ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z LED データシート - パッケージ1.7mm - 電圧2.95-3.95V - 光束540lm - クールホワイト5000-6000K - 日本語技術文書

1. 製品概要

ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Zは、効率的でコンパクトな照明を必要とするアプリケーション向けに設計された高輝度表面実装LEDです。小型フォームファクタと高い光出力を特徴とするシリーズに属します。本デバイスはInGaNチップ技術を利用してクールホワイト光を生成します。主な設計目標は、最小限のパッケージフットプリント内で高い発光効率を実現することであり、スペースに制約のある電子アセンブリに適しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、標準動作条件下で87.66 lm/Wと測定される高い光学効率です。この効率は、所定の光出力に対してより低い消費電力に繋がります。本デバイスはRoHS準拠、ハロゲンフリー、EU REACH規制に準拠しており、厳格な環境基準を持つ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、携帯電話カメラフラッシュユニット、デジタルビデオ機器用トーチライト、TFTバックライト、各種屋内・屋外照明器具、装飾照明、自動車内外装照明などです。高い光束と120度の広い視野角の組み合わせは、集光と拡散の両方の照明ニーズに対して設計の柔軟性を提供します。

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た主要な電気的、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

これらの定格は、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。通常動作を意図したものではありません。

• 直流順方向電流（トーチモード）:350 mA。これはLEDが連続的に扱える最大の直流電流です。
• ピークパルス電流:400 msパルス、3600 msオフ期間で2000 mA、30,000サイクルに制限。この定格はフラッシュ/ストロボアプリケーションにおいて極めて重要です。
• ESD耐性（人体モデル）:2000 V。これは中程度の内蔵静電気放電保護レベルを示します。
• 接合温度（T_J）:150 °C。半導体接合部の最大許容温度です。
• 動作温度（T_opr）:-40 °C から +85 °C。信頼性のある動作が可能な周囲温度範囲です。
• 熱抵抗（R_th）:9 °C/W。これは消費電力1ワットあたりの温度上昇を表す重要なパラメータです。値が低いほど、接合部からはんだパッドへの熱伝達が優れていることを示します。性能と寿命を維持するためには、適切な熱管理が不可欠です。

2.2 電気光学特性

これらは、はんだパッド温度（T_s）25°Cで測定された代表的な性能パラメータです。すべての電気的・光学的データは、自己発熱の影響を最小限に抑えるため、50 msパルス条件下でテストされています。

• 光束（I_v）:I_F= 1600 mAにおいて、480 lm（最小）、540 lm（代表）、600 lm（最大）。代表値の540 lmが中心的な性能値です。
• 順方向電圧（V_F）:I_F= 1600 mAにおいて、2.95 V（最小）、3.45 V（代表）、3.95 V（最大）。このばらつきは電圧ビニングによって管理されます。
• 相関色温度（CCT）:5000 K（最小）、5500 K（代表）、6000 K（最大）。これがクールホワイトの色味を定義します。
• 視野角（2θ_1/2）:許容差±5°で120度。この広い角度は、エリア照明に適したランバート型に近い放射パターンを生成します。

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。これにより、設計者は輝度、電圧、色に関して特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順方向電圧ビニング

LEDは、I_F= 1600 mAにおいて、2つの主要な電圧ビンにグループ分けされます:

• ビン 2934: V_F2.95 V から 3.45 V の範囲。
• ビン 3439: V_F3.45 V から 3.95 V の範囲。

同一の電圧ビンからLEDを選択することで、複数のデバイスを並列駆動する際の均一な電流分布を維持するのに役立ちます。

3.2 光束ビニング

輝度は、I_F= 1600 mAにおいて、4つのビンに分類されます:

• ビン K5:480 lm から 510 lm。
• ビン K6:510 lm から 540 lm。
• ビン K7:540 lm から 570 lm。
• ビン K8:570 lm から 600 lm。

型番はK8ビンを示しており、最高輝度グループから選別されていることを意味します。

3.3 色度（色）ビニング

クールホワイト光は、CIE 1931色度図上の特定の領域内で定義されます。\"5060\"と指定されたビンは、5000Kから6000Kまでの色温度を含みます。データシートには、この四角形のビンのコーナー座標（CIE-x, CIE-y）が記載されています: (0.3200, 0.3613), (0.3482, 0.3856), (0.3424, 0.3211), (0.3238, 0.3054)。すべての色測定には±0.01の許容差があり、I_F= 1000 mAで定義されています。

4. 性能曲線分析

代表的な特性曲線は、様々な条件下でのデバイスの挙動についての洞察を提供します。

4.1 相対分光分布

このグラフは、1000 mAで駆動したときの波長（λ）に対する光出力の関数を示しています。蛍光体コーティングを施した青色InGaNチップを使用するクールホワイトLEDの場合、スペクトルは通常、支配的な青色ピーク（チップ由来）とより広い黄緑色発光帯（蛍光体由来）を示します。組み合わされた出力が白色光となります。ピーク波長（λ_p）とスペクトル幅は演色評価数（CRI）に影響を与えますが、このデータシートではCRIは明示的に規定されていません。

