LEDコンポーネント技術データシート - 改訂版2 - ライフサイクル：永久 - 発行日：2014年11月28日 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、特定のLEDコンポーネントに関する包括的な技術仕様とアプリケーションガイドラインを提供します。中核となる情報は、文書の有効性と改訂ステータスを確立します。ライフサイクルフェーズは改訂版2として確認されており、これはコンポーネントの技術データの2回目の公式改訂版であることを示しています。この改訂版の発行日は2014年11月28日 10:08:02です。極めて重要な点として、有効期限は永久とマークされており、この改訂版に含まれる仕様は永久に有効であり、定期的な陳腐化や新しい改訂日による自動的な置き換えの対象ではないことを意味します。この永続性は、長期設計および製造計画における重要な特性です。

このコンポーネントは、信頼性と一貫した性能を実現するために設計されています。ターゲット市場には、安定した長期の光出力を必要とするアプリケーション、例えば一般照明、表示灯、ディスプレイのバックライト、自動車内装照明などが含まれます。中核的な利点は、仕様セットが固定されていることにあり、エンジニアは将来の生産ロットでコンポーネントの主要パラメータが予期せず変更される心配なく、自信を持ってシステムを設計することができます。

2. 詳細技術パラメータ分析

提供された抜粋は文書のメタデータに焦点を当てていますが、LEDコンポーネントの完全な技術データシートには、詳細な客観的パラメータが含まれます。以下のセクションでは、通常含まれる重要なデータとその重要性の概要を説明します。

2.1 測光・色特性

測光特性は、LEDの光出力を定義します。主要なパラメータは以下の通りです：

• 光束（Φ_v）：ルーメン（lm）で測定され、これは放射される光の総合的な知覚パワーを示します。データシートでは、指定された試験電流（例：20mA、60mA）および接合温度（T_j）における代表値および最小値が提供されることが一般的です。
• 光度（I_v）：ミリカンデラ（mcd）で測定され、単位立体角あたりの光度を表します。指向性照明アプリケーションにおいて極めて重要です。視野角はこのパラメータと共に指定されます（例：120°）。
• 主波長（λ_D）または相関色温度（CCT）：カラーLED（赤、緑、青、琥珀色）の場合、主波長は知覚される色を定義します。白色LEDの場合、相関色温度（ケルビン、Kで測定）は、光が暖色（例：2700K）、中性色（例：4000K）、または寒色（例：6500K）に見えるかを指定します。
• 演色評価数（CRI - R_a）：白色LEDの場合、CRIは、自然光源と比較して光源が物体の色をどれだけ正確に再現するかを示します。高いCRI（100に近い）は、色の識別が重要なアプリケーションで優れています。

2.2 電気的特性

これらのパラメータは、電気的駆動要件と消費電力を規定します。

• 順方向電圧（V_F）：指定された順方向電流（I_F）で動作するときのLED両端の電圧降下です。通常は範囲（例：20mAで2.8Vから3.4V）として与えられます。このパラメータは、定電流回路の設計または適切なドライバの選択に不可欠です。
• 順方向電流（I_F）：推奨される連続動作電流です。定格最大順方向電流を超えると、寿命が大幅に短縮されたり、即座に故障する可能性があります。
• 逆方向電圧（V_R）：LEDが逆バイアスで接続されたときに耐えられる最大電圧です。この電圧を超えると、不可逆的な損傷を引き起こす可能性があります。

2.3 熱特性

LEDの性能と寿命は、温度管理に大きく依存します。

• 接合温度（T_j）：半導体チップ自体の温度です。許容最大T_j（例：125°C）は重要な設計限界値です。
• 熱抵抗（R_θJA）：°C/Wで測定され、熱がLED接合部から周囲空気へどれだけ効果的に移動するかを示します。値が低いほど放熱性が良く、光出力と寿命を維持するために不可欠です。
• 保管温度範囲：電源が入っていない状態でのコンポーネントの許容温度範囲です。

