セラミックLED 9292シリーズ 10W 白色光 仕様書 - 外形寸法 9.2x9.2x1.6mm - 電圧 9.3V - 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、堅牢な熱性能と高い光束出力を必要とする過酷な照明用途向けに設計された、高電力表面実装型LEDです。セラミック基板を採用したこのパッケージは、従来のプラスチックパッケージと比較して優れた放熱性を提供し、より高い駆動電流および高温環境下での信頼性の高い動作を可能にします。本シリーズは2700Kから6500Kまでの白色色温度範囲で提供され、350mA時の典型的な光束出力は最大1100ルーメンに達します。主なターゲット市場は、商業照明、ハイベイ照明、屋外エリア照明、長期信頼性と一貫した光出力が重要なあらゆるアプリケーションです。

1.1 中核的利点

• 優れた熱管理：セラミックパッケージは優れた熱伝導性を提供し、LEDチップ接合部から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、動作寿命の延長と色安定性の維持が実現します。
• 高電力対応能力：最大10Wの電力損失に対応する定格であり、高ルーメン出力設計に適しています。
• 堅牢な構造：セラミック材料は高い機械的強度と、熱応力および湿度に対する耐性を備えています。
• 一貫した光学性能：色温度と光束に関する厳格なビンニング規格により、複数LEDアレイにおける均一性が保証されます。
• 広い視野角：典型的な130度の視野角は、広く均一な照射を提供します。

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、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 (Ts=25℃)

これらの値は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性がある限界を表します。通常使用では、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。

• 順方向電流 (IF)：700 mA (DC)
• 順方向パルス電流 (IFP)：700 mA (パルス幅 ≤ 10ms, デューティ比 ≤ 1/10)
• 電力損失 (PD)：20300 mW (20.3W)
• 動作温度 (Topr)：-40℃ ～ +100℃
• 保存温度 (Tstg)：-40℃ ～ +100℃
• 接合温度 (Tj)：125℃ (半導体接合部で許容される最高温度)
• はんだ付け温度 (Tsld)：230℃または260℃でのリフローはんだ付け、最大10秒間。

2.2 電気光学特性 (Ts=25℃)

これらは、指定された試験条件下での典型的な動作パラメータです。

• 順方向電圧 (VF)：典型的値 9.3V、IF = 350mA時最大29V。広い最大範囲は、製造ロット間での潜在的なばらつきを示しています。回路設計は上限値を考慮する必要があります。
• 逆方向電圧 (VR)：5V。LEDは大きな逆バイアスに耐えるようには設計されていません。この電圧を超えると即座に故障する可能性があります。
• 逆方向電流 (IR)：VR = 5V時、最大100 µA。
• 視野角 (2θ1/2)：130度 (典型的)。これは、光度がピーク光度の半分になる全角です。

2.3 熱特性

セラミックパッケージの主な利点は熱的特性にあります。高い最大電力損失定格 (20.3W) と動作温度範囲 (-40 ～ +100℃) は、その能力を強調しています。しかし、信頼性のためには、接合温度 (Tj) を125℃未満に維持することが最も重要です。これには、LEDの熱パッドからシステムのヒートシンクまでの効果的な熱経路設計が必要です。

3. ビンニングシステムの説明

正確なビンニングシステムは、照明製品における色と明るさの一貫性を確保するために不可欠です。

3.1 相関色温度 (CCT) ビンニング

LEDは標準的なCCTで提供され、それぞれがCIE 1931図上の特定の色度領域に対応付けられています。注文コードは目標領域を指定し、発光する白色光が定義された色空間内に収まることを保証します。

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

注記：データシートでは、光束ビンは最小値を表すと規定されています。出荷される製品は注文された最小光束を超える場合がありますが、常に注文されたCCT色度領域に準拠します。

3.2 光束ビンニング

光束は、試験電流350mAでビンニングされます。許容差は明確に定義されています。

• ウォームホワイト / ニュートラルホワイト (2700K-5000K, CRI 70)：
  • コード 3K: 最小 800 lm, 典型的 900 lm
  • コード 3L: 最小 900 lm, 典型的 1000 lm
• クールホワイト (5000K-10000K, CRI 70)：
  • コード 3L: 最小 900 lm, 典型的 1000 lm
  • コード 3M: 最小 1000 lm, 典型的 1100 lm

許容差：光束: ±7%; CRI: ±2; 色度座標: ±0.005。

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 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

I-V曲線はダイオードの特性です。350mA時の典型的なVfが9.3Vであることは、これが高電圧LEDであり、パッケージ内に複数のダイオード接合が直列に配置されている可能性が高いことを示しています。設計者は、特に最大Vfが29Vであることを考慮して、ドライバー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。曲線は非線形の関係を示しており、電圧のわずかな増加が電流の大幅な増加につながるため、定電流駆動の必要性が強調されています。

