Shwo(F) 1WシリーズLEDデータシート - SMTパッケージ - 350mA/1000mA/1500mA駆動電流 - クール/ニュートラル/ウォームホワイト - 日本語技術文書

1. 製品概要

Shwo(F)シリーズは、コンパクトなフォームファクターから高い光束を実現するために設計された表面実装型高輝度LEDデバイスです。この製品ラインは、現代のソリッドステート照明（SSL）アプリケーションの厳しい要求を満たし、性能と信頼性のバランスを取るように設計されています。シリーズ名はきらめきを意味する言葉に由来し、その明るく集光された光出力を天体に例えて表現しています。

このシリーズの中核的な利点は、小型パッケージフットプリントと高い発光効率の組み合わせにあります。これにより、スペースが限られているが高い光出力が求められるアプリケーションに理想的なソリューションとなります。本デバイスは堅牢に構築されており、統合ESD保護を備え、主要な環境および安全基準に準拠しています。

1.1 対象アプリケーション

Shwo(F)シリーズの汎用性により、幅広い照明シナリオに展開することが可能です。主なアプリケーションは以下の通りです：

• 一般照明：日常使用のための効率的で明るい光を提供します。
• 装飾・エンターテインメント照明：美的照明効果が求められる環境で使用されます。
• 信号・標識照明器具：非常口サイン、ステップマーカーなど、明確で一貫した照明が重要な方向指示や安全照明に最適です。
• 農業照明：園芸や農業環境における特殊な照明ニーズをサポートします。
• フラッシュ・スポット照明：指向性の高い高輝度ビームを必要とするアプリケーションに適しています。

2. 技術パラメータ詳細

このセクションでは、Shwo(F)シリーズLEDの性能と動作限界を定義する主要な技術仕様について、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、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。これらの限界値付近での長時間の動作は推奨されません。

• 最大直流順電流（I_F）：標準Shwo(F)シリーズは、放熱パッド温度25°Cにおいて1000mAで定格されています。シリーズ内の高輝度および超高輝度バリアントは、同じ条件下で1500mAに増加した定格を持ちます。
• 最大ピークパルス電流（I_パルス）：パルス動作（1/10デューティサイクル @ 1kHz）の場合、標準シリーズは1250mAを扱え、高輝度バージョンは1500mAで定格されています。
• 最大接合温度（T_J）：半導体接合は150°Cを超えてはなりません。動作中にこの限界を下回るためには、適切な熱管理が不可欠です。
• 動作・保管温度（T_動作, T_保管）：デバイスの周囲温度範囲は-40°Cから+100°Cです。
• 熱抵抗（R_th）：5 °C/Wという主要パラメータは、消費電力1ワットあたりの温度上昇を示します。値が低いほど放熱に優れています。
• ESD保護（V_B）：デバイスは、最大8000V（人体モデル）までの静電気放電に対する保護を提供し、取り扱い時の堅牢性を高めています。
• はんだ付け：リフロー中の最大許容はんだ付け温度は260°Cで、最大2回のリフローサイクルが推奨されます。

2.2 測光・電気的特性

LEDの性能は、通常、放熱パッドを25°Cに安定させた特定の試験条件下で特性評価されます。

光束：データシートには、最小光束の詳細なビニング情報が提供されています。例えば、クールホワイトLEDは、350mA駆動時に130 lm（J41CX）から175 lm（JJ1CX）までのビンで提供されます。ニュートラルホワイトおよびウォームホワイトバリアントにはそれぞれ対応する光束ビンがあり、ウォームホワイトは蛍光体変換効率のため、同等の駆動電流に対して通常やや低い出力値となります。

順方向電圧（V_F）：提供された抜粋には記載されていませんが、製品命名規則には順方向電圧ビニング用のVコードが含まれています。このパラメータは、所定の電流に必要な電源電圧を決定するため、ドライバ設計において重要です。

色特性：白色LEDは相関色温度（CCT）によって分類されます：クールホワイト（4745-7050K）、ニュートラルホワイト（3710-4745K）、ウォームホワイト（2580-3710K）。提供された抜粋では、ロイヤルブルー（445-460nm）もカラーLEDオプションとして言及されています。色度ビニングにより、CIE色度図上の定義された範囲内での色の一貫性が確保されます。

