ELCH07-5070J6J7294310-N8 LED データシート - 7.0x7.0x?mm パッケージ - 順電圧 2.95-4.35V - 光束 240lm - 白色 6000K - 日本語技術文書

1. 製品概要

ELCH07-5070J6J7294310-N8は、高光束出力と信頼性を必要とするアプリケーション向けに設計された高輝度白色LEDコンポーネントです。CHINシリーズに属し、コンパクトな表面実装パッケージが特徴です。このデバイスは量産向けに規定されており、量産製造における成熟度と安定性を示しています。

コア技術は、白色光を発光するように設計されたInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体材料に基づいています。このLEDは逆バイアス動作用に設計されておらず、回路設計者にとって重要な考慮事項です。

2. 技術仕様詳細解説

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、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発生する可能性がある限界を定義します。これらの限界値付近または限界値で連続動作することは強く推奨されません。

• DC順電流 (I_F): 350 mA。これはLEDが連続的に扱える最大順電流です。
• ピークパルス電流 (I_Pulse): 1500 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：最大パルス幅400ms、最大デューティサイクル10%（例：400ms ON、3600ms OFF）。このモードはカメラフラッシュアプリケーションに典型的です。
• ESD耐性 (V_B): 8000 V (人体モデル)。この高い定格は、組立時および最終アプリケーションにおける取り扱いにおいて重要な、堅牢な静電気放電保護を示しています。
• 接合温度 (T_J): 125 °C。半導体接合部自体の最大許容温度です。
• 熱抵抗 (R_θ): 10 °C/W (接合部からリード)。このパラメータは熱設計において極めて重要です。これは、消費電力1ワットごとに、接合温度がリード（はんだパッド）温度より10°C上昇することを示しています。T_Jを限界内に維持するには、効果的な放熱が必要です。
• 動作 & 保管温度: それぞれ -40°C から +85°C / -40°C から +110°C。
• 消費電力 (パルスモード): 6 W。これはパッケージがパルス動作で扱える最大電力であり、ピークパルス電流定格に関連します。
• はんだ付け温度: 最大260°C、リフローサイクルは最大2回まで。
• 指向角 (2θ_1/2): 125度 (±5°)。この広い指向角は、ランバートまたは準ランバート放射パターンの特徴です。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは標準条件（T_{solder pad}= 25°C、50msパルス）でテストされ、代表的な性能を示します。

• 光束 (Φ_v): 200-300 lm、I_F= 1000mAでの代表値は240 lmです。測定許容差は±10%が適用されます。この高い出力は照明用途に適しています。
• 順電圧 (V_F): I_F= 1000mAで2.95Vから4.35V、測定許容差は±0.1Vです。この広い範囲は、慎重なドライバ設計を必要とし、ビンニングによって管理されます。
• 相関色温度 (CCT): 5000Kから7000K。代表値は6000Kで、クールホワイトの範囲に位置します。
• 光学効率: 1000mAで65 lm/W。これはエネルギー効率の重要な性能指数です。

2.3 信頼性と取り扱い

• 湿気感受性レベル (MSL): クラス1。これは最も堅牢なレベルであり、デバイスは≤30°C/85% RH条件下で無制限のフロアライフを持ち、標準条件下でのリフローはんだ付け前にベーキングを必要としないことを意味します。
• 信頼性試験: すべての仕様は、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。
• 試験条件注記: すべての信頼性および相関データは、1.0 x 1.0 cm²の金属基板プリント配線板（MCPCB）を使用した優れた熱管理条件下でテストされています。熱管理が効果的でない場合、実際の性能は異なる可能性があります。

3. ビン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は主要なパラメータに基づいて選別（ビンニング）されます。型番ELCH07-5070J6J7294310-N8には、これらのビンの一部がコード化されています。

3.1 順電圧ビンニング

順電圧は5つのコード（2932、3235、3538、3841、4143）にビンニングされます。コードは最小および最大電圧を0.1ボルト単位で示します。例えば、ビン2932はV_Fが2.95Vから3.25Vの範囲をカバーします。型番の2932は、この特定のLEDがこの電圧ビンに属することを示しています。

3.2 光束ビンニング

光束は、1000mAにおいて2つの主要なコードにビンニングされます：J6 (200-250 lm) および J7 (250-300 lm)。型番のJ6は光束ビンを指定します。

