ELUA2835TG0 UVA LED データシート - 2.8x3.5mm パッケージ - 順電圧 3.0-4.0V - 電流 60mA - 技術文書

1. 製品概要

ELUA2835TG0 シリーズは、コンパクトで高性能な紫外線（UVA）発光ダイオード（LED）ソリューションです。本製品は、360-410 ナノメートル（nm）スペクトルにおける紫外線を必要とする用途向けに設計されています。設計の核心理念は、最小限の占有面積内で高い効率と信頼性の高い性能を提供することにあり、スペースに制約のある現代の電子機器への統合に適しています。

本シリーズの主な利点は、広い視野角と低消費電力を兼ね備えている点にあります。パッケージ材料は PCT で、銀メッキが施されており、熱的・電気的性能に貢献しています。RoHS、REACH、ハロゲンフリー要件を含む主要な環境・安全規格に準拠しており、グローバル市場での適合性を確保しています。

1.1 主な特徴

• 紫外線（UVA）発光スペクトル。
• コンパクトな表面実装デバイス（SMD）パッケージ（2.8mm x 3.5mm）。
• RoHS、REACH、ハロゲンフリー指令に準拠（Br <900ppm、Cl <900ppm、Br+Cl <1500ppm）。
• 鉛フリー（Pbフリー）構造。
• 高効率かつ低消費電力。
• 100度の広視野角。
• 自動 SMT 実装プロセスに適しています。

2. 技術パラメータ詳細

本セクションでは、ELUA2835TG0 シリーズに規定された電気的、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。これらのパラメータを理解することは、適切な回路設計と熱管理にとって極めて重要です。

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。これらは推奨動作条件ではありません。

• 最大直流順電流（I_F)）：70 mA。この電流を超えると、過熱またはエレクトロマイグレーションにより致命的な故障を引き起こす可能性があります。
• 最大接合温度（T_J)）：90 °C。半導体ダイは、長期信頼性を維持し性能劣化を防ぐために、この温度を超えてはなりません。
• 動作・保管温度（T_Opr, T_Stg)）：-40 °C ～ +85 °C。この範囲は、デバイスが動作中および非動作時の保管中に耐えられる環境条件を定義します。
• 熱抵抗（R_th)）：15 °C/W。このパラメータは、熱が半導体接合部からはんだパッド（またはケース）へどれだけ効果的に移動するかを示します。値が低いほど放熱性が優れています。例えば、最大順電流 60mA、代表順電圧 ~3.5V の場合、消費電力は約 210mW です。これにより、パッド温度に対して接合温度が約 3.15°C 上昇します（0.21W * 15°C/W）。
• 最大 ESD 耐性（人体モデル）：2000V。これはデバイスの静電気放電に対する感度を規定するもので、取り扱いや組立手順における重要な要素です。

2.2 測光・電気的特性

LED の性能は、通常はんだパッド温度 25°C、順電流 60mA という特定の試験条件下で特性評価されます。

データシートには、ピーク波長ビンによって区別されたシリーズ内の 4 つの主要製品コードがリストされています：

• ELUA2835TG0-P6070R53040060-VA1D：ピーク波長 360-370nm。
• ELUA2835TG0-P8090R53040060-VA1D：ピーク波長 380-390nm。
• ELUA2835TG0-P9000R53040060-VA1D：ピーク波長 390-400nm。
• ELUA2835TG0-P0010R53040060-VA1D：ピーク波長 400-410nm。

すべてのバリアントにおいて、順電流は 60mA で規定され、順電圧範囲は 3.0V から 4.0V です。放射束（光出力）はビニングされており、最小 70mW、代表値 90mW、最大 150mW です。放射束は総光パワー（ワット単位）の尺度であり、可視光に関連する知覚される明るさではないことに注意することが重要です。

3. ビニングシステムの説明

一貫性を確保し、用途に基づいた選択を可能にするため、LED は製造後に性能ビンに分類されます。

3.1 放射束ビン

LED は、60mA で測定された放射束に基づいて分類されます。ビンコード（R5、R6、R9、S2）は、70-90mW（R5）から 130-150mW（S2）までの最小および最大出力範囲を定義します。設計者は、アプリケーションで必要な最小光出力を保証するためにビンを選択できます。

