ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X LED データシート - 高効率 クールホワイト - 245lm @ 1A - 3.95V 最大 - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、コンパクトなフォームファクタでありながら高い光束出力を必要とする用途向けに設計された、高性能クールホワイト発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。本デバイスはInGaNチップ技術を採用し、相関色温度（CCT）が標準的に5000Kから6000Kの範囲にあるクールホワイト光を生成します。主な利点は、順電流1アンペアにおいて245ルーメンの高い標準光束を実現し、約72ルーメン/ワットの光学効率をもたらす点です。本LEDはRoHS、REACH、ハロゲンフリー規格に準拠しており、環境配慮型設計およびグローバル市場に適しています。

1.1 対象用途

本LEDは、明るく効率的な照明が重要な多様な用途向けに設計されています。主な対象市場は、モバイルエレクトロニクス、一般照明、自動車分野です。具体的な用途としては、携帯電話やデジタルビデオカメラのカメラフラッシュおよびトーチライト機能、TFT-LCDバックライトユニット、屋内・屋外一般照明器具、装飾・エンターテインメント照明、さらにはオリエンテーションマーカー、ステップライト、信号灯などの車両内外装照明が含まれます。

2. 技術パラメータ分析

本セクションでは、LEDの性能と動作限界を定義する主要な電気的、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

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。これらは推奨動作条件ではありません。トーチモード動作における最大連続DC順電流は350 mAです。パルス動作では、特定のデューティサイクル（400 ms ON、3600 ms OFF、30,000サイクル）の下で1000 mAのピーク電流が許容されます。デバイスは最大2 kV（人体モデル、JEDEC 3b）の静電気放電（ESD）に耐えることができます。最大許容接合温度は145°Cで、動作周囲温度範囲は-40°Cから+85°Cです。本LEDは逆バイアス動作用には設計されていません。接合部からはんだパッドまでの熱抵抗は8.5 °C/Wと規定されており、熱設計における重要なパラメータです。

2.2 電気光学特性

電気光学特性は、はんだパッド温度（Ts）25°Cの標準試験条件で規定されています。標準光束（Iv）は、順電流（IF）1000 mAにおいて245 lmで、保証最小値は220 lmです。この電流における順方向電圧（VF）は最小2.95Vから最大3.95Vの範囲にあり、標準値は電圧ビンに依存します。このクールホワイトバリアントの相関色温度（CCT）は5000Kから6000Kの間で規定されています。すべての電気的・光学的データは、測定中の自己発熱効果を最小限に抑え、LEDチップの固有性能を表すことを保証するため、50 msパルス条件下で試験されていることに注意することが重要です。

2.3 熱および信頼性に関する考慮事項

規定された性能と長期信頼性を達成するためには、適切な熱管理が最も重要です。規定された8.5°C/Wの熱抵抗は、消費電力1ワットあたりの温度上昇を示します。例えば、1A、標準VF約3.5V（3.5W）の場合、はんだパッドに対する接合温度上昇は約30°Cになります。データシートでは、最大接合温度で1時間以上動作しないよう明示的に警告しています。1000時間後のIV劣化が30%未満であることを含むすべての信頼性仕様は、1.0 cm²の金属基板プリント回路板（MCPCB）を使用した良好な熱管理条件下で保証されています。

3. ビニングシステムの説明

本LEDは、光束、順方向電圧、色度（色座標）という3つの主要パラメータに基づいてビンに分類されます。このビニングにより、製造ロット内の一貫性が確保され、設計者は特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択することができます。

3.1 光束ビニング

光束ビンは英数字コード（J6、J7、J8）で指定されます。J6ビンの場合、IF=1000mAにおける光束範囲は220 lmから250 lmです。J7ビンは250 lmから300 lm、J8ビンは300 lmから330 lmをカバーします。特定の型番は、デバイスがJ6光束ビンに属することを示しています。

3.2 順方向電圧ビニング

順方向電圧ビンは4桁のコード（2932、3235、3539）で定義されます。このコードは、電圧範囲を0.1V単位で示します。例えば、ビン2932はVF 2.95Vから3.25V、ビン3235は3.25Vから3.55V、ビン3539は3.55Vから3.95Vをカバーします。型番は2932電圧ビンを指定しています。

3.3 色度（カラー）ビニング

色度はビンコード（この場合は5060）で定義され、CIE 1931色度図上の特定の四角形領域に対応します。5060ビンの頂点座標が提供されており、このビン内のデバイスで許容される色のばらつきを定義しており、5000Kから6000KのCCT範囲に対応します。色座標はIF=1000mAで測定されます。

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、回路設計とシステム統合に極めて重要です。

4.1 順方向電圧対順方向電流（IV曲線）

IV曲線は、順方向電圧と順方向電流の関係を示します。これはダイオードに典型的な非線形特性です。低電流では電圧は低く、電流が増加するにつれて上昇します。この曲線は、所定の電流に対してLEDが規定の電圧範囲内で動作することを保証するための定電流駆動回路の設計に不可欠です。

