CHINシリーズ LED ELCH06-BJ4J6Z10-N0 データシート - 高輝度白色LED - 200lm @ 1000mA - 6000K CCT - 2.04x1.64mmパッケージ - 技術文書

1. 製品概要

CHINシリーズ ELCH06-BJ4J6Z10-N0は、高輝度出力と効率性を必要とするアプリケーション向けに設計された高電力表面実装型LEDです。InGaN半導体技術を利用して白色光を生成します。このデバイスは、コンパクトなパッケージ、高い光束、パルス動作下での堅牢な性能を特徴とし、要求の厳しい照明タスクに適しています。

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1000mAで典型的な光束200ルーメンという高い輝度を実現し、約54ルーメン/ワットの光学効率を達成することです。最大8kVのESD保護機能を内蔵しており、取り扱い時の信頼性を高めています。湿気感受性レベル（MSL）はクラス1であり、良好な保存寿命を提供し、標準的なSMT実装プロセスに適しています。本デバイスはRoHS準拠で無鉛です。主なターゲット市場は、モバイルデバイスのカメラフラッシュ（ストロボ）、デジタルビデオ用トーチライト、一般的な屋内・装飾照明、TFTバックライト、および各種自動車内外装照明アプリケーションです。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、データシートに定義されたデバイスの主要な技術仕様について、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は、信頼性のある設計にとって極めて重要です。最大連続DC順電流（IF）は350 mAです。ただし、特定の条件下では、ピークパルス電流（IPulse）1500 mAを扱うことができます。その条件とは、パルス幅400msの後にオフ時間3600msを設けるか、最大持続時間50msでデューティサイクルが10%を超えないことです。最大接合温度（TJ）は125°Cで、接合からケースへの熱抵抗（Rs）は10 °C/Wです。動作温度範囲は-40°Cから+85°Cです。この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。これらの定格、特に同時または長時間にわたって定格を超えると、永久損傷や信頼性の問題を引き起こす可能性があります。

2.2 電気光学特性

はんだパッド温度25°C、パルス条件（50msパルス）下で測定された主要な性能パラメータが定義されています。光束（Фv）の代表値は200 lmで、1000mA時には最小160 lm、最大250 lmであり、測定許容差は±10%です。1000mA時の順電圧（VF）は最小2.95Vから最大4.45Vの範囲で、測定許容差は±0.1Vです。特別な低電流・低電圧パラメータとして、10 µA時のVFは代表値2.0Vと規定されています。相関色温度（CCT）は代表値6000Kで、4500Kから7000Kの範囲です。

3. ビニングシステムの説明

このデバイスは、アプリケーションにおける一貫性を確保するために、特定の性能ビン内で供給されます。

3.1 順電圧ビニング

順電圧は、IF=1000mAで測定され、0.3Vの範囲をカバーする5つのビンに分類されます。ビンコードとそれに対応する電圧範囲は以下の通りです：2932（2.95V - 3.25V）、3235（3.25V - 3.55V）、3538（3.55V - 3.85V）、3841（3.85V - 4.15V）、4144（4.15V - 4.45V）。

3.2 光束ビニング

光束は、IF=1000mAで3つのカテゴリにビニングされます：J4（160 lm - 180 lm）、J5（180 lm - 200 lm）、J6（200 lm - 250 lm）。型番ELCH06-BJ4J6Z10-N0は、J6光束ビンを示しています。

3.3 白色色度ビニング

白色点は、CIE 1931図上の特定の色度座標内で定義され、3つの相関色温度（CCT）ビンにグループ化されています：ビン(1)は4550K（4500K-5000K範囲）、ビン(2)は5057K（5000K-5700K範囲）、ビン(3)は5770K（5700K-7000K範囲）です。色度座標測定許容差は±0.01です。型番は、デバイスが特定の白色ビン構造内にあることを示唆しています。

4. 性能曲線分析

データシートには、異なる動作条件下でのデバイスの挙動を理解するために不可欠ないくつかの特性曲線が提供されています。

4.1 分光分布と指向性パターン

相対分光分布曲線は、蛍光体変換白色LEDに典型的な広い発光スペクトルを示しており、青色領域（InGaNチップ由来）にピークを持ち、広い黄色の蛍光体発光があります。典型的な指向性パターンはランバート型であり、これは光度が視野角の余弦に比例することを意味し、広く均一なビームをもたらします。視野角（2θ1/2）は120度で、許容差は±5度です。

4.2 順電圧対電流および光束対電流

順電圧は電流とともに増加します。これはダイオードの特性です。設計者は、適切なドライバ設計と熱管理を確保するためにこれを考慮する必要があります。光束出力は順電流とともに非線形的に増加します。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、より多くの熱も発生し、効率と寿命を低下させる可能性があります。曲線は、電流が1500mAまで増加する際の相対光束のスケーリングを示しています。

