LEDコンポーネント仕様書 - 改訂版3 - ライフサイクルフェーズ - 永久リリース - 日本語技術文書

1. 製品概要

本技術仕様書は、発光ダイオード（LED）コンポーネントの包括的な仕様を提供します。この文書は現在3回目の改訂版であり、パラメータが確定した成熟した安定した製品設計を示しています。ライフサイクルフェーズは改訂版と指定され、製品のリリース日は2014年12月5日です。有効期間は永久とマークされており、このバージョンの仕様書は参照および設計目的で無期限に有効であることを意味します。ただし、新しい設計では常に最新の利用可能な文書を確認することを推奨します。

このコンポーネントの中核的な利点は、明確に定義され安定した技術的特性にあり、性能と信頼性を最適化するために複数回の改訂を経ています。一貫した性能が要求される幅広い一般照明、インジケータ、バックライト用途に適しています。

2. 詳細技術パラメータ分析

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、この種の典型的なLED仕様書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、コンポーネントの性能を定義する予想される重要なパラメータの概要を説明します。

2.1 測光・色特性

測光特性は照明設計の基本です。主要なパラメータは以下の通りです：

• 光束：LEDから放射される総可視光で、ルーメン（lm）で測定されます。この値は通常、標準試験電流（例：20mA、65mA、150mA）および接合温度（例：25°C）で規定されます。
• 主波長 / 相関色温度（CCT）：カラーLEDの場合、主波長（ナノメートル単位）が知覚される色を定義します（例：赤色は630nm、緑色は525nm、青色は470nm）。白色LEDの場合、CCT（ケルビン、K単位）は光が暖白色（例：2700K-3500K）、中性白色（例：4000K-5000K）、昼白色（例：5700K-6500K）のいずれであるかを示します。
• 平均演色評価数（CRI）：白色LEDの場合、CRI（Ra）は理想的な光源と比較して物体の色を忠実に再現する能力を測定します。正確な色知覚が要求される用途では、より高いCRI（100に近い）が望ましいです。
• 指向角：光度が最大光度の半分になる角度（通常、2θ½と表記）。一般的な指向角は120°、140°、または特定の狭角ビームです。

2.2 電気的特性

電気仕様は回路設計およびドライバ選定にとって極めて重要です。

• 順電圧（V_F）：指定された順電流で動作するときのLED両端の電圧降下。これは電源設計および熱管理の重要なパラメータです。V_Fは通常範囲を持ち（例：20mAで2.8Vから3.4V）、温度依存性があります。
• 順電流（I_F）：推奨連続動作電流。定格最大順電流を超えると、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。
• 逆電圧（V_R）：LEDを損傷することなく逆方向に印加できる最大電圧。LEDは非常に低い逆電圧定格（通常5V）を持ちます。
• 電力損失：熱に変換される電気的電力（V_F* I_F）であり、適切な放熱によって管理されなければなりません。

2.3 熱特性

LEDの性能と寿命は温度に非常に敏感です。

• 接合温度（T_j）：半導体チップのp-n接合部の温度。許容最大T_j（例：125°C）は重要な信頼性限界です。
• 熱抵抗（R_θJAまたはR_θJC）：接合部から周囲（JA）またはケース（JC）への熱流に対する抵抗。熱抵抗値が低いほど放熱能力が優れており、性能と寿命を維持するために不可欠です。
• 温度ディレーティング曲線：周囲温度またはケース温度が上昇するにつれて、接合温度を安全限界内に保つために最大順電流をどのように低減しなければならないかを示すグラフ。

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。このシステムにより、設計者は指定された許容差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 / CCTビニング：LEDは狭い波長またはCCT範囲（例：白色LEDの3ステップ、5ステップマクアダム楕円）にグループ分けされ、ロット内の色の一貫性を確保します。
• 光束ビニング：LEDは標準試験条件で測定された光出力に基づいて選別され、特定の輝度要件に応じたコンポーネントの選択が可能になります。
• 順電圧ビニング：V_F範囲による選別は、効率的なドライバ回路の設計およびアレイ内の電力分配の管理に役立ちます。

