LED セラミック 9292シリーズ 10W 白色LED データシート - サイズ 9.2x9.2x1.6mm - 電圧 28V - 電力 10W - 日本語技術文書

1. 製品概要

9292セラミックシリーズは、堅牢な熱管理と一貫した光学性能を必要とする要求の厳しい照明用途向けに設計された、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放熱性を提供し、LEDがより高い駆動電流で動作し、寿命を通じてルーメン出力と色安定性を維持することを可能にします。信頼性、高い光束、および精密な色制御が重要な用途に特に適しています。

1.1 中核的利点

• 優れた熱性能：セラミックパッケージは低い熱抵抗を提供し、LED接合部からPCBおよびヒートシンクへ効果的に熱を伝達します。これにより、長寿命化が図られ、早期の光束減衰を防止します。
• 高電力処理能力：最大500mAの連続順電流で動作可能であり、コンパクトな9.2mm x 9.2mmのフットプリントから高い光束出力を実現します。
• 安定した色の一貫性：相関色温度（CCT）と光束の両方に対して厳格なビニングシステムを採用しており、同一製造ロット内での色および輝度のばらつきを最小限に抑えます。
• 広い視野角：典型的な120度の半値角は、広く均一な照明を提供し、エリア照明やダウンライト用途に適しています。

1.2 ターゲットアプリケーション

このLEDは、プロフェッショナルおよび産業用照明市場向けに設計されており、以下を含みますがこれらに限定されません：ハイベイ照明、街路灯、建築物ファサード照明、高出力ダウンライト、精密なスペクトル制御と高効率が要求される特殊な園芸用照明器具。

2. 詳細な技術パラメータ分析

このセクションでは、データシートに規定されている主要な電気的、光学的、および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 絶対最大定格

これらの値は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のある応力限界を表します。信頼性の高い長期的な性能のためには、これらの限界値付近または限界値での動作は推奨されません。

• 順電流（IF）：500 mA（連続）。この電流を超えると、接合温度が指数関数的に上昇し、致命的な故障のリスクがあります。
• 順パルス電流（IFP）：700 mA（パルス幅 ≤10ms、デューティサイクル ≤1/10）。この定格は、テスト時やパルス動作回路などでの短時間のオーバードライブを許容しますが、パルス条件は厳密に遵守する必要があります。
• 消費電力（PD）：15000 mW（15W）。これはパッケージが放散できる最大許容電力であり、VF * IFとして計算されます。高駆動電流でこの限界内に収めるためには、適切なヒートシンクが必須です。
• 接合温度（Tj）：125 °C。半導体接合部で許容される最大温度です。アプリケーションの熱設計は、すべての動作条件下でTjがこの値を下回ることを保証し、規定の性能と寿命を維持する必要があります。
• はんだ付け温度（Tsld）：リフローはんだ付けは230°Cまたは260°Cで最大10秒間。これはPCB実装のプロセスウィンドウを定義します。

2.2 代表的な電気光学特性

標準試験条件 T_s= 25°C（基板温度）で測定。

• 順電圧（V_F）：代表値 28V、最大 30V（I_F=350mA時）。比較的高い電圧は、パッケージ内にマルチチップの直列構成が採用されている可能性を示唆します。設計者は、ドライバーが十分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。
• 逆電圧（V_R）：5V。LEDは逆バイアスに非常に敏感です。逆電圧が印加されるリスクがある場合は、回路保護（例：並列ダイオード）が不可欠です。
• 視野角（2θ_1/2）：120°（代表値）、140°（最大値）。この広いビーム角は、一般照明に理想的であり、多くの用途で二次光学系の必要性を低減します。

3. ビニングシステムの説明

精密なビニングシステムは、照明プロジェクトにおける色と輝度の均一性を確保するために極めて重要です。このLEDは多次元のビニングアプローチを採用しています。

3.1 相関色温度（CCT）ビニング

本製品は、照明業界で一般的な標準CCTで提供されます：2700K（ウォームホワイト）、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K（ニュートラルホワイト）、5700K、6500K（クールホワイト）。各CCTは、CIE 1931色度図上の特定の色度領域（例：2700K用の8A、8B、8C、8D）にさらに細分化されます。この2文字コードにより、発光する白色光が非常に狭い色空間内に収まり、個々のLED間の知覚可能な差異を最小限に抑えます。