3. ビニングシステムの説明

製造上のばらつきにより、LEDは性能ビンに分類されます。これにより、顧客は指定された許容範囲内のコンポーネントを受け取ることが保証されます。

• 波長/色温度ビニング：LEDは、測定された主波長またはCCTに基づいてグループ化されます。ビンコード（例：3A）は特定の波長範囲（例：525-530nm）に対応します。
• 光束ビニング：LEDは、標準試験条件における光出力に従って分類されます。これにより、設計者はアプリケーションの最小輝度要件を満たすコンポーネントを選択できます。
• 順方向電圧ビニング：V_F範囲による分類は、複数のLEDが直列に接続された場合のより均一な電流分布の設計に役立ちます。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのコンポーネントの挙動についてより深い洞察を提供します。

• I-V（電流-電圧）曲線：このグラフは、順方向電流と順方向電圧の関係を示します。非線形であり、ダイオードの特性です。この曲線は、LEDの動的抵抗を理解するのに役立ちます。
• 温度特性：グラフは通常、光束または順方向電圧が接合温度の上昇とともにどのように変化するかを示します。光束は一般に温度が上昇すると減少します。
• 相対分光分布：このプロットは、各波長で放射される光の強度を示します。色特性を定義し、二次ピークの存在（例：蛍光体変換白色LED）を示すことができます。

5. 機械的仕様・パッケージ情報

物理的仕様は、PCB設計および実装にとって重要です。

• パッケージ寸法：長さ、幅、高さ、およびレンズの曲率を指定する詳細な機械図面です。公差は常に提供されます。
• パッドレイアウト（フットプリント）：はんだ付けのためのPCB上の推奨銅パッドパターンです。これには、適切なはんだ接合部の形成と機械的安定性を確保するためのパッドサイズ、形状、間隔が含まれます。
• 極性識別：アノード（+）端子とカソード（-）端子の明確なマーキングです。これは通常、ノッチ、切り欠き角、レンズ上のマーク、または異なるリード長によって示されます。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

適切な取り扱いが信頼性を確保します。

• リフローはんだ付けプロファイル：推奨される予熱、ソーク、リフロー、冷却の各フェーズを指定する時間-温度グラフです。重要なパラメータには、ピーク温度（通常は数秒間最大260°C）および液相線以上の時間が含まれます。
• 取り扱い上の注意：ESD（静電気放電）感受性、湿気感受性レベル（MSL）、および保管に関する推奨事項（MSL > 1の場合はドライキャビネット内など）に関する指示です。
• 洗浄：一般的なPCB洗浄溶剤との互換性です。

7. 梱包・発注情報

調達および物流のための情報です。

• 梱包仕様：キャリアテープ幅、ポケット寸法、リール直径、リールあたりの数量（例：13インチリールあたり4000個）を説明します。
• ラベリング：リールラベルに印刷される情報、部品番号、数量、日付コード、ビンコードなどを説明します。
• 部品番号体系：部品番号を解読し、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示します。

8. 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です。

• 代表的なアプリケーション回路：定電流ドライバ回路、直列/並列抵抗計算、過渡電圧サプレッサなどの保護素子を示す回路図です。
• 設計上の考慮事項：熱管理（PCB銅面積、放熱）、光学設計（所望のビームパターンのためのレンズ選択）、高温環境でのデレーティングガイドラインに関するアドバイスです。
• 代表的な使用例：

  永久改訂ステータスおよび一般的なLED特性に基づき、このコンポーネントは長いライフサイクルを持つ製品、または設計の安定性が最も重要である製品に適しています。例としては：

  • 産業用制御パネル：数十年間稼働する可能性のある機械の状態表示灯。
  • インフラストラクチャ照明：メンテナンスや部品交換が困難な非常口サイン、非常灯、または建築アクセント照明。
  • 家電製品：冷蔵庫やオーブンなどの機器の電源表示灯またはコントロールのバックライト。
  • 自動車内装照明：マップライト、ダッシュボードバックライト、または車両の寿命にわたって色と輝度の一貫性が重要なスイッチ照明。

