LED部品技術データシート - 改訂版2 - ライフサイクルフェーズ文書 - 発行日 2014-12-05 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本技術文書は、特定のLED部品に関するライフサイクル管理と改訂履歴について包括的な情報を提供します。中核となる焦点は、確立された改訂管理にあり、時間の経過に伴う部品仕様の追跡可能性と一貫性を確保します。本ドキュメントは、この部品を利用する製品の設計、調達、製造に関わるエンジニア、調達担当者、品質保証担当者にとっての確定的な参照資料として機能します。その主な利点は、明確でバージョン管理されたデータを提供することにあり、長期の生産サイクルにおいて製品の品質、信頼性、適合性を維持するために極めて重要です。

本ドキュメントの対象市場には、安定した長寿命の電子部品を必要とする産業、例えば自動車照明、産業用制御システム、サイン、および一貫した性能とサプライチェーンの安定性が最重要視される一般照明アプリケーションなどが含まれます。

2. ライフサイクルと改訂管理

2.1 ライフサイクルフェーズの定義

本コンポーネントは現在、改訂フェーズにあります。これは、製品設計と仕様が確定し、生産向けにリリースされ、現在は管理された変更の対象となっていることを示します。改訂フェーズは通常、初期設計リリースの後に続き、潜在的な生産終了（EOL）または廃盤フェーズの前に位置します。これは、量産可能な成熟した安定製品であることを意味します。

2.2 改訂管理

本コンポーネントの文書化された改訂レベルは、改訂版2です。この数値識別子は、製品の仕様、材料、または製造プロセスに加えられた変更を追跡するために極めて重要です。各改訂の増加は、正式な変更が実施され文書化されたことを意味します。エンジニアは、設計がテストおよび認定された性能パラメータと一致することを保証するために、データシートと部品の正しい改訂版を使用していることを確認しなければなりません。

2.3 発行と有効性情報

本ドキュメントの改訂版2の公式発行日は、2014年12月5日 13:11:36.0です。このタイムスタンプは、この特定の仕様セットが有効になった正確な参照点を提供します。さらに、本ドキュメントは、有効期限：無期限と指定しています。これは珍しいですが極めて重要な表記であり、このデータシートの改訂版には事前に決められた有効期限がないことを示しています。これは、後続の改訂版（例：改訂版3）が正式にリリースされ、これを置き換えるまで、無期限に有効な参照資料として残ります。この無期限の状態は、コンポーネントの市場における意図された長寿命性と安定性を強調しています。

3. 技術パラメータと仕様

提供されたPDFの断片は管理データに焦点を当てていますが、LED部品の完全な技術データシートには以下のセクションが含まれます。値と詳細は、特定の改訂版2の仕様によって定義されます。

3.1 絶対最大定格

これらのパラメータは、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。通常動作を意図したものではありません。

• 逆電圧（V_R）：LED端子間に逆方向に印加できる最大許容電圧。
• 順方向電流（I_F）：許容される最大連続順方向電流。
• ピーク順方向電流（I_FP）：許容される最大サージまたはパルス順方向電流。多くの場合、デューティサイクルとパルス幅が指定されます。
• 電力損失（P_D）：デバイスが消費できる最大電力。通常、特定の周囲温度で計算されます。
• 動作温度範囲（T_opr）：デバイスを安全に動作させることができる周囲温度の範囲。
• 保管温度範囲（T_stg）：電源が印加されていない状態でデバイスを安全に保管できる温度の範囲。
• はんだ付け温度：はんだ付けプロセス（例：リフローまたはウェーブはんだ付け）中にデバイスが耐えられる最大温度と時間。

3.2 電気光学特性

これらのパラメータは、指定された試験条件（特に断りのない限り、通常 I_F=20mA, T_a=25°C）で測定され、LEDのコア性能を定義します。

• 順方向電圧（V_F）：指定された順方向電流が印加されたときのLED両端の電圧降下。通常は範囲にビニングされます（例：V_F1, V_F2, V_F3）。
• 光度（I_V）または光束（Φ_v）：光出力。インジケータLEDの場合、特定の視野角でのミリカンデラ（mcd）で与えられることが多いです。照明用LEDの場合は、ルーメン（lm）で与えられます。このパラメータは強くビニングされます。
• 主波長（λ_D）または色度座標（CIE x, y）：LEDの知覚される色を定義します。白色LEDの場合、相関色温度（CCT、単位ケルビン、例：3000K、5000K）と平均演色評価数（CRI, Ra）が指定され、どちらもビニングの対象となります。
• 視野角（2θ_1/2）：光度が0度で測定されたピーク光度の半分になる角度範囲。