4.2 順方向電流 vs. 相対光束

この曲線は、光出力が駆動電流に依存することを示しています。光出力は電流とともに増加しますが、線形ではありません。より高い電流では、熱効果の増加とドループにより効率は通常低下します。推奨される350mAでの動作は、出力と効率/寿命のバランスを表していると考えられます。

4.3 相対分光パワー分布

白色LEDの分光曲線は、主な青色ピーク（InGaNチップ由来）とより広い黄色の蛍光体発光を示します。これらのピークの形状と比率がCCTとCRIを決定します。クールホワイトLEDは青色ピークがより支配的であり、ウォームホワイトは蛍光体発光が強くなります。この曲線は演色性を理解するために不可欠です。

4.4 接合温度 vs. 相対分光エネルギー

このグラフは色ずれを理解する上で重要です。接合温度が上昇すると、LEDチップの分光出力と蛍光体の変換効率が変化し、CCTと色度のずれを引き起こす可能性があります。セラミックパッケージは温度上昇を最小限に抑えるのに役立ち、それによってこのずれの大きさを低減します。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは9.2mm x 9.2mmのセラミック表面実装パッケージに収められています。正確な高さは通常約1.6mmです。寸法図は、PCBフットプリント設計とクリアランスチェックに必要な重要な寸法を提供します。

5.2 推奨パッドレイアウトおよびステンシル設計

適切なはんだ接合部の形成と熱接続を確保するために、詳細なパッドレイアウト図が提供されています。設計は通常、熱伝達のための大きな中央の熱パッドと、電気的接続（アノードおよびカソード）のための小さなパッドを特徴としています。付随するステンシル設計では、正しいはんだ量を達成するためのはんだペースト開口部の形状と厚さが推奨されています。これらのレイアウトには±0.10mmの許容差が規定されています。

.3 Polarity Identification

5.3 極性識別

データシートには、デバイス上の極性マーキング（例：ドット、ノッチ、面取りされた角）とパッドレイアウトとの対応関係が示されているはずです。正しい極性は動作に不可欠です。

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パラメータ

LEDは標準的な無鉛（Pbフリー）リフロープロセスに対応しています。はんだ付け中のボディ温度の最大値は260℃を超えてはならず、230℃以上の時間は10秒以内に制限する必要があります。熱衝撃、はんだ接合部の欠陥、またはLEDの内部材料や蛍光体への損傷を防ぐために、推奨される温度プロファイル（立ち上げ、ソーク、リフロー・ピーク、冷却）に従うことが極めて重要です。

• 6.2 取り扱いおよび保管上の注意
• 指定された温度範囲（-40 ～ +100℃）内の乾燥した静電気防止環境で保管してください。
• 半導体接合部を保護するために、ESD対策を施して取り扱ってください。
• セラミックボディ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。

メーカーが推奨する有効期限内に使用してください。適切な条件下で保管した場合、通常出荷日から12か月です。

7. 梱包および注文情報

7.1 梱包仕様

LEDは通常、自動ピックアンドプレース組立用にテープおよびリールで供給されます。リールサイズ、テープ幅、ポケット寸法、デバイスの向きは、標準的なEIA-481ガイドラインに従います。リールあたりの数量は、100個や500個などの標準値です。

7.2 型番命名規則

- 型番 T12019L(C/W)A は、主要な製品属性をコード化しています：T：

- シリーズ識別子。12：

- セラミック9292のパッケージコード。L/C/W：

色コード (L=ウォームホワイト, C=ニュートラルホワイト, W=クールホワイト)。

- その他の数字は、詳細な命名規則表に従って、内部コード、光束ビン、およびその他のオプションを指定します。

8. アプリケーション推奨事項

• 8.1 典型的なアプリケーションシナリオハイベイおよび産業用照明：
• 高ルーメン出力と堅牢な構造が必要な場合。屋外エリア照明：
• 街路灯、駐車場灯、スタジアム照明など、広い視野角と熱的堅牢性の恩恵を受けます。高出力ダウンライトおよびトラックライト：
• 商業施設および小売店舗向け。特殊照明：

特定のスペクトルと高強度が必要な植物育成ライトなど。

• 8.2 重要な設計上の考慮事項熱管理：
• これが最も重要な要素です。パッドの下に十分な数の熱ビアを持つPCBを使用し、十分なサイズの金属基板PCB（MCPCB）またはヒートシンクに接続してください。熱界面材料（TIM）の品質も重要です。駆動電流：
• 定電流LEDドライバーを使用してください。電流は、所望の光出力と熱設計マージンに基づいて設定する必要があります。絶対最大定格を超えないでください。光学設計：
• 130度の視野角では、所望のビームパターンを実現するために二次光学部品（レンズ、リフレクター）が必要になる場合があります。電気的レイアウト：