4.2 相対光束対順方向電流

この曲線は、駆動電流の変化に伴う光出力の変化を示します。光束は一般に電流とともに増加しますが、高電流では効率低下（ドループ）と接合温度の上昇により、線形以下の関係を示します。この関係を理解することは、明るさと効率/消費電力のトレードオフを最適化するのに役立ちます。

4.3 CCT対順方向電流

相関色温度は、駆動電流の変化に伴ってわずかにシフトする可能性があります。この曲線は、動作電流範囲全体におけるCCTの安定性または変動を示しており、一貫した白色点が要求される色重視のアプリケーションにおいて重要です。

4.4 相対分光分布

分光パワー分布グラフは、各波長で放射される光の強度を示します。蛍光体コーティングを施したブルーチップに基づくクールホワイトLEDの場合、スペクトルは通常、チップからの支配的な青のピークと、蛍光体からのより広い黄/緑/赤の放射帯を示します。ピーク波長（λp）とスペクトル幅は、演色評価数（CRI）と光の知覚色に影響を与えます。

4.5 標準放射パターン

極座標放射パターンは、光強度の空間分布を描きます。本LEDはランバート放射パターンを特徴とし、光度は視野角の余弦に比例します。視野角（2θ1/2）は120度と規定されており、強度がピーク値の半分に低下する角度が中心軸から±60度であることを意味します。

5. 機械的およびパッケージ情報

物理的寸法とパッケージ設計は、PCBレイアウト、光学設計、熱管理にとって重要です。

5.1 パッケージ寸法

データシートには、LEDパッケージの詳細な寸法図が含まれています。すべての寸法はミリメートルで提供されます。この図には、全長、全幅、全高、はんだパッドの位置とサイズ、および機械的基準や公差などの主要な特徴が含まれます。設計者は、正確なPCBフットプリント作成のためにこの図を参照する必要があります。

5.2 極性識別

パッケージ図または関連する注記には、アノード端子とカソード端子が明確に示されているはずです。正しい極性接続は、デバイス動作に不可欠です。通常、カソードはノッチ、ドット、短いリード、またはPCBフットプリント上の異なるパッド形状でマークされている場合があります。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

デバイスの完全性と信頼性を維持するには、適切な取り扱いとはんだ付けが必要です。

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

本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。プラスチックパッケージや内部ワイヤボンドへの損傷を防ぐため、ピーク温度と液相線以上の時間を注意深く制御した標準的な鉛フリーリフロープロファイルに従う必要があります。

6.2 湿気感受性および保管

本デバイスには湿気感受性レベル（MSL）の定格があります。データシートではレベル1が規定されており、これはバッグを開封する前であれば、30°C/85% RH以下で無期限に保管できることを意味します。ただし、特定の保管条件が推奨されています：開封前は30°C/90% RH以下で保管、開封後は30°C/85% RH以下で保管。規定のフロアライフを超過した場合、または乾燥剤インジケータが湿気の侵入を示した場合は、リフローはんだ付け前に60±5°Cで24時間のベーキング前処理が必要です。

6.3 アプリケーションにおける熱管理

信頼性の高い動作と高い光出力を維持するためには、本LEDを金属基板PCB（MCPCB）または優れた熱伝導性を持つ他の基板に実装する必要があります。連続動作中に接合温度を最大定格を十分に下回るレベルに保つように、はんだパッドからヒートシンクまでの熱経路を設計する必要があります。熱界面材料の使用と十分なヒートシンクを強く推奨します。

6.4 電気的保護

デバイスに何らかのESD保護が内蔵されている場合もありますが、逆バイアス動作用には設計されていません。電圧スパイク、逆接続、その他の電気的過負荷状態からの損傷を防ぐため、直列の電流制限抵抗や並列の過渡電圧抑制ダイオードなどの外部保護を回路設計で考慮すべきです。

7. 包装および発注情報

LEDは、自動実装用の防湿包装で供給されます。

7.1 キャリアテープおよびリール仕様

デバイスはエンボス加工されたキャリアテープに包装され、リールに巻き取られています。標準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。ピックアンドプレース装置との互換性を確保するため、キャリアテープのポケット、カバーテープ、およびリール自体の詳細な寸法がデータシートに提供されています。

7.2 製品ラベル

リールラベルには、トレーサビリティと正しい適用のための重要な情報が含まれています：顧客部品番号（CPN）、メーカー部品番号（P/N）、ロット番号、梱包数量（QTY）、および光束（CAT）、色（HUE）、順方向電圧（REF）の特定のビンコード。湿気感受性レベル（MSL-X）も表示されています。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 駆動回路設計

最大1Aを供給可能な適切な定電流LED駆動ICまたは回路を選択してください。駆動回路は順方向電圧範囲（2.95V-3.95V）を考慮し、必要な保護機能（過電流、過熱、開放/短絡）を含める必要があります。フラッシュ用途では、駆動回路が高いピークパルス電流を処理できることを確認してください。

8.2 光学設計

120度のランバート放射パターンは、多くの一般照明用途に適しています。集光ビーム（例：トーチライト）の場合は、反射器やレンズなどの二次光学部品が必要になります。小型パッケージサイズは、コンパクトな光学システム設計を容易にします。

