LEDコンポーネント仕様書 - ライフサイクルフェーズ：改訂版1 - 発行日：2014年12月16日 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本技術文書は、LEDコンポーネントの特定の改訂版に関するものです。提供される主要情報は、コンポーネントがライフサイクルの改訂フェーズにあり、改訂番号が1であることを示しています。この改訂版の発行日は、2014年12月16日 12:06:03と記録されています。本仕様書は、この改訂版が有効期限：永久と指定されていることを明記しており、このコンポーネントデータのこのバージョンが、この特定の改訂サイクルにおける確定的かつ恒久的な参照資料となることを意図していることを示唆しています。本ドキュメントは、このコンポーネント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、品質保証担当者向けの公式技術リファレンスとして機能します。

2. 技術パラメータおよび仕様

提供された抜粋は管理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仕様書には、通常、以下の詳細な技術パラメータが含まれます。これらのセクションは、適切な回路設計と熱マネジメントにとって極めて重要です。

2.1 測光・色特性

このセクションでは、LEDの光出力と色特性を定義します。主要なパラメータには、発光色（例：クールホワイト、ウォームホワイト、または赤や青などの特定の色）を決定する主波長または相関色温度（CCT）が含まれます。ルーメン（lm）で測定される光束は、発せられる光の総合的な知覚パワーを示します。その他の重要な指標には、色度座標（例：CIE 1931図上）があり、これは色点を正確に定義します。また、演色評価数（CRI）は、自然光源と比較して物体の色を忠実に再現する光源の能力を測定します。度で指定される指向角は、光強度の角度分布を記述します。

2.2 電気的特性

電気的仕様は、LEDを正しく駆動し、長寿命を確保するための基本です。順方向電圧（Vf）は、指定されたテスト電流で発光しているときのLED両端の電圧降下です。これは電源および電流制限回路の設計にとって極めて重要です。順方向電流（If）は推奨動作電流であり、通常、公称値および最大絶対定格として与えられます。最大電流を超えると永久損傷を引き起こす可能性があります。逆方向電圧（Vr）は、LEDが非導通方向にバイアスされたときに耐えられる最大電圧を指定します。パルスまたはアナログ調光アプリケーションにおけるより高度なモデリングのために、動的抵抗も提供される場合があります。

2.3 熱特性

LEDの性能と寿命は温度に大きく影響されます。接合温度（Tj）は半導体チップ自体の温度であり、多くの場合125°Cまたは150°Cなどの指定された最大定格以下に保たなければなりません。接合から周囲（RθJA）または接合からケース（RθJC）への熱抵抗は、熱がLEDチップからどれだけ容易に流れ去るかを定量化します。熱抵抗値が低いほど放熱性が優れていることを示します。適切な放熱対策は、低い接合温度を維持するために不可欠であり、これにより光束出力が維持され、色ずれが遅くなり、動作寿命が劇的に延長されます。

3. ビニングおよび分類システム

製造上のばらつきにより、LEDは性能ビンに分類されます。このシステムにより、エンドユーザーにとっての一貫性が確保されます。

3.1 波長・色温度ビニング

LEDは、その主波長（単色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。ビンは色度図上の狭い範囲（例：マクアダム楕円）によって定義されます。より厳密なビニングは、アセンブリ内の複数のLED間でより均一な色見えをもたらしますが、コストが高くなる可能性があります。

3.2 光束ビニング

光束出力もビニングされます。典型的なビニング方式では、標準テスト電流における最小光束に基づいてLEDを分類する場合があります。これにより、設計者はアプリケーションの特定の輝度要件を満たすコンポーネントを選択できます。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、ビニングの対象となるもう一つのパラメータです。類似のVfでLEDをグループ化することにより、特に直列接続されたストリングにおいて、より均一な電流分布と電力消費を確保することで、ドライバ設計を簡素化できます。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下での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、順方向電圧とLEDを流れる電流の関係を示します。これは非線形であり、その下ではほとんど電流が流れないターンオン電圧を示します。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、適切なドライバトポロジ（定電流 vs 定電圧）を選択するために不可欠です。

4.2 温度依存性曲線

これらの曲線は、主要パラメータが接合温度とともにどのように変化するかを示します。通常、温度が上昇すると相対光束が減少することを示します。順方向電圧も温度の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重要です。

4.3 分光パワー分布（SPD）

SPDグラフは、LEDから発せられる放射パワーを波長の関数としてプロットします。白色LEDの場合、青色励起LEDのピークに重ね合わされた広い蛍光体変換スペクトルを示します。このグラフは、測色データの計算や、CRIや色域面積などの色品質指標の評価に使用されます。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

物理的仕様は、適切なPCBレイアウトと実装を保証します。

5.1 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、レンズ形状、リード間隔）を提供します。各寸法の公差が含まれます。この図面は、PCBフットプリントの作成や最終製品における機械的クリアランスの確認に使用されます。

5.2 パッドレイアウトおよびソルダーマスク設計

推奨されるPCBランドパターン（フットプリント）が指定され、パッドサイズ、形状、間隔が含まれます。リフロー中に信頼性の高いはんだ接合を形成するために、ソルダーマスク開口部およびソルダーペーストステンシル設計（開口サイズ、厚さ）に関するガイドラインが提供されることがよくあります。

5.3 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。これは通常、部品本体のマーキング（切り欠き、ドット、または角切りなど）、長いリード、またはフットプリント上の特定のパッド形状（例：アノード用の四角いパッド）によって行われます。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

適切な取り扱いと実装は信頼性にとって極めて重要です。

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

推奨リフロー温度プロファイルが提供されます。これには、主要パラメータ（予熱上昇率、ソーク温度と時間、ピーク温度、液相線以上時間（TAL）、冷却速度）が含まれます。LEDパッケージや内部ダイボンド材料への損傷を防ぐために、はんだ付け中の最大許容本体温度が指定されています。