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）特性曲線：順電流と順電圧の関係を示します。非線形であり、動作点はドライバ回路によって設定されます。
• 相対光束 vs. 順電流：光出力が電流とともにどのように増加するかを示します。高電流では効率低下と発熱により、一般的に準線形以下の挙動を示します。
• 相対光束 vs. 接合温度：接合温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示します。この熱消光効果は重要な設計上の考慮事項です。
• 分光放射分布（SPD）：各波長で放射される光の強度をプロットしたグラフ。白色LEDの場合、これは青色励起ピークとより広い蛍光体変換スペクトルを示します。

5. 機械的仕様・パッケージ情報

物理的寸法および組立詳細は、PCBレイアウトおよび機械的統合に不可欠です。

• パッケージ寸法：長さ、幅、高さ、および公差を含む詳細な機械図面（例：2835パッケージの場合、2.8mm x 3.5mm x 1.2mm）。
• パッドレイアウト（フットプリント）：信頼性の高いはんだ付けおよび熱接続を確保するための推奨PCBランドパターン（パッドサイズ、形状、間隔）。
• 極性識別：正しい電気的接続のためのアノードおよびカソード端子を示す明確なマーキング（例：切り欠き、切り欠き角、またはカソードマーク）。
• レンズおよびパッケージ材料：封止材（例：シリコーン、エポキシ）および光分布に影響を与えるレンズ形状（ドーム、フラット）の説明。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

適切な取り扱いおよび組立は信頼性にとって重要です。

• リフローはんだ付けプロファイル：無鉛（例：SnAgCu）またははんだ鉛はんだ付けのための推奨時間-温度プロファイル。プリヒート、ソーク、リフロー最高温度（通常260°Cを超えない）、冷却速度を含みます。
• 手はんだ付け指示：該当する場合、手はんだ付けのための温度および時間に関するガイドライン。
• ESD（静電気放電）感受性：ほとんどのLEDはESDに敏感であり、適切な接地を使用したESD保護エリアでの取り扱いが必要です。
• 保管条件：長期保管のための推奨温度および湿度範囲（例：<40°C、<60% RH）。湿気吸収および劣化を防ぎます。

7. 梱包・発注情報

物流および調達に関連する情報。

• リール/テープ仕様：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）の詳細。
• 型番規則：色、光束ビン、電圧ビン、CCT、パッケージタイプなどの主要属性を部品番号がどのようにエンコードするかの説明。
• ラベリングおよびトレーサビリティ：リールラベルに印刷される情報の説明。部品番号、ロットコード、数量、日付コードを含みます。

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。

• 典型的なアプリケーション回路：定電流源によって駆動される、または単純な電流制限抵抗を持つLEDを示す回路図例。
• 放熱のためのPCBレイアウトに関する重要なアドバイス。例えば、熱ビア、十分な銅面積の使用、および高電力用途では金属基板PCB（MCPCB）の可能性について。光学設計上の考慮事項：
• 二次光学（レンズ、リフレクター）およびLEDの指向角が最終的な光分布に与える影響に関する注意事項。信頼性と寿命：
• LED寿命（L70、L50）に影響を与える要因の議論。主に動作電流と接合温度によって決まります。目標寿命を達成するためのディレーティングガイドライン。9. 技術比較・差別化ポイント

特定の競合他社名は省略されていますが、この仕様書は3回の改訂を経て洗練された製品であることを示唆しています。一般的な業界ベンチマークに基づく潜在的な差別化ポイントは以下の通りです：

