LEDコンポーネント仕様書 - 改訂版3 - ライフサイクル情報 - 技術文書

1. 製品概要

この技術仕様書は、特定のLED（発光ダイオード）コンポーネントに関する包括的な情報を提供します。本ドキュメントは現在第3版であり、成熟した安定した製品仕様であることを示しています。ライフサイクル段階は改訂版と指定され、この特定バージョンのリリース日は2014年11月27日です。有効期限は永久とされており、新しい改訂版に置き換えられない限り、本ドキュメントが製品仕様の有効な参照資料として残ることを示唆しています。このコンポーネントの中核的な利点は、明確に定義され確定された技術パラメータにあり、設計エンジニアに信頼性と一貫性を提供します。ターゲット市場には、安定した性能が重要な一般照明、バックライトユニット、自動車照明、および民生電子機器におけるアプリケーションが含まれます。

2. 詳細技術パラメータ分析

提供された抜粋はドキュメント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データシートには詳細な技術パラメータが含まれます。これらは適切な回路設計と熱管理に不可欠です。

2.1 測光・色特性

測光特性は光出力を定義します。主要なパラメータには、光束（ルーメン、lmで測定）が含まれ、これは光の総合的な知覚パワーを示します。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。主波長または相関色温度（CCT、ケルビン、Kで測定）は、暖白色（例：2700K）から冷白色（例：6500K）までの範囲で、発光の色を指定します。演色評価数（CRI、Ra）は、光源が自然光源と比較して物体の色をどれだけ正確に再現するかの尺度であり、色が重要なアプリケーションでは高い値（100に近い）が望ましいです。

2.2 電気的特性

電気的特性は、LEDを安全かつ効率的に駆動するために極めて重要です。順方向電圧（Vf）は、LEDが指定電流で動作しているときのLED両端の電圧降下です。標準的な白色LEDでは通常2.8Vから3.6Vの範囲です。順方向電流（If）は推奨動作電流であり、定格電力に応じて20mA、60mA、150mA、またはそれ以上が一般的です。逆方向電圧（Vr）は、LEDが損傷なく非導通方向に耐えられる最大電圧で、通常約5Vです。電流または電圧の最大定格を超えると、永久的な劣化や故障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-a、°C/Wで測定）は、接合部から周囲環境へ熱がどれだけ効果的に伝達されるかを示します。熱抵抗が低いほど、与えられた電力損失に対して接合部がより低温に保たれるため、優れています。長期信頼性を確保するためには、最大許容接合温度（Tj max）を超えてはなりません。適切な放熱対策は、Tjを安全な範囲内に維持するために不可欠です。

3. ビニングシステムの説明

製造上のばらつきのため、LEDは主要パラメータに基づいてビン（等級）に分類され、生産ロット内の一貫性を確保します。

3.1 波長 / 色温度ビニング

LEDは、その主波長（カラーLEDの場合）または相関色温度（白色LEDの場合）に従ってビニングされます。これにより、アセンブリ内のすべてのLEDがほぼ同一の色見えとなり、目に見える色ずれや照明の不均一を防ぎます。ビンは通常、CIE色度図上の狭い範囲で定義されます。

3.2 光束ビニング

光束出力もビニングされます。これにより、設計者は特定の最小輝度要件を満たすLEDを選択したり、均一な照明のために類似した出力のLEDをグループ化したりできます。光束ビンは通常、パーセンテージ範囲（例：公称光束の100-110%）として定義されます。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、ドライバ設計を簡素化し、直列/並列構成での効率を向上させるためにビニングされます。類似したVf値を持つLEDをグループ化することで、特に複数のLEDが並列接続されている場合に、均一な電流分配を確保するのに役立ちます。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、異なる動作条件下でのLEDの挙動についてより深い洞察を提供します。

4.1 電流-電圧（I-V）特性曲線

I-V曲線は、順方向電流と順方向電圧の関係を示します。これは非線形であり、閾値電圧以下ではほとんど電流が流れません。この閾値を超えると、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、安定動作には定電圧源ではなく定電流ドライバの使用が必要です。

4.2 温度依存性

いくつかの主要パラメータは温度とともに変化します。一般的に、順方向電圧（Vf）は接合温度が上昇すると減少します。逆に、光束出力は一般的に温度上昇とともに減少します。これらの関係を理解することは、動作温度範囲全体で一貫した性能を維持するシステムを設計するために不可欠です。

4.3 分光パワー分布（SPD）

SPDグラフは、各波長で発せられる光の相対強度をプロットします。白色LEDの場合、これは通常、LEDチップからの青色のピークと、蛍光体コーティングからのより広い黄色/赤色のピークを示します。SPDの形状は、LEDのCCTとCRIを直接決定します。

5. 機械的・パッケージ情報

物理的なパッケージは半導体ダイを保護し、電気的接続と熱経路を提供します。

5.1 外形寸法図

詳細な図面は、LEDパッケージのすべての重要な寸法（長さ、幅、高さ、およびレンズの曲率など）を提供します。各寸法に対して公差が指定されています。この情報は、PCB（プリント基板）レイアウトおよび最終製品への機械的統合に不可欠です。

5.2 パッドレイアウトとソルダーパッド設計

推奨されるPCBランドパターン（ソルダーパッドの形状とサイズ）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。これには、パッド寸法、パッド間の間隔、および放熱のための大きな銅面積に接続されたパッドに対するサーマルリリーフパターンが含まれます。

