ELCH07-NB5060J6J8283910-F3H LED データシート - 高効率白色LED - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高効率白色発光ダイオード（LED）部品の仕様を詳細に説明します。このデバイスは、コンパクトなパッケージと優れた発光効率を特徴とし、スペースとエネルギー効率が重要な幅広い照明用途に適しています。コア技術は、InGaN（窒化インジウムガリウム）半導体材料に基づいており、これは現代のLEDで白色光を生成するための標準技術であり、しばしば蛍光体変換層を利用します。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、駆動電流1アンペアで76.4ルーメン/ワットという高い光学効率であり、典型的な光束260ルーメンを実現します。この性能は、小型フォームファクタのパッケージ内で達成されています。デバイスは堅牢なESD（静電気放電）保護を内蔵しており、JEDEC JS-001-2017（人体モデル）規格に準拠して最大8KVまで対応し、取り扱いや組立時の信頼性を高めています。RoHS（有害物質の使用制限）、EU REACHを含む環境規制に完全に準拠し、ハロゲンフリーで製造されています。ターゲットアプリケーションは多岐にわたり、主に携帯電子機器と一般照明に焦点を当てています。主要な市場には、モバイルデバイスのカメラフラッシュ、デジタルビデオカメラのトーチライト、TFTディスプレイのバックライト、自動車の内装/外装照明、非常口サインやステップライトなどの様々な装飾的・建築的照明プロジェクトが含まれます。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、絶対最大定格および特性表で定義されている主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて客観的な解釈を提供します。これらの限界を超えてデバイスを動作させると、永久損傷や性能劣化を引き起こす可能性があります。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスの機能的な完全性が保証されない応力限界を定義します。連続（トーチモード）動作における直流順方向電流定格は350 mAです。カメラフラッシュアプリケーションなどのパルス動作では、特定の条件下で1200 mAのピークパルス電流が許容されます：最大パルス幅400ミリ秒、最大デューティサイクル10%。最大許容接合温度（Tj）は125°Cで、動作周囲温度範囲は-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で260°Cのはんだ付け温度（リフロー）に耐えることができます。パルスモードでの電力損失は4.74ワットと規定されています。これらの定格を長期間同時に適用してはならないことに注意することが重要であり、そうすると信頼性の問題につながる可能性があります。金属基板プリント回路基板（MCPCB）の使用など、適切な熱管理は、性能と寿命を維持するために不可欠です。

2.2 電気光学特性

電気光学特性は、制御された条件下で測定されます：はんだパッド温度（Ts）25°C、通常は自己発熱効果を最小限に抑えるために50ミリ秒の電流パルスを使用します。主要なパラメータは以下の通りです：

• 光束（Iv）：総可視光出力。IF=1000mAでの標準値は260 lm、最小値は220 lmです。測定許容差は±10%です。
• 順方向電圧（VF）：電流が流れるときのLED両端の電圧降下。1000mAでの範囲は2.85V（最小）から3.95V（最大）で、測定許容差は±0.1Vです。
• 相関色温度（CCT）：白色光の色合いを定義します。指定範囲は5000Kから6000Kで、ニュートラルからクールな白色の外観に対応します。
• 指向角（2θ1/2）：光度がピーク値の半分になる全角です。許容差±5度で120度であり、エリア照明に適した広い、ほぼランバート型の放射パターンを示しています。

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは主要な性能パラメータに基づいてビン（区分）に分類されます。これにより、設計者は輝度、色、電圧に関する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 光束ビニング

光束は英数字コード（J6、J7、J8）を使用してビニングされます。例えば、ビンJ6は1000mAで220 lmから250 lmの光束範囲をカバーし、ビンJ7は250 lmから300 lmをカバーします。これにより、同じ製品ファミリー内で異なる輝度ニーズに応じた選択が可能になります。

3.2 順方向電圧ビニング

順方向電圧は4桁のコード（2832、3235、3539）を使用してビニングされます。これらのコードは、最小および最大電圧を0.1ボルト単位で表しています。例えば、ビン2832はVF 2.85Vから3.25Vをカバーします。電圧ビンの一致は、マルチLEDアレイにおける電流バランスにとって重要になる場合があります。

3.3 色度（色）ビニング

白色点はCIE 1931色度図上で定義されます。提供されているビン（ラベル5060）は、5000Kから6000Kの間の色温度をターゲットとしています。ビン構造は特定の（x, y）座標コーナーによって定義され、測定許容差はx座標、y座標ともに±0.01です。これにより、放射される白色光が予測可能で許容範囲内の色範囲内に収まることが保証されます。

