LEDコンポーネント技術データシート - ライフサイクル改訂版2 - 発行日 2014-12-11 - 日本語技術文書

1. 製品概要

この技術データシートは、LEDコンポーネントに関する包括的な情報を提供し、そのライフサイクル管理と技術仕様に焦点を当てています。本ドキュメントは、電子システム内でのコンポーネントの統合、認定、および長期サポートに必要な基本データを、エンジニア、設計者、調達担当者に提供するために構成されています。提示されている中核情報は、ドキュメントの改訂状況と、参照目的での恒久的な有効性を確立するものです。

このデータシートの主な目的は、コンポーネントの技術パラメータとライフサイクル情報の確定的な情報源として機能することです。製品設計、製造プロセス計画、およびサプライチェーン管理における意思決定を支援するように設計されています。ここに含まれるデータは、最終アプリケーションにおける互換性、信頼性、および性能の一貫性を確保するために極めて重要です。

2. ライフサイクルと文書管理情報

文書管理セクションは、提示されている技術データの有効性と権威を理解する上で最も重要です。

2.1 ライフサイクル段階

コンポーネントおよびその関連文書は現在、改訂段階にあります。これは、製品設計と仕様が安定し、成熟しており、量産中であることを示しています。この文書の改訂番号は2であり、この技術データシートの2回目の公式リリースであることを意味します。改訂では通常、継続的な生産フィードバックまたは洗練された試験方法論に基づく、パラメータの修正、明確化、または更新が組み込まれます。

2.2 文書の有効性

この文書の有効期限は、永久と記載されています。この指定は、この特定の改訂版のデータシートが、それが記述するコンポーネントバージョンを参照する限り、無期限に有効であることを意味します。これを置き換える新しい改訂版が発行されない限り、有効期限が切れたり、陳腐化したりすることはありません。これは、成熟した標準化コンポーネントの文書では一般的です。

2.3 発行情報

この改訂版（改訂版2）の公式な発行日は、2014年12月11日 18時36分47秒です。このタイムスタンプは、この特定の仕様セットが最終決定され、公開された時期の明確な履歴記録を提供します。この情報は、バージョン管理とコンポーネントの仕様履歴の追跡に不可欠です。

3. 技術パラメータの詳細な客観的解釈

提供されたPDF抜粋は文書メタデータに焦点を当てていますが、完全なLEDデータシートには詳細な技術パラメータが含まれます。以下のセクションでは、そのような文書に含まれる典型的なパラメータとその重要性について説明します。

3.1 測光特性

測光特性は、LEDの光出力を定義します。主要なパラメータには、光の知覚されるパワーを定量化する光束（ルーメン、lmで測定）が含まれます。光度（カンデラ、cdで測定）は、特定の方向における光出力を記述します。相関色温度（CCT、ケルビン（K）で測定）は、白色光が暖色、中間色、または寒色に見えるかを定義します。カラーLEDの場合、主波長（ナノメートル、nmで測定）が指定されます。色度座標（例：CIE 1931チャート上）は、色点の正確な定義を提供します。これらのパラメータを理解することは、アプリケーションで所望の輝度と色品質を達成するために不可欠です。

3.2 電気的特性

電気的特性は回路設計にとって極めて重要です。順電圧（Vf）は、指定された順電流（If）で動作するときのLED両端の電圧降下です。電源要件を決定する上で重要です。順電流定格（If）は、LEDが扱える最大連続電流であり、光出力と寿命に直接影響します。逆電圧（Vr）は、デバイスを損傷することなく逆方向に印加できる最大電圧を指定します。これらのパラメータは、LEDがその安全動作領域（SOA）内で駆動されることを保証します。

3.3 熱的特性

LEDの性能と寿命は、熱管理に大きく依存します。接合温度（Tj）は、半導体チップ自体の温度です。熱抵抗（Rth j-s または Rth j-a、ワットあたりの摂氏度（°C/W）で測定）は、接合部からはんだ付け点（s）または周囲（a）へ熱がどれだけ効果的に伝達されるかを示します。熱抵抗は低いことが望ましいです。最大接合温度（Tj max）を超えないようにし、加速劣化または致命的な故障を防ぐ必要があります。適切な放熱設計はこれらの値に基づいて行われます。

