ELCS14B-KB4050J6J9283910-F4Z LED データシート - 高効率白色LED - 250lm @ 1A - 最大3.95V - 5.9Wパルス電力 - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、高性能な表面実装型白色発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。このデバイスは、コンパクトなフォームファクタ内で高い光束出力と効率を必要とするアプリケーション向けに設計されています。その中核的な利点は、駆動電流1アンペアで250ルーメンの高い標準光束と、それに伴う73.5ルーメン/ワットという印象的な光学効率です。LEDは堅牢なESD保護を内蔵しており、様々な組立環境での取り扱いに適しています。RoHS、EU REACH、ハロゲンフリー要件を含む、現代の環境および安全基準に完全に準拠しています。主なターゲット市場は、モバイルデバイスサブシステム、民生電子機器、一般照明、および車載照明（内装・外装）を網羅しています。

2. 技術パラメータと仕様

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は、信頼性を確保し、恒久的な損傷を防ぐために定義されています。主な定格には、DC順方向電流（トーチモード）350 mA、および指定条件下（最大持続時間400 ms、最大デューティサイクル10%）でのピークパルス電流能力1500 mAが含まれます。接合温度は150°Cを超えてはなりません。デバイスは、JEDEC JS-001-2017（HBM）規格に従って最大2 KVのESDパルスに耐えることができます。動作温度範囲は-40°Cから+85°Cです。信頼性の低下を防ぐため、複数の最大定格パラメータを同時に適用したり、これらの限界で長時間動作させたりすることは避けることが重要です。

2.2 電気光学特性

すべての電気光学データは、はんだパッド温度（Ts）25°Cで規定されています。主な性能指標は以下の通りです：

• 光束（Iv）：IF=1000mA時、220 lm（最小）、250 lm（標準）。測定許容差は±10%。
• 順方向電圧（VF）：IF=1000mA時、2.85V（最小）、3.95V（最大）。測定許容差は±0.1V。電気的および光学的データは50 msパルス条件下でテストされます。
• 相関色温度（CCT）：4000Kから5000Kの範囲で、標準値は4500Kであり、ニュートラルホワイト領域に位置します。
• 演色評価数（CRI）：最小80、標準値83。測定許容差は±2。
• 指向角（2θ1/2）：120度、許容差±5°。この広い指向角はランバート放射パターンの特徴です。

適切な熱管理は、性能と寿命にとって最も重要です。1000mAで動作する場合、許容される最大基板温度（Ts）は70°Cです。デバイスは260°Cでのはんだ付けに最大2回のリフローサイクルまで耐えることができます。すべての規定パラメータは、光束劣化が30%未満であることを基準として、1000時間の信頼性試験によって保証されています。この試験は、1.0 x 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下で実施されます。

3. ビニングシステムの説明

LEDは、アプリケーション内での一貫性を確保するために、3つの主要パラメータに基づいて選別（ビニング）されます。ビンコードは製品発注コードの一部です（例：ELC...J6J9283910のJ6、4050、2832）。

3.1 光束ビニング

LEDは、1000mA時の総光出力によってグループ分けされます。ビニング構造は以下の通りです：

ビン J6：

• 光束 220 lm から 250 lm。ビン J7：
• 光束 250 lm から 300 lm。ビン J8：
• 光束 300 lm から 330 lm。ビン J9：
• 光束 330 lm から 360 lm。提供されるデバイスはビン J6 に属します。

3.2 順方向電圧ビニング

LEDは、ドライバ設計と電力管理を支援するために、1000mA時の電圧降下によって分類されます。

ビン 2832：

• 順方向電圧 2.85V から 3.25V。ビン 3235：
• 順方向電圧 3.25V から 3.55V。ビン 3539：
• 順方向電圧 3.55V から 3.95V。提供されるデバイスは2832電圧ビンに分類されます。

3.3 色度（色）ビニング

CIE 1931色度図上の色座標は厳密に管理されています。デバイスは4050カラービンを使用しており、これは図上の特定の四角形領域を定義し、発する白色光が一貫した色空間内に収まることを保証します。色座標はIF=1000mAで測定され、許容差は±0.01です。このビンは、相関色温度範囲4000Kから5000Kに対応します。

4. 性能曲線分析

4.1 分光分布

相対分光分布曲線（データシートに示されている）は、蛍光体変換白色LEDに典型的なものです。InGaNチップからの主な青色ピーク（λp波長は、例えば約450-455nmと指定される）と、蛍光体からの黄緑赤色域の広い二次発光帯を特徴とします。この組み合わせが白色光を生成します。正確な形状とピーク波長がCCTとCRIを決定します。

