セラミック3535シリーズ 1W 青色LED データシート - 外形寸法 3.5x3.5x?mm - 電圧 3.2V - 電力 1W - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、堅牢なセラミック3535パッケージに封止された高電力1W青色LEDの仕様を詳細に説明します。セラミックパッケージは、従来のプラスチックパッケージと比較して優れた熱マネジメントを提供し、厳しい熱条件下での高信頼性と安定した性能を要求される用途に適しています。主なターゲット市場は、プロフェッショナル照明、自動車用照明モジュール、および一貫した色出力と長期耐久性が重要な特殊産業用途です。

1.1 中核的利点

セラミック基板は優れた放熱性を提供し、これにより接合部温度の低下、発光効率維持率の向上、および動作寿命の延長に直接寄与します。パッケージ設計は良好な機械的安定性と熱応力に対する耐性を確保します。本LEDは120度の広い視野角を特徴とし、広い照射を必要とする様々な光学設計に汎用的に使用できます。

2. 技術パラメータと客観的解釈

2.1 絶対最大定格 (T_s=25°C)

• 順方向電流 (I_F):500 mA (連続)
• 順方向パルス電流 (I_FP):700 mA (パルス幅 ≤10ms, デューティサイクル ≤1/10)
• 消費電力 (P_D):1700 mW
• 動作温度 (T_opr):-40°C ～ +100°C
• 保存温度 (T_stg):-40°C ～ +100°C
• 接合部温度 (T_j):125°C
• はんだ付け温度 (T_sld):リフローはんだ付け、230°C または 260°C、最大10秒間。

これらの定格は動作限界を定義します。これらの値を超えると永久損傷を引き起こす可能性があります。パルス電流定格は、ストロボやパルスセンシングなどの用途での短時間の過駆動を可能にします。

2.2 代表的光電気特性 (T_s=25°C)

• 順方向電圧 (V_F):代表値 3.2V、最大 3.4V (I_F=350mA時)。
• 逆方向電圧 (V_R):5V (最大)。
• ピーク波長 (λ_d):460 nm (代表値)。
• 逆方向電流 (I_R):最大 50 µA。
• 視野角 (2θ_1/2):120度 (代表値)。

順方向電圧はドライバ設計の重要なパラメータです。350mA時の代表値3.2Vは公称動作点を示します。設計者は最大V_Fを考慮し、定電流源が十分な電圧を供給できることを確認する必要があります。

3. ビニングシステムの説明

本LEDは、主要な性能パラメータに従って選別（ビニング）され、生産ロット内の一貫性を確保します。これにより、設計者は特定のアプリケーション要件を満たすLEDを選択できます。

3.1 光束ビニング (350mA時)

青色LEDはその光出力によって選別されます。ビンコード、最小(Min)、および代表(Type)光束値は以下の通りです:

• コード 1C:最小 14 lm、代表 16 lm
• コード 1D:最小 16 lm、代表 18 lm
• コード 1E:最小 18 lm、代表 20 lm
• コード 1F:最小 20 lm、代表 22 lm
• コード 1G:最小 22 lm、代表 24 lm

光束許容差は±7%です。より高いビンコードを選択することで、より高い最小光出力が保証され、設計において目標輝度レベルを達成する上で重要です。

3.2 順方向電圧ビニング

LEDはまた、テスト電流における順方向電圧降下によっても選別され、複数のLEDが直列接続された際の均一な電流分配を確保します。ビンは以下の通りです:

• コード 1:2.8V ～ 3.0V
• コード 2:3.0V ～ 3.2V
• コード 3:3.2V ～ 3.4V
• コード 4:3.4V ～ 3.6V

電圧測定許容差は±0.08Vです。直列ストリング内で同じまたは隣接する電圧ビンのLEDを使用することで、電流の不均衡と、より低いV_F.

を持つLEDの潜在的な過駆動を最小限に抑えます。

3.3 主波長ビニング

• 色が重要な用途では、主波長は厳密に管理されます。青色で利用可能なビンは以下の通りです:コード B2:
• 450 nm ～ 455 nmコード B3:
• 455 nm ～ 460 nmコード B4:

460 nm ～ 465 nm

これにより、ディスプレイバックライトや多色混合システムなどの用途で不可欠な、精密な色合わせが可能になります。

4. 性能曲線分析

データシートは、様々な条件下でのLEDの挙動を示すいくつかの重要なグラフを提供します。_F4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流 (V_F-I

) 曲線

この曲線は電圧と電流の非線形関係を示します。LEDの動的抵抗を理解し、定電流ドライバを設計する上で不可欠です。曲線は通常、順方向電圧がダイオードの閾値を超えると電流が急激に増加することを示しています。

4.2 相対光束 vs. 順方向電流曲線

このグラフは、光出力が駆動電流にどのように比例するかを示します。出力は電流とともに増加しますが、効率（ルーメン毎ワット）は発熱の増加により、より高い電流ではしばしば低下します。この曲線は、特定の用途における輝度と効率のトレードオフを最適化するのに役立ちます。

