LEDランプ 3294-15UBGC/S400-A6 データシート - スーパーブルー 505nm - 3.5V - 20mA - 90°視野角 - 技術文書

1. 製品概要

3294-15UBGC/S400-A6は、優れた発光出力を必要とするアプリケーション向けに設計された高輝度LEDランプです。このデバイスはInGaN/SiCチップ材料を利用し、ウォータークリアレンズを備えたスーパーブルー発光色を実現します。信頼性、堅牢性、テープ＆リールを含む様々な包装オプションでの供給が特徴です。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDシリーズの主な利点は、高視認性が重要なバックライトやインジケータ用途に適した、強化された輝度です。主要なターゲット市場とアプリケーションには、一貫した明るい青色照明が必要なテレビ、コンピュータモニター、電話機、および一般的なコンピューティング機器が含まれます。

2. 技術パラメータ詳細分析

このセクションでは、データシートに定義されたデバイスの主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、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。これらの条件下でのLEDの動作は推奨されません。定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 連続順電流（IF）：25 mA。これはLEDに連続的に印加できる最大の直流電流です。
• ピーク順電流（IF(Peak)）：100 mA。この定格は通常、短いパルス条件用であり、これを超えてはなりません。
• 逆電圧（VR）：5 V。この限界を超える逆電圧を印加すると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 電力損失（Pd）：120 mW。これはパッケージが放散できる最大電力で、順電圧（VF）* 順電流（IF）として計算されます。
• 動作温度（Topr）：-40°C から +85°C。信頼性のある動作のための周囲温度範囲です。
• 保存温度（Tstg）：-40°C から +100°C。
• 静電気放電（ESD）：1000 V（人体モデル）。これは中程度のESD感受性を示しており、適切な取り扱い手順が必要です。
• はんだ付け温度（Tsol）：260°C、5秒間。これはリフローはんだ付けプロファイルの許容範囲を定義します。

2.2 電気光学特性

電気光学特性は、標準テスト電流IF=20mA、Ta=25°Cで測定され、典型的な動作条件を表します。

• 光度（Iv）：400（最小）から800（標準）mcd。この広いビニング範囲は生産ばらつきを示しており、設計者は最悪ケースの輝度に対して最小値を考慮する必要があります。
• 視野角（2θ1/2）：90°（標準）。これは光度がピーク値の半分に低下する全角度を定義し、広い発光パターンを提供します。
• ピーク波長（λp）：502 nm（標準）。スペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長（λd）：505 nm（標準）。人間の目が知覚する単一波長で、色をスーパーブルーと定義します。
• スペクトル放射帯域幅（Δλ）：30 nm（標準）。半値全幅でのスペクトル幅です。
• 順電圧（VF）：3.5 V（標準）、20mA時4.3 V（最大）。このパラメータはドライバ設計と電源選択に極めて重要です。
• 逆電流（IR）：VR=5V時、50 μA（最大）。

測定許容差：データシートは特定の不確かさを記載しています：VFは±0.1V、Ivは±10%、λdは±1.0nm。高精度アプリケーションではこれらを考慮する必要があります。

3. ビニングシステム説明

本製品は、主要な光学および電気パラメータに基づいてユニットを分類するビニングシステムを採用しており、ロット内の一貫性を確保します。ラベルの説明はこれらのビンを定義します：

• CAT：光度（Iv）のランク。400-800 mcdの範囲に対応します。
• HUE：主波長（λd）のランク。約505nmの特定の青色点によってLEDをグループ化します。
• REF：順電圧（VF）のランク。電圧降下によってLEDをグループ化し、直列接続時の電流整合に重要です。

設計者は、色と輝度の均一性を維持するために、アプリケーションに必要なビンを指定または認識する必要があります。

4. 性能曲線分析

代表的な特性曲線は、様々な条件下でのデバイスの挙動についての洞察を提供します。

4.1 相対強度対波長

この曲線はスペクトルパワー分布を示し、約502nmでピークを持ち、帯域幅（Δλ）は30nmで、単色青色発光を確認します。

4.2 指向性パターン

極座標プロットは90°の視野角を示し、強度が視野角の余弦に従って減少するほぼランバート型の発光パターンを示しています。

4.3 順電流対順電圧（I-V曲線）

I-V曲線は指数関数的で、ダイオードに典型的です。テスト電流20mAでは、電圧は通常3.5Vです。VFは負の温度係数を持つため、この曲線は熱設計に不可欠です。

4.4 相対強度対順電流（L-I曲線）

光度は、より高い電流で飽和する可能性がある前に、電流に対して超線形的に増加します。推奨される20mAを超えて動作すると、出力は増加する可能性がありますが、発熱の増加により効率と寿命が低下します。