4.2 放射パターン

代表的な極座標放射パターンは、ランバート分布であることを確認しています。相対光度が指向角に対してプロットされています。パターンは、強度が0°（発光面に対して垂直）で最も高く、余弦法則に従って減少し、中心線から±60°でピーク値の半分に達し、120°の全指向角を定義していることを示しています。

4.3 順方向特性

順方向電圧対電流および相対光束対電流の具体的なグラフは、この暫定データシートではTBD（未定）とマークされていますが、その一般的な挙動はLEDにとって標準的です。順方向電圧（VF）は電流に対して対数的に増加します。相対光束は通常、電流に対して準線形的に増加し、効率（ルーメン/ワット）は最大定格電流よりも低い電流でピークに達することがよくあります。相関色温度（CCT）も、接合温度と蛍光体効率の変化により、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。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは表面実装デバイス（SMD）パッケージで提供されます。データシートには、ミリメートル単位の詳細な寸法図（上面、側面、底面図）が含まれています。主要な寸法には、通常、パッケージの長さ、幅、高さ、パッドサイズ、およびパッド間隔が含まれます。特に指定がない限り、公差は一般的に±0.05mmです。底面図には、正しいPCBフットプリント設計と組立極性のためのアノードとカソードのパッドマーキングが明確に示されています。

5.2 極性識別

正しい極性は動作に不可欠です。パッケージには、アノード（+）とカソード（-）を区別するための非対称なパッドまたはマーキング（底面図で見える）があります。PCBフットプリントは、誤った配置を防ぐために、この非対称性に一致するように設計する必要があります。

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プロファイル

このデバイスはリフローはんだ付けプロセスに適しています。最大はんだ付け温度は260°Cで、最大2回のリフローサイクルに耐えることができます。設計者は標準的な鉛フリーリフロープロファイルに従い、LEDダイ、蛍光体、またはパッケージへの熱損傷を防ぐために、ピーク温度と液相線以上の時間を制御する必要があります。

6.2 湿気感受性と保管

このLEDの湿気感受性レベル（MSL）は1です。これは、条件≤30°C / 相対湿度85%以下で無期限のフロアライフを持つことを意味します。ただし、以下のベストプラクティスに従うべきです：

開封前：

• 密封された防湿バッグを≤30°C / <90% RHで保管してください。開封後：
• 部品は速やかに使用してください。すぐに使用しない場合は、≤30°C / <85% RHで保管してください。部品を生産で使用する準備ができるまでバッグを開封しないことをお勧めします。7. 梱包および発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは、自動ピックアンドプレース組立用にリールに巻かれたエンボスキャリアテープ上で供給されます。データシートには、キャリアテープのポケット寸法、ピッチ、およびリール全体の寸法が記載されています。標準的な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。

7.2 製品ラベリング

リールおよび梱包ラベルには、トレーサビリティと検証のための重要な情報が含まれています：

CPN：

• 顧客部品番号。P/N：
• メーカー部品番号（例：ELC...F4Z）。LOT NO：
• トレーサビリティのための製造ロット番号。QTY：
• 梱包内のデバイス数量。CAT：
• 光束ビン（例：J6）。HUE：
• カラービン（例：4050）。REF：
• 順方向電圧ビン（例：2832）。MSL-X：
• 湿気感受性レベル。8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

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（1500mA）と高い光束出力により、スマートフォンやタブレット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。トーチおよびポータブル照明：
• その高効率性により、デバイスの懐中電灯モードや専用ハンドヘルドトーチに理想的です。バックライト：
• 中小型ディスプレイのTFT-LCDバックライトに使用できます。一般および装飾照明：
• アクセント照明、サイン、ステップライト、その他の内装/外装建築アプリケーションに適しています。車載照明：
• 室内マップライト、ドアライト、その他の外装前方照明以外の機能に適用可能です。8.2 重要な設計上の考慮事項

熱管理：

1. これは性能と寿命にとって最も重要な要素です。LEDは、はんだパッドと接合温度を限界内に保つために、十分な熱伝導性を持つPCB（例：MCPCBまたはサーマルビア付きFR4）に実装する必要があります。1000mA時の70°C基板温度という規定は、重要な設計目標です。電流駆動：
2. 定電圧源ではなく、定電流LEDドライバを使用してください。ドライバは、必要な順方向電流（DCまたはパルス）および使用する特定のビンの順方向電圧範囲に対応する定格を持っている必要があります。ESD対策：
3. デバイスには内蔵ESD保護がありますが、組立および取り扱い中は標準的なESD取り扱い手順に従うべきです。光学設計：
4. ランバート放射パターンでは、ビームシェーピングや特定の照明パターンが必要な場合、適切な二次光学系（レンズ、リフレクター）が必要です。9. 技術比較と差別化