4.3 相対分光パワー vs. 接合部温度曲線_jこの曲線は、接合部温度(T_j)がLEDの分光出力に及ぼす影響を示します。青色LEDの場合、ピーク波長は温度に伴ってわずかにシフトする可能性があります（通常0.1-0.3 nm/°C）。敏感な用途での色安定性のためには、低いT

を維持することが重要です。

4.4 分光パワー分布曲線

このプロットは、可視スペクトル全体にわたって放射される光の強度を示します。青色LEDは、その主波長（例：460 nm）付近に狭く顕著なピークを持ちます。このピークの半値全幅(FWHM)は、LEDの色純度を示します。

5. 機械的およびパッケージング情報

5.1 外形図と寸法

本LEDは標準的なセラミック3535フットプリントを使用し、約3.5mm x 3.5mmの寸法です。正確な高さは提供された抜粋では指定されていません。図面には、パッド間隔や全体的なパッケージサイズと関連する公差（例：.X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm）などの重要な寸法が含まれます。

5.2 推奨パッドパターンとステンシル設計

データシートは、PCBレイアウトのための推奨ランドパターンとはんだステンシル設計を提供します。これらの推奨事項に従うことで、適切なはんだ接合部の形成、信頼性の高い電気的接続、およびLEDの熱パッドからPCBへの最適な熱伝達が確保されます。ステンシル設計は、塗布されるはんだペーストの量を制御します。

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パラメータ

本LEDは標準的なリフローはんだ付けプロセスと互換性があります。最大許容はんだ付け温度は230°Cまたは260°Cで、持続時間は10秒を超えてはなりません。熱衝撃を最小限に抑え、ピーク温度が指定された限界を超えないことを確実にするために、アセンブリを十分に予熱する温度プロファイルに従うことが重要です。

6.2 取り扱いおよび保存上の注意

LEDは静電気放電(ESD)に敏感です。取り扱い中は適切なESD対策（接地された作業台、リストストラップなど）を講じる必要があります。デバイスは、湿気吸収と酸化を防ぐために、制御された環境（指定保存温度：-40°C ～ +100°C）で元の防湿バッグに保存する必要があります。

7. パッケージングおよび注文情報

7.1 キャリアテープ仕様

LEDは、自動ピックアンドプレース組立用のエンボス加工されたキャリアテープ上で供給されます。データシートには、標準的な表面実装技術(SMT)装置との互換性を確保するための、キャリアテープポケット寸法、ピッチ、および巻き取り方向の詳細な図面が含まれます。

7.2 リールパッケージング

キャリアテープは標準リールに巻かれます。リールタイプ、リールあたりの数量、および外装は、効率的な生産ラインへの供給を容易にするために、メーカーの標準または顧客の要求に従って指定する必要があります。

7.3 品番体系

型番は、シリーズ、パッケージタイプ、チップ構成、色、および性能ビン（光束、電圧など）などの主要属性をコード化する構造化されたフォーマットに従います。この命名法を理解することは、所望のLEDバリアントを正確に指定するために不可欠です。例えば、コードは、セラミック3535パッケージ、単一の大電力ダイ、青色、および特定の光束/電圧/波長ビンを示します。

8. アプリケーション提案

• 8.1 典型的なアプリケーションシナリオ建築・商業照明:
• 調光可能な白色またはカラー照明のためのRGB混色システムにおける主要な青色光源として使用。自動車照明:
• 高信頼性が要求されるデイタイムランニングライト(DRL)、信号灯、または室内照明に適しています。特殊照明:
• 医療機器、硬化システム、またはエンターテインメント照明など、高電力青色光を必要とする用途。バックライト:

高輝度LCDバックライトユニットで使用可能で、しばしば蛍光体と組み合わせて白色光を作り出します。

• 8.2 設計上の考慮事項熱マネジメント:_jセラミックパッケージの利点にもかかわらず、効果的な放熱は必須です。PCBは、内部グランドプレーンまたは外部ヒートシンクに接続された熱パッドを持ち、T
• を125°C未満に保つ必要があります。電流駆動:
• 常に定電流ドライバを使用してください。推奨動作電流は350mAですが、温度に対する適切なデレーティングを行えば500mAまで駆動できます。光学設計:
• 120度の視野角は、所望のビームパターンを達成するために二次光学部品（レンズ、リフレクター）を必要とする場合があります。セラミック表面は、プラスチックパッケージとは異なる反射特性を持つ可能性があります。ビニング選択:

複数LEDアレイの場合、均一な外観と性能を確保するために、光束、電圧、および波長について厳密なビンを指定してください。

9. 技術比較と差別化

• 標準的なプラスチック3535パッケージと比較して、このセラミックLEDは明確な利点を提供します:優れた熱性能:_{セラミック材料はプラスチックよりも高い熱伝導率を持ち、接合部からはんだ付け点までの熱抵抗(R}th-Js
• )が低くなります。これにより、同じ電力レベルでより低い動作接合部温度が実現し、より高い光出力維持率(L70, L90寿命)とより良い色安定性に直接つながります。強化された信頼性:
• セラミックは不活性であり、一部のプラスチックとは異なり、高温または高UV暴露下でも劣化や黄変しません。これは過酷な環境に理想的です。機械的堅牢性:
• セラミック基板はより剛性が高く、熱サイクル応力下での割れが発生しにくいです。