高光束効率：

• 前世代または標準製品と比較して、ワットあたりより多くのルーメンを提供し、より高いエネルギー効率をもたらす可能性。優れた色の一貫性：
• 波長およびCCTの厳しいビニング公差により、複数LEDアセンブリでの色ずれを低減。堅牢な熱性能：
• 低熱抵抗パッケージ設計により、コンパクトな空間でのより高い駆動電流またはより良い寿命を可能にします。高い信頼性と寿命：
• 成熟した改訂版からの実証済みの性能。指定条件下での長期ルーメン維持を裏付けるデータ。10. よくある質問 (FAQ)

技術パラメータに基づく一般的な設計質問への回答。

Q: このLEDを電圧源で駆動できますか？

• A: いいえ。LEDは電流駆動デバイスです。熱暴走および破壊を防ぐために、定電流ドライバまたは直列電流制限抵抗を備えた電圧源が必須です。Q: 私のLEDアレイの光出力がユニット間で異なるのはなぜですか？
• A: これはおそらく順電圧（V）ビニングを考慮していないためです。個別の電流制御なしでLEDを並列接続すると、V_Fの違いにより電流分布が不均一になります。直列接続またはLEDごとの個別ドライバが推奨されます。_FQ: LEDが時間とともに暗くなります。これは正常ですか？
• A: はい、すべてのLEDはルーメン減衰を経験します。その速度は主に動作接合温度によって決まります。推奨電流以下で動作し、効果的な熱管理を行うことで寿命が最大化されます（例：L70 - 初期光束の70%になるまでの時間）。Q: PWM調光はLED寿命にどのような影響を与えますか？
• A: 十分に高い周波数（>100Hz）で適切に実装されたPWM（パルス幅変調）調光は、電流振幅を変更せずにLEDを完全オンとオフの状態で切り替えるため、LED寿命に悪影響を与えません。11. 実践的設計・使用事例

コンポーネントのパラメータが実際の設計にどのように変換されるかを示す例。

事例1: 建築コーブ照明用リニアLEDモジュール：

• 50個のLEDを直列に接続し、単一の定電流ドライバで駆動する設計。総順電圧は各LEDの代表的なVを合計して計算されます。熱管理は、LEDをアルミニウムPCBストリップに実装し、目標L90寿命50,000時間のために接合温度が85°C以下に保たれるように計算を実行することで達成されます。_F事例2: 産業用ディスプレイのバックライトユニット：
• 標準FR4 PCB上に10x10マトリックスで配置された100個のLEDアレイ。均一な輝度を確保するために、単一の光束ビンからのLEDが使用されます。アレイの上に拡散層を配置して光を均一化します。この設計では、Vを管理するためのバランス抵抗を備えた直列接続LEDの並列ストリングを使用します。_F variations.

12. 動作原理の紹介

LEDは半導体ダイオードです。順電圧が印加されると、n型材料からの電子が接合部でp型材料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。放射される光の波長（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によって決まります（例：青色/緑色はInGaN、赤色/琥珀色はAlInGaP）。白色LEDは通常、青色LEDチップを蛍光体材料でコーティングし、一部の青色光をより長い波長（黄色、赤色）に変換することで白色光を得ます。

13. 技術トレンドと発展

LED業界は進化を続けています。この仕様書は安定した製品を表していますが、より広範なトレンドには以下が含まれます：

• 効率の向上：同じ光出力に対してエネルギー消費を削減するため、ワットあたりのルーメンを増やす研究が進行中です。
• 色品質の改善：専門用途向けに、より高いCRI値およびより鮮やかな色を実現するための蛍光体およびマルチチップソリューションの開発。
• 小型化および統合：より小さなパッケージサイズ（例：マイクロLED）およびLED、ドライバ、制御回路を組み合わせた統合モジュール（例：COB - チップオンボード）へのトレンド。
• スマートおよびコネクテッド照明：センサー、通信プロトコル（Zigbee、Bluetooth、DALI）、およびIoT機能の照明システムへの統合。ただし、これは通常、この仕様書で説明されているコンポーネントレベルではなく、システムレベルでの話です。