3.3 熱特性

• 熱抵抗、接合部-周囲（R_θJA）：パッケージがLED接合部から周囲環境へ熱をどれだけ効果的に伝達できるかを示す尺度です。値が低いほど熱性能が優れており、光出力と寿命を維持するために重要です。

4. ビニングシステムの説明

半導体製造に内在するばらつきのため、LEDは生産ロット内の一貫性を確保するために主要パラメータに基づいて選別（ビニング）されます。改訂版2で定義されたビニング基準は、設計にとって不可欠です。

4.1 波長 / 色温度ビニング

LEDは、特定の波長範囲（カラーLED用）またはCCT範囲（白色LED用）にグループ分けされます。例えば、白色LEDは5000K ± 200Kにビニングされる場合があります。設計者は、アプリケーションの色の一貫性要件を満たすために適切なビンを選択する必要があります。

4.2 光束 / 光度ビニング

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。これにより、設計者は輝度レベルを選択し、LEDアレイ全体で均一性を確保できます。

4.3 順方向電圧ビニング

LEDは順方向電圧降下によってグループ分けされます。これは、効率的な駆動回路の設計や、複数のLEDを並列接続した際の一貫した電流分配を確保するために極めて重要です。

5. 性能曲線分析

5.1 電流-電圧（I-V）特性曲線

このグラフは、順方向電流（I_F）と順方向電圧（V_F）の関係を示します。非線形であり、しきい値電圧（導通が始まる電圧）を示した後、電圧のわずかな増加で電流が急速に増加します。この特性のため、駆動回路は電圧制御ではなく電流制御でなければなりません。

5.2 温度依存性

グラフは通常、順方向電圧が接合部温度の上昇とともに減少し、光束も温度の上昇とともに減少する様子を示します。適切な熱管理は、性能と寿命を維持するために重要です。

5.3 分光パワー分布

白色LEDの場合、この曲線は可視スペクトル全体での相対強度を示します。CCTとCRIを理解するのに役立ちます。青色励起LEDと蛍光体変換からのピークの存在と大きさが確認できます。

6. 機械的・パッケージ情報

公差付きの詳細な寸法図（上面図、側面図、底面図）が提供されます。主な要素は以下の通りです：

• パッケージ全体寸法（長さ、幅、高さ）。
• PCBフットプリント設計のためのパッドレイアウトと寸法。
• 極性識別マーク（通常はカソードインジケータ、例：切り欠き、緑色の点、短いリード）。
• 推奨PCBランドパターンとステンシル設計。

7. はんだ付けと実装ガイドライン

7.1 リフローはんだ付けプロファイル

推奨される温度-時間プロファイルが提供され、予熱、ソーク、リフロー（ピーク温度）、冷却ゾーンが含まれます。最大ピーク温度（例：260°C）と液相線温度以上の時間（TAL）は、LEDパッケージまたは内部ダイボンドへの熱損傷を防ぐための重要なパラメータです。

7.2 注意事項

• LEDレンズに機械的ストレスを加えないでください。
• 取り扱い時にはESD対策を講じてください。
• はんだ付け後の超音波洗浄機による洗浄は、パッケージを損傷する可能性があるため行わないでください。
• PCBが清潔でイオン性汚染がないことを確認してください。

7.3 保管条件

部品は乾燥した不活性環境（通常 <40°C、相対湿度 <60%）で保管する必要があります。湿気に敏感なデバイスがフロアライフを超えて周囲空気にさらされた場合、はんだ付け前にベーキングを行い、ポップコーン現象（はんだ付け時の蒸気圧によるパッケージのひび割れ）を防止する必要があります。

8. 梱包と発注情報

8.1 梱包仕様

テープ＆リール仕様（キャリアテープ幅、ポケット間隔、リール直径、リールあたりの数量）またはその他の梱包方法（例：チューブ、トレイ）について説明します。

8.2 ラベル表示と品番体系

梱包ラベルに印刷される情報、品番、改訂コード、数量、日付コード、ロット番号について説明します。品番体系自体が、色、輝度ビン、電圧ビン、パッケージタイプなどの主要属性をコード化しています。