3.2 ピーク波長ビン

発せられる紫外線のピーク波長は、10nm 範囲のビンに分類されます：U36（360-370nm）、U38（380-390nm）、U39（390-400nm）、U40（400-410nm）。選択は、ターゲットアプリケーションの特定の光化学的または蛍光励起要件に依存します。測定には ±1nm の許容差が規定されています。

3.3 順電圧ビン

60mA 時の順電圧（V_f）は、0.2V 刻みで、3.0-3.2V（ビン 3032）から 3.8-4.0V（ビン 3840）までビニングされます。V_fビンを知ることは、電流制限回路の設計、消費電力および熱負荷の予測にとって重要です。これらの測定には ±2% の許容差が適用されます。

4. 性能曲線分析

提供されるグラフは、様々な動作条件下でのデバイスの挙動に関する重要な洞察を提供します。

4.1 相対分光分布

このグラフは、4 つの主要波長バリアント（365nm、385nm、395nm、405nm）の波長スペクトル全体にわたる発光強度を示しています。各曲線には明確なピークがあり、ビニングを確認できます。スペクトル幅（半値全幅）はグラフから推測でき、特定のスペクトル純度を必要とする用途にとって重要です。

4.2 順電圧 vs. 順電流（IV 曲線）

このグラフは、電圧と電流の非線形関係を示しています。順電圧は電流とともに増加し、異なる波長チップ間でわずかな変動が観察されます。この曲線は、適切なドライバトポロジ（例：定電流 vs. 定電圧）を選択するための基礎となります。

4.3 相対放射束 vs. 順電流

光出力は駆動電流とともに増加しますが、線形ではありません。グラフは、相対放射束（特定の電流、おそらく 60mA での値に正規化）が電流とともに上昇し、高電流では飽和する可能性があることを示しています。これは、効率（電気ワットあたりの光出力）または寿命を最適化するために、LED を最大定格以下で駆動する決定に役立ちます。

4.4 熱特性

いくつかのグラフが温度の影響を詳細に示しています：

• 相対放射束 vs. 接合温度：接合温度が上昇すると光出力が低下することを示しています。これは重要な熱的デレーティング要因です。
• 順電圧 vs. 接合温度：V_fが温度上昇とともに減少することを示しています。これは半導体ダイオードの特性です。これは間接的な温度監視に使用できます。
• ピーク波長 vs. 接合温度：ピーク発光波長が温度とともにわずかにシフトすることを示しており、精密アプリケーションでは考慮すべき点となる可能性があります。
• デレーティング曲線：信頼性にとって最も重要なグラフです。これは、周囲温度の関数としての最大許容順電流を定義します。周囲温度が上昇すると、接合温度が 90°C の限界を超えないように、最大安全電流を低減する必要があります。例えば、周囲温度 85°C では、最大電流は 0mA であり、その温度ではデバイスを動作させることができないことを意味します。

5. 機械的・パッケージング情報

5.1 機械的寸法

データシートには、2.8mm x 3.5mm パッケージの詳細な寸法図が含まれています。主な特徴には、アノードおよびカソード接点パッド、中央の熱放散パッドが含まれます。熱放散パッドはカソードに電気的に接続されていることに注意してください。特に指定がない限り、重要な公差は通常 ±0.2mm です。重要な取り扱い上の注意として、レンズに力を加えないように警告しており、内部構造を損傷する可能性があります。

5.2 極性識別

部品図には、アノードとカソードのパッドが明確にマークされています。正しい極性は、PCB レイアウトおよび組立時に適切な動作を確保するために不可欠です。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

