ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H LED データシート - ウォームホワイト - 210lm @ 1A - 3.2V 標準 - 120° 視野角 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、ELCH07-NB2025J5J7283910-F3Hの完全な技術仕様を提供します。これは、厳しい照明用途向けに設計された高性能表面実装LEDです。本デバイスはInGaNチップ技術を採用し、相関色温度(CCT)が2000Kから2500Kの範囲のウォームホワイト光を生成します。その主な設計目標は、コンパクトなパッケージ内での高い発光効率であり、明るく高品質な照明を必要とするスペース制約のあるアプリケーションに適しています。

このLEDの中核的な利点には、順方向電流1000mAにおける典型的な光束210ルーメン、およびそれに伴う61.7ルーメン/ワットという高い光学効率が含まれます。8KV (HBM)定格の堅牢なESD保護を内蔵し、RoHS、REACH、ハロゲンフリー要件を含む主要な業界規格に準拠しています。対象市場は多岐にわたり、信頼性と性能が重要なコンシューマーエレクトロニクス、自動車照明、一般照明、および特殊照明アプリケーションを含みます。

2. 技術パラメータの詳細解釈

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発生す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。

• DC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DC電流です。
• ピークパルス電流: 1200 mA。この高電流は、特定のパルス条件下でのみ許容されます：パルス幅400 ms、オフ時間3600 ms、最大30,000サイクル。これはカメラフラッシュアプリケーションに典型的です。
• 接合温度 (Tj): 145 °C。半導体接合部で許容される最大温度です。この限界を超えると、劣化の加速や故障のリスクがあります。
• 動作温度および保管温度: -40°C から +85°C (動作)、-40°C から +100°C (保管)。
• 電力損失（パルスモード）: 4.74 W。パルス動作中にパッケージが放散できる最大電力で、熱管理に大きく依存します。
• 視野角 (2θ_1/2): 120度。この広い視野角は、ほぼランバート型の放射パターンを示しており、面照明に適しています。

重要な注意点: これらの最大定格に近い、または最大定格で長時間動作することは、信頼性の低下や永久的な損傷につながるため、強く推奨されません。複数の最大定格を同時に適用することはできません。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは標準試験条件(Ts=25°C)下で測定され、デバイスの典型的な性能を表します。

• 光束 (I_v): I_F=1000mAにおいて、最小180 lm、典型的210 lm。測定許容差は±10%です。
• 順方向電圧 (V_F): I_F=1000mAにおいて、2.85Vから3.95Vの範囲。典型的な値は約3.2Vです。測定許容差は±0.1Vです。すべての電気的および光学的データは、自己発熱効果を最小限に抑えるために50 msパルスを使用して試験されます。
• 色温度 (CCT): 2000Kから2500Kで、ウォームホワイトの外観を定義します。

性能は、光束劣化が30%未満であることを基準とした1000時間の信頼性試験によって保証されています。すべての信頼性試験は、1.0 cm x 1.0 cmの金属基板プリント回路板(MCPCB)を使用した良好な熱管理を前提としています。

2.3 熱特性および信頼性特性

効果的な熱管理は、LEDの性能と寿命にとって最も重要です。主要な熱パラメータは以下の通りです：

• 接合温度 (Tj max): 145°C。
• 基板温度 (T_s): I_F=1000mAで動作する際、70°C以下に維持する必要があります。このパラメータはシステムの熱設計にとって極めて重要です。
• はんだ付け温度: リフローはんだ付け中、ピーク温度260°Cに耐えます。
• 許容リフローサイクル数: 最大2サイクル。
• 湿気感受性レベル (MSL): レベル1。これは最も堅牢なレベルであり、ベーキングが必要になる前に、≤30°C/85% RHの条件下で無制限のフロアライフを示します。これにより、取り扱いと保管が簡素化されます。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDはビンに分類されます。本デバイスは3次元のビニングシステムを使用しています。

3.1 順方向電圧ビニング

LEDは、1000mAにおける順方向電圧降下によって3つのビンにグループ分けされます：

• ビン 2832: V_F= 2.85V から 3.25V
• ビン 3235: V_F= 3.25V から 3.55V
• ビン 3539: V_F= 3.55V から 3.95V

これにより、設計者は一貫したドライバ性能を得るために、類似した電気的特性を持つLEDを選択できます。

3.2 光束ビニング

LEDは、1000mAにおける総光出力によって分類されます：

• ビン J5: I_v= 180 lm から 200 lm
• ビン J6: I_v= 200 lm から 250 lm
• ビン J7: I_v= 250 lm から 300 lm

品番の"J5"は、この特定のデバイスがJ5輝度ビンに該当することを示しています。

3.3 色度（カラー）ビニング

色は、CIE 1931色度図上のウォームホワイト領域内で定義されます。品番の"2025"は、この図上の特定の四角形領域に対応し、このビン内のすべてのLEDが非常に類似した色度座標(x, y)を持つことを保証し、2000Kから2500Kの間で一貫したウォームホワイトの色外観をもたらします。色度座標の測定許容差は±0.01です。