4.5 熱特性

相対強度対周囲温度：周囲温度が上昇すると発光出力は減少します。このデレーティングは高温環境でのアプリケーションにとって重要です。
順電流対周囲温度：定電圧駆動の場合、VFの減少により電流は温度とともに増加します。これは安定動作のための定電流ドライバの重要性を強調しています。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法図

機械図面は、PCBフットプリント設計と組立クリアランスのための重要な寸法を提供します。主な注意点は以下の通りです：
1. 全ての寸法はミリメートルです。
2. フランジ高さは1.5mm（0.059インチ）未満でなければなりません。
3. 特に指定がない限り、標準公差は±0.25mmです。

5.2 極性識別

LEDにはカソードとアノードのリードがあります。通常、長いリードがアノード（+）であり、レンズの平らな側面またはフランジ上のマークがカソード（-）を示します。PCBフットプリントはこの向きに合わせて設計する必要があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いは、LEDの性能と信頼性を維持するために不可欠です。

6.1 リード成形

• エポキシボールベースから少なくとも3mm離れた位置でリードを曲げてください。
• はんだ付け前に成形を行ってください。
• パッケージにストレスをかけないでください。リードにストレスをかける不揃いなPCB穴は、エポキシ樹脂を劣化させる可能性があります。
• 室温でリードを切断してください。

6.2 保管条件

• 出荷後は、30°C以下、相対湿度70%以下で保管してください。棚寿命は3ヶ月です。
• 長期保管（最大1年）の場合は、窒素と乾燥剤を入れた密閉容器を使用してください。
• 湿気の多い環境での急激な温度変化を避け、結露を防止してください。

6.3 はんだ付けプロセス

一般規則：はんだ接合部からエポキシボールまで最低3mmの距離を保ってください。
手はんだ：はんだごて先端温度最大300°C（最大30W）、はんだ付け時間最大3秒。
フロー/ディップはんだ付け：予熱最大100°C（最大60秒）。はんだ浴最大260°C、5秒間。
プロファイル：推奨はんだ付け温度プロファイルグラフが提供されており、制御された立ち上がり、ピーク、冷却段階が強調されています。
重要な注意点：
- 高温段階中にリードにストレスをかけないでください。
- はんだ付け（ディップ/手）は1回のみ行ってください。
- LEDが室温に冷却されるまで、衝撃/振動から保護してください。
- ピーク温度からの急激な冷却を避けてください。
- 信頼性のあるはんだ接合が得られる可能な限り低い温度を使用してください。

6.4 洗浄

• 室温のイソプロピルアルコールで1分以内にのみ洗浄してください。
• 超音波洗浄は避けてください。絶対に必要な場合は、損傷が発生しないことを確認するためにプロセスを事前に評価してください。

6.5 熱管理

適切な熱設計が必須です。動作電流は、アプリケーションの周囲温度と実装セットアップの熱抵抗に基づいて適切にデレーティングする必要があります。ガイダンスのためにはデレーティング曲線（提供された抜粋には明示的に示されていませんが、暗示されています）を参照してください。不十分な放熱は、光出力の低下、色ずれ、および加速劣化につながります。

7. 包装および注文情報

7.1 包装仕様

LEDは輸送および保管中の損傷を防ぐために包装されています：
- 一次包装：帯電防止袋。
- 二次包装：4袋入りの内箱。
- 三次包装：10個の内箱入りの外箱。
包装数量：袋あたり最小200から1000個。完全な外箱には40袋（内箱あたり4袋 * 10内箱）が含まれます。

7.2 ラベル説明

包装上のラベルには、トレーサビリティと識別のための以下の情報が含まれています：CPN（顧客部品番号）、P/N（メーカー部品番号：3294-15UBGC/S400-A6）、QTY（数量）、CAT/HUE/REF（ビニングコード）、およびLOT No.（トレーサビリティのためのロット番号）。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このLEDは以下の用途に理想的です：
- バックライト：青色バックライトまたはRGB白色光システムの一部として必要な、テレビ、モニター、産業用ディスプレイのLCDパネル用。
- 状態インジケータ：通信およびコンピューティング機器における高輝度の電源、動作、またはモードインジケータ。
- 装飾照明：鮮やかな青色が望まれるアクセント照明。

8.2 設計上の考慮事項

• ドライバ選択：安定した発光出力と色を確保するために、20mA（または発熱低減/寿命延長のためにより低く）に設定された定電流ドライバを使用してください。典型的な3.5Vの順電圧降下を考慮してください。
• 電流制限抵抗：電圧源を使用する場合は、最大VF（4.3V）を使用して直列抵抗を正確に計算し、最悪条件下でも電流が絶対最大定格を決して超えないようにしてください。
• 熱管理：十分な銅面積を持つPCBを設計するか、特に密閉空間や高周囲温度では、熱を放散するために金属基板PCB（MCPCB）を使用してください。
• 光学設計：90°の視野角は広域照明に適しています。集光が必要な場合は、二次光学（レンズ）が必要になる場合があります。
• ESD保護：入力ラインにESD保護を実装し、組立担当者が適切な接地ストラップを使用することを確認してください。