4.3 色温度対電流および電流ディレーティング

相関色温度（CCT）は駆動電流によってわずかにシフトすることがあり、一般的に電流が上昇すると増加します。これは色が重要なアプリケーションでは重要な考慮事項です。順電流ディレーティング曲線は熱設計にとって極めて重要です。これは、はんだパッド温度の関数としての最大許容連続順電流を示しています。接合温度を最大125°C未満に維持するためには、周囲温度または基板温度が上昇するにつれて駆動電流を減らす必要があります。例えば、はんだパッド温度が100°Cの場合、最大許容連続電流は25°Cの場合よりも大幅に低くなります。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはコンパクトな表面実装型パッケージに収められています。上面図からの主要寸法には、全長約2.04 mm、全幅約1.64 mmの全体パッケージサイズが含まれます。光学中心はパッケージ端に対して位置しています。チップ位置が示されており、電気接続用の独立したアノードとカソードパッドも示されています。特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、標準許容差は±0.1mmです。

5.2 パッド設計と極性識別

このパッケージは、明確に定義された2つのはんだパッドを備えています。アノードとカソードのパッドは明確に分離されています。デバイスは逆バイアス用に設計されていないため、逆接続を防ぐために、実装時の適切な極性識別が不可欠です。寸法図には、良好なはんだ接合形成と機械的安定性を確保するためのPCBランドパターン設計に重要な、正確なパッド形状と間隔が提供されています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

このデバイスは、最大はんだ付け温度（TSol）260°Cでのリフローはんだ付けに対応しています。最大2回の許容リフローサイクルで認定されており、これはほとんどのSMT部品の標準です。湿気感受性レベル（MSL）はクラス1であり、これはデバイスがリフロー前のベーキングを必要とせずに、条件≤30°C / 85% RHで無期限に保存できることを意味します。これは、より高いMSLの部品と比較して、ロジスティクスと取り扱いを簡素化します。LEDを動作させる際には、長期信頼性を確保するために、最大動作温度を連続1時間以上超えないようにすることが推奨されます。

7. アプリケーション提案と設計上の考慮点

7.1 代表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：高いパルス電流能力（1500mA）と高い光束により、モバイルデバイスにおけるカメラフラッシュ/ストロボアプリケーションに理想的です。設計では、高い瞬間的な電力損失の管理に焦点を当てる必要があります。
• DV用トーチライト：デジタルビデオ機器における一定または可変輝度のトーチアプリケーションに適しており、安定した色と出力が求められます。
• 一般照明：屋内照明、装飾照明、または建築アクセント照明用のアレイに使用できます。アレイ設計では、PCB（MCPCB - 金属基板PCB）上の熱管理が最も重要です。
• TFTバックライト：その高輝度と小型サイズにより、導光板を備えた直下型またはエッジライト型バックライトユニットに使用できます。
• 自動車照明：広い動作温度範囲を考慮して、室内マップライト、ドアライト、または外部補助ライトに使用できます。

7.2 重要な設計上の考慮点

• 熱管理：これは最も重要な単一の要素です。データシートには、1500mA動作の場合、すべての信頼性試験は1.0x1.0 cm²のMCPCBを使用した良好な熱管理下で実施されたと記載されています。設計者は、はんだパッドからヒートシンクへの適切な熱経路を提供する必要があります。10 °C/Wの接合-ケース間熱抵抗は、熱がパッケージから効果的に放散されなければならないことを示しています。
• 電流駆動：安定した光出力を確保し、熱暴走を防ぐために、定電圧源ではなく定電流ドライバを使用してください。DCおよびパルス電流の絶対最大定格を注意深く遵守してください。
• 光学設計：ランバート型指向性パターンは広いビームを提供します。集光用途には、二次光学部品（レンズ、リフレクター）が必要になります。光学中心の位置は、光学アライメントのために機械図面に提供されています。
• ESD保護：デバイスは8kVのESD保護を備えていますが、実装時の標準的なESD取り扱い予防策を推奨します。

8. 技術比較と差別化

直接比較には特定の競合データが必要ですが、このLEDの主要な差別化機能はその仕様から推測できます。コンパクトな2.04x1.64mmパッケージから比較的高い光束（200 lm）を実現する組み合わせは、携帯電話のようなスペースに制約のあるアプリケーションにとって大きな利点です。規定された8kVのESD保護は堅牢な機能であり、一部の競合製品を上回り、実装歩留まりと現場での信頼性を高めます。光束、電圧、色の詳細なビニング構造は、設計者に予測可能な性能を提供し、一貫性が鍵となる量産において重要です。高いパルス電流（1500mA）を扱う能力は、特に厳しい要件を持つカメラフラッシュアプリケーションに特化しています。