  9. 技術比較・差別化

  提供されたデータによって強調される主な差別化要因は、永久の有効期限です。多くの電子部品は、頻繁に更新される可能性のある特定の改訂版に紐づいたデータシートを持っています。このコンポーネントの文書は永久に有効（改訂版2）と宣言されています。これには重要な利点があります：

  • 長期供給保証：メーカーは、仕様変更を恐れることなく、在庫を蓄積したり、長期生産計画を立てたりすることができます。
  • 設計の安定性：このコンポーネントを中心に設計された製品は、データシートの変更による再検証や再認証を必要としません。
  • リスク低減：改訂版間の微妙な性能シフトが最終製品の品質や適合性に影響を与えるリスクを排除します。

  頻繁に更新されるデータシートを持つコンポーネントと比較して、このコンポーネントは潜在的な漸進的性能向上よりも絶対的な一貫性を優先しています。

  10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

  Q: ライフサイクルフェーズ：改訂版とはどういう意味ですか？
  A: これは文書の管理プロセスにおける段階を示しています。改訂版は、以前に発行されたデータシートの更新版（改訂版2）であり、修正または強化された情報を含んでいる可能性があることを意味します。

  Q: 発行日は2014年です。このコンポーネントは旧式ですか？
  A: 必ずしもそうではありません。有効期限：永久は、仕様が永久に有効であることを明示しています。コンポーネントはまだ現行生産中である可能性があります。その関連性は、その技術パラメータが現在のアプリケーション要件を満たしているかどうかに依存します。

  Q: このLEDをどのように駆動すべきですか？
  A> 定電流源または直列の電流制限抵抗を備えた電圧源を使用する必要があります。正確な回路は、順方向電圧（V_F）および順方向電流（I_F）の仕様に依存し、これらは完全なデータシートに詳細に記載されています。電流制御なしでLEDを電圧源に直接接続しないでください。

  Q: LEDにとって熱管理が重要なのはなぜですか？
  A> 高い接合温度は、半導体材料および蛍光体（白色LEDの場合）の劣化を加速し、光出力の永久的な減少（光束減衰）および色の変化を引き起こします。また、致命的な故障を引き起こす可能性もあります。適切な放熱は、性能と寿命にとって不可欠です。

  11. 実践的設計・使用事例

  シナリオ：長寿命産業用状態表示パネルの設計

  エンジニアが、20年の耐用年数が期待される産業用機器の制御パネルを設計しています。パネルには赤、緑、黄色の状態表示LEDが必要です。一貫性と信頼性が重要です。

  選択理由：エンジニアは、以下の理由からこの特定のLEDコンポーネント（改訂版2、永久有効）を選択します：

  1. 仕様保証：永久データシートにより、初期生産用および15年目以降のスペアパーツ/サービスキット用に購入するLEDが同一の性能仕様を持つことが保証され、パネルの均一性が維持されます。
  2. サプライチェーン計画：会社は、部品が再設計を必要とするような方法で改良されないという確信を持って、ディストリビューターと長期購入契約を結ぶことができます。
  3. 設計実装：詳細なV_FおよびI_Fデータを使用して、エンジニアはPCB上の各LED色に対してシンプルな抵抗ベースの駆動回路を設計します。熱抵抗（R_θJA）データを使用して、発生する少量の熱がPCBの銅によって安全に放散され、機器の50°C周囲環境でも接合温度が最大定格を十分に下回ることを計算します。
  4. 結果：最終製品は、その動作寿命全体を通じて安定した予測可能な表示性能の恩恵を受け、保証請求とメンテナンスの複雑さを軽減します。

  12. 動作原理の紹介

  LED（発光ダイオード）は、電流が流れると光を放射する半導体デバイスです。中核原理はエレクトロルミネッセンス.