3.3 色（白色）ビンニング

白色点はCIE 1931色度図上で定義され、色温度（CCT）範囲に関連付けられます。2つの主要なビンが定義されています：

• ビン 5057: CCT範囲 5000K から 5700K。CIEチャート上の四角形で定義されます。
• ビン 5770: CCT範囲 5700K から 7000K。別の四角形で定義されます。

型番の72943は、おそらくこれらのビンのいずれか内の特定の色座標に対応します。色座標の測定許容差は±0.01です。

4. 性能曲線分析

データシートには、性能傾向を示すいくつかのグラフが提供されています。これらを理解することは、設計最適化の鍵です。

4.1 順電圧 vs. 順電流 (V_F-I_F曲線)

この曲線は非線形の関係を示しています。V_FはI_Fとともに増加し、非常に低い電流では約2.4Vから始まり、1500mAでは約4.0Vに達します。この曲線は、適切な定電流ドライバの選択と消費電力の計算（P_d= V_F* I_F）に不可欠です。

4.2 光束 vs. 順電流

相対光束は電流とともに準線形的に増加します。出力は電流とともに増加しますが、効率（lm/W）は通常、熱の増加と半導体内のドループ効果により、高電流では低下します。この曲線は相対出力を示し、1000mAを基準点（Y軸の1.0）としています。

4.3 相関色温度 (CCT) vs. 順電流

CCTは駆動電流によってわずかに変化し、低電流では約5600Kから1000mAでは約6000Kに増加します。このシフトは、色の一貫性が重要なアプリケーションにおいて重要です。

4.4 順電流デレーティング曲線

これは信頼性のある動作にとって最も重要なグラフと言えます。これは、はんだパッド温度（T_{solder pad}）の関数としての最大許容連続順電流を示しています。この曲線は、接合温度（T_J）を最大125°C以下に維持することに基づいています。例えば：

• T_{solder pad}= 25°Cでは、最大電流は約600mAです。
• T_{solder pad}= 75°Cでは、最大電流は約300mAに低下します。
• T_{solder pad}= 100°Cでは、最大電流はほぼ0mAです。

このグラフは効果的な熱設計を義務付けています。1000mAの試験条件は、パルスまたは短時間の定格であり、例外的な冷却なしでの連続動作点ではありません。

4.5 相対分光分布 & 放射パターン

分光グラフは、InGaNチップからの青色領域（約450nm）での広い発光ピークと、より広い黄色蛍光体の発光が組み合わさり、白色光を生成していることを示しています。放射パターングラフはランバート分布（余弦則）を確認し、X軸とY軸で等しい強度パターンを示し、125度の広く均一な指向角を提供します。

5. 機械的 & パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは表面実装パッケージに収められており、フットプリントは約7.0mm x 7.0mmです（型番の5070が示す通り、おそらく5.0mm x 7.0mmまたは7.0mm x 7.0mm）。正確な寸法図には、はんだパッド、レンズ形状、極性インジケータなどの主要な特徴が示されています。特に指定がない限り、公差は通常±0.1mmです。パッケージには、125度の指向角を形成する統合レンズが含まれています。

5.2 極性識別

パッケージには、アノードとカソードを識別するためのマーキングまたは物理的特徴（面取りされたコーナーなど）が含まれています。逆接続による損傷を防ぐため、組立時の正しい極性は不可欠です。

6. はんだ付け & 実装ガイドライン

• リフローはんだ付け: 最大はんだ付け温度は260°Cです。コンポーネントは最大2回のリフローサイクルに耐えることができます。標準的な無鉛リフロープロファイル（IPC/JEDEC J-STD-020）が適用可能です。
• 熱管理: これは最も重要な懸念事項です。低い熱抵抗（10°C/W）は、はんだパッドがPCB上の十分なサイズの熱放散パッドに接続され、それがさらにヒートシンクに接続されている場合にのみ有効です。LEDを最大定格付近で駆動するアプリケーションでは、MCPCBまたは絶縁金属基板（IMS）の使用を強く推奨します。
• ESD対策: 8kV HBMの定格がありますが、標準的なESD取り扱い手順（接地された作業台、リストストラップ）は依然として遵守すべきです。
• 保管: MSLレベル1デバイスとして、通常の工場条件下では特別な乾燥保管は必要ありません。

7. 梱包 & 発注情報

7.1 テープ&リール梱包

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープ上に防湿梱包されて供給されます。各リールには2000個が含まれています。キャリアテープは、自動ピック&プレース組立中に確実な保持と適切な向き（極性）を確保するための寸法を持っています。リール寸法は自動組立装置への統合のために提供されます。