3.2 光束ビニング

光束は、350mA駆動電流における最小値に基づいてビニングされます。例えば、3K光束コードのニュートラルホワイトLED（3700-5000K）は、最小出力800ルーメンを保証し、代表値は900ルーメンです。3Lコードは最小900ルーメンを保証します。メーカーは最小値を規定しており、実際に出荷される部品はこの最小値を超える場合があるが、注文したCCTビンに適合していることに注意することが重要です。

3.3 型番の解読

型番 T12019L(C、W)A は、主要な特徴をコード化する構造化されたフォーマットに従っています：
T [シリーズコード] [光束コード] [CCTコード] [内部コード] - [その他のコード]。
例えば、'12'は9292セラミックパッケージを示します。'L'、'C'、または'W'は、それぞれウォームホワイト、ニュートラルホワイト、またはクールホワイトを示します。正確な発注には、この命名法を理解することが不可欠です。

4. 性能曲線分析

提供されるグラフは、様々な条件下でのLEDの動作に関する重要な洞察を提供します。

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

この曲線は非線形です。順電圧は負の温度係数を持ちます。つまり、接合温度が上昇すると減少します。これは定電流ドライバーの設計において考慮する必要があり、放熱設計が不十分な場合の熱暴走を回避します。

4.2 相対光束対順電流

光出力は電流に対して準線形的に増加します。より高い電流（例：500mA）で駆動するとより多くの光が得られますが、効率（ルーメン毎ワット）は通常低下し、接合温度は大幅に上昇します。最適な駆動電流は、出力、効率、寿命のバランスを取ります。

4.3 分光パワー分布と接合温度の影響

相対分光エネルギー曲線は、白色LED（青色チップと蛍光体の組み合わせ）の波長全体にわたる光の分布を示します。接合温度対相対分光エネルギーのグラフは、色ずれを示しています。Tjが上昇すると、蛍光体の変換効率が変化し、CCTのシフトや演色評価数（CRI）の低下を引き起こすことがよくあります。低いTjを維持することが色安定性の鍵です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 寸法と外形図

LEDは9.2mm x 9.2mmの正方形フットプリントを持ち、代表的な高さは約1.6mmです。セラミックボディは、信頼性の高いピックアンドプレース実装と効率的な熱接触のための、堅牢で平坦な表面を提供します。

5.2 推奨パッドレイアウトとステンシル設計

データシートには、詳細なランドパターン図とソルダーペーストステンシル図が提供されています。パッド設計は、電気的接続と主要な熱経路の両方にとって重要です。推奨されるステンシル開口部は、ショートを引き起こさずに信頼性の高いはんだ接合を得るために、適切な量のソルダーペーストが堆積されることを保証します。これらの機械図面には±0.10mmの公差が規定されています。

5.3 極性識別

5.3 極性識別

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

このLEDは、標準的な無鉛（SAC）リフロープロセスに対応しています。最大ピーク温度は260°Cを超えてはならず、230°C以上の時間は10秒以内に制限する必要があります。セラミックパッケージへの熱衝撃を防ぐために、制御された昇温および降温速度が推奨されます。

6.2 取り扱いおよび保管上の注意

LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。接地された設備を使用し、ESD保護環境下で取り扱ってください。規定の保管温度範囲（-40°C ～ +100°C）内で低湿度の状態で、元の防湿バッグに保管してください。パッケージが長時間大気にさらされた場合は、リフロー前にベーキングが必要になる場合があり、"ポップコーン現象"（蒸気圧によるパッケージのひび割れ）を防止します。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

7.1 熱管理

これは高電力LEDを用いた設計において最も重要な側面です。厚い銅層（例：2oz以上）を持つPCBと、LEDパッド下の熱ビアを使用して、熱を二次ヒートシンクに伝達します。外部ヒートシンクのサイズと設計は、最大周囲温度、駆動電流、および目標接合温度（最適な寿命のためには100°C以下を推奨）に基づいて計算する必要があります。サーマルグリスやパッドなどの熱界面材料（TIM）は熱伝達を改善できます。

7.2 電気的駆動

安定した動作のためには、定電流ドライバーが必須です。ドライバーは、LEDストリングの総順電圧（V_F* 直列接続されたLEDの数）と選択された駆動電流に対して定格が設定されている必要があります。過電圧、逆極性、開路/短絡に対する保護回路を含めてください。アプリケーションで必要に応じて、調光機能（PWMまたはアナログ）を考慮します。

7.3 光学的統合

広い120度の視野角は、多くの用途で十分である場合があります。より制御されたビームパターンのためには、9292フットプリント用に設計された二次光学系（リフレクターまたはレンズ）を使用できます。光学材料がLEDからの動作温度と紫外線照射に耐えられることを確認してください。