4.2 順方向電圧対順方向電流（V_F-I_F曲線）

この曲線は非線形であり、ダイオードに典型的なものです。順方向電圧は電流とともに増加しますが、その増加率は低下します。この曲線を理解することは、特に定電流ドライバーにおいて、必要な電圧マージンが確保されるように電流駆動回路を設計するために不可欠です。

4.3 相対光束対順方向電流

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。高電流では、接合温度の上昇やその他の非理想的な効果（ドループ）により、効率は通常低下します。この曲線は、輝度と効率、デバイス寿命のバランスを取るための最適な駆動電流を決定するのに役立ちます。

4.4 CCT対順方向電流

相関色温度は駆動電流によってわずかにシフトする可能性があります。この曲線は、低電流から高電流へとホワイトポイント（寒色/暖色）がどのように変化するかを示しており、色が重要なアプリケーションにおいて重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

デバイスは表面実装パッケージで提供されます。正確な寸法はデータシート8ページの詳細図面に記載されており、許容差は±0.1 mmです。パッケージには、PCBの正しい向きのためのアノードとカソードのマーキングが含まれています。熱パッド（存在する場合）の設計と全体のフットプリントは、効果的な放熱にとって重要であり、達成可能な光束と長期信頼性に直接影響します。

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

このLEDの最大はんだ付け温度は260°Cに定格されており、最大2回のリフローサイクルに耐えることができます。熱衝撃、剥離、内部ワイヤーボンドや蛍光体への損傷を防ぐために、推奨されるリフロープロファイルに従うことが極めて重要です。

6.2 保管および取り扱い

デバイスは湿気に敏感です。乾燥剤入りの防湿バッグに梱包されています。主な保管ルールは以下の通りです:

• 使用準備が整うまでバッグを開封しないでください。
• 未開封のバッグは、≤30°C / ≤90% RHで保管してください。
• 開封後は、フロアライフ（暴露時間）内に部品を使用し、≤30°C / ≤85% RHで保管してください。
• 指定された保管条件または時間を超えた場合は、リフロー前にベーキング前処理（60±5°C、24時間）が必要です。これは\"ポップコーン現象\"（急速な蒸気膨張によるパッケージのひび割れ）を防ぐためです。

データシートでは、デバイスがJEDEC Moisture Sensitivity Level (MSL) 1に準拠しており、≤30°C/85% RHで無制限のフロアライフを持つことが規定されています。

6.3 電気的保護

重要な注意点として、このLEDは逆バイアス動作用に設計されていません。いくらかのESD保護は備えていますが、外部の電流制限抵抗の使用が推奨されます。適切な電流制御がないと、わずかな電圧上昇でも大きく、破壊的な可能性のある電流サージを引き起こす可能性があります。

7. 梱包および発注情報

LEDはエンボス加工されたキャリアテープに供給され、リールに巻き取られます。標準の梱包数量はリールあたり2000個で、最小発注数量は1000個です。リール上の製品ラベルには以下が含まれます:

• CPN: 顧客の製品番号
• P/N: メーカーの型番（例: ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z）
• LOT NO: トレーサブルな製造ロット番号。
• QTY: 梱包数量。
• CAT: 光束ビン（例: K8）。
• HUE: 色ビン（例: 5060）。
• REF: 順方向電圧ビン（例: 2934 または 3439）。
• MSL-X: 湿気感受性レベル。

キャリアテープおよびエミッタリールの詳細寸法はデータシートに記載されています。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• モバイルカメラフラッシュ:高いピークパルス電流（2000mA）能力を活用します。設計では、短時間のバースト中に発生する高い瞬間電力と熱を管理する必要があります。
• トーチライト/DVライト:持続的な動作のために、より低い連続電流（例: 350mA以下）で駆動できます。PCB上の熱管理が鍵となります。
• TFTバックライト:広い視野角と高輝度が有利です。複数のLEDがアレイで使用されることが多く、均一な輝度と色を得るために一致するビンからの注意深い選択が必要です。
• 一般照明:アクセント照明、装飾照明、作業照明に適しています。高い効率が省エネルギーに貢献します。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱管理:これは性能と寿命にとって最も重要な単一の要素です。優れた熱伝導性を持つPCB（例: 金属基板PCB - MCPCB）を使用し、LEDパッドから周囲環境への熱抵抗経路を低く保つようにしてください。データシートには、すべての信頼性試験はMCPCB上での良好な熱管理下で実施されていると記載されています。
• 電流駆動:常に定電圧源ではなく、定電流ドライバーを使用してください。これにより安定した光出力が確保され、LEDが熱暴走から保護されます。
• 光学系:120度の視野角は、より集光したビームを必要とするアプリケーションでは、二次光学系（レンズ、リフレクター）を必要とする場合があります。

