LEDデータシート - セラミック9292シリーズ 10W 白色LED - サイズ9.2x9.2mm - 電圧9.3V - 電力10W - 日本語技術文書

1. 製品概要

セラミック9292シリーズは、高い光束出力と堅牢な熱性能を要求するアプリケーション向けに設計された、高電力表面実装LEDソリューションです。セラミック基板は優れた熱伝導性を提供し、これは高駆動電流下でのLED性能と寿命維持に極めて重要です。本シリーズは、信頼性と光出力が最優先される一般照明、ハイベイ照明、屋外エリア照明、その他の照明アプリケーションに特に適しています。

本シリーズの中核的な利点は、高電力定格（10W）とセラミックパッケージが提供する熱安定性の組み合わせにあります。これにより、設計者は接合温度を効果的に管理しながら、LEDを規定限界まで駆動することが可能です。製品は様々な照明の雰囲気と要件に対応するため、複数の白色色温度（暖白色、昼白色、昼光色）で提供されています。

2. 技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

以下のパラメータは、LEDの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。

• 順方向電流（IF）：1500 mA（連続）
• 順方向パルス電流（IFP）：3000 mA（パルス幅 ≤10ms、デューティサイクル ≤1/10）
• 消費電力（PD）：15000 mW
• 動作温度（Topr）：-40°C ～ +100°C
• 保存温度（Tstg）：-40°C ～ +100°C
• 接合温度（Tj）：125°C
• はんだ付け温度（Tsld）：230°C または 260°C、10秒間（リフローはんだ付け）

2.2 電気光学特性（Ts=25°C）

これらは標準試験条件下で測定された代表的な性能パラメータです。

• 順方向電圧（VF）：9.3 V（代表値）、10 V（最大値） @ IF=1050mA
• 逆方向電圧（VR）：5 V
• 逆方向電流（IR）：100 μA（最大）
• 指向角（2θ1/2）：130°

3. ビニングシステムの説明

3.1 色温度ビニング

LEDは標準的な相関色温度（CCT）グループにビニングされます。各グループはCIE色度図上の特定の範囲に対応し、ロット内の色の一貫性を保証します。標準的な注文ビンは以下の通りです：

• 2700K（8A, 8B, 8C, 8D）
• 3000K（7A, 7B, 7C, 7D）
• 3500K（6A, 6B, 6C, 6D）
• 4000K（5A, 5B, 5C, 5D）
• 4500K（4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U）
• 5000K（3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U）
• 5700K（2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U）
• 6500K（1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U）

注記：製品は最大値ではなく、最小光束ビンを指定して注文されます。出荷は常に注文されたCCT色度領域に準拠します。

3.2 光束ビニング

光束は最小値で定義されたビンに分類されます。代表的な試験電流は1050mAです。

• 暖白色 / 昼白色（70 CRI）：
  • コード 3K：最小 800 lm、代表 900 lm
  • コード 3L：最小 900 lm、代表 1000 lm
• 昼光色（70 CRI）：
  • コード 3L：最小 900 lm、代表 1000 lm
  • コード 3M：最小 1000 lm、代表 1100 lm

許容差：光束 ±7%、CRI ±2、色度座標 ±0.005。

4. 性能曲線分析

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流（IV曲線）

IV曲線は順方向電圧（Vf）と順方向電流（If）の関係を示します。このLEDの場合、1050mAにおける代表的なVfは9.3Vです。曲線は動作範囲内では比較的線形ですが、非常に低い電流では特徴的な指数関数的上昇を示し、より高い電流では抵抗的な線形挙動を示します。設計者は、特に最大Vf 10Vを考慮して、ドライバーが必要な電圧マージンを提供できることを確認する必要があります。

4.2 相対光束 vs. 順方向電流

この曲線は、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。出力は電流とともに増加しますが、効率低下（LEDの内部量子効率がより高い電流密度で低下する現象）のため、関係は完全に線形ではありません。推奨される1050mAで動作させることは、出力と効率/寿命の間の良好なバランスを提供します。最大連続電流（1500mA）を超えると、光束維持率の低下を加速し、寿命を短縮します。

4.3 相対分光パワー vs. 接合温度

接合温度（Tj）が上昇すると、白色LED（通常は青色チップ＋蛍光体）の分光パワー分布が変化する可能性があります。多くの場合、ピーク波長がわずかに赤方偏移し、全体的な放射パワーが減少することがあります。このグラフは、異なる熱条件下での色安定性を理解する上で重要です。効果的な放熱は、Tjの上昇を最小限に抑え、一貫した色と光出力を維持するために不可欠です。

5. 機械的・梱包情報

5.1 物理寸法

LEDパッケージは9292フットプリントに従っており、サイズは約9.2mm x 9.2mmです。正確な寸法図はPCBレイアウトのために参照する必要があります。セラミックボディは、LEDチップからPCBへの主要な熱経路を提供します。

5.2 推奨パッドレイアウト＆ステンシル設計

信頼性の高いはんだ付けと最適な熱性能を確保するために、推奨フットプリント（パッドレイアウト）とステンシル設計が提供されています。パッド設計には通常、LED下面からPCBの銅面への熱伝達を容易にする大きな放熱パッドが含まれます。ステンシル開口設計ははんだペースト量を制御します。これらの推奨事項に±0.10mmの許容差で従うことは、適切なはんだ接合を達成し、放熱パッド下のボイドを最小限に抑えるために極めて重要です。

6. はんだ付け＆組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

このLEDは標準的な無鉛リフロープロファイルに対応しています。はんだ付け中の本体の最高温度は、選択したプロファイルに応じて、230°Cまたは260°Cを10秒間超えてはなりません。セラミックパッケージと内部部品への熱衝撃を防ぐために、制御された温度ランプに従うことが重要です。LEDが湿気にさらされた場合は、関連するIPC/JEDEC規格に従ってプリベーキングが必要になる場合があります。

