ELCS14G-NB2530J6J7293910-F3Y LED データシート - パッケージ 2.5x3.0mm - 順電圧 2.95-3.95V - 光束 220lm @1A - ウォームホワイト 2500-3000K - 日本語技術文書

13. 技術トレンド

ELCS14G-NB2530J6J7293910-F3Yは、コンパクトなフォームファクタで高い光束出力と優れた効率を必要とするアプリケーション向けに設計された、高性能な表面実装型LEDです。このデバイスはInGaNチップ技術を利用し、相関色温度（CCT）範囲が2500Kから3000K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、小さな占有面積を維持しながら高い光束を提供することにあり、スペースに制約のある設計に適しています。このLEDの中核的な利点には、駆動電流1000mAにおける標準光束220ルーメン、および約63.77ルーメン/ワットという高い光学効率が含まれます。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、一般照明、および特殊照明アプリケーションに及びます。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 絶対最大定格

デバイスは、長期信頼性を確保するために厳格な制限内で動作するように規定されています。絶対最大定格は、それを超えると永久的な損傷が発生する可能性のある境界を定義します。連続（トーチモード）動作におけるDC順電流定格は350mAです。パルス動作では、特定のデューティサイクル（400msオン、3600msオフ、30000サイクル）の下で、ピークパルス電流1000mAが許容されます。最大接合温度は145°Cで、動作温度範囲は-40°Cから+85°Cです。デバイスは、最大2回のリフローサイクルに対して260°Cのはんだ付け温度に耐えることができます。これらのLEDは逆バイアス動作用に設計されていないことに注意することが重要です。接合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、これは熱管理設計における重要なパラメータです。

2.2 電気光学特性

主要な性能パラメータは、はんだパッド温度（Ts）25°Cの制御条件下で測定されます。主な特性は光束（Iv）であり、IF 1000mAにおける標準値は220ルーメンで、ビニング構造に従って最小200 lm、最大300 lmです。この電流における順電圧（VF）は、2.95V（最小）から3.95V（最大）の範囲にあり、標準値は3.45Vです。相関色温度は2750Kを中心とし、2500Kから3000Kの範囲です。すべての電気的および光学的データは、測定中の自己発熱効果を最小限に抑え、データが著しい温度上昇前のLEDの性能を表すように、50msパルス条件を使用してテストされます。

3. ビニングシステムの説明

製品は、光束、順電圧、色度（色座標）という3つの主要パラメータに基づいてグループ分けされています。このビニングにより、アプリケーション設計における一貫性が確保されます。

3.1 光束ビニング

光束はコードJ6でビニングされています。このビンは、1000mA駆動時の光束範囲を最小200 lmから最大300 lmと規定し、標準値は220 lmです。

3.2 順電圧ビニング

順電圧はコード2939でビニングされています。このビンは、1000mA時のVF範囲を2.95Vから3.95Vと定義し、標準値は3.45Vです。

3.3 色度ビニング

色はコード2530でビニングされています。これは、CIE 1931色度図上の特定の領域を指し、2500Kから3000KのCCTを持つウォームホワイト色に対応します。色の一貫性を確保するため、ビン構造は特定の(x, y)座標境界によって定義されています。色座標の測定許容差は±0.01です。

4. 性能曲線分析

4.1 順電圧 vs. 順電流

順電圧（VF）と順電流（IF）の関係は、ダイオードの典型的な動作として非線形です。曲線は、IFの増加に伴ってVFが増加することを示しています。設計者はこの曲線を使用して、異なる動作電流におけるLED両端の電圧降下を推定します。これは、駆動回路の設計や電力損失の計算にとって極めて重要です。

4.2 相対光束 vs. 順電流

この曲線は、駆動電流に対する光出力の関係を示しています。当初、光束は電流とほぼ直線的に増加しますが、より高い電流では、接合温度の上昇やその他の半導体物理学的効果により、効率低下（効率の低下）の兆候を示すことがあります。この曲線は、明るさと効率のバランスを取るための最適な動作点を決定するのに役立ちます。

4.3 CCT vs. 順電流

相関色温度は駆動電流によって変化することがあります。この曲線は、動作電流範囲にわたるCCTの変動を示しています。このウォームホワイトLEDの場合、CCTは電流範囲全体で比較的安定しており、約2500Kから3000Kの間に留まります。これは、一貫した色の見えが要求されるアプリケーションにとって重要です。

4.4 相対分光分布

分光パワー分布（SPD）グラフは、各波長で放出される光の強度を示しています。白色LEDの場合、これは通常、InGaNチップからの広い青色のピークと、蛍光体からのより広い黄色/赤色の発光を示します。ピーク波長（λp）とスペクトルの形状が、光の演色性を決定します。