7.1 型番命名規則

• リフローはんだ付け：本デバイスはリフローはんだ付けに適しています。プロセスは、パッケージおよび PCB 材料と互換性のある標準 SMT プロファイルに従う必要があります。
• リフロー回数制限：内部部品への熱ストレスを最小限に抑えるため、LED に 2 回を超えるリフローはんだ付けサイクルを適用しないことを推奨します。
• ストレス回避：はんだ付けの加熱段階における LED 本体への機械的ストレスは避けるべきです。
• はんだ付け後：はんだ付け後の回路基板の曲げは禁止されています。これは、はんだ接合部または LED パッケージ自体を破損する可能性があります。

7. パッケージング・注文情報

.1 Model Number Nomenclature

製品コードは詳細な構造に従います：ELUA2835TG0-PXXXXYY3040060-VA1D。

• EL：メーカー識別子。
• UA：UVA 製品タイプ。
• 2835：パッケージ寸法（2.8x3.5mm）。
• T：パッケージ材料（PCT）。
• G：コーティング（Ag - 銀）。
• 0：視野角（100°）。
• PXXXX：ピーク波長コード（例：360-370nm の P6070）。
• YY：最小放射束ビンコード（例：R5）。
• 3040：順電圧範囲（3.0-4.0V）。
• 060：順電流定格（60mA）。
• V：チップタイプ（垂直）。
• A：チップサイズ（15mil）。
• 1：チップ数（1）。
• D：プロセスタイプ（ディスペンシング）。

7.2 テープ・リールパッケージング

本デバイスは、自動ピックアンドプレース組立用のエンボスキャリアテープ上で供給されます。データシートには、SMT 装置のフィーダー設定に不可欠なキャリアテープの寸法が含まれています。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

データシートにはいくつかのアプリケーションがリストされています：

• UV ネイル硬化：ジェルネイルポリッシュを硬化させる装置で使用され、通常 365nm または 395nm の波長を必要とします。
• UV 偽造検知：紙幣、文書、または製品上の特定の UV 波長下で蛍光発光するセキュリティマーキングを励起します。
• UV 蚊取りトラップ：多くの昆虫が 365-400nm 範囲の紫外線に引き寄せられるため、昆虫誘引に使用されます。

8.2 設計上の考慮事項

• ドライバ回路：順電圧が負の温度係数を持つため、安定した光出力を確保し熱暴走を防ぐために、定電流ドライバの使用を強く推奨します。
• 熱管理は最も重要です。デレーティング曲線は厳密に従う必要があります。特に最大定格付近または高温環境で動作する場合、十分な PCB 銅面積（熱放散パッド）および可能なヒートシンクが必要です。
• 光学設計：100度の広い視野角は広範囲の照明を提供します。集光ビームが必要な場合は、二次光学素子（レンズ）が必要となります。
• ESD 保護：2000V HBM に定格されていますが、取り扱いおよび組立時の標準的な ESD 予防措置を遵守する必要があります。
• 波長選択：ターゲット材料（例：樹脂中の光開始剤）の吸収スペクトルまたは蛍光に必要な励起波長に基づいて、波長ビン（U36、U38 など）を選択します。

9. 技術比較・差別化

データシート内で他の製品との直接的な比較は提供されていませんが、ELUA2835TG0 シリーズの主な差別化要因は以下のように推測できます：

• パッケージサイズ：2835 フットプリントは一般的な業界標準であり、光出力と基板スペースのバランスを提供し、他の 2835 フォーマット LED からの容易な交換またはアップグレードを可能にする可能性があります。
• 広視野角：UVA LED としては非常に広い 100度の視野角であり、エリア照明アプリケーションに有益です。
• 包括的なビニング：放射束、波長、電圧に関する詳細なビニングにより、量産における正確な設計と一貫した性能が可能になります。
• 環境適合性：RoHS、REACH、ハロゲンフリー規格への完全準拠は、厳格な規制を持つ国際市場をターゲットとする製品にとって大きな利点です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: 放射束（mW）と光束（lm）の違いは何ですか？
A: 放射束はワット単位の総光パワーを測定します。光束は、人間の目の明所視感度曲線で重み付けされた知覚される明るさを測定します。UVA は人間には見えないため、その性能は放射束（mW）で正しく規定されています。