5.3 極性識別

明確なマーキングにより、アノード（+）端子とカソード（-）端子が示されます。これは、ノッチ、ドット、面取りされた角、または異なるリード長によって行われることが多いです。LEDが機能するためには、正しい極性が必須です。

6. はんだ付けと実装ガイドライン

適切な取り扱いと実装は、LEDへの損傷を防ぐために重要です。

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

推奨されるリフローはんだ付け温度プロファイルが提供されます。このグラフは温度対時間を示し、主要なゾーン（予熱、ソーク、リフロー（ピーク温度付近）、冷却）を指定します。最大許容ボディ温度とピーク温度での持続時間は、プラスチックパッケージや内部ワイヤーボンドを損傷しないために超えてはならない重要な制限です。

6.2 注意事項と取り扱い

LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱いは、接地されたリストストラップを使用したESD保護作業台で行うべきです。レンズに機械的ストレスを加えないでください。汚染物質が光出力に影響を与え、時間の経過とともに変色を引き起こす可能性があるため、素手でレンズに触れないでください。

6.3 保管条件

LEDは、指定された温度および湿度範囲内の涼しく乾燥した環境で保管する必要があります。通常、湿度指示カード付きの防湿バッグで供給されます。バッグが開封された場合や湿度レベルが特定の閾値を超えた場合、はんだ付け時のポップコーン現象（はんだ付け中の急速な蒸気膨張によるパッケージのひび割れ）を防ぐために、リフロー前に部品をベーキング（乾燥加熱）する必要があるかもしれません。

7. 梱包と発注情報

このセクションでは、製品の供給方法と発注時の指定方法について詳しく説明します。

7.1 梱包仕様

LEDは自動実装用にテープ＆リールで供給されます。仕様には、リール直径、テープ幅、ポケット間隔、およびリールあたりの部品数が含まれます。

7.2 ラベル情報

リールラベルには、品番、数量、ロット/バッチ番号、デートコード、および光束と色のビンコードなどの重要な情報が含まれています。

7.3 品番体系

品番は、パッケージサイズ、色、光束ビン、電圧ビン、場合によっては指向角など、LEDの主要属性をカプセル化したコードです。この命名法を理解することは、正しい調達に不可欠です。

8. アプリケーション推奨事項

実際の設計でLEDを最適に活用する方法に関するガイダンスです。

8.1 代表的なアプリケーション回路

基本的な定電流ドライバ回路の回路図が提供されることが多いです。これには、低電流LED用の単純な抵抗ベースのドライバや、高電力または複数LED用の専用LEDドライバICを使用したより複雑な回路が含まれる場合があります。

8.2 設計上の考慮点

主要な設計ポイントには、熱管理（必要な放熱性能の計算）、光学設計（所望のビームパターンのためのレンズ選択）、および電気設計（ドライバが予想される入力電圧範囲と周囲温度で安定した電流を供給できることを確保）が含まれます。周囲温度の関数としての最大許容順方向電流を示すデレーティング曲線は、信頼性の高い設計に不可欠です。

9. 技術比較

このデータシートは単一の製品を記述していますが、設計者はしばしば代替品と比較します。比較の可能性のあるポイントには、前世代や競合製品と比較して、より高い発光効率（ルーメン毎ワット）、より良い演色性（高いCRI）、より広い動作温度範囲、またはよりコンパクトなパッケージサイズが含まれる可能性があります。改訂版3のステータスは、効率、信頼性、または色の一貫性などの分野で、以前のバージョンに対する漸進的な改善を示唆しています。

10. 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は以下が含まれます：どの駆動電流を使用すべきですか？（回答：指定された標準順方向電流、If）。なぜ私のLEDは予想より暗いのですか？（考えられる回答：接合温度が高すぎる、駆動電流が仕様以下、または誤った光束ビンを選択した）。複数のLEDを並列接続できますか？（回答：Vfのばらつきのため、個別の電流バランスなしでは推奨されません；定電流ドライバによる直列接続が望ましい）。期待される寿命はどれくらいですか？（回答：通常、指定条件下で動作した場合に光束が初期値の70％または50％に低下するまでの時間として定義され、多くの場合50,000時間です）。

11. 実用例

確定されたデータシートを持つコンポーネントの一般的な仕様に基づく実用的なアプリケーションには以下が含まれます：建築照明：一貫した色と長寿命が最も重要な、直線型器具やダウンライトに使用されます。民生電子機器：信頼性の高い低電力照明を必要とするデバイスにおいて、ステータスインジケータやキーボードバックライトとして機能します。自動車室内照明：マップライト、ドームライト、またはアクセント照明を提供し、広い温度範囲にわたる安定した性能の恩恵を受けます。

12. 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とp型半導体からの正孔が活性領域に注入されます。電子と正孔が再結合すると、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、活性領域で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定されます。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することで作成されます；青色光の一部が黄色に変換され、青色光と黄色光の混合が白色として知覚されます。

13. 技術トレンド

LED産業は絶えず進化しています。一般的なトレンドには、発光効率の向上があり、より少ない電力と熱でより多くの光出力が可能になります。小売照明や博物館などのアプリケーション向けに、より高い演色評価数（CRI >90、さらには>95）への推進があります。超薄型ディスプレイでの新たなアプリケーションを可能にする小型化が続いています。さらに、非伝統的な基板上でのLEDや新しい蛍光体システムの開発は、性能向上とコスト削減を目指しています。改訂版3のデータシートの存在は、この製品改善と洗練の反復プロセスを反映しています。