4.5 代表的な指向性パターン

極座標の指向性パターンは、光の空間分布を示します。このデバイスはランバート放射パターンを特徴としており、光度は視野角の余弦に比例します。強度がピーク値の半分に低下する視野角（2θ1/2）は、120度（許容差±5°）と規定されています。この広い視野角は、一般照明アプリケーションに適しています。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

LEDはコンパクトな表面実装デバイス（SMD）パッケージに収められています。パッケージ寸法は、型番の2530が示すように、長さ2.5mm、幅3.0mmです。詳細な寸法図には、LED本体、はんだパッド（アノードおよびカソード）、および機械的特徴の正確な寸法が提供されています。極性は、通常カソードインジケータで、パッケージ上に明確にマークされています。はんだパッドの設計は、電気的接続、そしてより重要なことに、放熱の両方にとって重要です。PCB上の適切なフットプリントは、良好なはんだ接続の信頼性と、LED接合からプリント基板への最適な熱伝達を確保します。

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

デバイスは最大はんだ付け温度260°Cに耐えられ、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（パッケージのクラックや内部剥離の原因となる）を避けるために、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。ピーク温度と液相線以上の時間は制御する必要があります。

6.2 保管および取り扱い

LEDは湿気に敏感です（MSLレベルが規定されています）。防湿バッグは、部品を使用する準備ができるまで開封しないでください。バッグが開封された場合、または指定されたフロアライフを超えた場合は、吸収された湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象（パッケージのクラック）を防ぐために、ベーキング前処理（例：60±5°C、24時間）が必要です。

6.3 熱管理

効果的な熱管理は、性能と寿命を維持するために最も重要です。LEDは、適切な金属基板PCB（MCPCB）または良好な熱伝導性を持つ他の基板に実装する必要があります。8.5°C/Wの熱抵抗は接合からはんだパッドまでの値です。特に連続動作中に接合温度を最大定格145°Cを十分に下回るように保つためには、周囲環境へのシステム全体の熱抵抗を管理する必要があります。長時間（1時間を超える）最大温度で動作することは避けるべきです。

6.4 電気的保護

デバイスにはいくつかのESD保護機能があるかもしれませんが、逆バイアス用には設計されていません。電流を制限し、電圧トランジェントから保護するためには、外部の直列抵抗または定電流ドライバが不可欠です。電流制限がない場合、電圧のわずかな増加が、破壊的な可能性のある大きな電流の増加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は防湿梱包で供給されます。通常、エンボス加工されたキャリアテープに載せられ、リールに巻かれて納品されます。標準リールには3000個が含まれ、最小発注数量は1000個です。リール上の製品ラベルには、重要な情報が含まれています：品番（P/N）、ロット番号（LOT NO）、梱包数量（QTY）、および光束（CAT）、色（HUE）、順電圧（REF）の特定のビンコード。MSLレベルも表示されています（MSL-X）。キャリアテープとリールの寸法は、自動ピックアンドプレースマシンのセットアップを容易にするために提供されています。

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

• モバイルデバイスカメラフラッシュ：高いパルス電流能力（1000mA）と高い光束出力により、スマートフォンやデジタルカメラのカメラフラッシュ/ストロボアプリケーションに適しています。
• トーチおよび携帯用照明：デジタルビデオカメラ、ハンドヘルドトーチ、その他の携帯用照明デバイスに使用されます。
• 一般照明および装飾照明：室内照明、アクセント照明、ステップライト、非常口サイン、その他のウォームホワイト光の恩恵を受ける建築的または装飾的アプリケーションに最適です。
• TFTバックライト：中小型ディスプレイの高輝度バックライト光源として使用できます。
• 自動車照明：関連する自動車規格を満たすことを条件に、内装（アンビエント照明、読書灯）および外装（補助照明）の自動車アプリケーションの両方に適しています。

8.2 設計上の考慮事項

• ドライバの選択：所望の動作電流（最大350mA DCまたは1000mAパルス）に適した定電流ドライバを使用してください。ドライバのコンプライアンス電圧がLEDの最大VFを超えることを確認してください。
• PCBレイアウト：LEDパッドの下に十分な銅面積または熱ビアを設けてヒートシンクとして機能するようにPCBを設計してください。これは、発生する数ワットの熱（電力≈ VF * IF）を放散するために極めて重要です。
• 光学設計：ランバート型の120度視野角では、フラッシュやスポットライティングなどの特定のアプリケーションで所望のビームパターンを実現するために、二次光学系（レンズ、リフレクター）が必要になる場合があります。
• 色の一貫性：厳密な色合わせを必要とするアプリケーションでは、同じ製造ロットのLEDを使用するか、厳しいビニング要件を指定してください。