  1. です。 半導体チップにはp-n接合が含まれており、p型材料（電子の正孔を持つ）とn型材料（自由電子を持つ）が接合しています。
  2. 順方向電圧が印加されると（p側に正、n側に負）、n領域からの電子は十分なエネルギーを得て接合部を横切り、p領域の正孔と再結合します。
  3. この再結合プロセスによりエネルギーが放出されます。標準ダイオードでは、このエネルギーは熱として放出されます。LEDでは、このエネルギーが主に光子（光の粒子）として放出されるように、半導体材料（青色/白色用の窒化ガリウム、赤色/黄色用のリン化ガリウムヒ素など）が選択されています。
  4. 放射される光の波長（色）は、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。大きなバンドギャップは、より高エネルギーの光子（より短い波長、青色光など）を生成します。白色LEDは通常、黄色の蛍光体でコーティングされた青色LEDチップを使用します。青色光の一部が黄色に変換され、その混合が白色として知覚されます。

  13. 技術トレンドと開発動向

  LED業界は進化を続けていますが、永久に固定されたデータシートを持つコンポーネントは、成熟した安定した技術ポイントを表しています。広範な市場で観察される一般的なトレンドには以下が含まれます：

  • 効率向上（lm/W）：内部量子効率と光取り出し技術の継続的な改善により、電力入力1ワットあたりのルーメンが増加し、同じ光出力でのエネルギー消費が減少します。
  • 色品質の向上：白色LED用の新しい蛍光体システムの開発により、より高い演色評価数（CRI）値と生産ビン全体でのより一貫した色温度が実現されています。
  • 小型化：パッケージサイズの継続的な縮小（例：3528から2016、1010メトリックコードへ）により、高密度照明アレイやより小型デバイスへの統合が可能になっています。
  • 高出力密度：1A、3A以上の電流を扱える高出力LEDパッケージの開発が進んでおり、高度なアクティブ冷却ソリューションを必要とすることが多いです。
  • スマート・コネクテッド照明：制御電子機器、センサー、通信インターフェース（ZigbeeやBluetoothなど）をLEDモジュールに直接統合し、単純なコンポーネントからインテリジェント照明システムへと移行しています。

  この文書で説明されているコンポーネントは、その永久改訂版とともに、この進化する技術的景観の中で、実証された一貫性が最新の性能指標よりも重要であるアプリケーション向けに選択された、信頼性の高い、十分に特性評価された構成要素として位置づけられます。

  LED仕様用語集

  LED技術用語の完全な説明

  光電性能

  用語	単位/表示	簡単な説明	なぜ重要か
  発光効率	lm/W (ルーメン毎ワット)	電力ワット当たりの光出力、高いほどエネルギー効率が良い。	エネルギー効率等級と電気コストを直接決定する。
  光束	lm (ルーメン)	光源から発せられる全光量、一般に「明るさ」と呼ばれる。	光が十分に明るいかどうかを決定する。
  視野角	° (度)、例：120°	光強度が半分になる角度、ビーム幅を決定する。	照明範囲と均一性に影響する。
  色温度	K (ケルビン)、例：2700K/6500K	光の暖かさ/冷たさ、低い値は黄色がかった/暖かい、高い値は白っぽい/冷たい。	照明の雰囲気と適切なシナリオを決定する。
  演色性指数	無次元、0–100	物体の色を正確に再現する能力、Ra≥80は良好。	色の真実性に影響し、ショッピングモール、美術館などの高要求場所で使用される。
  色差許容差	マクアダム楕円ステップ、例：「5ステップ」	色の一貫性指標、ステップが小さいほど色の一貫性が高い。	同じロットのLED全体で均一な色を保証する。
  主波長	nm (ナノメートル)、例：620nm (赤)	カラーLEDの色に対応する波長。	赤、黄、緑の単色LEDの色相を決定する。
  分光分布	波長 vs 強度曲線	波長全体の強度分布を示す。	演色性と色品質に影響する。