7.2 ラベル説明

梱包ラベルにはいくつかの主要なフィールドが含まれます：

• P/N: 完全な型番（例：ELCH07-5070J6J7294310-N8）。
• LOT NO: 製造バッチのトレーサビリティコード。
• QTY: 梱包内の数量。
• CAT (光束ビン): 例：J6。
• HUE (色ビン): 例：72943。
• REF (順電圧ビン): 例：2932。
• MSL-X: 湿気感受性レベル。

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

データシートにはいくつかのアプリケーションがリストされており、LEDの特性に基づいて優先順位を付けることができます：

1. 携帯電話カメラフラッシュ / ストロボライト: 高いピークパルス電流（1500mA）と高い光束により、これが主要なアプリケーションです。短時間の高出力パルスは、写真撮影のためのシーン照明に理想的です。
2. DV用トーチライト / ポータブル照明: 高い連続出力（適切に放熱された場合）は、ハンドヘルドビデオライトや懐中電灯に適しています。
3. 特殊な屋内/屋外照明: 方向指示マーカーライト（非常口サイン、ステップライト）、装飾照明、自動車内装/外装照明を含みます。広い指向角はエリア照明に有益です。
4. TFTバックライト: 高輝度を必要とする大型ディスプレイ向けですが、光を導くための二次光学系が必要になります。

8.2 設計上の考慮事項

• ドライバ選択: 定電流ドライバが必須です。ドライバは、必要な電流（デレーティングを考慮）を供給でき、選択したビンの最大V_Fに耐えられるものでなければなりません。フラッシュアプリケーションでは、高電流パルスを供給できるドライバが必要です。
• 熱設計: これは強調してもしすぎることはありません。予想される消費電力（V_F* I_F）を計算します。熱抵抗（R_θ）とデレーティング曲線を使用して、希望の駆動電流を可能にするにはんだパッド温度を十分に低く保つために必要な放熱を決定します。重要な設計では、有限要素法（FEA）熱シミュレーションを推奨します。
• 光学設計: ランバートパターンは広いカバレッジを提供します。集光ビーム（例：懐中電灯）には、二次反射器またはコリメートレンが必要になります。
• ビンニングの一貫性: 複数のLEDを一緒に使用するアプリケーション（例：ビデオライト用のアレイ）では、順電圧、光束、特に色について厳密なビンを指定し、均一な外観とバランスの取れた電流分担を確保します。

9. 技術比較 & 差別化

データシートに直接の競合製品比較はありませんが、このLEDの主要な差別化機能を推測できます：

• 高パルス電流能力: 1500mAのパルス定格は、カメラフラッシュアプリケーション向けに特化した際立った機能であり、多くの汎用高輝度LEDが強調していない点です。
• 堅牢なESD保護: 8kV HBMは高い保護レベルであり、エンドユーザーの取り扱いと組立における信頼性を向上させます。
• MSLレベル1: 乾燥梱包とベーキングを必要とするより高いMSL定格（3、2aなど）のLEDと比較して、在庫管理と組立プロセスを簡素化します。
• 明示的な信頼性データ: 1000時間試験と<30%光束劣化基準の言及は、定量的な信頼性主張を提供します。
• 包括的なビンニング: 電圧、光束、色の詳細なビンニング構造により、設計者はアプリケーションに必要な正確な性能グレードを選択でき、最終製品のより高い品質と一貫性を可能にします。

10. よくある質問 (技術パラメータに基づく)

10.1 このLEDを1000mAで連続駆動できますか？

回答: 例外的な熱管理なしではできません。1000mA定格は特定の試験条件（50msパルス、T_{solder pad}=25°C）で与えられています。デレーティング曲線は、連続動作（DC）の場合、最大電流が大幅に低いことを示しています—25°Cのはんだパッド温度では約600mA、より高い温度ではさらに低くなります。1000mAでの連続動作は、ほぼ確実に最大接合温度を超え、急速な劣化と故障を引き起こします。

10.2 J6とJ7の光束ビンの違いは何ですか？

回答: J6ビンは1000mAでの光束200から250ルーメンをカバーし、J7ビンは250から300ルーメンをカバーします。型番のJ6は、この特定のデバイスの保証される最小光束が下限の範囲にあることを指定します。最大輝度を必要とするアプリケーションでは、J7ビンを指定する必要があります。

10.3 電圧ビンコード "2932" はどのように解釈しますか？

回答: コード2932は、このビン内のLEDの順電圧が2.95ボルト（29は2.9を表し、最後の桁が百分の一を指定）から3.25ボルト（32）の間にあることを意味します。これにより、設計者は消費電力と必要なドライバ電圧のヘッドルームをより正確に予測できます。