4. 性能曲線分析

データシートは、様々な条件下でのデバイスの動作を示すいくつかの特性曲線を提供します。これらは回路設計と熱管理に不可欠です。

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流（IV曲線）

IV曲線は、順方向電流と順方向電圧の関係を示します。ダイオードに典型的な非線形です。25°Cでは、電圧は電流とともに増加します。設計者はこの曲線を使用して、目標電流に必要な駆動電圧を決定します。これは定電流ドライバの設計にとって極めて重要です。

4.2 相対光束 vs. 順方向電流

この曲線は、光出力が駆動電流にどのように依存するかを示します。光束は一般的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、線形以下の成長を示す場合があります。これは、最適な効率を得るために最適な電流点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

このグラフは、白色点の色温度が駆動電流とともにどのようにシフトするかを示します。ある程度の変動は正常であり、この傾向を理解することは、異なる輝度レベルで一貫した色品質を必要とするアプリケーションにとって極めて重要です。

4.4 相対分光分布

分光パワー分布プロットは、各波長で放射される光の強度を示します。白色LEDの場合、これは通常、InGaNチップからの青色ピークと、蛍光体からのより広い黄緑色ピークで構成されます。この曲線の形状が演色評価数（CRI）を決定しますが、このデータシートではCRIは明示的に規定されていません。

4.5 典型的な放射パターン

極座標放射パターンプロットは、光強度の空間分布を示します。提供されているパターンは、ランバート型エミッタ（強度が視野角の余弦に比例する）と一致する、広く滑らかな分布を示しており、均一で広いエリアの照明に理想的です。

5. 機械的・パッケージ情報

LEDパッケージの物理的寸法と構造は、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。主要な寸法には、全長、全幅、全高、およびはんだパッドの位置とサイズが含まれます。特に指定がない限り、公差は通常±0.1mmです。正確なPCBフットプリントを作成するには、この図面を参照する必要があります。

5.2 極性識別

パッケージには極性マーカーが付いています。アノードとカソードを正しく識別することは、LEDを損傷する可能性のある逆バイアス接続を防ぐために不可欠です。極性は自動組立用のキャリアテープにも表示されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いと組立は、信頼性にとって重要です。

6.1 湿気感受性レベル（MSL）

デバイスのMSL定格はレベル1です。これは、条件≤30°C / 相対湿度85%で無期限のフロアライフがあることを意味します。デバイスがより高い湿度にさらされた場合、高温プロセス中のポップコンクラックを防ぐために、リフローはんだ付け前にベーキングが必要になる場合があります。

6.2 リフローはんだ付けパラメータ

最大はんだ付け温度は260°Cで、部品は最大2回のリフローサイクルに耐えることができます。ピーク温度が260°Cを超えない標準的な無鉛リフロープロファイルに従う必要があります。1000mAで駆動する場合の動作中の基板温度は70°Cを超えてはならず、PCB上の効果的な熱経路設計の必要性を強調しています。

6.3 保管条件

保管温度範囲は-40°Cから+100°Cです。デバイスは、はんだ付け性を維持し、湿気吸収を防ぐために、乾燥した制御された環境で保管する必要があります。

7. 包装および注文情報

製品は、自動組立用の業界標準包装で供給されます。

7.1 キャリアテープとリール

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープに包装され、リールに巻かれています。各リールには2000個が含まれ、最小注文数量は1000個です。キャリアテープの寸法とポケット設計は、ピックアンドプレースマシン用の安全な保持と適切な向きを確保します。

7.2 製品ラベリング

リールラベルには、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：部品番号（P/N）、ロット番号、包装数量（QTY）、および光束（CAT）、色度（HUE）、順方向電圧（REF）の特定のビニングコード。湿気感受性レベル（MSL）も表示されています。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

技術パラメータに基づき、このLEDを実装するための主要な考慮事項を以下に示します。

8.1 ドライバ回路設計

LEDは常に定電圧源ではなく、定電流源で駆動してください。ドライバは、使用するLEDの順方向電圧ビンを考慮しながら、必要な電流（例：連続動作用350mA、パルス動作用最大1200mA）を供給するように設計する必要があります。直列接続の場合、ドライバのコンプライアンス電圧が、直列接続されたすべてのLEDの最大VFの合計を超えることを確認してください。並列接続の場合、電流の偏りを防ぐために、個々の電流平衡抵抗または個別のドライバの使用が推奨されます。

8.2 熱管理

熱はLEDの劣化と故障の主な原因です。接合温度は125°C以下に保つ必要があります。LEDはんだパッドから熱を逃がすために、十分な熱ビアを備えたPCB、必要に応じて金属基板（MCPCB）を使用してください。データシートには、すべての信頼性試験は1.0 x 1.0 cm²のMCPCBを使用した良好な熱管理の下で実施されていると記載されています。大電流または連続動作の場合、外部ヒートシンクの追加を検討してください。基板温度を監視し、1000mAでは70°Cを超えないようにする必要があります。