トレードオフとして、通常、プラスチックパッケージと比較してわずかに高いユニットコストがかかります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 連続電流(500mA)と代表動作電流(350mA)の違いは何ですか？

絶対最大連続電流定格(500mA)は、LEDが即座に故障することなく耐えられる最高電流です。代表動作電流(350mA)は、指定された性能（光束、効率）を達成しつつ、接合部温度と長期信頼性のための安全な動作マージンを維持するために推奨される電流です。350mAで動作することは、通常、性能と寿命のより良いバランスを提供します。

10.2 電圧ビニングが重要なのはなぜですか？_FLEDが直列に接続されると、同じ電流がそれぞれを流れます。順方向電圧が大きく異なる場合、ストリングに必要な総電圧が増加します。さらに重要なことに、同じ電流に対して、より低いV_Fを持つLEDは熱として消費する電力が少なくなりますが、ドライバは最も高いV_Fを持つLEDに対して十分な電圧を供給する必要があります。密接に一致したV

ビンを使用することで、予測可能なシステム電圧と均一な電力分配が確保されます。

10.3 このLEDを定電圧源で駆動できますか？

いいえ。LEDは電流駆動デバイスです。その順方向電圧は負の温度係数を持ち、ユニットごとに異なる可能性があります。定電圧源は制御されない電流を引き起こし、最大定格を超えて急速な故障を引き起こす可能性があります。常に定電流ドライバまたは電流制限回路が必要です。

10.4 光束ビニングをどのように解釈すればよいですか？

ビンコード（例：1E）は、350mAおよび25°Cケース温度で測定した場合の保証された最小光出力（18 lm）と代表値（20 lm）を定義します。照明器具を設計する際に、計算に最小値を使用することで、ユニット間の変動があっても最終製品が最小輝度目標を満たすことが保証されます。

11. 実践的設計ケーススタディシナリオ:

純粋な青色ビームを必要とする高信頼性水中ダイビングライトの設計。

1. 実装:LED選択:
2. 堅牢性と熱性能のために、このセラミック3535青色LEDを選択します。一貫した青色のために厳密な波長ビン（例：B3: 455-460nm）を、最大出力のために高光束ビン（例：1G）を選択します。熱設計:
3. ライトハウジングはアルミニウムから機械加工され、ヒートシンクとして機能します。PCBは、高熱伝導率の誘電体層を持つ金属基板PCB(MCPCB)です。LEDの熱パッドはMCPCB上の大きな銅面積にはんだ付けされ、その後、サーマルペーストを使用してアルミニウムハウジングに密着して取り付けられます。電気設計:
4. リチウムイオンバッテリーパックから安定した350mAを供給する、防水で効率的な定電流降圧ドライバが設計されます。ドライバには、過電圧、逆極性、および熱シャットダウンに対する保護が含まれます。光学設計:
5. LEDの上に二次TIR（全反射）集光レンズが使用され、水中での長距離浸透のためにビームを120度から10度のスポットに絞ります。結果:

最終的なライトは、高輝度、長時間使用後も安定した色出力、およびセラミックLEDの固有の利点を活用した過酷な環境での優れた信頼性を達成します。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード(LED)は、電流が流れると光を放射する半導体デバイスです。この現象はエレクトロルミネセンスと呼ばれます。青色LEDでは、半導体材料（通常、窒化インジウムガリウム - InGaNベース）が特定のバンドギャップを持つように設計されています。デバイス内で電子が正孔と再結合するとき、エネルギーは光子の形で放出されます。放射される光の波長（色）は、半導体材料のエネルギー・バンドギャップによって決定されます。セラミックパッケージは機械的支持体として機能し、ワイヤボンディングを介して陽極と陰極への電気的接続を提供し、最も重要なことに、半導体接合部から熱を効率的に伝導する経路として機能し、これは性能と寿命にとって重要です。

13. 技術トレンドと発展

• 高電力LED市場は、いくつかの明確なトレンドとともに進化し続けています:効率向上 (lm/W):
• エピタキシャル成長、チップ設計、および光取り出し技術の継続的な改善により、発光効率が着実に高まり、同じ光出力に対するエネルギー消費が減少しています。色品質と一貫性の向上:
• より厳密なビニング公差と先進的な蛍光体技術により、優れた演色評価数(CRI)と生産ロット間でより一貫した色点を持つLEDが可能になります。先進的なパッケージング:
• ここで使用されているようなセラミックパッケージは、ハイエンド用途でより一般的になっています。さらなるトレンドには、コスト削減と光学密度向上のためのチップスケールパッケージ(CSP)やパッケージレベル統合（例：COB - Chip-on-Board）が含まれます。より高い電力密度:
• より高い電流密度で動作可能なLEDが開発されており、同等またはそれ以上の出力を持つより小さな光源を可能にし、よりコンパクトで革新的な照明器具の設計を可能にします。スマートおよびコネクテッド照明: