ELXI-NB5060J6J8293910-F3H LED データシート - 5.0x6.0mm パッケージ - 順電圧 3.3V - 光束 260lm - 白色 5500K - 技術文書

1. 製品概要

ELXI-NB5060J6J8293910-F3Hは、コンパクトなフォームファクタにおいて高光束出力と信頼性を要求され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白色LEDです。InGaNチップ技術を採用し、優れた効率と一貫した色性能を実現します。主な設計ターゲットは、携帯機器のカメラフラッシュ、ポータブル照明、およびスペースと電力効率が重要な各種屋内・装飾照明アプリケーションです。

1.1 中核的利点

本デバイスは、要求の厳しいアプリケーションに適した複数の主要な利点を提供します。携帯電話などのスペース制約のある設計に不可欠な、非常にコンパクトなパッケージフットプリントを特徴とします。駆動電流1000mAで標準光束260ルーメンを実現し、高輝度出力を提供します。8KV（HBM）定格の堅牢なESD保護を内蔵し、取り扱いと組立時の信頼性を向上させています。RoHS、REACH、ハロゲンフリー規制に完全準拠しており、厳格な環境基準を持つグローバル市場に適しています。製品はまた、総光束や色座標などの主要パラメータでグループ分け（ビニング）されており、均一な光出力を必要とするアプリケーション向けに、ロット生産における一貫性を保証します。

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技術パラメータについて、設計エンジニアにとっての重要性を説明しながら、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。これらは推奨動作条件ではありません。

• 順方向直流電流 (I_F)): 350 mA。これはLEDに印加できる最大連続直流電流です。この値を超えると過熱や致命的な故障のリスクがあります。
• ピークパルス電流 (I_パルス)): 400ms ON、3600ms OFF（デューティ比10%）で1000 mA。この定格はフラッシュアプリケーションにとって重要であり、カメラフラッシュに典型的な短時間の高電流パルスをLEDが処理できることを示しています。
• 接合温度 (T_J)): 115°C。半導体接合自体の最大許容温度です。この限界値付近での長時間動作は、光束減衰を加速し寿命を縮めます。
• 動作・保管温度: -40°C ～ +85°C。この広い範囲により、低温保管から高温動作環境まで、様々な環境条件下での信頼性の高い性能を保証します。
• 電力損失（パルスモード）: 3.95 W。これはパルス動作中にパッケージが放散できる最大電力であり、フラッシュアプリケーションにおける熱管理の重要な要素です。
• はんだ付け温度: 245°C。リフローはんだ付けプロセス中のピーク温度耐性を規定します。
• 指向角 (2θ_1/2)): 120度 (±5°)。これは広いランバート型の発光パターンを示しており、広い照射範囲を必要とする一般照明やフラッシュアプリケーションに適しています。

重要な設計上の注意:データシートは、長時間（1時間を超える）にわたって最大定格で動作すると、永久的な損傷や信頼性の問題を引き起こすと明示的に警告しています。複数の最大定格を同時に適用することは避けるべきです。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは標準条件（T_{はんだパッド}= 25°C）で測定され、期待される性能を表します。

• 光束 (Φ_v)): I_F=1000mA時、240 lm（最小）、260 lm（標準）。これは可視光の総出力です。測定には±10%の許容差があります。260lmの標準値は期待される平均性能です。
• 順電圧 (V_F)): I_F=1000mA時、2.95V（最小）、3.3V（標準）、3.95V（最大）。これは指定電流で駆動したときのLED両端の電圧降下です。低いV_Fは一般に高い電気効率を示します。±0.1Vの測定許容差は、精密なドライバ設計にとって重要です。
• 相関色温度 (CCT): 5000K（最小）、5500K（標準）、6000K（最大）。これは光の白色点を定義します。5500Kは昼白色で、正午の太陽光に似ています。この範囲は製造プロセスにおける自然なばらつきを示しています。

すべての電気光学データは、自己発熱の影響を最小限に抑え、安定した測定基準を提供するために、50msのパルスを使用してテストされています。

3. ビニングシステムの説明

LEDは製造後に選別（ビニング）され、電気的および光学的な一貫性を確保します。これにより、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できます。

3.1 順電圧ビニング

LEDは、1000mA時の順電圧に基づいてグループ分けされます。

- ビンコード 2935: V_Fが2.95Vから3.55Vの間。

- ビンコード 3539: V_Fが3.55Vから3.95Vの間。

より狭いV_Fビンを選択することで、複数のLEDを並列に使用する場合や定電圧源で駆動する場合に、より均一な輝度と熱的挙動が得られます。

3.2 光束ビニング

LEDは、1000mA時の光出力に基づいてグループ分けされます。

- ビンコード J6: 光束が240 lmから250 lmの間。

- ビンコード J7: 光束が250 lmから300 lmの間。

- ビンコード J8: 光束が300 lmから330 lmの間。

特定の型番 (ELXI-NB5060J6J8293910-F3H) は、J6輝度ビン（240-250lm）に属することを示しています。これにより、生産において予測可能で一貫した輝度レベルが得られます。