10.4 ヒートシンクは絶対に必要ですか？

回答: はい、非常に低い電流を超える動作では必要です。10°C/Wの熱抵抗は、控えめな350mAとV_Fが3.5V（約1.23W消費）でも、接合温度がはんだパッド温度より12.3°C高くなることを意味します。ヒートシンクなしでは、はんだパッド温度は周囲温度にこの差を加えた温度に向かって急速に上昇し、接合温度を限界に近づけます。適切な熱設計は、性能と寿命にとって不可欠です。

11. 設計事例研究

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。

1. 要件: 非常に明るく、短時間のフラッシュが必要。パルス幅300ms、デューティサイクル<10%と仮定。
2. LED選択: 1500mAのピークパルス定格と高い光束出力により、このLEDが適しています。
3. 駆動条件: パルス中は1200mAで駆動することを決定。V_F-I_F曲線を確認：V_F~ 4.1V。パルス電力 = 4.92W。
4. 熱チェック: パルスは短い（300ms）ため、低いデューティサイクルにより平均電力は低くなります。主な熱的懸念は、連続写真撮影中の蓄積熱です。スマートフォンの小さなサイズは放熱を制限します。設計は、写真撮影中にはんだパッド温度が、例えば80°Cを超えないことを、デレーティング曲線を参照して確保しなければなりません。
5. ドライバ: 1200mAパルスを供給でき、安全タイマーを持つ、コンパクトでLi-ion電池互換のフラッシュLEDドライバICを選択します。
6. 光学系: 光を拡散させ、写真内のホットスポットを避けるために、シンプルなディフューザーまたは反射板を使用します。
7. ビンニング: 厳密な色ビン（例：5770）と単一の電圧ビン（例：3538）を指定し、製造されるすべてのスマートフォンで一貫したフラッシュ色とドライバ性能を確保します。

12. 技術原理紹介

このLEDは、一般的で効率的な方法を使用して白色光を生成します：蛍光体変換白色光.

1. InGaNで作られた半導体チップは、電流が流れると高エネルギーの青色光を発光します（エレクトロルミネセンス）。
2. この青色光は、チップ上またはその近くに直接堆積された黄色（または黄色と赤色）の蛍光体層によって部分的に吸収されます。
3. 蛍光体は、吸収されたエネルギーを、フォトルミネセンスと呼ばれるプロセスを通じて、より低いエネルギーの黄色（および赤色）光として再放出します。
4. 残りの吸収されなかった青色光は、放出された黄色/赤色光と混合され、人間の目はこの混合物を白色光として知覚します。正確な比率が相関色温度（CCT）を決定します—青色が多いとクールホワイト（CCTが高い、例：6000K）、黄色/赤色が多いとウォームホワイト（CCTが低い）になります。

広い指向角は、チップと蛍光体をドーム形状のシリコーンレンズで封止することで達成され、環境保護も提供します。

13. 業界動向 & 背景

このデータシートは、高輝度LED業界におけるいくつかの進行中の動向を反映しています：

• 特定アプリケーション向けの統合の増加: 汎用コンポーネントではなく、このLEDは明らかにカメラフラッシュとポータブル照明向けに最適化されており、高パルス電流などの仕様が極端な連続駆動定格よりも優先されています。これは、アプリケーション特化型の最適化への動きを示しています。
• 信頼性と定量化への重点: 明示的な信頼性試験基準（1000時間、<30%劣化）と詳細な熱デレーティングデータの包含は、特に保証コストが懸念される民生電子機器において、予測可能な寿命に対する市場の需要に応えています。
• 品質のための高度なビンニング: 多パラメータビンニング（光束、電圧、色）により、最終製品のより高い品質と一貫性が可能になります。これは、色の均一性が目に見えて重要なディスプレイバックライトや建築照明などのアプリケーションにおいて重要です。
• 自動組立のための堅牢性: MSLレベル1、テープ&リール梱包、明確な極性マーキングなどの機能は、高速自動表面実装技術（SMT）組立ラインとの互換性を考慮して設計されており、製造コストと不良率を削減します。
• 一次設計制約としての熱管理: 熱データ（R_θ、デレーティング曲線）の重要性は、現代の高輝度LEDの性能が、単なる電気的または光学的特性だけでなく、基本的に放熱によって制限されていることを強調しています。成功した設計は、LEDとそのヒートシンクを単一の統合システムとして扱います。