4. ビニングシステムの説明

製造上のばらつきにより、個々のLED間にわずかな違いが生じます。ビニングは、主要パラメータに基づいてLEDをグループ（ビン）に分類し、一貫性を確保するプロセスです。

4.1 波長/色温度ビニング

LEDは、その色度座標またはCCTに従ってビニングされます。白色LEDの場合、ビンはCIEチャート上の小さな四角形またはCCT範囲（例：3000K ± 100K）によって定義されます。単色LEDの場合、ビンは主波長範囲（例：525nm ± 2nm）によって定義されます。これにより、製品ロット内の色の均一性が確保されます。

4.2 光束ビニング

LEDは、標準試験電流における光出力に基づいて選別されます。これらは光束ビン（例：ビンA: 100-110 lm、ビンB: 90-100 lm）にグループ分けされます。これにより、設計者は特定の輝度要件を満たすLEDを選択でき、製品全体で一貫した輝度を維持するのに役立ちます。

4.3 順電圧ビニング

LEDは、指定された試験電流における順電圧（Vf）によってもビニングされます。一般的なビンは、Vf1: 2.8V - 3.0V、Vf2: 3.0V - 3.2Vなどです。これは、特に複数のLEDを直列に接続する場合に、電流変動と電力損失を最小限に抑える効率的な駆動回路を設計する上で重要です。

5. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのLEDの動作に関するより深い洞察を提供します。

5.1 電流-電圧（I-V）特性曲線

この曲線は、順電流と順電圧の関係をプロットします。非線形であり、それ以下ではほとんど電流が流れないしきい値電圧を示します。動作領域における曲線の傾きは、動的抵抗に関連します。このグラフは、ドライバの互換性を理解し、回路シミュレーションで電圧降下を予測するために不可欠です。

5.2 温度特性

いくつかのグラフが温度依存性を示しています。光束対接合温度曲線は通常、温度が上昇すると出力が減少することを示します。順電圧対接合温度曲線は通常、負の係数（Tjが増加するとVfが減少）を示します。これらの曲線は、意図した動作温度範囲で性能を維持するシステムを設計するために極めて重要です。

5.3 分光パワー分布（SPD）

SPDグラフは、各波長で放出される光の相対強度を示します。白色LED（通常は蛍光体変換）の場合、LEDチップからの青色のピークと、蛍光体からのより広い黄色/赤色のピークを示します。このグラフは、演色評価数（CRI）、CCT、およびその他の測色特性を計算するために使用されます。

6. 機械的およびパッケージ情報

物理的仕様は、プリント回路基板（PCB）上での適切な取り付けと機能を保証します。

6.1 外形寸法図

詳細な機械図面は、すべての重要な寸法（長さ、幅、高さ、リード間隔、部品公差）を提供します。この図面は、PCBフットプリントの作成および組立時のクリアランス確認に使用されます。

6.2 パッドレイアウト設計

推奨されるPCBランドパターン（パッド形状とサイズ）が提供され、リフローはんだ付け時の信頼性の高いはんだ接合部の形成を確保します。これは、部品公差とはんだフィレットの形成を考慮しています。

6.3 極性識別

アノードとカソードを識別する方法が明確に示されています。通常、部品本体のマーキング（例：切り欠き、ドット、または切り欠き角）または非対称なリード形状によって示されます。正しい極性は回路動作に不可欠です。

7. はんだ付けおよび組立ガイドライン

これらの指示は、製造工程中にLEDの完全性を保持します。

7.1 リフローはんだ付けプロファイル

リフローはんだ付けのための推奨温度プロファイルが提供されます。これには、予熱、ソーク、リフロー（ピーク温度）、および冷却速度が含まれます。LEDパッケージまたは内部ダイへの熱損傷を防ぐために、最大温度制限および液相線以上時間が指定されています。

7.2 注意事項と取り扱い

ガイドラインには、LEDレンズへの機械的ストレスの適用に対する警告、適切なESD（静電気放電）対策の使用、光学面の汚染の回避などが含まれます。パッケージ材料と互換性のある洗浄方法も指定される場合があります。