ドライバーからLEDへの低インダクタンス、低抵抗のトレースを確保し、電力損失と電圧スパイクを最小限に抑えてください。

9. 技術比較および差別化

- 標準的な中電力プラスチックSMD LED（例：3030、5050）と比較して、9292セラミックシリーズは以下を提供します：より高い電力処理能力：

- 10W+（プラスチックパッケージは通常1-3W）。優れた熱抵抗 (Rth j-s)：

- セラミック基板はプラスチックよりもはるかに熱抵抗が低く、同じ電力でより低い接合温度をもたらし、それが直接的に長寿命（L70、L90）につながります。より良い色安定性：

- 低い熱抵抗により、時間や温度による色ずれが最小限に抑えられます。より高いコスト：

セラミックパッケージングはプラスチック成形よりも高価です。

他のセラミックパッケージ（例：3535、5050セラミック）と比較して、9292の大きなフットプリントは、より大きな熱パッドと、複数のチップまたはより大きな単一チップからの潜在的に高い総光束出力を可能にします。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 必要なドライバー電圧は？

ドライバーは、LEDストリングの最大順方向電圧（Vf max）よりも高い電圧を供給する必要があります。単一の9292 LEDの場合、ドライバー出力は29Vを超えなければなりません。実際には安全マージンを加えます。複数のLEDを直列に接続する場合は、最大VfにLEDの数を乗じます。

10.2 定格寿命を達成するにはどうすればよいですか？

LEDの寿命（例：L70 - 初期光束出力の70%に低下するまでの時間）は、接合温度（Tj）に大きく依存します。定格寿命を達成するには、動作中にTjを最大125℃をはるかに下回り、理想的には85-105℃未満に保つようにシステムを設計する必要があります。これには、セクション8.2で説明した優れた熱管理が必要です。

10.3 700mAで連続駆動できますか？

DC順方向電流の絶対最大定格は700mAです。しかし、この最大定格での連続動作は大量の熱を発生させ、Tjを限界まで押し上げる可能性が高く、寿命と信頼性を著しく損ないます。指定されている典型的な動作条件は350mAです。これ以上の電流での動作は、例外的な熱設計と寿命の短縮を理解した上でのみ検討すべきです。

10.4 3K、3L、3Mの光束ビンの違いは何ですか？

これらは、350mAで測定された光束出力ビンです。3Kは最も低い出力ビン（最小800lm）、3Lは中間（最小900lm）、3Mはクールホワイトで最高（最小1000lm）です。より高いビンを選択すると、デバイスあたりの光量は増加しますが、コストが高くなる可能性があります。

11. 設計および使用事例研究

シナリオ：100Wハイベイ照明器具の設計。 設計者は約15,000ルーメンの器具を作成することを目指しています。3M光束ビン（各典型的1000lm）の9292 LEDを使用する場合、15個のLEDが必要になります。それらを3直列x5並列の構成で配置します。各直列ストリングの最大Vfは3 * 29V = 87Vです。出力1050mA（350mA x 3並列ストリング）で、電圧範囲が約90Vまでカバーする定電流ドライバーを選択します。PCBは厚いアルミニウムベースを持つ金属基板です。40℃の周囲温度環境で、LED接合温度を105℃未満に保ちながら、ヒートシンクが総熱量約150W（100W電気的損失＋ドライバー損失）を放散できることを確認するために熱シミュレーションを実行します。ハイベイ照明に適した120度のビームパターンを作成するために二次光学部品が使用されます。

12. 動作原理

白色LEDは、半導体におけるエレクトロルミネッセンスと蛍光体変換の原理に基づいて動作します。電流が順方向バイアスされたInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体接合部を流れると、電子と正孔が再結合し、青色スペクトル（通常約450-455nm）の光子を放出します。この青色光は、チップ上またはその近くにある黄色（YAG:Ce）蛍光体コーティング層に衝突します。蛍光体は青色光子の一部を吸収し、黄色領域の広いスペクトルで光を再放出します。残りの青色光と変換された黄色光の混合が、人間の目には白色光として知覚されます。青色光と黄色光の比率が相関色温度（CCT）を決定します。

13. 技術トレンド

高電力セラミックLED市場は、いくつかの主要なトレンドによって牽引されています：

- 効率（lm/W）の向上：チップエピタキシー、蛍光体技術、パッケージ設計の継続的な改善により、電力入力1ワットあたりの光量の増加が目指されています。

- 色品質の向上：より高い演色評価数（CRI）、特にR9（飽和赤）、およびロット間でのより一貫した色を実現するための蛍光体ブレンド（マルチ蛍光体またはバイオレット励起システム）の開発。

- 高光束での小型化：より小さなセラミックパッケージ（例：9292からよりコンパクトで同等の性能を持つフットプリントへ）に多くのルーメンを詰め込み、より小型で目立たない照明器具を可能にする取り組み。

- スマートおよび調光可能な照明：セラミックLEDと制御電子機器の統合により、調光、CCT調整、色変化機能を実現し、人間中心の照明アプリケーションに対応。

- 信頼性と寿命：熱抵抗をさらに低減し、光束減衰を遅らせるための材料とパッケージングへの継続的な焦点により、L90寿命を100,000時間以上に押し上げる。