LTPL-C034UVG405 UV LED データシート - 405nm ピーク波長 - 3.6V 代表順電圧 - 4.4W 最大消費電力 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTPL-C034UVG405は、UV硬化やその他の一般的なUVプロセスなど、要求の厳しい用途向けに設計された高出力紫外線（UV）発光ダイオード（LED）です。本製品は、従来のUV光源に代わるエネルギー効率の高い選択肢であり、固体照明に固有の長い動作寿命と信頼性を高い放射出力と組み合わせています。これにより、設計の柔軟性が向上し、固体UV技術が従来のUVシステムに取って代わる新たな可能性を創出します。

1.1 主な特長

• 集積回路（IC）互換の駆動が可能。
• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠し、鉛フリー。
• 従来のUV光源と比較して運用コストが低減。
• 固体素子の信頼性により、メンテナンス要件が軽減。

2. 絶対最大定格

以下の定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のある限界を定義します。全てのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 直流順電流（If）：1000 mA
• 消費電力（Po）：4.4 W
• 動作温度範囲（Topr）：-40°C ～ +85°C
• 保存温度範囲（Tstg）：-55°C ～ +100°C
• 接合温度（Tj）：125°C

重要注意：逆バイアス条件下でLEDを長時間動作させると、部品の損傷や故障を引き起こす可能性があります。

3. 電気光学特性

以下の特性は、代表的な動作条件であるTa=25°C、順電流（If）=700mAで測定された値です。

• 順電圧（Vf）：最小 3.2V、代表値 3.6V、最大 4.4V。
• 放射束（Φe）：最小 1225 mW、代表値 1415 mW、最大 1805 mW。これは積分球を用いて測定された全放射パワー出力です。
• ピーク波長（λp）：最小 400 nm、最大 410 nm。
• 指向角（2θ1/2）：代表値 130 度。
• 熱抵抗、接合部-はんだ接点間（Rthjs）：代表値 4.1 °C/W。測定許容差は±10%です。

4. ビンコードシステム

LEDは、アプリケーションにおける一貫性を確保するため、主要パラメータに基づいてビンに分類されます。ビンコードは各梱包袋に印字されています。

4.1 順電圧（Vf）ビニング

• V1：3.2V ～ 3.6V
• V2：3.6V ～ 4.0V
• V3：4.0V ～ 4.4V
• 許容差：±0.1V

4.2 放射束（mW）ビニング

• ST：1225 mW ～ 1325 mW
• TU：1325 mW ～ 1430 mW
• UV：1430 mW ～ 1545 mW
• VW：1545 mW ～ 1670 mW
• WX：1670 mW ～ 1805 mW
• 許容差：±10%

4.3 ピーク波長（Wp）ビニング

• P4A：400 nm ～ 405 nm
• P4B：405 nm ～ 410 nm
• 許容差：±3 nm

5. 特性曲線分析

以下の代表曲線は、様々な条件下（特に記載がない限り周囲温度25°C）におけるデバイスの挙動を示しています。

5.1 相対放射束 vs. 順電流

この曲線は、放射出力が順電流の増加に伴って上昇することを示していますが、高電流域では熱的影響や効率低下により非線形な挙動を示す可能性があります。

5.2 相対分光分布

分光プロットは、405nmピーク波長を中心とした狭い発光帯を確認しており、これはUV LEDの特徴であり、特定の光開始剤の硬化に適しています。

5.3 指向特性（指向角）

指向特性プロットは、代表的な130度の指向角を示し、光軸からの角度に対する強度分布を表しています。

5.4 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）

I-V曲線は、ダイオードの電流と電圧の間の指数関数的な関係を示しており、適切な定電流ドライバの設計に不可欠です。

5.5 相対放射束 vs. 接合温度

このグラフは、上昇する接合温度が光出力に及ぼす負の影響を強調しています。放射束は温度の上昇に伴って減少するため、効果的な熱管理の必要性が強調されます。

5.6 順電流ディレーティング曲線

この曲線は、ケース温度（Tc）の関数としての最大許容順電流を規定しています。信頼性を確保し、最大接合温度を超えないようにするため、より高い周囲温度で動作する場合は駆動電流を低減する必要があります。

6. 信頼性試験概要

本デバイスは包括的な信頼性試験を実施しており、サンプルサイズにおいて故障は報告されていません。試験内容は以下の通りです：

• 低温動作寿命試験（LTOL）：ケース温度 -10°C、700mA、1000時間。
• 室温動作寿命試験（RTOL）：25°C、1000mA、1000時間。
• 高温動作寿命試験（HTOL）：ケース温度 85°C、700mA、1000時間。
• 湿熱動作寿命試験（WHTOL）：60°C/90% RH、700mA、500時間。
• サーマルショック試験（TMSK）：-40°C ～ 125°C、100サイクル。
• リフローはんだ耐熱性：ピーク260°C、10秒間、2サイクル。
• はんだ付け性試験：245°C、5秒間、鉛フリーはんだ。

故障判定基準：試験後、代表電流で測定した初期値から順電圧が±10%以上変動するか、放射束が-30%以上劣化した場合、デバイスは故障とみなされます。

7. 機械的仕様および実装情報

7.1 外形寸法およびPCBパッドレイアウト

データシートには、ミリメートル単位の寸法が記載された詳細な機械図面が提供されています。主な注意点は以下の通りです：

• 一般寸法許容差：±0.2mm。
• レンズ高さおよびセラミック基板長さ/幅の許容差：±0.1mm。
• 放熱パッドは、アノードおよびカソードパッドから電気的に絶縁（中性）されています。
• 適切なはんだ付けと熱伝導を確保するために、推奨されるプリント基板（PCB）実装パッドレイアウトが提供されています。