9. 技術比較と差別化

この単体のデータシートでは他のモデルとの直接的な比較は提供されていませんが、ELCS17Gシリーズはその規定されたパラメータに基づいて評価できます。その主な差別化要因には、非常にコンパクトな1.7mmパッケージと比較的高い代表光束540lmの組み合わせが含まれる可能性が高いです。1.6Aにおける87.66 lm/Wの光学効率は競争力のある数値です。包括的なビニング構造（光束、電圧、色）により、バックライトアレイのような大量生産で一貫性が重要なアプリケーションにおいて精密な選択が可能です。120度の広い視野角は、より狭いビームを持つLEDと比較して異なるソリューションを提供し、同じ照射面積を達成するためにより多くのユニットを必要とする場合があります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを3.3V電源で駆動できますか？

A: 直接はできません。1600mAにおける代表的な順方向電圧は3.45Vであり、3.3Vを上回っています。電流を適切に制御するために必要な電圧マージンを提供できる定電流駆動回路を使用する必要があります。

Q: このLEDの期待寿命はどのくらいですか？

A: データシートでは、すべての仕様は1000時間の信頼性試験によって保証されており、光束劣化は30%未満と規定されています。アプリケーションにおける実際の寿命は、特に接合温度などの動作条件に大きく依存します。推奨電流以下で優れた熱管理を行って動作させることで、寿命を最大化できます。

Q: 型番 ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z はどのように解釈すればよいですか？

A: 型番は主要なビン情報をエンコードしています: \"5060\"はクールホワイト色ビン（5000-6000K）を、\"K8\"は光束ビン（570-600lm）を、\"3343\"または類似の部分は順方向電圧ビンを示している可能性が高いです。接頭辞\"ELCS17G\"はシリーズとパッケージを示します。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 高電流（例: 350mA DC付近または1600mAパルス）での連続動作には、効果的な放熱が絶対に必要です。熱抵抗9 °C/Wは、消費電力1ワットごとに接合温度がはんだパッド温度より9°C上昇することを意味します。適切な熱経路がないと、接合部はすぐに最大定格を超え、性能の急速な劣化と故障につながります。

11. 実用的な使用例

シナリオ: 高輝度作業灯の設計

設計者は、コンパクトなUSB給電式デスクライトを作成したいと考えています。単一のELCS17G-NB5060K8 LEDを使用して、明るいクールホワイト光を実現する計画です。USBポートは5Vを供給します。設計者は、5V入力を受け入れ、安定した350mA出力を提供できる定電流降圧ドライバーICを選択します。K8/VF2934ビンからの概算順方向電圧を3.2Vと計算します。ドライバーは5Vと3.2Vの差を処理できなければなりません。熱管理のために、回路基板兼ヒートシンクとして機能する小型のアルミニウム基板PCBを設計します。LEDは中央に配置され、熱パッドに接続された十分な銅箔が設けられます。アルミニウムPCBは、追加の放熱のためにランプの金属筐体に取り付けられます。広い視野角からのビームを和らげるために、LEDの上にシンプルな拡散レンズが配置されます。この設計は、LEDの高効率を活用して低電力のUSB電源から十分な光を提供しつつ、長期信頼性のために熱を効果的に管理します。

12. 動作原理の紹介

このLEDは、半導体におけるエレクトロルミネセンスの原理に基づいて動作します。中核は窒化インジウムガリウム（InGaN）で作られたチップです。このチップのp-n接合に順方向電圧を印加すると、電子と正孔が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。InGaN合金の特定の組成は、スペクトルの青色領域で光子を放出するように設計されています。白色光を作り出すために、チップから放出された青色光は、チップ上またはその周囲に堆積された蛍光体コーティング（通常はイットリウム・アルミニウム・ガーネットなどをベースとする）に衝突します。蛍光体は青色光の一部を吸収し、広いスペクトルの黄緑色光として再放出します。残りの青色光と変換された黄緑色光の混合が、人間の目には白色光として知覚されます。青色光と黄緑色光の正確な比率が相関色温度（CCT）を決定し、このデバイスはクールホワイト（5000-6000K）の外観に調整されています。

13. 技術トレンドと背景

ELCS17GシリーズのようなLEDの開発は、固体照明における高効率化（lm/W）、高輝度化（lm/mm²）、信頼性向上への継続的なトレンドの一部です。主要な産業ドライバーには、非効率な照明技術の世界的な段階的廃止と、民生電子機器における小型化の要求が含まれます。将来のトレンドには、InGaNチップの内部量子効率の継続的な改善（高電流での\"効率ドループ\"の低減）、より堅牢で効率的な蛍光体材料の開発、熱抵抗をさらに低下させる先進的なパッケージング技術が含まれる可能性があります。また、演色評価数（CRI）やR9（飽和赤）などの色品質指標の改善や、精密な色調調整の実現にも重点が置かれています。スマートで接続された照明システムへの移行もLED設計に影響を与えており、パッケージレベルでの制御およびセンシング機能の統合の可能性があります。このデータシートに見られる環境規制（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）への対応は、現在では電子業界全体での標準要件となっています。