約のある設計に理想的な選択肢となります。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 電気光学特性

標準試験条件（順方向電流 IF = 60mA、接合温度 Tj = 25°C）下で、LEDは主要な性能指標を示します。代表的な順方向電圧（VF）は2.9Vで、最大値は3.2Vです。光束は相関色温度（CCT）によって変化します：

• 2700K（Ra80）：最小 22 lm、代表値 24.5 lm
• 3000K（Ra80）：最小 24 lm、代表値 25.5 lm
• 4000K-6500K（Ra80）：最小 24 lm、代表値 27.0 lm

光束の許容差は±7%、演色評価数（Ra）の許容差は±2です。半値角（2θ1/2）は120度で、広く均一な光分布を提供します。

2.2 電気・熱特性パラメータ

絶対最大定格は動作限界を定義します。最大連続順方向電流（IF）は150 mAで、特定の条件下（パルス幅 ≤ 100µs、デューティサイクル ≤ 1/10）でのパルス順方向電流（IFP）は225 mAです。最大許容損失（PD）は480 mWです。デバイスは-40°Cから+105°Cの周囲温度で動作可能で、最大接合温度（Tj）120°Cまで耐えます。

IF=60mAで通電した状態でMCPCBに実装した場合、接合部からはんだ接合部までの熱抵抗（Rth j-sp）は代表値で38 °C/Wです。このパラメータは、過熱を防止し長寿命を確保するための熱設計において極めて重要です。

3. ビニングシステムの説明

3.1 光束と相関色温度（CCT）ビニング

LEDは、アプリケーション内での色と明るさの一貫性を確保するため、光束と相関色温度（CCT）に基づいてビンに分類されます。例えば、Ra80-82の4000K LEDの場合：

• コード 1H：光束が 24 lm（最小）から 26 lm（最大）の間。
• コード 1J：光束が 26 lm（最小）から 28 lm（最大）の間。
• コード 1K：光束が 28 lm（最小）から 30 lm（最大）の間。

他のCCT（2700K、3000K、5000K、5700K、6500K）についても同様のビンが存在します。

3.2 順方向電圧ビニング

一貫した電流駆動のための回路設計を支援するため、LEDはIF=60mA時の順方向電圧（VF）によってもビニングされます：

• コード G3：VFが 2.6V から 2.8V の間。
• コード H3：VFが 2.8V から 3.0V の間。
• コード J3：VFが 3.0V から 3.2V の間。

VFの測定許容差は±0.1Vです。

3.3 色度ビニング

色の一貫性は、CIE色度図上の5ステップマクアダム楕円システムを用いて厳密に管理されています。各CCT（例：2700Kの27M5、4000Kの40M5）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、同じビン内のLED間の知覚可能な色のばらつきを最小限に抑えます。Energy Starビニング規格は、2600Kから7000Kの範囲の全製品に適用されています。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下での性能を特徴付けるいくつかのグラフが提供されています。これらは実使用時の挙動を予測するために不可欠です。

• 順方向電流 vs. 相対光度：駆動電流に対する光出力のスケーリングを示します。効率と明るさの最適動作点を決定する上で重要です。
• 順方向電流 vs. 順方向電圧：IV特性を示し、ドライバ設計と電力計算に重要です。
• 周囲温度 vs. 相対光束：温度上昇に伴う光出力の低下（デレーティング）を示し、効果的な熱管理の必要性を強調しています。
• 周囲温度 vs. 相対順方向電圧：VFが温度上昇とともに低下する様子を示し、定電流ドライバの安定性に影響を与える要因です。
• 色度座標 vs. 周囲温度：温度による色点のシフトを示し、色が重要なアプリケーションで重要です。
• 許容順方向電流デレーティング曲線：周囲温度またははんだ接合部温度の関数としての最大安全動作電流を定義し、熱暴走を防止します。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

LEDはコンパクトな2016パッケージサイズを有します：長さ2.0 mm、幅1.6 mm、高さ0.75 mm（代表値）。はんだランドパターンは、安定した実装と効率的な熱伝達のために設計されています。極性は明確にマークされており：カソードはパッケージ底面図で識別されます。特に指定がない限り、すべての寸法の許容差は±0.1 mmです。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

本コンポーネントは、Pb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：

• プリヒート：150°Cから200°Cまで、60-120秒かけて。
• 立ち上がり速度（ピークまで）：最大 3°C/秒。
• 液相線温度以上（TL=217°C）の時間：60-150秒。
• ピークパッケージ本体温度（Tp）：最大 260°C。
• Tpの±5°C以内の時間：最大 30秒。
• 立ち下がり速度：最大 6°C/秒。
• 25°Cからピーク温度までの総時間：最大 8分。

このプロファイルに従うことは、LEDチップやパッケージへの熱ダメージを防ぐために極めて重要です。

7. 品番体系

品番は以下の形式に従います：T □□ □□ □ □ □ □ – □ □□ □□ □。主要な要素は以下の通りです：

• タイプコード：20は2016パッケージを示します。
• CCTコード：例：27は2700K、40は4000K。
• 演色性コード：8はRa80。
• チップ構成：直列および並列チップ数のコード。
• カラーコード：MはANSI標準白色。

このシステムにより、LEDの電気的・光学的特性を正確に識別することが可能です。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