7.2 はんだ付けガイドライン

リフローはんだ付けプロファイル：推奨温度プロファイルが提供されており、素子本体のピーク温度は260°Cを超えないようにします。ピーク温度からの急激な冷却は推奨されません。

手はんだ付け：最大300°C、最大2秒間、1回のみ。

一般的注意：

• 全ての温度参照は、パッケージ本体の上面を指します。
• 可能な限り低いはんだ付け温度が望ましいです。
• リフローはんだ付けは最大3回まで行うことができます。
• ディップはんだ付け法は推奨も保証もされません。

7.3 梱包

LEDは自動実装用にテープ&リールで供給され、EIA-481-1-B規格に準拠しています。

• テープ寸法：ポケットサイズおよびテープ構造を規定した詳細図面が提供されています。
• リール寸法：7インチリール用の寸法が提供されています。
• 梱包：7インチリールあたり最大500個。空のポケットはカバーテープで密封されています。連続する欠品は最大2個まで許容されます。

8. アプリケーションガイドラインおよび注意事項

8.1 駆動方法

LEDは電流駆動デバイスです。安定した動作と長寿命を確保するためには、定電圧源ではなく定電流源で駆動する必要があります。適切な電流制限回路または専用LEDドライバICが不可欠です。

8.2 熱管理

最大4.4Wの消費電力と、出力および寿命が接合温度に敏感であることを考慮すると、効果的な放熱が極めて重要です。接合部からはんだ接点までの低い熱抵抗（代表値4.1°C/W）は熱伝達を容易にしますが、PCBから周囲環境へのシステム全体の熱経路は、特に高電流または高温環境で動作する場合、注意深く設計する必要があります。

8.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤のみを使用してください。規定外の化学洗浄剤の使用は、LEDパッケージ材料を損傷する可能性があります。

9. 技術比較および設計上の考慮事項

9.1 従来のUV光源に対する利点

水銀灯やその他の従来のUV技術と比較して、このUV LEDは以下の利点を提供します：

• 瞬時点灯/消灯：ウォームアップまたはクールダウン時間が不要であり、より高速なプロセスサイクルを実現します。
• 長寿命：動作寿命が大幅に長く、交換頻度とメンテナンスコストを削減します。
• エネルギー効率：電気-光変換効率が高く、運用電力コストを低減します。
• コンパクトサイズと設計自由度：小型フォームファクタにより、より狭いスペースへの統合が可能となり、硬化システムの新しい形状を実現します。
• 低温動作：赤外線放射が非常に少なく、被照射基板への熱負荷を低減します。
• 環境安全性：水銀を含まず、RoHSおよびその他の環境規制に適合します。

9.2 UV硬化システムの設計上の考慮事項

• 光学設計：130度のビームをより集中したスポットまたはラインに集光して効率的な硬化を行うために、レンズまたは反射器が必要になる場合があります。
• ドライバ選定：最大1000mAを供給可能で、適切な調光/パルス機能を備えた定電流ドライバが必要です。ドライバは順電圧ビンのばらつき（3.2V～4.4V）を考慮する必要があります。
• 放熱器設計：PCBは十分な熱ビアと銅面積で設計する必要があります。高出力アレイの場合、外部アルミニウム放熱器がしばしば必要となります。
• 波長マッチング：405nmのピーク波長が、硬化用接着剤、インク、またはコーティングに使用される光開始剤に最適であることを確認してください。

10. よくあるご質問（FAQ）

10.1 このLEDの代表的な動作電流は何ですか？

電気光学特性およびビンコードは、順電流（If）700mAで規定されており、これは出力と寿命のバランスを考慮した代表的な動作点と見なされます。絶対最大連続電流は1000mAですが、このレベルでの動作には優れた熱管理が必要です。

10.2 放射束はどのように測定されますか？

放射束（ミリワット単位）は、LEDから発せられる全光パワーであり、あらゆる角度からの光を捕捉する積分球を用いて測定されます。これは、人間の目の感度で重み付けされる光束（ルーメン）とは異なり、UV光源には適用されません。

10.3 複数のLEDを直列または並列に接続できますか？

定電流ドライバを使用する場合、各LEDに同一の電流が流れるため、一般的には直列接続が推奨されます。デバイス間の順電圧（Vf）のばらつきにより電流分配が不均一になり、過駆動の可能性があるため、各LEDストリングに個別の電流平衡抵抗がない並列接続は推奨されません。

10.4 接合温度が性能に及ぼす影響は何ですか？

特性曲線に示されているように、接合温度の上昇は放射束出力の低下（効率低下）を引き起こし、長期的な劣化を加速してデバイスの寿命を短縮する可能性があります。適切な放熱により低い接合温度を維持することは、一貫した性能と信頼性にとって最も重要です。

11. 動作原理と技術動向

11.1 基本的な動作原理

このUV LEDは半導体デバイスです。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体チップの活性領域内で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。特定の材料（例：窒化ガリウム系化合物）と量子井戸構造は、紫外線スペクトル、特に405nm付近で光子を生成するように設計されています。

11.2 業界動向

UV LED市場は、印刷、接着剤、コーティング、殺菌などの産業における水銀灯の置き換えによって牽引されています。主な動向には、単一エミッタからの出力（放射束）の増加、Wall-Plug効率（WPE）の向上、殺菌用のより短波長のUVC LEDの開発、およびミリワットあたりのコストの低減が含まれます。LTPL-C034UVG405は、産業用硬化アプリケーション向けに堅牢で高出力なソリューションを提供するという動向に適合しています。