  電気パラメータ

  用語	記号	簡単な説明	設計上の考慮事項
  順電圧	Vf	LEDを点灯するための最小電圧、「始動閾値」のようなもの。	ドライバ電圧は≥Vfでなければならず、直列LEDの場合は電圧が加算される。
  順電流	If	LEDの正常動作のための電流値。	通常は定電流駆動、電流が明るさと寿命を決定する。
  最大パルス電流	Ifp	短時間耐えられるピーク電流、調光やフラッシュに使用される。	パルス幅とデューティサイクルは損傷を避けるために厳密に制御する必要がある。
  逆電圧	Vr	LEDが耐えられる最大逆電圧、それを超えると破壊される可能性がある。	回路は逆接続や電圧スパイクを防ぐ必要がある。
  熱抵抗	Rth (°C/W)	チップからはんだへの熱伝達抵抗、低いほど良い。	高い熱抵抗はより強力な放熱を必要とする。
  ESD耐性	V (HBM)、例：1000V	静電気放電に耐える能力、高いほど脆弱性が低い。	生産時には帯電防止対策が必要、特に敏感なLEDには。

  熱管理と信頼性

  用語	主要指標	簡単な説明	影響
  接合温度	Tj (°C)	LEDチップ内部の実際の動作温度。	10°Cの低下ごとに寿命が2倍になる可能性がある；高すぎると光衰、色ずれを引き起こす。
  光束減衰	L70 / L80 (時間)	明るさが初期の70%または80%に低下するまでの時間。	LEDの「サービス寿命」を直接定義する。
  光束維持率	% (例：70%)	時間経過後に残った明るさの割合。	長期使用における明るさの保持能力を示す。
  色ずれ	Δu′v′またはマクアダム楕円	使用中の色変化の程度。	照明シーンでの色の一貫性に影響する。
  熱劣化	材料劣化	長期的な高温による劣化。	明るさ低下、色変化、または開放回路故障を引き起こす可能性がある。

  パッケージングと材料

  用語	一般的な種類	簡単な説明	特徴と応用
  パッケージタイプ	EMC、PPA、セラミック	チップを保護し、光学的/熱的インターフェースを提供するハウジング材料。	EMC：耐熱性が良く、低コスト；セラミック：放熱性が良く、寿命が長い。
  チップ構造	フロント、フリップチップ	チップ電極配置。	フリップチップ：放熱性が良く、効率が高い、高電力用。
  蛍光体コーティング	YAG、珪酸塩、窒化物	青チップを覆い、一部を黄/赤に変換し、白に混合する。	異なる蛍光体は効率、CCT、CRIに影響する。
  レンズ/光学	フラット、マイクロレンズ、TIR	光分布を制御する表面の光学構造。	視野角と配光曲線を決定する。

  品質管理とビニング

  用語	ビニング内容	簡単な説明	目的
  光束ビン	コード例：2G、2H	明るさでグループ化され、各グループに最小/最大ルーメン値がある。	同じロット内で均一な明るさを保証する。
  電圧ビン	コード例：6W、6X	順電圧範囲でグループ化される。	ドライバのマッチングを容易にし、システム効率を向上させる。
  色ビン	5ステップマクアダム楕円	色座標でグループ化され、狭い範囲を保証する。	色の一貫性を保証し、器具内の不均一な色を避ける。
  CCTビン	2700K、3000Kなど	CCTでグループ化され、各々に対応する座標範囲がある。	異なるシーンのCCT要件を満たす。

  テストと認証

  用語	標準/試験	簡単な説明	意義
  LM-80	光束維持試験	一定温度での長期照明、明るさの減衰を記録する。	LED寿命の推定に使用される (TM-21と併用)。
  TM-21	寿命推定標準	LM-80データに基づいて実際の条件下での寿命を推定する。	科学的な寿命予測を提供する。
  IESNA	照明学会	光学的、電気的、熱的試験方法を網羅する。	業界で認められた試験基盤。
  RoHS / REACH	環境認証	有害物質 (鉛、水銀) がないことを保証する。	国際的な市場参入要件。
  ENERGY STAR / DLC	エネルギー効率認証	照明製品のエネルギー効率と性能認証。	政府調達、補助金プログラムで使用され、競争力を高める。