ELUA3535NU6 4Wシリーズ UVA LED データシート - 3.75x3.75x2.6mm - 3.6-4.8V - 4W - 日本語技術文書

1. 製品概要

ELUA3535NU6製品シリーズは、厳しい要件が求められる紫外線A波（UVA）用途向けに特別に設計された、高信頼性のセラミックベースLEDソリューションです。耐久性と光出力の安定性が極めて重要な環境において、一貫した性能を発揮するように設計されています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本シリーズの主な利点は、その堅牢な構造と電気設計に由来します。窒化アルミニウム（AlN）セラミック基板の採用により、優れた熱伝導性を実現。これは高出力UV動作時に発生する熱を管理し、長期信頼性を確保するために不可欠です。デバイスには最大2KV（人体モデル）定格の静電気放電（ESD）保護機能が内蔵されており、組立時の取り扱い堅牢性を大幅に向上させています。さらに、本製品はRoHS、EU REACH、無ハロゲン規制（Br<900ppm、Cl<900ppm、Br+Cl<1500ppm）に完全準拠しており、厳しい環境基準を有するグローバル市場に適しています。主なターゲットアプリケーションは、UVA照射を必要とする産業および商業分野であり、空気・水浄化用UV殺菌システム、表面処理用UV光触媒活性化、特殊UVセンサ照明などが挙げられます。

2. 技術パラメータ詳細解説

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技術パラメータについて、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。385nm、395nm、405nmの各バリアントにおいて、最大連続順方向電流（I_F）は1250mAです。特に、365nmバリアントは最大定格電流が700mAと低く設定されており、これは重要な設計上の考慮事項です。最大接合温度（T_J）は105°Cです。接合部から放熱パッドまでの熱抵抗（R_th）は4°C/Wと規定されています。このパラメータは熱設計において極めて重要です。例えば、最大定格電流時におけるパッドから接合部までの温度上昇を計算することができます。デバイスの動作可能な周囲温度範囲は-10°Cから+100°Cです。

2.2 測光・電気的特性

型番表には、異なる波長ビンごとの主要な性能指標が記載されています。放射束（UVスペクトルにおける総光出力の指標）はモデルによって異なります。365nmバージョン（ELUA3535NU6-P6070U23648700-V41G）の代表的な放射束は、700mA時に1300mWです。385nm、395nm、405nmバージョンの代表的な放射束は、1000mA時に1475mWです。全モデルの順方向電圧（V_F）は、それぞれの試験電流において測定された3.6Vから4.8Vの範囲内で規定されています。この範囲は、適切な電流制御を確保するために、駆動回路の設計において考慮する必要があります。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、エンドユーザーに一貫性を保証するため、3つの主要パラメータに基づいてビン（等級）に分類されます。

3.1 ピーク波長ビニング

発光するUV光は、4つの異なる波長ビンに分類されます：U36（360-370nm）、U38（380-390nm）、U39（390-400nm）、U40（400-410nm）。ピーク波長の測定許容差は±1nmです。この精密なビニングにより、設計者は特定の光触媒の活性化スペクトルに適合させるなど、アプリケーションに必要な正確なスペクトル出力を選択することが可能になります。

3.2 放射束ビニング

放射束出力もビニングされます。365nm波長では、U1（900-1000mW）からU4（1400-1600mW）までのビンがあります。385-405nm波長では、U51（1350-1600mW）とU52（1600-1850mW）のビンがあります。測定許容差は±10%です。このシステムにより、必要な光パワー密度に基づいた選択が可能となります。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、指定された試験電流（365nmは700mA、その他は1000mA）で測定され、±2%の許容差で3つのビンにグループ分けされます：3640（3.6-4.0V）、4044（4.0-4.4V）、4448（4.4-4.8V）。V_Fのビンを把握することで、電源の効率最適化や熱負荷の予測に役立ちます。