2.3 熱管理

効果的な放熱は、LEDの性能と寿命にとって最も重要です。5 °C/Wの熱抵抗定格は、LED接合から放熱パッドへの熱の伝わりやすさを規定します。安全な接合温度を維持するためには、このパッドから周囲環境（PCBおよび場合によってはヒートシンクを介して）への熱経路を低い熱インピーダンスで設計する必要があります。最大接合温度を超えると、光束維持率の低下が加速し、致命的な故障につながる可能性があります。

3. ビニングシステムの説明

Shwo(F)シリーズは、エンドユーザーに一貫した性能と色を保証するために、包括的なビニング構造を採用しています。ビンとは、特定の測定パラメータによって選別されたLEDのグループです。

3.1 光束ビニング

LEDは、標準試験電流（350mA）における最小光出力に基づいて選別されます。ビンコード（例：クールホワイト用のJJ、J8、JH）は、保証された最小光束（ルーメン）に直接対応します。これにより、設計者はアプリケーションに必要な輝度レベルを確実に選択できます。

3.2 色/色度ビニング

白色LEDの場合、主なビニングは色提供表（C、N、M）で定義される相関色温度（CCT）によるものです。各CCT範囲内で、さらなる色度ビニング（型番内の1234コード）により、発する白色光が色度図上で厳密に制御された領域内に収まり、照明器具内の個々のLED間の目に見える色の違いを最小限に抑えます。

3.3 順方向電圧ビニング

LEDは、指定電流における順方向電圧降下によってもビニングされます。これは型番内のVコードで示されます。V_FによるLEDのグループ化は、特に複数のLEDが直列接続される場合に、より効率的で一貫性のあるドライバ回路の設計に役立ちます。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、抜粋では完全に詳細化されていませんが、実使用条件下でのデバイスの挙動を理解するために重要です。

4.1 代表的光出力 vs. 放熱パッド温度

LEDの光出力は、放熱パッド（ひいては接合）の温度が上昇するにつれて減少します。デレーティング曲線は通常、25°Cで100%の相対光束が、高温（例：85°C）では低いパーセンテージに低下する様子を示します。この曲線は、LEDを25°Cに維持できないアプリケーションでの真の光出力を計算するために不可欠です。

4.2 代表相対光束 vs. 順方向電流

この曲線は、光出力が駆動電流とともにどのように変化するかを示します。出力は一般に電流とともに増加しますが、関係は完全に線形ではなく、効率（ワットあたりのルーメン）は、熱負荷の増加やドループ効果により、高電流ではしばしば低下します。データシートは、設計者が輝度と効率のトレードオフを最適化するのを助けるために、このグラフを提供している可能性があります。

4.3 電流デレーティング曲線

過熱を防ぐため、最大許容順方向電流は、周囲温度または放熱パッド温度の上昇に伴って減少させなければなりません。デレーティング曲線は、25°Cを超える温度での安全動作電流を指定し、最大接合温度を決して超えないことを保証します。

5. 機械的・梱包情報

5.1 パッド構成

デバイスは表面実装技術（SMT）パッドレイアウトを使用します。特定の寸法図は抜粋に含まれていませんが、パッド構成はデータシートの重要な部分です。これは、電気接続パッドの位置とサイズ、そして重要なことに大きな放熱パッドを含む、PCB設計のためのフットプリントを定義します。放熱パッドは、LEDダイからプリント基板へ熱を伝達するために不可欠です。

5.2 極性識別

SMT LEDには、組立時に正しい向きを確保するため、パッケージまたはフットプリント図上に明確な極性マーキング（通常はカソードマーク）が必要です。極性が間違っていると、デバイスは点灯しません。

5.3 エミッタ梱包

LEDは、自動ピックアンドプレース組立機に適したテープアンドリール梱包で供給されます。型番内のPコードはテープ梱包を示します。この形式はデバイスを保護し、大量生産時の効率的な取り扱いを保証します。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

デバイスは最大はんだ付け温度260°Cに耐え、最大2回のリフローサイクルに耐えることができます。標準的な無鉛リフロープロファイル（ピーク温度は通常240-260°Cの間）が適用可能です。リフロープロファイルを開発する際には、パッケージ、特に放熱パッドの熱容量を考慮し、すべてのはんだ接合が適切にリフローされるようにする必要があります。

6.2 湿気感受性

Shwo(F)シリーズは、JEDEC規格に基づき、湿気感受性レベル（MSL）1で定格されています。これは最も堅牢なレベルであり、条件≤30°C/85% RHでの無制限のフロアライフを示します。梱包のシールが無傷であれば、使用前のベーキングは不要です。これにより、保管と取り扱いのロジスティクスが簡素化されます。