6.2 取り扱いおよび保管上の注意

LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱い手順には、接地された作業台とリストストラップの使用を含める必要があります。保管に関する推奨事項には、通常、コンポーネントを乾燥剤入りの元の防湿バッグに入れ、制御された環境（特定の温度および湿度範囲）で保管し、リフロー中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を防ぐことが含まれます。

7. 梱包および発注情報

このセクションでは、コンポーネントの供給方法と指定方法について詳しく説明します。

7.1 梱包仕様

テープおよびリール仕様が提供され、リール直径、テープ幅、ポケットピッチ、コンポーネントの向きが含まれます。この情報は自動実装機に必要です。リールあたりの数量は標準的です（例：2000個または4000個）。

7.2 型番命名規則

品番のコード体系が説明されています。通常、パッケージタイプ、色/波長、光束ビン、順方向電圧ビン、および場合によっては特別な機能のコードが含まれます。この命名規則を理解することは、目的のコンポーネントバリアントを正確に発注するために不可欠です。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮点

実際の設計にLEDを実装するための実用的なアドバイスです。

8.1 代表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示されています。低電力インジケータの場合、電圧源と直列抵抗の単純な回路が一般的です。高電力または高精度アプリケーションでは、入力電圧や温度変動に関係なく安定した光出力を確保するために、定電流ドライバ（リニアレギュレータまたはスイッチングコンバータを使用）が推奨されます。

8.2 熱マネジメント設計

放熱のためのPCBレイアウトに関するガイダンスが提供されます。これには、LEDの放熱パッド（存在する場合）の下にスルーホールビアを使用すること、大きな銅面に接続すること、および場合によっては外部放熱器を追加することが含まれます。消費電力と熱抵抗に基づいて接合温度を推定するための計算が概説されることがよくあります。

9. 技術比較および差別化

特定の競合他社名は省略されていますが、本仕様書はこのコンポーネントの主要な利点を強調する場合があります。これらには、より高い発光効率（ルーメン/ワット）、厳密なビニングによる優れた色の一貫性、より広い動作温度範囲、強化された信頼性データ（例：L70寿命定格）、または高密度設計を可能にする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。この改訂版の永久有効期限は、長期供給性と設計安定性へのコミットメントを示唆しており、長いライフサイクルを持つ製品にとって重要な利点です。

10. よくあるご質問（FAQ）

パラメータに基づく一般的な技術的質問に対応します。

• Q: ライフサイクルフェーズ：改訂とはどういう意味ですか？
  
  A: コンポーネントの技術データが正式に更新され、新しい管理された改訂版としてリリースされたことを示します。改訂版1はその最初の更新です。
• Q: 有効期限：永久はどのように解釈すべきですか？
  
  A: この特定の仕様書の改訂版には計画された陳腐化日がなく、この製品改訂版に対して無期限に有効な参照資料として残ることを意図していることを意味します。
• Q: 発行日は2014年です。この製品は旧式ですか？
  
  A: 必ずしもそうではありません。発行日は、この仕様書の改訂版が公開された時期を示しています。コンポーネント自体はまだ生産中で広く使用されている可能性があり、特に設計サイクルが長い産業および自動車アプリケーションではそうです。永久有効期限はこれを支持しています。
• Q: 適切な電流制限抵抗をどのように選択すればよいですか？
  
  A: 公式 R = (電源電圧 - Vf) / If を使用してください。ここで、Vfは仕様書からの順方向電圧（設計マージンに応じて標準値または最大値を使用）、Ifは目的の順方向電流です。抵抗の電力定格が十分であることを確認してください： P = (If)^2 * R。

11. 実用的なアプリケーション例

技術パラメータに基づく仮想的なユースケースです。

ケース1：産業用制御パネルのバックライト：これらのLEDのアレイを拡散板の背後に使用して、ボタンやディスプレイに均一で信頼性の高い照明を提供できます。長期供給性（永久改訂）は、これらのパネルが数十年にわたって製造される可能性があるため極めて重要です。設計者は一貫性のために特定の色温度ビンを選択し、均一な輝度を確保し、順方向電圧のばらつきを補償するために定電流ドライバアレイを使用します。

ケース2：ネットワークルーターの状態インジケータ：単純なGPIOピンと直列抵抗で駆動される単一のLEDが、視覚的な状態フィードバックを提供します。設計者は、長期信頼性を維持しながら目的の輝度を達成するために、順方向電流が推奨範囲内に設定されることを確認します。コンポーネントのESD耐性およびリフローはんだ付けへの耐性は、この大量生産の自動実装アプリケーションにおける重要な要素です。

12. 動作原理

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。電子が正孔と再結合すると、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。発せられる光の波長（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チップに蛍光体材料を塗布して作成されます。蛍光体は青色光の一部を吸収し、より広いスペクトルの長波長光（黄色、赤）として再放出し、残りの青色光と混合して白色を生成します。

13. 技術トレンド

LED業界は進化を続けています。一般的なトレンドには、一部の高性能白色LEDでは200ルーメン/ワットを超える発光効率の継続的な向上が含まれます。正確な演色性が重要なアプリケーション向けに、高CRI（90以上）およびフルスペクトルLEDがより一般的になるなど、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。インテリジェンスと制御の面では、ドライバと制御回路をLEDパッケージに直接統合する（スマートLED）ことが成長傾向であり、システム設計を簡素化します。さらに、持続可能性への重点が高まっており、より長い寿命定格による廃棄物の削減と、より効率的な製造プロセスが進んでいます。