9. 技術比較と差別化

データシートに直接的な競合製品比較はありませんが、このLEDの主要な差別化要因は以下のように推測できます：
- 高輝度ビン：20mAで典型的な強度800mcdを提供し、標準的な3mmまたは5mm LEDランプパッケージに対して高い発光効率を提供します。
- 特定の色点：505nmのスーパーブルーは独特の色合いで、ロイヤルブルー（約450nm）やピュアブルー（約470nm）LEDとは異なる可能性があります。
- 堅牢な構造：信頼性と鉛フリー構造が強調されており、現代の環境および耐久性基準を満たしています。
- 包括的な文書：詳細な取り扱い、はんだ付け、保管ガイドラインにより、アプリケーションリスクが低減されます。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: このLEDを25mAで連続駆動できますか？
A1: 絶対最大定格は25mAですが、電気光学特性は20mAで規定されています。信頼性の高い長期動作と熱的影響を考慮するため、20mA以下で動作することを強く推奨します。最大定格は動作点ではなく、ストレス限界としてのみ使用してください。

Q2: なぜ光度（400-800 mcd）にこれほど広い範囲があるのですか？
A2: これは半導体エピタキシーおよびチップ製造プロセスにおける生産ばらつきによるものです。デバイスは生産後にビニング（CATコード）されます。アレイで均一な輝度を得るには、厳しいビンを指定するか、同じ生産ロットのLEDを使用してください。

Q3: データシートの標準値をどのように解釈すればよいですか？
A3: 標準は生産からの平均または最も一般的な値を表します。設計は保証性能のためには最小値（例：最悪ケース輝度には400 mcdを使用）、ストレス計算のためには最大値（例：抵抗計算には4.3Vを使用）に基づくべきです。

Q4: ヒートシンクは必要ですか？
A4: 中程度の周囲温度（<50°C）で20mA動作する場合、内部発熱（約70mW）はリードと標準PCB銅によって管理できる可能性があります。より高い周囲温度、より高い電流、または密閉器具では、過熱と早期故障を防ぐために追加の熱管理（例：より多くの銅、MCPCB）が不可欠です。

11. 実用的な使用例

シナリオ: ラックマウントネットワークスイッチ用の状態インジケータパネルの設計。
1. 要件：数メートル離れた場所からも見える明るい青色のリンクアクティブインジケータ。
2. 選択：高輝度（標準800mcd）と適切な視野角（90°）のために、3294-15UBGC/S400-A6が選択されました。
3. 回路設計：システムは5V電源ラインを使用します。直列抵抗は次のように計算されます：R = (供給電圧 - VF_max) / IF = (5V - 4.3V) / 0.020A = 35オーム。標準の36オーム抵抗が選択され、VF_typで電流を約19.4mAに制限し、安全で十分な輝度を提供します。
4. PCBレイアウト：LEDフットプリントは、カソードリードに接続された小さな銅面を配置してわずかな放熱を行います。パネル設計には、光を導き拡散するためのライトパイプが含まれています。
5. LEDは温度制御されたはんだごて（280°C設定）で手はんだされ、本体から>3mmの位置で接合され、2秒以内に完了します。12. 技術原理紹介

このLEDは半導体ヘテロ構造に基づいています。活性領域は、炭化ケイ素（SiC）基板上に成長させた窒化インジウムガリウム（InGaN）を使用しています。順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。InGaN合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが今度は発光波長（この場合は約505nm（青色））を定義します。ウォータークリアエポキシレンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力ビーム（90°視野角）を形成します。

13. 技術開発動向

このデバイスのようなLED技術の進化は、いくつかの主要な動向に従います：

効率向上：
1. 継続的な材料科学とチップ設計の改善により、ワットあたりのルーメン（lm/W）を増加させ、同じ光出力での消費電力を削減することを目指しています。色精度と一貫性：
2. エピタキシャル成長とビニングプロセスの進歩により、波長と強度の分布がより狭くなり、アレイでの色均一性が向上します。信頼性と寿命の向上：
3. より良い包装材料、熱界面、およびドライバ統合により、過酷な条件下での動作寿命が長くなります。小型化と統合：
4. ディスクリートランプは依然として人気がありますが、高密度化と自動組立のための表面実装デバイス（SMD）パッケージおよび統合モジュールへの動向があります。色域の拡大：
5. 特定の狭い波長ピーク（この505nm青色など）を持つLEDの開発により、赤色および緑色LEDと組み合わせたディスプレイアプリケーションでより広い色域が可能になります。Development of LEDs with specific, narrow wavelength peaks (like this 505nm blue) enables wider color gamuts in display applications when combined with red and green LEDs.