9. アプリケーションノートと設計上の考慮点

9.1 代表的なアプリケーション回路

基本的なLED駆動の回路図。通常、低電力アプリケーションでは直列電流制限抵抗を使用し、高電力または高精度アプリケーションでは定電流ドライバ（リニアまたはスイッチング）を使用します。直列/並列接続に関する考慮点についても説明します。

9.2 熱設計

高出力LEDにとって重要です。PCBレイアウト（サーマルビア、大きな銅パッドの使用）、放熱、駆動電流、周囲温度、熱抵抗に基づく予想接合部温度の計算に関するガイダンスを提供します。

9.3 光学設計上の考慮点

視野角、ビームシェーピングのためのレンズ設計、二次光学系や導光板との潜在的な相互作用に関する注意点。

10. 技術比較と差別化

直接的な競合製品の比較は標準的なデータシートには含まれませんが、本ドキュメントで指定されたパラメータ（例：高光束効率、低熱抵抗、厳密な色ビニング、堅牢なESD定格）は、暗黙的にその競争優位性を定義しています。改訂版2の無期限有効期限自体が重要な差別化要因であり、長期的な安定性と供給コミットメントを示しています。

11. よくある質問（FAQ）

Q: 古い改訂版を使用している既存設計にとって改訂版2は何を意味しますか？

A: 改訂版2のデータシートを以前のバージョンと比較する必要があります。電気的、光学的、または機械的仕様に変更があった場合、継続的な性能と信頼性を確保するために、設計を再認定したり、回路パラメータ（駆動電流など）を調整する必要があるかもしれません。

Q: 有効期限：無期限はどのように解釈すべきですか？

A: この特定のドキュメント改訂版には計画された陳腐化日がないことを意味します。仕様は長期的に固定されています。ただし、コンポーネント自体は最終的に生産終了（EOL）フェーズに達する可能性があり、それは製品変更通知（PCN）を通じて別途連絡されます。

Q: 同じ製品内で異なるビンのLEDを混在させてもよいですか？

A: 強く推奨されません。ビンを混在させると、色、輝度、順方向電圧に目に見える違いが生じ、外観が不均一になったり、並列回路で電流の不均衡が生じたりする可能性があります。特定の生産ロットでは常に単一のビンを指定して使用してください。

12. 実用例

事例1：自動車室内照明

設計者は、マップランプ用にこのLEDを選択します。厳密なCCTビニング（例：4000K ± 150K）を使用して、車両内のすべてのユニットで一貫した白色光の色を確保します。堅牢な温度定格により、高温の車内での動作が保証されます。安定した改訂版2仕様により、車両の10年以上の寿命にわたって交換部品に同じ性能が保証されます。

事例2：産業用状態表示パネル

エンジニアは、数百個のインジケータLEDを備えた制御パネルを設計します。順方向電圧ビニング情報を使用して、各電圧ビングループに適切な安定化抵抗を備えた並列駆動回路を設計し、均一な輝度を確保します。データシートの無期限有効期限は、仕様変更なしでパネルの予想される15年のサービスライフをサポートします。

13. 動作原理

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネセンスによって光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子が活性層でp型領域からの正孔と再結合します。この再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。発光の波長（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によって決まります（例：青色/緑色用のInGaN、赤色/琥珀色用のAlInGaP）。白色LEDは通常、青色LEDチップを黄色の蛍光体でコーティングして作られます。青色光と黄色光の組み合わせが白色光を生成します。蛍光体の特定の混合比が相関色温度（CCT）を決定します。

14. 技術動向

固体照明業界は進化を続けています。一般的なトレンドには、光束効率（ルーメン/ワット）の向上があり、より低い消費電力と少ない熱でより高い光出力を実現しています。平均演色評価数（CRI）値の向上や、より正確な色の一貫性（より厳密なビニング）を含む、色品質の改善に強い焦点が当てられています。光出力を維持または向上させながらパッケージの小型化が進んでいます。さらに、内蔵ドライバや色調調整機能などのスマート機能の統合がより一般的になってきています。本ドキュメントの無期限有効期限に示されるように、長期的な信頼性とデータシートの安定性への重点は、インフラストラクチャや自動車アプリケーションにおける耐久性のあるコンポーネントに対する市場のニーズと一致しています。