7.3 保管条件

使用前のコンポーネントの劣化（リフロー時のポップコーン現象を引き起こす可能性のある湿気吸収など）を防ぐために、推奨される保管温度および湿度範囲が提供されます。

8. 包装および発注情報

このセクションでは、製品の供給方法について詳しく説明します。

8.1 包装仕様

テープおよびリールの寸法、ポケットサイズ、および向きが、自動実装装置用に指定されています。リールあたりまたはチューブあたりの数量が記載されています。

8.2 ラベル情報

包装ラベルの内容が説明されています。通常、品番、数量、ロット/バッチコード、日付コード、およびビニング情報が含まれます。

8.3 品番体系

モデル命名規則が説明されており、品番が色、光束ビン、電圧ビン、包装タイプ、および場合によっては特殊機能などの主要属性をどのようにエンコードするかを示しています。

9. アプリケーション推奨事項

コンポーネントを効果的に実装するためのガイダンス。

9.1 典型的なアプリケーション回路

基本的な駆動回路の回路図が含まれることが多いです。例えば、定電圧電源用の単純な直列抵抗回路や、定電流ドライバの使用に関する推奨事項などです。直列/並列接続に関する考慮事項についても議論されます。

9.2 設計上の考慮事項

主要な設計アドバイスには、熱管理（PCB銅面積、熱ビア）の重要性、光学設計（レンズ選択、間隔）、および電気設計（突入電流保護、調光互換性）が含まれます。

10. 技術比較と差別化

単一のデータシートで常に明示的に述べられているわけではありませんが、パラメータはコンポーネントの位置を定義します。利点には、高い発光効率（ワットあたりのルーメン）、優れた色の一貫性（厳密なビニング）、堅牢な信頼性データ（高いL70/L90寿命定格）、または高密度設計を可能にするコンパクトなフォームファクタが含まれる場合があります。

11. よくある質問（FAQ）

技術パラメータに基づく一般的な質問に対応します。

Q: このLEDを電圧源で駆動できますか？

A: 直列の電流制限抵抗を使用すれば可能ですが、LEDの順電圧は温度とビンによって変動するため、安定した光出力と長期信頼性のためには定電流ドライバの使用を強く推奨します。

Q: 時間の経過とともに光出力が減少する原因は何ですか？

A: 半導体材料および蛍光体（存在する場合）の徐々の劣化が光束減衰を引き起こします。定格電流以下でLEDを動作させ、効果的な放熱により低い接合温度を維持することが、寿命を最大化する主要な方法です。

Q: 熱抵抗値はどれくらい重要ですか？

A: 極めて重要です。これは、与えられた電力損失に対して、LED接合部の周囲温度または基板温度からの温度上昇を計算するための主要な指標です。Tj maxを超えると寿命が大幅に短縮されます。

12. 実用的な使用例

事例1: 建築用直線照明:連続したLEDストリップの場合、単一の厳密な光束および色ビンからLEDを選択することが、長さ方向に目に見える輝度または色の変化を避けるために重要です。高い信頼性と定義された寿命は、設置された器具の長期メンテナンス計画を支援します。

事例2: 自動車内装照明:ダッシュボードバックライトまたはアンビエント照明に使用されるLEDは、広い温度範囲（-40°Cから+85°C以上）で確実に動作する必要があります。データシートの光束および順電圧の温度ディレーティング曲線は、これらの変化を補償し、一貫した外観を確保する回路を設計するために使用されます。

13. 動作原理の紹介

LEDは半導体ダイオードです。順方向電圧が印加されると、n型半導体からの電子が活性領域でp型半導体からの正孔と再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。放出される光の波長（色）は、使用される半導体材料のエネルギーバンドギャップ（例：青色/緑色用のInGaN、赤色/琥珀色用のAlInGaP）によって決定されます。白色LEDは通常、青色LEDチップを黄色蛍光体でコーティングすることで作成されます。青色光と黄色光の混合は、人間の目には白色に見えます。

14. 技術トレンド

LED業界は進化を続けています。主要なトレンドには、所定の光出力に対するエネルギー消費量を削減する発光効率の継続的な向上が含まれます。より高い演色評価数（CRI）やより精密な色調調整の達成など、色品質の向上に強い焦点が当てられています。小型化は続いており、直接視認ディスプレイにおけるより小さなピクセルピッチを可能にしています。さらに、内蔵ドライバや色制御回路などのスマート機能の統合がより一般的になっています。次世代ディスプレイおよび照明のためのペロブスカイトなどの新規材料の研究も活発な開発領域です。