8.3 光学設計

120度の指向角は広い照明を提供します。ビームシェーピング（例：スポットライト）を必要とするアプリケーションでは、反射器やレンズなどの二次光学部品が必要になります。ランバート型に近い放射パターンは一般的に許容範囲が広く、多くの光学システムとうまく連携します。

8.4 ESD保護

LEDには内蔵のESD保護がありますが、特に携帯デバイスの組立や使用時など静電気放電が発生しやすい環境では、追加のボードレベルの保護を実装することが良い習慣です。

9. 信頼性と寿命

データシートは信頼性試験を参照しています。重要なポイントは以下の通りです：すべての仕様は1000時間の信頼性試験によって保証されており、その試験条件下（良好な熱管理を含む）で順方向電圧の劣化は30%未満と規定されています。絶対最大定格付近またはその範囲内で長時間動作させると、老化が加速され、永久損傷を引き起こす可能性があります。寿命（多くの場合、光束出力が初期値の70%または50%に低下するまでの時間として定義されるL70またはL50）は、動作接合温度と駆動電流に大きく依存します。動作電流を低下させ、低い接合温度を維持することが、動作寿命を最大化する最も効果的な方法です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを3.3V電源で駆動できますか？

A: 可能ですが、直接は駆動できません。順方向電圧（VF）は1000mAで2.85Vから3.95Vの範囲です。使用するLEDが低いVFビン（例：2832）にある場合、3.3Vで十分かもしれませんが、変動や温度変化により大きな電流変動を引き起こす可能性があります。安定した安全な動作のためには、常に定電流ドライバの使用が推奨されます。

Q: 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？

A: トーチモード（350mA DC）は、連続的で低電力の照明用です。パルスモード（1200mAピーク）は、カメラフラッシュのような短い高輝度バースト用であり、過熱を防ぐためにパルス幅（≤400ms）とデューティサイクル（≤10%）に厳格な制限があります。

Q: 部品番号（例：J6J8283910）のビンコードをどのように解釈すればよいですか？

A: 部品番号にはビニング情報が埋め込まれています。データシートの表に基づくと、J6はおそらく光束ビン（220-250 lm）を、828は色度ビン（5060）を、3910は順方向電圧ビン（例：3539ビンの一部）を示している可能性があります。常に完全なデータシートまたはサプライヤーから特定のビン定義を確認してください。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 最大連続電流（350mA）での動作またはパルス動作では、効果的な熱管理が必要です。これが外部ヒートシンクを必要とするかどうかは、PCB設計、周囲温度、および要求される寿命に依存します。MCPCBの使用は一般的で効果的な解決策です。

11. 設計および使用事例

事例1: 携帯電話カメラフラッシュ：高いパルス電流能力（1200mA）と小型サイズのため、このLEDはこのアプリケーションに理想的です。ドライバ回路は、カメラシャッターと同期した短い高電流パルスを供給するように設計されます。フラッシュが繰り返し使用される可能性があるため、熱管理は依然として重要です。ニュートラルホワイトの色温度（5000-6000K）は、写真のための良好な演色性を提供します。

事例2: 携帯型作業灯/トーチ：バッテリー駆動のトーチの場合、効率が鍵です。LEDをより低い連続電流（例：200-300mA）で動作させることで、十分な光を提供しながら動作時間を最大化できます。複数の輝度モードを持つドライバを実装することができます。広い120度のビーム角は、エリア照明に最適です。

事例3: 建築用ステップ照明：ステップをマーキングする低照度照明には、長寿命と最小限の電力消費のために、低い駆動電流で複数のLEDが使用されます。一貫した色ビニングにより、すべてのステップで均一な白色光が保証されます。デバイスがハロゲンフリーおよびRoHS規格に準拠していることは、建築および環境規制にとって重要です。

12. 技術的背景とトレンド

動作原理：これは蛍光体変換白色LEDです。InGaNで作られた半導体チップは、電流が流れると青色光を放射します。この青色光は、チップ上またはその近くの黄色（または赤/緑）の蛍光体コーティングを励起します。残りの青色光と変換された黄色光の組み合わせが、人間の目には白色として知覚されます。正確な混合比が相関色温度（CCT）を決定します。

業界トレンド：LED技術の一般的なトレンドは、より高い効率（ルーメン/ワット）、改善された演色性（より高いCRIおよびR9値）、およびより良い色の一貫性（より厳密なビニング）に向かっています。また、より小型のパッケージでのより高い電力密度への推進もあり、これにより熱管理がますます重要になっています。ドライバエレクトロニクスと制御機能（調光、色調調整）をLEDパッケージに直接統合することも、もう一つの成長トレンドです。この特定のデータシートは、コストに敏感な大量生産アプリケーション向けに信頼性の高い性能と効率を提供することに焦点を当てた、成熟した大量生産製品を反映しています。