このLEDは以下の用途に適しています：

• 屋内照明：効率的で高品質な白色光を必要とするダウンライト、パネルライト、トロッファー。
• リフォームランプ：既存の照明器具における従来の白熱灯やハロゲンランプの直接交換。
• 一般照明：タスク照明、アクセント照明、エリア照明。
• 建築・装飾照明：コーブ照明、看板バックライト、一貫した色と明るさが重要なその他の美的アプリケーション。

8.2 設計上の考慮点

• 熱管理：代表的なRth j-spが38 °C/Wであることを考慮し、適切な放熱対策が不可欠です。十分な熱ビアを備えたMCPCBを使用し、接合温度を120°C以下に保つために周囲環境を考慮してください。
• 電流駆動：** 常に、順方向電圧ビンと希望の動作電流（最大150mA連続）に適した定電流ドライバを使用してください。絶対最大定格を超えないようにしてください。
• ESD保護：デバイスのESD耐圧レベルは1000V（HBM）です。取り扱いおよび組立時には標準的なESD対策を実施してください。
• 光学設計：120度の視野角は広い拡散を提供します。集光ビームが必要な場合は、二次光学部品（レンズ）が必要となります。

9. 技術比較と差別化

類似パッケージの標準LEDと比較して、T20シリーズ 2016は以下の利点を提供します：

• 熱強化パッケージ：この設計は接合部からの放熱を改善し、非強化パッケージと比較して、より高い駆動電流での使用や標準電流での長寿命化を可能にします。
• 高電流耐性：最大連続電流150mAにより、小型の単一デバイスからより高い光出力が得られます。
• 厳格なビニング：5ステップマクアダム楕円と詳細な光束/電圧ビンの使用により、複数LEDアプリケーションにおける優れた色と明るさの均一性が保証され、手動での選別やキャリブレーションの必要性を低減します。
• 堅牢なリフロー互換性：ピーク温度260°Cまでの標準的なPbフリーリフロープロファイルに耐え、自動化された大量生産SMT組立ラインに適しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 代表値と最小値の光束値の違いは何ですか？
A: 代表値は生産品の平均出力を表します。最小値は指定されたビンで保証される下限値です。設計者は、最悪ケースの計算には最小値を使用し、アプリケーションが輝度要件を満たすことを確認すべきです。

Q: 周囲温度は性能にどのように影響しますか？
A: デレーティング曲線に示されているように、周囲温度が上昇すると光出力（光束）が減少し、順方向電圧がわずかに低下します。最大接合温度を超えると、劣化の加速や故障につながる可能性があります。適切な放熱対策が重要です。

Q: このLEDを定電圧源で駆動できますか？
A: 推奨されません。LEDは電流駆動デバイスです。その順方向電圧には許容差があり、温度によって変化します。定電圧源を使用すると過剰な電流が流れ、LEDを損傷する可能性があります。常に定電流ドライバまたは電流を制限する回路を使用してください。

Q: 5ステップマクアダム楕円は色の一貫性にとって何を意味しますか？
A: マクアダム楕円は、平均的な人間の目には色の違いが知覚できない色度図上の領域を定義します。5ステップ楕円は、厳密な色管理のための一般的な業界標準です。同じ5ステップ楕円内のLEDは、通常の視認条件下では同一の白色に見えます。

11. 実践的設計と使用事例

事例：4000K LEDパネルライトの設計
設計者が、オフィス用の600x600mmフラットパネルライトを作成しており、照度500ルクスを目標としています。4000K（ビン1J、26-28 lm）のT20シリーズ 2016 LEDを使用し、最小光束（26 lm）、導光板/拡散板システムの光学効率（例：70%）、および希望の総光束に基づいて必要なLED数を計算します。LEDストリングごとに60mAを供給する定電流ドライバを選択します。PCBレイアウトには、推奨はんだパターンに従い、放熱のための十分な銅ランドが組み込まれています。すべてのLEDが同じCCTおよび光束ビン（例：1J）から供給されることを確保することで、パネル全体にわたって均一な明るさと色を実現し、目に見えるホットスポットや色ずれを生じさせません。

12. 動作原理の紹介

白色LEDは通常、電流が流れると青色光を発する半導体チップ（エレクトロルミネッセンス）で構成されています。この青色光は、チップ上またはその周囲に塗布された蛍光体層に衝突します。蛍光体は青色光の一部を吸収し、黄色光として再放出します。残りの青色光と変換された黄色光の組み合わせが、人間の目には白色光として知覚されます。白色の正確な色合い（CCT）は、蛍光体層の組成と厚さによって決定されます。演色評価数（Ra）は、LED光が自然光源と比較して物体の真の色をどれだけ正確に再現するかを示します。

13. 技術トレンド

LED業界は、より高い効率（ワットあたりのルーメン数の向上）、改善された演色性（赤色に対するより高いRaおよびR9値）、およびより良い色の一貫性（より厳密なビニング）に向けて進化し続けています。また、この2016パッケージに見られるように、光出力を維持または増加させながらパッケージの小型化に向けたトレンドもあります。さらに、高温動作下での信頼性と長寿命は重要な焦点分野であり、パッケージ材料、熱界面、蛍光体技術の進歩を促進しています。標準的な自動化組立プロセスとの互換性は、照明製造における広範な採用のための基本的な要件であり続けています。