8.3 熱設計

予想される消費電力（IF * VF）を計算し、熱抵抗（Rth）を使用してPCBの熱基準点に対する接合温度上昇を推定します。特に高温環境や密閉器具内では、システムのヒートシンクがTjを安全限界内に保つのに十分であることを確認してください。高出力連続動作では、能動冷却（ファン）が必要になる場合があります。

9. 技術比較および市場ポジショニング

本LEDは、コンパクトなSMDパッケージでありながら高い光束（245 lm）と高効率（72 lm/W）を組み合わせることで市場に位置づけられます。主な差別化要因には、面照明に適した広い120度の視野角、色と光束の一貫性のための明確に定義されたビニング構造、厳格な環境規格（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）への準拠が含まれます。標準的なミッドパワーLEDと比較して、より高い単点輝度を提供し、カメラフラッシュのような集光光源を必要とする用途に適しています。専用フラッシュLEDと比較して、一般照明タスクにおいてより良い効率と広い視野角を提供する可能性があります。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 トーチモードとパルスモードの電流定格の違いは何ですか？

トーチモード（最大350 mA）は連続DC動作を指します。パルスモード（最大1000 mA）は、カメラフラッシュで使用されるような短時間の高電流バーストを指し、過熱を防ぐためにパルス幅、デューティサイクル、サイクル数に厳格な制限があります。

10.2 なぜこのLEDにとって熱管理がそれほど重要なのですか？

小型パッケージでの高消費電力（1Aで最大約4W）は、高い熱流束をもたらします。過度の接合温度は、光束維持率の低下（時間経過に伴う光出力の減少）を加速し、色座標をシフトさせる可能性があります。最終的には致命的な故障を引き起こすこともあります。信頼性のため、適切なヒートシンクは必須です。

10.3 リチウムイオン電池から直接このLEDを駆動できますか？

できません。リチウムイオン電池の電圧（通常3.0V-4.2V）は無制御であり、LEDの最大順方向電圧を超えたり、過剰な電流を引き起こしたりする可能性があります。安定した、安全で一貫した性能を確保するためには、定電流駆動回路が必須です。

10.4 型番ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3Xをどのように解釈すればよいですか？

型番は主要なビン情報をエンコードしています：'NB5060'は5060カラービン（5000-6000K CCT）を示します。'J6'は光束ビン（220-250 lm）を示します。'2932'（この部品の仕様表の文脈から暗示）は順方向電圧ビン（2.95-3.25V）を示します。'F3X'は特定の光学またはパッケージバリアントを指す可能性があります。

11. 設計および使用事例

11.1 携帯電話カメラフラッシュモジュール

この用途では、LEDは専用のフラッシュ駆動ICによって駆動されます。設計は、短時間（例：400ms）で非常に高い瞬時電流（最大1Aパルス）を供給して明るいフラッシュを生成することに焦点を当てています。主な課題は、携帯電話の限られた空間内で高いピーク消費電力を熱的に管理すること、および駆動回路がバッテリーから必要な電流を供給できることを確保することです。LEDの高効率は、フラッシュの明るさを最大化しながらバッテリー消耗を最小限に抑えるのに役立ちます。

11.2 ポータブル作業灯またはトーチ

ハンドヘルドトーチの場合、複数のLEDがMCPCB上に使用される可能性があります。バックまたはブースト定電流駆動回路（バッテリー構成に依存）が調光可能な輝度レベルを提供します。設計は堅牢な熱管理を重視しています—MCPCBはヒートシンクとして機能する十分な大きさのアルミハウジングに取り付けられます。広い120度のビーム角は良好な照射範囲を提供し、複雑な光学系の必要性を低減する可能性があります。

12. 動作原理

これは蛍光体変換型白色LEDです。コアは窒化インジウムガリウム（InGaN）で作られた半導体チップであり、順バイアスをかけると（エレクトロルミネセンス）青色光を放射します。この青色光の一部は、チップをコーティングしているセリウム添加ヤグ（YAG:Ce）蛍光体の層によって吸収されます。蛍光体は青色光子の一部を、黄色/緑色スペクトルのより長い波長にダウンコンバートします。残りの青色光と変換された黄色光の混合は、人間の目には白色光として知覚されます。青色と黄色の放射の正確な比率は、蛍光体の組成と厚さによって制御され、相関色温度（CCT）を決定します—この場合はクールホワイト（5000-6000K）です。

13. 技術トレンドと背景

本デバイスは、固体照明における進行中のトレンドを反映しています：発光効率（ルーメン/ワット）の向上、より厳格なビニングによる色の一貫性の改善、環境規制への準拠です。より小型のパッケージからのより高い光束への要求は、熱管理技術と蛍光体技術の限界に挑戦しています。将来の進化には、より高いCRIと温度・時間に対するより良い色安定性のための新しい蛍光体材料、およびパッケージサイズと熱抵抗をさらに低減するチップスケールパッケージ（CSP）設計が含まれる可能性があります。これらの高輝度LEDをIoTアプリケーション向けのインテリジェントで接続された照明システムに統合することも重要なトレンドです。