6.2 取り扱い＆保管

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（リストストラップ、接地された作業台）を使用する必要があります。部品は乾燥した制御された環境で保管してください。レンズやワイヤーボンドに機械的ストレスをかけないでください。

7. 品番システム

型番は構造化されたフォーマットに従います：T12019L(C,W)A。命名規則の一般的な解読が提供されており、以下のコードが含まれます：

• 光束：光出力ビンを表すコード。
• 色温度：L（暖白色<3700K）、C（昼白色 3700-5000K）、W（昼光色 >5000K）。
• チップ数：内部のLEDチップの数とタイプを示します（例：Pは単一高電力チップ）。
• 光学コード：00は一次レンズなし、01はレンズ付き。
• パッケージコード：12はセラミック9292フォームファクタを特に示します。

このシステムを理解することは、正しい注文と仕様のために不可欠です。

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

• ハイベイ＆工業用照明：高いルーメン出力と堅牢な構造を活用。
• 屋外エリア照明：街路灯、駐車場灯、スタジアム照明。
• 高光束一般照明：商業用ダウンライト、トラック照明、リフォームモジュール。
• 特殊照明：植物育成ライト、プロジェクター（特定のビンが選択される場合）。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱管理：これは最も重要な側面です。厚い銅層（例：2oz）を持つPCBを使用し、放熱パッドを大きな銅面または外部ヒートシンクに接続してください。目標は、接合温度（Tj）を可能な限り低く保つことであり、最大寿命のためには理想的には85°C以下に保ちます。
• 電気的駆動：順方向電圧範囲（LEDあたり約9-10V）と希望電流（例：1050mA）に対応した定電流LEDドライバーを使用してください。調光要件を考慮してください。
• 光学設計：広い130度の指向角は、アプリケーションに必要なビームパターンを達成するために二次光学系（リフレクター、レンズ）を必要とする場合があります。

9. 技術比較＆差別化

プラスチックパッケージの高電力LEDと比較して、セラミック9292の主な差別化要因は、その優れた熱性能です。セラミック材料はプラスチックよりも熱抵抗が低く、熱をLED接合部からより効率的に伝導することができます。これは以下の点につながります：

• より高い最大駆動電流による、より大きな光出力。
• より良い光束維持率（時間経過による光出力の低下が少ない）。
• 温度と寿命にわたる改善された色安定性。
• 同等の動作条件下での一般的に高い信頼性と長い寿命。

トレードオフとして、プラスチックパッケージと比較してユニットコストがわずかに高くなる場合があります。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 実際の消費電力は？

代表的な動作点である1050mAと9.3Vでは、電気的入力電力は約9.8ワットです。10Wという表示は公称電力クラスを指します。

10.2 定格寿命を達成するには？

LEDの寿命（多くの場合L70またはL90、初期ルーメンの70%または90%に低下するまでの時間）は、接合温度に大きく依存します。定格寿命（通常50,000時間以上）を達成するには、Tjを推奨限界内に保つ効果的な熱管理システムを設計する必要があります。駆動電流を最大値以下に減らすことも、寿命を大幅に延ばします。

10.3 このLEDを定電圧源で駆動できますか？

No.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、電流増加による発熱がVfを低下させ、さらに電流が増加するという熱暴走を引き起こし、故障に至る可能性があります。常に定電流ドライバーを使用してください。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：50Wハイベイ照明器具の設計。実装：これらのセラミック9292 LEDを5個直列に接続して使用します。合計順方向電圧は約46.5V（5 * 9.3V）になります。出力1050mA、電圧範囲が約45Vから50Vをカバーする定電流ドライバーを選択します。LEDを金属基板PCB（MCPCB）に実装し、高性能熱界面材料を使用してMCPCBを大型アルミニウムヒートシンクに取り付けます。この設計は合計約49Wの発熱を効率的に管理し、長期的な信頼性と安定した光出力を保証します。

12. 技術原理紹介

このLEDは、一般的な蛍光体変換方式を使用して白色光を生成します。高効率の青色窒化インジウムガリウム（InGaN）半導体チップが青色光を発します。この青色光は一部は通過し、一部はチップ上または近くに堆積された黄色（または赤と緑の混合）蛍光体層を励起します。残りの青色光と蛍光体からの広帯域黄色光の組み合わせが混合され、白色光が生成されます。青色光と蛍光体変換光の特定の比率、および蛍光体組成が、相関色温度（CCT）と演色評価数（CRI）を決定します。セラミックパッケージは主に、チップ、ワイヤーボンド、蛍光体を搭載するための機械的に堅牢で熱伝導性の高いプラットフォームとして機能します。

13. 技術トレンド

高電力LED市場は、より高い効率（ワットあたりのより多くのルーメン）、改善された色品質（より高いCRIとR9値）、そしてより高い信頼性に向けて進化し続けています。セラミックパッケージは、その熱的利点から高級アプリケーションでより一般的になっています。トレンドには以下が含まれます：

• 効率向上：チップエピタキシーと蛍光体技術の継続的な改善。
• 色調調整：動的なCCT調整を可能にする製品。
• 高出力小型化：より小さなパッケージに多くの光を詰め込む。
• 統合ソリューション：ドライバー、光学系、センサーを組み合わせたモジュラーライトエンジンへのLEDの統合。
• 持続可能性：環境影響を低減する材料とプロセスへの焦点。

セラミック9292シリーズはこのトレンドの中に位置し、要求の厳しい照明ソリューションに対して、高出力と熱性能のバランスを提供します。