4. 性能曲線分析

代表的な特性曲線は、様々な動作条件下におけるデバイスの挙動についての洞察を提供します。

4.1 スペクトルおよび相対放射束 vs. 電流

スペクトルグラフは、異なる波長モデル（365nm、385nm、395nm、405nm）の明確なピークを示しており、LED光源に典型的な比較的狭いスペクトル幅を持っています。相対放射束 vs. 順方向電流曲線は、定格電流まで駆動電流と光出力の間にほぼ線形の関係があることを示しており、動作範囲内での良好な効率を示唆しています。365nmの曲線は700mAで終了しており、その低い最大定格電流を反映しています。

4.2 熱特性

相対放射束 vs. 周囲温度グラフは極めて重要です。これは、周囲温度（放熱パッドで測定）が上昇するにつれて、放射束が減少することを示しています。この熱ドループ効果はLEDの基本的な特性です。減少率は波長間でわずかに異なりますが、有意であり、出力を維持するための効果的な放熱の必要性を強調しています。順方向電圧 vs. 周囲温度曲線は負の温度係数を示しており、温度が上昇するとV_Fが減少します。これは定電流ドライバの安定性にとって重要です。

4.3 順方向電圧とピーク波長シフト

順方向電圧 vs. 順方向電流曲線は、ダイオードの標準的な指数関数的形状を示しています。ピーク波長 vs. 順方向電流および vs. 周囲温度曲線は、ピーク発光波長が駆動電流と温度の変化に伴ってわずかにシフトすることを示しています。このシフトは通常数ナノメートルのオーダーであり、精密なスペクトル位置決めを必要とするアプリケーションでは重要な要素となります。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 外形寸法

LEDは、3.75mm（長さ）x 3.75mm（幅）x 2.6mm（高さ）の寸法を持つ表面実装デバイス（SMD）パッケージに収められています。外形図には、レンズドームの高さやパッド位置を含むすべての重要な寸法が規定されています。一般公差は±0.1mm、厚さ公差は±0.15mmです。

5.2 パッド構成と極性

底面図にはパッドレイアウトが明確に示されています。本パッケージは複数の放熱/電気パッドを備えています。中央のパッドは主に、PCBの銅面への効率的な熱伝達のためにあります。周囲のパッドは電気接続用です。極性が示されており、アノードとカソードのパッドが明確にマーキングされているため、組立時の逆実装を防止できます。

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プロセス

本デバイスは標準的な表面実装技術（SMT）プロセスに適しています。データシートにはリフローはんだ付けプロファイルグラフが含まれており、推奨される温度上昇率、ソーク、ピーク温度、冷却速度を示しています。重要な指示事項として、内部ダイやボンディングへの過度な熱ストレスを避けるため、リフロー工程は2回以上行わないでください。加熱中のLED本体への機械的ストレスは避けるべきです。はんだ付け後は、はんだ接合部やセラミックパッケージのクラックを防ぐため、PCBを曲げないでください。

6.2 保管および取り扱い

提供された抜粋には明示的に詳細は記載されていませんが、動作・保管温度定格（T_Stg: -40°C ～ +100°C）に基づき、デバイスは乾燥した温度管理された環境で保管する必要があります。内蔵の2KV ESD保護機能がある場合でも、取り扱い時には標準的なESD対策を講じる必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーション回路

設計において、安定動作のためには定電流ドライバが必須です。ドライバは、必要な電流（365nmは700mA、その他は絶対最大定格内で最大1000mA以上）を供給でき、かつ選択したビンの順方向電圧範囲に対応できるものを選択する必要があります。適切な放熱は絶対条件です。PCBは熱的に最適化されたレイアウトとし、中央の放熱パッドに複数のビアを介して接続された広い銅面積を持つことで、熱を他の層や外部ヒートシンクに放散させる必要があります。

7.2 設計上の考慮事項

熱管理：式 T_J= T_PCB+ (R_th* P_diss) を使用して予想される接合温度を計算します。ここで、P_diss≈ V_F* I_Fです。T_Jが105°Cを下回ることを確認してください。