3.3 色（白色）ビニング

色は、CIE 1931色度図上の特定の領域内で定義されます。ビンコード5060は、約5000Kから6000Kの白色色温度範囲に対応し、標準の5500K点を中心としています。データシートは、この許容色領域のコーナーを定義する参照CIE (x, y)座標を提供します。色座標の測定許容差は±0.01であり、視覚的一貫性を確保するための標準的な許容差です。

4. 性能曲線分析

提供されたグラフは、LEDが異なる動作条件下でどのように振る舞うかを示しています。

4.1 相対分光分布

分光グラフは、InGaNチップからの青色波長領域（約450-460nm付近）でのピークと、広い黄色蛍光体の発光を示しています。これらが組み合わさって白色光が生成されます。具体的な形状とピークは演色評価数（CRI）を決定しますが、このデータシートでは明示されていません。

4.2 放射パターン

極座標放射パターンは、120度の指向角を持つランバート分布を確認しています。相対強度はX軸とY軸にわたってほぼ均一であり、パッケージからの対称的な光放射を示しており、均一な照明に理想的です。

4.3 順電圧対電流（I-V曲線）

この曲線は、順電圧 (V_F) と順電流 (I_F) の間の非線形関係を示しています。V_Fは電流とともに増加します。安定した動作のためには、LEDは熱暴走を防ぐために、定電圧源ではなく定電流源で駆動する必要があります。このグラフにより、設計者は異なる駆動電流での電力損失 (V_F* I_F) を推定できます。

4.4 相対光束対電流

このグラフは、光出力が電流とともにサブリニアに増加することを示しています。より高い電流で駆動するとより多くの光が得られますが、同時により多くの熱を発生させ、効率（ルーメン毎ワット）を低下させます。動作点（例：1000mA）は、出力と効率/熱負荷のバランスを表しています。

4.5 CCT対電流

相関色温度は駆動電流とともにわずかに変化し、一般的に電流が高くなると増加（より冷たい/青みがかった）します。これは、異なる輝度設定間で一貫した色が重要なアプリケーションにおいて重要な考慮事項です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは、長さ約5.0mm、幅約6.0mm（型番NB5060に示される通り）のコンパクトな表面実装パッケージを採用しています。PCBフットプリント設計のための、±0.1mmの公差を持つ詳細な寸法図が提供されています。パッケージには、アノードに電気的に接続された熱放散パッドが含まれています。このパッドは、LED接合部からプリント基板（PCB）への低熱抵抗経路を提供するため、効果的な放熱にとって極めて重要です。

重要な取り扱い上の注意:データシートは、レンズ部分を持ってデバイスを取り扱わないよう明示的に警告しています。不適切な力が加わると機械的故障を引き起こす可能性があります。組立時には適切な真空ピックアップツールを使用する必要があります。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付け

本デバイスは最大はんだ付け温度245°Cに耐え、最大2回のリフローサイクルに耐えることができます。これは多くのSMD LEDに典型的な仕様です。設計者は、内部材料、蛍光体、またはレンズを損傷しないように、リフロープロファイルがこの温度を超えないことを確認する必要があります。

6.2 過電流保護

データシートに記載された重要な設計ルール:顧客は保護用の抵抗を適用しなければならない。そうしないと、わずかな電圧変動が大きな電流を引き起こす...これは、LEDが過剰な電流を引き込んで即座に故障するのを防ぐために、電流制限回路（例えば、定電流ドライバ、または電圧源を使用する場合の直列抵抗）が不可欠であることを強調しています。

6.3 熱管理

すべての信頼性試験および標準性能曲線は、良好な熱管理、具体的には1.0cm x 1.0cmの金属基板PCB（MCPCB）に実装した状態でのLEDの使用を前提としています。特に1000mAのような高駆動電流での最適な性能と長寿命のためには、効果的な放熱は必須です。熱放散パッドは、十分な熱ビアを持つPCBパッドに適切にはんだ付けするか、ヒートシンクに接続する必要があります。

7. 梱包・発注情報

7.1 湿気感受性と梱包

LEDは防湿材料で梱包されています。梱包のラベルには、顧客部品番号（CPN）、メーカー部品番号（P/N）、ロット番号、数量（QTY）、および光束（CAT）、色（HUE）、順電圧（REF）の特定のビニングコードが含まれています。湿気感受性レベル（MSL-X）も示されており、リフロー中のポップコーン現象による損傷を防ぐための、はんだ付け前の保管および取り扱い要件を定義しています。