9. 技術比較および差別化

標準的なミッドパワーLEDと比較して、このデバイスはそのパッケージサイズ（2.5x3.0mm）に対して大幅に高い光束を提供します。1Aにおける約64 lm/Wの標準効率は競争力があります。主な差別化要因は、高光束出力、コンパクトなSMDパッケージでのウォームホワイト色温度、およびパルス動作に対する堅牢な仕様の組み合わせです。これは、より小さく低電力のLEDと、より大きく高電力のCOB（Chip-on-Board）LEDの間のニッチを埋めます。光束、電圧、色に対して定義されたビニング構造は、設計者に予測可能な性能を提供し、広範なシステムキャリブレーションの必要性を減らします。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: DC順電流（350mA）とピークパルス電流（1000mA）の違いは何ですか？

A: DC順電流（350mA）は、損傷のリスクなく連続的に印加できる最大電流です。ピークパルス電流（1000mA）は、接合を冷却するための長いオフ時間（この場合は3600ms）を持つ非常に短い時間（この場合は400ms）のみ印加できる、はるかに高い電流です。これはカメラフラッシュアプリケーションで典型的です。

Q: 光束ビンJ6（200-300 lm）をどのように解釈すればよいですか？

A: これは、ビンJ6とラベル付けされたLEDは、1000mAでテストしたときに、測定された光束が200から300ルーメンの間になることを意味します。標準値は220 lmです。設計では、最小光出力を確保するために最小値（200 lm）を使用するのが保守的です。

Q: なぜ熱管理がそれほど強調されているのですか？

A: LEDの性能は接合温度の上昇とともに低下します。光束出力は減少し、順電圧はシフトし、色が変化する可能性があります。より重要なことに、高温での動作はLEDの寿命を劇的に短縮します。8.5°C/Wの熱抵抗は、半導体接合からはんだパッドまでの経路です。接合を冷たく保つために、残りの経路（PCB、ヒートシンク）を設計する必要があります。

Q: このLEDを3.3Vまたは5V電源から直接駆動できますか？

A: いいえ。LEDは電流駆動デバイスです。電圧源に直接接続すると、制御されない電流が流れ、最大定格を超えてLEDを瞬時に破壊する可能性があります。電源電圧とLEDのVFに基づいて計算された定電流ドライバまたは直列抵抗などの電流制限機構を使用する必要があります。

11. 実用的な使用例

ケース1: スマートフォンカメラフラッシュモジュール：設計者は、スマートフォン用のデュアルLEDフラッシュを作成しています。専用のフラッシュドライバICによって並列駆動される2つのこのLEDを使用します。ドライバは、カメラソフトウェアによって制御される時間、1000mAのパルス電流を供給します。コンパクトなサイズにより、カメラレンズの隣にモジュールを収めることができます。フラッシュシーケンス中に発生する熱を管理するために、LEDの下のフレキシブルPCB上に小さな金属スラグを設計します。

ケース2: 建築用ステップ照明：商業ビルの階段踏面を照らすために、エンジニアはチャネル付きの薄型アルミ押出材を設計します。複数のLEDがチャネルに沿って配置され、連続動作のために300mA（DC最大値以下）の定電流LEDドライバによって駆動されます。ウォームホワイト光（2750K）は良好な視認性と雰囲気を提供します。アルミ押出材は、ハウジングとヒートシンクの両方として機能し、長期信頼性を確保します。

12. 動作原理の紹介

このLEDは、半導体物理学に基づく固体光源です。順電圧を印加すると、電子と正孔がチップのバンドギャップを越えて再結合する際に青色光を発するインジウムガリウムナイトライド（InGaN）チップを使用しています。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材料の層によって、部分的に長波長（黄色、赤色）に変換されます。残りの青色光と蛍光体変換光の混合により、白色光として知覚されます。蛍光体組成の特定の比率が、発光する白色光の相関色温度（CCT）および演色評価数（CRI）を決定します。

13. 技術トレンド

LED技術の一般的なトレンドは、より高い効率（ワット当たりのルーメン数の増加）、改善された色品質（より高いCRIとより正確な色の一貫性）、および増加した電力密度（より小さなパッケージからのより多くの光）に向かっています。また、より高い動作温度下での信頼性の向上と寿命の延長に向けた強い推進力もあります。パッケージングにおいては、パッケージ自体内での光取り出し効率と熱管理の改善を目指した進歩があります。白色LEDの場合、蛍光体技術は、温度と時間にわたってより安定した性能を提供し、より広い範囲の色温度とスペクトル品質を可能にするために進化し続けています。このデータシートで説明されているデバイスは、これらの進行中のトレンドにおける成熟点を表しており、対象アプリケーションに対して性能、サイズ、コストのバランスを提供します。