8. 代替技術との比較

プラスチックパッケージのSMD LED（例：5050）と比較して、9292セラミックシリーズは、はるかに高い電力密度と優れた熱性能を提供し、高駆動電流での長寿命と高い信頼性を実現します。COB（Chip-on-Board）LEDと比較して、9292はディスクリート部品であり、アレイ設計の柔軟性が高く、交換が容易で、光学制御のための点光源特性がしばしば優れています。

9. よくある質問（FAQ）

9.1 このLEDの代表的な寿命（L70/B50）は？

データシートには寿命曲線（L70、光束維持率70%までの時間）は規定されていません。これはアプリケーションの熱管理と駆動電流に大きく依存します。適切なヒートシンクを使用し、推奨電流以下で動作させた場合、50,000時間を超える寿命が期待できます。具体的な信頼性データについてはメーカーにご相談ください。

9.2 このLEDを500mAで連続駆動できますか？

はい、500mAは最大連続順電流定格です。ただし、これを行うと最大の熱が発生します。定格性能と長寿命を達成するためには、アプリケーションが優れた熱管理を備え、接合温度を安全限界内（<<125°C）に保つ必要があります。多くの場合、より低い電流（例：350mA）で駆動すると、効率、寿命、熱負荷のより良いバランスが得られます。

9.3 光束ビンコード（例：3K、3L）はどのように解釈すればよいですか？

光束コードは、試験電流（350mA）における保証最小光束出力を定義します。"3K"ビンは最小800 lm、"3L"ビンは最小900 lmを保証します。設計で必要な最小輝度に基づいてビンを選択する必要があります。実際の部品はこの最小値以上になります。

10. 設計ケーススタディ：ハイベイ照明器具

シナリオ：床面照度200ルクスを目標とする産業用倉庫向け150Wハイベイ照明器具の設計。
設計プロセス：
1. 光束要件：面積と目標照度に基づいて必要な総ルーメンを計算します。光学系の効率と経時的な光束減衰を考慮して、必要なLEDの数を決定します。
2. 電気設計：定電流ドライバーの電圧および電流出力と互換性のある直並列構成でLEDを配置します。例えば、1ストリングあたり350mAで駆動する直列10個のLED（総V_F約280V）を、複数のストリングで並列接続します。
3. 熱設計：高性能な誘電体層を持つ金属基板PCB（MCPCB）を使用します。MCPCBを大型のアルミフィンヒートシンクに取り付けます。熱シミュレーションまたは計算を実行し、周囲温度45°CでTj<100°C以下であることを確認します。
4. 光学設計：所望のビームパターン（例：広く均一な照射のためのType V分布）を実現するために、二次リフレクターまたはレンズを選択します。
このケースは、コアとなるLED仕様を中心とした電気的、熱的、光学的設計の統合を強調しています。

11. 技術原理の紹介

9292シリーズのような白色LEDは、蛍光体変換の原理で動作します。デバイスの中心は、順バイアスがかかると青色光を発する半導体チップ（通常InGaNベース）です。この青色光は、チップ上またはその周囲に堆積された黄色（およびしばしば赤色）の蛍光体層によって部分的に吸収されます。蛍光体はより長い波長で光を再放射します。残存する青色光と蛍光体からの広帯域の黄色/赤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。青色光と蛍光体変換光の比率が、白色出力の相関色温度（CCT）を決定します。セラミックパッケージは主に、チップと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、蛍光体効率とチップ性能を維持するために不可欠な効率的な熱抽出を容易にします。

12. 業界動向と発展

高電力LED市場は、より高い効率（ルーメン毎ワット）、改善された色品質（より高いCRIおよびR9値）、およびより高い信頼性に向けて進化し続けています。9292のようなセラミックパッケージLEDに関連するトレンドには以下が含まれます：
電力密度の向上：同じまたはより小さなパッケージサイズからより多くの光出力を引き出し、より優れた熱材料を要求します。
色調調整：調光可能な白色システムの成長。これは、マルチチャネルセラミックパッケージまたは混合用の精密な単一CCTビニングによって対応可能です。
園芸照明：植物成長に最適化された特定のスペクトル出力を持つLEDへの需要増加。カスタマイズされた蛍光体ブレンドを扱える堅牢なパッケージの必要性を促進します。
先進的な熱材料：さらに低い熱抵抗を持つセラミック複合材料および直接接合金属基板の開発。
標準化：エンジニアの設計と比較を簡素化するために、フットプリント、測光試験、および寿命報告の標準化に向けた業界の継続的な取り組み。