4. 性能曲線分析

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流 (V-I 曲線)

V-I曲線は非線形の関係を示しています。順方向電圧は電流とともに増加し、非常に低い電流では約2.6Vから始まり、1200mAでは約3.6Vまで上昇します。この曲線は、電流制限回路または定電流ドライバの設計に不可欠です。

4.2 相対光束 vs. 順方向電流

光出力は電流とともにサブリニアに増加します。出力は0mAから1000mAまで大幅に増加しますが、最高電流では効率低下（ドループ）により増加率が低下する可能性があります。これは、高電流密度で内部効率が低下するLEDに共通の現象です。これは、最適な効率を得るために推奨電流で動作することの重要性を強調しています。

4.3 相関色温度 (CCT) vs. 順方向電流

CCTは動作電流範囲全体で比較的安定しており、約1900Kから2400Kの間でわずかに変動するだけです。この安定性は、調光や駆動電流の変化にもかかわらず、一貫した色温度が要求されるアプリケーションにとって極めて重要です。

4.4 分光分布および放射パターン

相対分光分布プロットは、蛍光体変換型白色LEDに特徴的な広い発光スペクトルを示しており、青色領域（InGaNチップからの）にピーク波長(λ_p)を持ち、蛍光体からの広い黄色/赤色の発光があります。典型的な放射パターンはランバート型（余弦則）であり、120度の視野角を持つ滑らかで広いビームを示す極座標プロットによって確認されています。X軸とY軸での強度はほぼ同一です。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

LEDは表面実装デバイス(SMD)パッケージで提供されます。パッケージ図面（ここでは再現されていませんが、データシート8ページで参照）には、長さ、幅、高さ、パッドレイアウトなどの重要な寸法が記載されています。特に指定がない限り、公差は通常±0.1 mmです。図面には、光学レンズ形状、カソードマーキング、PCB設計のための推奨はんだパッドフットプリントなどの主要な特徴が含まれており、これは適切なはんだ付け、熱伝導、および光学アライメントを確保するために不可欠です。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

• リフローはんだ付け: デバイスはピークはんだ付け温度260°Cに耐えます。最大2回のリフローサイクルに耐えることができます。
• 熱管理: 指定されている通り、1000mAにおいて基板温度は70°Cを超えてはなりません。これには、適切なPCB（例：MCPCBまたは十分な熱ビアを持つ設計）の使用、およびアプリケーションのデューティサイクルと周囲条件に応じて追加のヒートシンクが必要になる場合があります。
• 保管: MSLレベル1デバイスとして、通常の工場条件(≤30°C/85% RH)下では特別な乾燥保管は必要ありません。
• 取り扱い: 最大8KVまで定格された統合ESD保護が施されていますが、より高エネルギーの事象には依然として脆弱である可能性があるため、標準的なESD予防措置を講じる必要があります。

7. 梱包および発注情報

LEDは、自動ピックアンドプレース実装用のエンボス加工キャリアテープに供給されます。各リールには2000個が含まれ、最小発注数量は1000個です。キャリアテープの寸法はデータシートに指定されており、実装中の正しい向きを確保するための極性インジケータが含まれています。リール上の製品ラベルには、顧客部品番号(CPN)、メーカー部品番号(P/N)、ロット番号、数量、および3つのビニングコード：CAT（光束ビン）、HUE（カラービン）、REF（順方向電圧ビン）、ならびにMSLレベルが記載されています。

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

• 携帯電話カメラフラッシュ: 高いパルス電流能力(1200mA)と高い光束により、モバイルデバイスでのストロボまたはトーチライトとして使用するのに理想的です。
• 一般照明: 屋内照明、装飾照明、ステップライト、非常口サイン、その他の建築照明またはアクセント照明。
• バックライト: ウォームホワイト光を必要とするTFTディスプレイバックライトユニットに適しています。
• 自動車照明: 車内（アンビエント照明、ダッシュボード照明）および車外アプリケーション（特定の自動車認定要件による）の両方。

8.2 設計上の考慮事項

• ドライバ設計: 順方向電圧ビンと希望の動作電流（例：連続動作の場合は350mA、パルスフラッシュの場合は最大1200mA）に合わせて調整された定電流ドライバを使用してください。
• 熱設計: これが最も重要な側面です。LED接合部から周囲への必要な熱抵抗を計算し、T_jおよびT_sを限界内に保つようにします。高電流アプリケーションでは、MCPCBまたは絶縁金属基板(IMS)の使用を強くお勧めします。
• 光学設計: 120度のランバート型パターンは、広く均一な照明に適しています。集光ビームの場合は、二次光学部品（レンズ、リフレクタ）が必要になります。

9. 技術比較および差別化

こ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、このLEDの主要な差別化機能は以下のように推測できます：