光学設計：60°の視野角は比較的広いビームを提供します。集光用途の場合は、UV透過材料（例：石英、特殊プラスチック）で作られた二次光学部品（レンズ、リフレクター）が必要となります。

安全性：UVA放射線は目や皮膚に有害である可能性があります。最終製品設計には、適切な筐体、警告ラベル、安全インターロックを組み込む必要があります。

8. 技術比較と差別化

標準的なプラスチック製または低出力UV LEDと比較して、ELUA3535NU6シリーズは、高駆動条件下での優れた熱性能と長寿命を提供するセラミックパッケージにより差別化されています。3つのパラメータ（波長、放射束、電圧）にわたる明確なビニングは、プロセスの再現性が鍵となる産業用途に不可欠な、一貫性と選択性のレベルを提供します。コンパクトなパッケージでの高い放射束出力は、より小型で強力なシステム設計を可能にします。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: なぜ365nmバージョンは他のバージョン（1250mA）よりも最大電流（700mA）が低いのですか？

A: これは一般的に、短波長における半導体材料の特性や効率特性の違いによるものです。365nmチップは動作電圧が高い、または熱特性が異なる可能性があり、信頼性を確保し加速劣化を防ぐために安全動作電流が制限されています。

Q: 代表的な放射束の値はどのように解釈すればよいですか？

A: 代表的な値は、生産における代表値または平均値です。保証された最低性能を得るためには、設計者は回路計算やシステム性能保証のために、型番表の最小放射束値、または選択した放射束ビンの下限値を使用すべきです。

Q: このLEDを定電圧源で駆動できますか？

A: 強く推奨されません。LEDは電流駆動デバイスです。その順方向電圧には許容差と負の温度係数があります。定電圧源を使用すると、電流増加による発熱がV_Fを低下させ、さらに電流が流れるという熱暴走を引き起こし、LEDを破損させる可能性があります。常に定電流ドライバを使用してください。

10. 実用的な使用例

シナリオ: 接着剤用UV硬化ステーションの設計

メーカーが395nmで活性化するUV感応性接着剤を硬化させる必要がある場合。ELUA3535NU6-P9000U5136481K0-V41G（390-400nmビン、U51放射束ビン）を選択します。最適な放熱のため、アルミコアPCB（MCPCB）上に10個のLEDアレイを設計します。各LEDは専用の定電流ドライバモジュールにより1000mAで駆動されます。熱設計により、LED下のPCB温度が85°C以下に保たれ、接合温度を安全限界内に抑え、高い放射出力を維持します。広い60°の角度により、硬化領域全体に良好な照射が得られます。ビニングによる一貫した波長により、生産されるすべてのユニットで均一な硬化性能が確保されます。

11. 動作原理の紹介

UVA LEDは、可視光LEDと同様の基本原理、すなわち半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスに基づいて動作します。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。これらの光子の特定の波長（UVA範囲、315-400nm）は、チップ構造に使用されるアルミニウムガリウム窒化物（AlGaN）などの半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。セラミックパッケージは、堅牢な機械的筐体、電気絶縁体、および半導体ダイからの熱を除去するための高効率な熱経路として機能します。

12. 業界動向と発展

UVA LED市場は、殺菌や硬化などの用途における従来の水銀灯の置き換えによって牽引されており、瞬時オン/オフ、長寿命、小型化、有害物質不使用などの利点を提供します。動向としては、電気エネルギーを光エネルギーに効率的に変換し、システムの熱負荷を低減するWall-Plug Efficiency（WPE）の継続的な改善があります。また、単一パッケージからの出力パワー密度の向上や、より高い動作温度での信頼性向上に向けた開発も進められています。さらに、特定の光開始化学プロセスに適合させるためのスペクトルチューニングは活発な研究分野であり、より効率的でターゲットを絞った産業プロセスを可能にしています。