Q2: この LED を 3.3V の定電圧源で駆動できますか？
A: 推奨されません。順電圧は 3.0V から 4.0V まで（また温度によって）変化します。3.3V 付近の定電圧では、低 Vf デバイスでは過剰電流が流れたり、高 Vf デバイスでは電流が不足したりする可能性があります。60mA（またはデレーティングに従って低い値）に設定された定電流ドライバが正しい方法です。

Q3: 接合部が 90°C まで許容されるのに、最大動作周囲温度が 85°C なのはなぜですか？
A: 85°C の周囲温度制限は、実際の動作条件下で（LED が電力を消費しパッドから接合部への温度上昇を引き起こすため）、接合温度が最大 90°C を超えないことを保証します。デレーティング曲線は安全動作領域を図式的に定義します。

Q4: 相対放射束 vs. 接合温度グラフはどのように解釈すればよいですか？
A: このグラフは、温度が上昇すると出力が低下することを示しています。例えば、接合温度 100°C で相対放射束が 0.8 の場合、出力が基準温度（おそらく 25°C）での値の 80% しかないことを意味します。これは、高温環境または放熱性が悪いことが予想される設計では考慮する必要があります。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：コンパクトな UV ネイル硬化装置の設計。
1. 波長選択：ジェルポリッシュ中の光開始剤を活性化する一般的な波長であるため、395nm（U39 ビン）または 365nm（U36 ビン）バリアントを選択します。
2. 光出力要件：必要な硬化強度と面積を決定します。複数の LED が必要になる場合があります。電力密度要件を満たすために、放射束ビン（例：最高出力の S2）を選択します。
3. ドライバ設計：例えば LED あたり 50mA（長寿命と低熱負荷のために 60mA からデレート）の定電流ドライバ回路を設計します。アレイに必要な総電流を計算します。
4. 熱設計：デバイスはハンドヘルドであり、空気の流れが制限される可能性があります。内部金属コアまたは専用ヒートシンクに接続された大きな熱放散パッドを持つ PCB を使用します。予想される最悪の周囲温度（例：40°C）において、接合温度が 90°C を下回ることを計算またはシミュレーションで確認します。
5. レイアウト：LED を正しい極性で PCB 上に配置します。熱放散パッドが熱拡散のための銅面にはんだ付けされていることを確認します。

12. 動作原理

紫外線 LED は、可視光 LED と同じ基本原理、すなわち半導体材料におけるエレクトロルミネッセンスに基づいて動作します。p-n 接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、光子の形でエネルギーを放出します。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バンドギャップエネルギーによって決定されます。UVA LED の場合、アルミニウムガリウムナイトライド（AlGaN）やインジウムガリウムナイトライド（InGaN）などの特定の組成を持つ材料が、360-410nm 範囲の光子を生成するように設計されています。パッケージには、蛍光体を含まない半導体チップ、光を導くリフレクターカップ、および環境保護も提供する封止レンズが含まれます。

13. 技術トレンド

UV LED の分野は急速に進歩しています。主なトレンドは以下の通りです：

• 効率向上：UVA およびより短波長の UVB/UVC LED の壁効率（電気-光パワー変換効率）を向上させ、エネルギー消費と熱負荷を低減するための継続的な研究が行われています。
• 高出力密度：より高い駆動電流を扱い、より多くの熱を放散できるチップとパッケージの開発により、単一デバイスからのより大きな光出力が実現されています。
• 波長拡張と精密化：発光波長のより厳密な制御、およびセンシング、医療治療、浄化などの専門アプリケーション向けの特定の狭帯域で発光する LED の開発。
• コスト削減：製造量の増加とプロセスの成熟に伴い、UV 出力 1 ミリワットあたりのコストは継続的に低下しており、以前は水銀灯が主流であったより多くの消費者および産業アプリケーションで UV LED ソリューションが実用的になっています。
• 信頼性と寿命の向上：材料、パッケージング、熱管理の改善により、UV LED の動作寿命が延びており、これは商業的・産業的採用にとって重要な要素です。