7.2 テープ＆リール仕様

本デバイスは自動組立用にキャリアテープとリールで供給されます。キャリアテープの寸法が提供されています。各リールには2000個が収納され、最小発注数量は1000個です。リール寸法も規定されており、標準的なピックアンドプレース装置との互換性を確保します。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型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/ストロボ: 高いパルス電流定格（1000mA）、コンパクトサイズ、および高光束出力により、このLEDはこのアプリケーションに理想的です。設計は、フラッシュ発光時の熱管理と、精密な電流パルスのためのドライバ回路に焦点を当てる必要があります。
• デジタルビデオ（DV）用トーチライトおよび一般懐中電灯: 明るく冷たい白色照明を提供します。複数の輝度設定を持つ定電流ドライバの使用が推奨されます。
• 屋内照明および装飾照明: アクセント照明、ステップライト、非常口サイン、その他コンパクトで明るい光源が必要な照明器具に適しています。
• TFTバックライト: 中小型ディスプレイのバックライト用アレイとして使用できますが、均一な照明のためには拡散が必要です。
• 自動車内装/外装照明: 特定の非クリティカルな自動車照明アプリケーションに適している可能性がありますが、設計者はこのデータシートで明示的に主張されていない特定の自動車規格（例：AEC-Q102）への適合性を確認する必要があります。

8.2 設計上の考慮事項

• ドライバ選択: 常に定電流ドライバを使用してください。バッテリー駆動のアプリケーションでは、バッテリー寿命を最大化するために高効率のドライバを検討してください。
• PCBレイアウト: 熱放散パッドの寸法と正確に一致するPCBパッドを設計してください。パッドの下に複数の熱ビアを使用して、熱を他のPCB層またはヒートシンクに伝達してください。駆動電流（350mA連続、1000mAパルス）に十分なトレース幅を確保してください。
• 光学設計: 120度の広いビームは、懐中電灯やスポットライトで所望のビームパターンを実現するために、二次光学部品（リフレクター、レンズ）を必要とする場合があります。
• ESD対策LEDは8KVのESD保護を備えていますが、組立時には標準的なESD取り扱い手順に従うべきです。

9. 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: できません。順方向直流電流の絶対最大定格は350mAです。1000mAの定格は、特にパルス動作（400ms ON、デューティ比10%）用です。1000mAでの連続動作は、電力損失と接合温度の限界を超え、急速な故障を引き起こします。

Q: 光束の標準値とビンコード値の違いは何ですか？

A: 標準値（260lm）は生産における統計的平均値です。ビンコード（J6: 240-250lm）は、購入する特定のLEDの保証された最小および最大範囲を指定します。J6ビンの部品は、240-250lmの範囲内の光束値を持ちます。

Q: 熱放散パッドはアノードに接続されています。これはPCB設計に影響しますか？

A: はい、大きく影響します。これは、PCB上の熱放散パッドがアノード電圧になることを意味します。このパッドが他のネット（グランドやカソードなど）と短絡しないようにする必要があります。また、ヒートシンクが通電状態になるため、それに応じて放熱戦略を設計する必要があります。

Q: 色ビニングチャートはどのように解釈すればよいですか？

A: このチャートは、CIE色空間上の四角形の領域を定義します。LEDはテストされ、測定された(x,y)色座標がこの領域内に収まらなければ5060ビンに受け入れられます。これにより、すべてのLEDが5000Kから6000Kの間で類似した白色外観を持つことが保証されます。

10. 技術紹介とトレンド

10.1 動作原理

これは蛍光体変換型白色LEDです。コアは、電気的にバイアスをかけると青色光を発する窒化インジウムガリウム（InGaN）製の半導体チップです。この青色光は、チップ上またはその近くに堆積された黄色（または黄色と赤色）の蛍光体材料層に衝突します。蛍光体は青色光の一部を吸収し、より広いスペクトルの長波長光（黄色、赤色）として再放出します。残りの青色光と蛍光体変換光の混合は、人間の目には白色として知覚されます。青色光と蛍光体変換光の比率が相関色温度（CCT）を決定します。

10.2 業界トレンド

このようなLEDの開発は、いくつかの主要な業界トレンドに従っています:効率向上（lm/W）: チップ設計と蛍光体技術の継続的な改善により、同じ電力入力に対してより多くの光出力が得られます。高出力密度: この5.0x6.0mmデバイスが260lmを生成するように、より小さなパッケージに多くの光を詰め込むこと。これにより、熱管理がより重要になります。色の一貫性と品質の向上: より厳密なビニングと高度な蛍光体システムにより、より良い色均一性とより高い演色評価数（CRI）値が実現されますが、ここではCRIは規定されていません。統合とスマート機能: これは個別部品ですが、より広い市場では、統合ドライバ、コントローラー、センサーを備えたLEDの成長が見られます。信頼性と堅牢性: 強化されたパッケージ材料と構造、およびより高いESD保護定格（ここでは8KV）により、寿命が延び、過酷な環境への適合性が向上します。