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: データシートでは、50msパルス条件下での1000mA時の電気光学特性が規定されています。最大連続DC定格電流は350 mAです。したがって、1000mAでの連続動作は絶対最大定格を超えており、LEDが過熱して損傷する可能性があるため推奨されません。高輝度連続動作の場合は、実際のはんだパッド温度に基づく熱ディレーティング曲線に従って電流をディレートする必要があります。

Q: "低電流低VF@10 µA"パラメータは何を意味しますか？

A: このパラメータは、非常に小さな電流（10マイクロアンペア）が印加されたときの典型的な順電圧を示しています。これは、LEDの存在を検出するために小さな電流を使用する可能性のある回路設計者や、非常に低消費電力のスタンバイインジケーターシナリオに役立ちます。動作電流時のVFよりも大幅に低い値です。

Q: 型番ELCH06-BJ4J6Z10-N0をどのように解釈すればよいですか？

A: 完全な命名規則は明示的に詳細化されていませんが、ビニングテーブルに基づくと、J6はおそらく光束ビン（200-250 lm）を指し、他のセグメントは色温度ビン、順電圧ビン、およびその他の製品バリアントをエンコードしている可能性があります。CHINシリーズとELCH06の接頭辞は、製品ファミリーを識別します。

Q: 信頼性試験が1000時間でIV劣化30%未満とされているのはなぜですか？

A: これはLEDの標準的な業界信頼性ベンチマークです。これは、指定された試験条件下で1000時間動作した後、光束劣化が30%未満であることが保証されていることを示します。このパラメータは、実際の使用における製品のルーメンメンテナンスと寿命を推定するのに役立ちます。

10. 実践的設計と使用事例

事例：携帯電話カメラフラッシュモジュールの設計

設計者は、スマートフォンに高電力フラッシュを統合する任務を負っています。高いパルス出力と小型サイズのためにELCH06-BJ4J6Z10-N0を選択します。設計プロセスには以下が含まれます：

1. PCBレイアウト：LEDのはんだパッドに一致する熱ランドパターンをPCB上に作成し、大きな熱ビアを使用して内部銅層または熱拡散用の専用金属基板に接続します。

2. ドライバ回路：400ms間必要な1500mAパルスを供給できるスイッチングモードまたはコンデンサベースのドライバ回路を実装し、電話のカメラプロセッサからの適切な制御ロジックを組み込みます。

3. 光学素子：LEDの上に配置され、ビームパターンを広げたり成形したりしてカメラの視野を適切に照らすためのプラスチックレンズまたは拡散板を設計または選択し、LEDの光学中心がレンズと一致するようにします。

4. 熱シミュレーション：繰り返しフラッシュ使用中に電話筐体や内部部品が過熱しないことを確認するための熱シミュレーションを実行し、必要に応じてフラッシュ持続時間や頻度にソフトウェア制限を実装します。

5. 試験：実際の使用をシミュレートするために、高温チャンバー条件下での光出力、色の一貫性、および信頼性を検証します。

11. 動作原理の紹介

ELCH06-BJ4J6Z10-N0は、蛍光体変換白色LEDです。その中核は、窒化インジウムガリウム（InGaN）で作られた半導体チップであり、電流が流れると青色スペクトルの光を発します（エレクトロルミネセンス）。この青色光は直接使用されません。代わりに、チップ上またはその周囲に堆積された蛍光体材料（通常はセリウムをドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネット、YAG:Ce）の層に当たります。蛍光体は青色光子の一部を吸収し、主に黄色領域のより長い波長で光を再放出します。吸収されずに残った青色光と放出された黄色光が混合して、白色光の知覚を生み出します。白色の正確な色合い（相関色温度）は、青色光と黄色光の比率によって決定され、これは蛍光体の組成と厚さによって制御されます。この技術により、固体素子から高品質の白色光を効率的に生成することが可能になります。

12. 技術トレンドと背景

このデバイスは、従来の光源に取って代わる固体照明（SSL）のより広範なトレンドの中に存在します。関連する主要なトレンドは以下の通りです：

効率向上（lm/W）：このLEDは54 lm/Wを提供しますが、業界は同じ光出力に対してエネルギー消費を削減するため、より高い効率を追求し続けています。

色品質と一貫性：小売照明や写真など、正確な色再現が不可欠なアプリケーションでは、高い演色評価数（CRI）とより厳密な色ビニングが重視されています。

小型化と高光束密度：このLEDに見られるように、より小さなパッケージにより多くの光を詰め込む動きは、モバイルデバイス、自動車ヘッドランプ、超薄型ディスプレイなどのアプリケーションで続いています。

信頼性と寿命：材料、パッケージング、熱管理の改善により、LEDの寿命とルーメンメンテナンスが常に延長されており、より重要で長寿命のアプリケーションに適するようになっています。

スマートおよび接続照明：LEDは、デジタル制御可能な照明システムを可能にする基盤技術です。これはコンポーネントレベルのデバイスですが、明るさと色を動的に調整できるシステムの基礎を形成します。