• ウォームホワイトでの高効率: ウォームホワイト(2000-2500K)のCCT範囲で61.7 lm/Wを達成することは注目すべき性能ポイントです。クールホワイトと比較して、ウォームなCCTでは効率が低下することが多いためです。
• 堅牢なパルス処理能力: 定義された条件下での1200mAのパルス定格は、カメラフラッシュアプリケーションに特化した要件に合わせて調整されています。
• 統合された高レベルESD保護: 8KV HBM保護は一般的な業界レベルを上回っており、取り扱いおよびエンドユースにおけるより高い堅牢性を提供します。
• 包括的なコンプライアンス: RoHS、REACH、およびハロゲンフリー規格を満たしており、これは現代のエレクトロニクス、特にコンシューマーおよび自動車市場にとって不可欠です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを1000mAで連続駆動できますか？

A: DC順方向電流の絶対最大定格は350mAです。1000mAの値は光束を規定するための試験条件であり、通常はパルス動作（フラッシュなど）に関連付けられます。連続動作の場合は、350mAを超えてはならず、効果的な熱管理を通じて基板温度(T_s)を70°C以下に維持する必要があります。

Q: 品番の"2025"は何を意味しますか？

A: 色度（カラー）ビンを指します。このビン内のLEDは、CIE図上の定義された領域内の色度座標を持ち、相関色温度が2000Kから2500Kの間のウォームホワイト色をもたらします。

Q: 12V電源で何個のこのLEDを直列に駆動できますか？

A: 典型的なV_Fが~3.2Vの場合、理論的には3個のLEDを直列に駆動できます（3 * 3.2V = 9.6V）。これにより、電流レギュレータのためのヘッドルームが残ります。ただし、ビニングからの最大および最小V_F(2.85Vから3.95V)を考慮し、直列ストリング内のすべてのユニットにわたってこの範囲を扱えるようにドライバを設計する必要があります。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 低電流を超えるあらゆる動作では、必要です。データシートでは、1000mAにおいて基板温度が≤70°Cでなければならないことが明示されており、すべての信頼性データは1cm²のMCPCBを使用することを前提としています。より低い電流での連続動作の場合でも、T_j <145°Cを確保するために熱解析が必要です。

11. 実用例

設計事例：ポータブルワークライト

設計者は、バッテリー駆動の高出力ワークライトを作成しています。高いルーメン出力と目に優しいウォームホワイト色のために、このLEDを選択します。3.7Vのリチウムイオン電池を使用する計画です。LEDを駆動するために、効率と寿命を確保するために350mAのDC最大値未満の300mAに設定された昇圧定電流ドライバを選択します。回路基板とヒートシンクの両方の役割を果たすコンパクトなアルミニウムPCBを設計し、LEDの熱パッドが熱ビアに接続された大きな銅面に適切にはんだ付けされるようにします。広い120度のビーム角は、追加の光学部品なしで良好なエリアカバレッジを提供します。MSLレベル1の定格により、製造施設での組立プロセスが簡素化されます。

12. 動作原理の紹介

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す。順方向電圧が印加されると、電子と正孔がチップ内で再結合し、主にスペクトルの青色領域で光子を放出します。この青色光は、チップ上またはその近くに堆積された蛍光体コーティング層（通常はYAG:Ceまたは類似品）に衝突します。蛍光体は青色光の一部を吸収し、黄色および赤色光として再放出します。残りの青色光と蛍光体からの広帯域の黄色/赤色光の混合は、人間の目には白色光として知覚されます。青色光と蛍光体変換光の正確な比率が相関色温度(CCT)を決定します。赤/黄色の含有量が高いほど、この2000-2500Kデバイスの場合のように、より暖かい白色光になります。

13. 技術トレンド

LED業界は、この種のデバイスに関連するいくつかの主要な方向性に沿って進化し続けています：

• 効率向上 (lm/W): チップエピタキシー、蛍光体技術、およびパッケージ設計の継続的な改善により、同じ光出力に対してより高い発光効率が促進され、エネルギー消費と熱負荷が低減されます。
• 色品質と一貫性の向上: 蛍光体システムとビニングプロセスの進歩により、ウォームホワイトLEDであっても、より厳しい色公差（より小さなビン領域）とより高い演色評価数(CRI)値が実現されています。
• 高出力密度と信頼性の向上: パッケージ材料と熱界面技術が改善され、寿命(L70、L90指標)を維持または向上させながら、より高い駆動電流と電力損失が可能になっています。
• 統合と小型化複数のLEDチップ、ドライバ、および制御回路を単一のよりスマートなモジュールに統合する傾向があります。ただし、このような個別の高出力LEDは、光学および熱設計において最大限の柔軟性を必要とするアプリケーションにとって依然として不可欠です。
• センシングのためのパルス性能: 照明以外のアプリケーション、例えばLiDARや3Dセンシングのための構造化光などでは、非常に短い高電流パルスを正確なタイミングで処理する能力がますます重要になっています。