標準的なミッドパワーLEDと比較して、このデバイスはおそらく同様のパッケージサイズで大幅に高い光束を提供し、効率の限界を押し広げています（1Aで73.5 lm/W）。その堅牢な2KV ESD保護は、多くの民生用LEDで見られる典型的な1KVレベルを超えており、より優れた取り扱い堅牢性を提供します。高光束、高効率、強力なESD保護を単一パッケージに組み合わせることは、スペース、光出力、信頼性が最も重要であるカメラフラッシュなどの要求の厳しいアプリケーションにおける重要な差別化要因です。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 トーチモード電流とパルスモード電流の違いは何ですか？

トーチモード（IF=350mA）：

これは、常時点灯する懐中電灯などのアプリケーションにおける推奨最大連続DC順方向電流です。パルスモード（IPulse=1500mA）：

これは、カメラフラッシュアプリケーションで使用されるように、非常に短い持続時間（最大400ms）と低いデューティサイクル（最大10%）での最大ピークパルス電流です。この電流で連続動作すると過熱と故障を引き起こします。10.2 このLEDにとって熱管理が非常に重要なのはなぜですか？

LEDの性能（光出力、色、電圧）と寿命は、接合温度（Tj）に非常に敏感です。過度の熱は光出力を減少させ（効率低下）、色ずれを引き起こし、LED材料の劣化を劇的に加速させ、早期故障につながります。1A時の基板温度70°Cの制限は、Tjを安全な動作範囲内に保つための実用的な設計ガイドラインです。

10.3 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

完全な部品番号（例：ELC...

J6J9...F4Z）にはビン情報が含まれています。設計が一貫して意図通りに機能するために必要な正確な性能特性を持つLEDを受け取るには、光束（J6）、順方向電圧（2832）、および色度（4050）の必要なビンを指定する必要があります。2832...405011. 設計および使用事例

シナリオ：スマートフォンカメラフラッシュモジュールの設計

設計エンジニアは、ハイエンドスマートフォン向けのデュアルLEDフラッシュシステムの作成を任されています。主要な要件は、シーンを照らすための約200msの非常に高い光出力、最小限のスペース消費、およびデバイスの寿命にわたる信頼性の高い動作です。

実装：

これらのLEDを2個選択します。これらは専用のフラッシュドライバICによって並列駆動されます。ドライバは、フラッシュがトリガーされたときに、各LEDに200ms間1500mAのパルスを供給するようにプログラムされ、ピークパルス定格を利用します。PCBはコンパクトな多層設計で、放熱のために電話の中枠に接続された専用のサーマルパッドがあり、パルス中の基板温度が70°C以下に保たれることを保証します。2KVのESD定格は、電話の組立およびユーザー取り扱い中の静電放電に対する安全マージンを提供します。厳密なビン（例：光束用J6、色用4050）を指定することにより、両方のLEDからの光出力と色温度が一致し、一貫した高品質のフラッシュ写真が得られます。12. 動作原理

これは蛍光体変換白色LEDです。コアは、電流が流れると青色光を発する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（エレクトロルミネセンス）。この青色光は、チップをコーティングしている黄色（または緑と赤の混合）の蛍光体材料の層によって部分的に吸収されます。蛍光体は、吸収したエネルギーをより長い波長の光（黄/赤）として再放出します。吸収されずに残った青色光と蛍光体から放出された黄/赤色光の組み合わせが混ざり合い、白色光の知覚を生み出します。青色光と蛍光体光の正確な比率が相関色温度（CCT）を決定します。青色が多いとより冷たい白色（高いCCT）になり、黄/赤が多いとより暖かい白色（低いCCT）になります。

13. 技術トレンド

このような白色LEDの開発は、いくつかの分野での継続的な改善によって推進されています：

効率（lm/W）：

• 継続的な研究は、青色InGaNチップの内部量子効率の改善（電子あたりの光の抽出を増やす）と、より狭い発光帯を持つより効率的な蛍光体の開発（より良い演色性とストークスシフト損失の低減のため）に焦点を当てています。ルーメン密度：
• トレンドは、より小さなパッケージにより多くのルーメンを詰め込み、より明るいアプリケーションを可能にしたり、同じ光出力に対してより少ないLEDを使用してコストとスペースを節約したりすることです。信頼性と堅牢性：
• パッケージ材料、ダイ取り付け技術、および蛍光体の安定性の向上により、寿命が延び、より高い温度と電流での動作が可能になっています。色品質と一貫性：
• より厳密なビニング、改良された蛍光体配合、およびRGB蛍光体を備えたバイオレットポンプLEDなどの新しいアプローチは、より高いCRI（Ra >90、R9 >80）と時間および温度に対するより一貫した色を達成することを目指しています。Tighter binning, improved phosphor formulations, and new approaches like violet pump LEDs with RGB phosphors aim to achieve higher CRI (Ra >90, R9 >80) and more consistent color over time and temperature.