6.3 保管条件

推奨保管温度は-40°Cから+100°Cの間です。MSL 1は寛容ですが、潜在的な汚染や劣化を防ぐために、部品を乾燥した管理された環境に保管することは依然として良い習慣です。

7. 注文情報および製品ラベリング

7.1 型番命名規則

型番は詳細な構造に従います：ELSWF–ABCDE–FGHIJ–V1234。各セグメントは特定の情報を伝えます：

• AB：最小光束または放射パワーコード。
• C：放射パターン（例：ランバーシアン用の1）。
• D：色コード（C、N、M、L）。
• E：提案動作電力（1W用の1）。
• H：梱包タイプ（テープ用のP）。
• V：順方向電圧ビン。
• 1234：色度またはCCTビン。

このシステムにより、アプリケーションに必要な正確なLEDバリアントを精密に選択することが可能です。

7.2 製品ラベリング

リールおよびテープ梱包には、完全な型番、数量、日付コード、その他のトレーサビリティ情報を含むラベルが付いており、正しい材料取り扱いと在庫管理を保証します。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 ドライバ選択

パワーLEDを動作させるには定電流ドライバが必須です。ドライバの電流出力は、LEDの意図した動作点（例：350mA、700mA、または最大定格電流まで）と一致しなければなりません。ドライバの電圧コンプライアンス範囲は、電圧ビン（Vコード）と温度がV_F.

8.2 熱設計

これは高輝度LED設計において最も重要な側面です。PCBはヒートシンクとして機能するように設計されなければなりません。これには以下が含まれます：

• 十分な銅厚（例：2 oz）を持つPCBを使用する。
• LEDの放熱パッドに複数の熱ビアを介して接続された大きな銅箔領域を設計する。
• 高電力アプリケーションでは、PCBを外部アルミニウムヒートシンクに取り付ける可能性がある。
• 層間の熱抵抗を最小限に抑えるために熱界面材料を使用する。

最悪動作条件下でのLED放熱パッド温度のシミュレーションまたは測定を強く推奨します。

8.3 光学設計

ランバーシアン放射パターンは、広く均一な視野角を提供します。集光ビームを必要とするアプリケーションでは、二次光学系（レンズまたはリフレクター）を使用する必要があります。Shwo(F)シリーズの小型パッケージサイズにより、コンパクトな光学アセンブリが可能になります。

9. 適合性および環境基準

本製品は、以下の主要な国際基準に準拠するように設計されています：

• RoHS（有害物質の使用制限）：本デバイスは、鉛、水銀、カドミウム、その他の制限物質を含みません。
• ハロゲンフリー：臭素（Br<900ppm）、塩素（Cl<900ppm）、およびそれらの合計（Br+Cl<1500ppm）に関する厳格な制限に準拠しています。
• EU REACH：化学物質の登録、評価、認可および制限に関する規則に準拠しています。

これらの適合性は、特にヨーロッパを含む世界市場で販売される製品にとって不可欠です。

10. 信頼性および動作寿命

特定のL70またはL90寿命値（初期光出力の70%または90%に低下するまでの時間）は抜粋に提供されていませんが、LEDの寿命はその動作条件に直接関係します。主要因は接合温度です。LEDを最大定格内で十分に余裕を持って動作させ、特に効果的な熱管理により低い接合温度を維持することは、長い動作寿命と遅い光束減衰を確保するための最も重要な行動です。定格最大接合温度150°Cは限界値であり、目標値ではありません。信頼性のためには、常に低い方が良いです。

11. 技術比較および差別化

Shwo(F)シリーズは、以下の主要な属性を通じて、SMT高輝度LEDの競争環境において自らの位置を確立しています：

• コンパクトサイズでの高輝度：パッケージ面積あたりの有利なルーメン比を提供します。
• 堅牢なESD保護：8kV HBM保護により、保護が低い、または保護がないデバイスと比較して、取り扱いおよび組立時の耐久性が向上します。
• 包括的なビニング：詳細な光束、電圧、色度ビニングにより、設計者に高い予測可能性と一貫性を提供します。
• 有利な湿気感受性：MSL 1定格は、乾燥梱包とベーキングを必要とするより高いMSL定格の部品と比較して、重要なロジスティクスおよび保管上の利点を提供します。
• 広範な適合性：RoHS、ハロゲンフリー、REACH基準を最初から満たしているため、最終製品メーカーの適合プロセスが簡素化されます。

12. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを定電圧電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。定電圧電源は電流を制御しないため、熱暴走を引き起こしLEDを破壊します。常に定電流ドライバを使用してください。

Q: データシートは25°Cでの性能を示しています。60°Cではどのような出力が期待できますか？

A: 代表的光出力 vs. 放熱パッド温度曲線を参照する必要があります。光出力は温度とともに減少します。60°Cでは、相対光束は25°Cの値のパーセンテージ（例：約85-90%）になります。熱設計ではこのデレーティングを考慮しなければなりません。

Q: 標準、高輝度、超高輝度シリーズの違いは何ですか？

A: 主な違いは、最大許容駆動電流（1000mA対1500mA）と、それに対応して利用可能なより高い光束ビンにあります。高輝度バージョンは、より高い電力密度を扱うために、おそらくより先進的なダイ技術またはパッケージングを使用しています。

Q: ヒートシンクは常に必要ですか？

A: 駆動電流とアプリケーション環境によります。定格電流（1000mA/1500mA）で動作させる場合、専用のヒートシンクはほぼ確実に必要です。低い電流（例：350mA）で、良好なPCB熱設計があれば、独立したヒートシンクは不要かもしれませんが、注意深い熱解析は依然として必要です。

13. 実践的設計および使用例

例1: 非常口標識照明器具

エンジニアが薄型で高効率な非常口標識を設計しています。彼らはニュートラルホワイトのShwo(F) LED（例：ELSWF-J71NX-...）を選択し、350mAで駆動して高い効率で必要な輝度を達成します。コンパクトなSMTパッケージにより、光源ユニットを非常に薄くすることができます。MSL 1定格により、工場での組立プロセスが簡素化されます。彼らは、LEDの放熱パッドにビアの配列を介して接続された大きなボトム層銅面を持つ2層PCBを設計し、長期信頼性のために接合温度が低く保たれるようにします。

例2: ハイベイ工業用照明

高出力工業用照明器具の場合、設計者は超高輝度シリーズバリアントを選択し、1200mAで駆動します。複数のLEDが金属基板PCB（MCPCB）上に配置され、その後、大きなアルミ押出しヒートシンクに取り付けられます。ドライバは、12個のLEDを直列に駆動するのに十分な電圧範囲を持つ、一定の1200mAを供給するように選択されます。詳細な色度ビニング（1234コード）は、購入するすべてのLEDで同一であることが指定され、照明器具全体で目に見える色のばらつきのない均一な白色光を保証します。

14. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネッセンスを通じて光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体材料内で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。発光の波長（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。Shwo(F)シリーズのような白色LEDの場合、青色LEDチップは蛍光体層でコーティングされています。青色光の一部は蛍光体によってより長い波長（黄色、赤）に変換され、青色光と変換された光の混合が人間の目には白色として知覚されます。蛍光体の特定の配合が、白色光の相関色温度（CCT）を決定します。

15. 技術トレンドおよび開発動向

ソリッドステート照明産業は、Shwo(F)シリーズのような部品に関連するいくつかの主要な軌道に沿って進化し続けています：

• 効率向上（ワットあたりのルーメン）：LEDチップ設計、蛍光体技術、パッケージ効率の継続的な改善により、同じ電力入力に対してより高い光出力が実現されています。
• 高電力密度化：高輝度および超高輝度バリアントに見られるように、パッケージは縮小するフットプリントからより高い駆動電流を扱い、より多くの熱を放散できるようになっています。
• 色品質および一貫性の向上：より厳密な色度ビニングと、高演色性評価数（CRI）および特定の分光パワー分布（例：園芸用）のための蛍光体の開発。
• 信頼性および堅牢性の向上：より高い温度と過酷な環境条件に耐えるための材料およびパッケージング技術の改善により、動作寿命が延長されています。
• 統合およびスマート機能：この個別部品には存在しませんが、より広範なトレンドとして、インテリジェント照明システムのためのドライバ、センサー、通信インターフェースと統合されたLEDが含まれます。

Shwo(F)シリーズは、高輝度、堅牢な保護、包括的なビニングに焦点を当てることで、プロフェッショナル照明アプリケーション向けの信頼性が高く高性能で一貫性のある光源に対する市場の需要に適合しています。