UV LED COBモジュール RT25E9シリーズ仕様書 - 外形寸法 25x50x5.9mm - 電圧 30-50V - 出力 12-25.5W - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、チップ・オン・ボード（COB）構成を採用した高出力UV（紫外線）LEDモジュールの仕様を詳細に記載しています。このモジュールは、強力な紫外線照射を必要とする産業グレードの用途向けに設計されています。その中核構造は、優れた熱管理を実現する銅基板と、耐久性と光学性能に優れた石英ガラスパッケージを特徴としており、過酷な環境下での使用に適しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このモジュールの主な利点は、その堅牢な設計に由来します。銅基板は効率的な放熱を保証し、高駆動電流下でのLED性能と長寿命維持に極めて重要です。石英ガラスパッケージは優れた紫外線透過性を提供し、半導体チップを環境要因から保護します。本モジュールは産業市場、特にインク、接着剤、樹脂のUV硬化や、空気・水浄化システムにおける紫外線殺菌プロセスなどをターゲットとしています。汎用指定により、その他の様々なUVベースの検査・分析装置への統合も可能です。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的分析

モジュールの性能は、電気的、光学的、熱的特性に関する包括的なパラメータ群によって定義されます。これらを理解することは、適切なシステム設計に不可欠です。

2.1 測光・電気的特性

モジュールの出力は、ワット（W）で測定される全放射束によって特徴付けられ、UVスペクトル全体で放射される全光パワーを示します。このパラメータは、標準試験電流5.5Aにおける最小出力レベルに対応する異なるコード（例：1A13、1A14、1A15、1A16）にビニング（選別）されます。特定の放射束値は、モジュールのバリエーションのピーク波長（365-370nm、380-390nm、390-400nm、400-410nm）に依存します。順方向電圧（Vf）は、5.5Aにおいて通常30Vから50Vの範囲にあり、個々のLEDチップの直並列配置（10S10P）を反映しています。指向角は60度（半値全幅）と規定され、ビームの広がりを定義します。

2.2 絶対最大定格と熱特性

絶対最大定格を超えてデバイスを動作させると、永久損傷を引き起こす可能性があります。主な制限には、最大消費電力260W、ピーク順方向電流7A（パルス条件下）、最大接合温度（Tj）115°Cが含まれます。接合部からはんだ付け点までの熱抵抗（Rth j-s）は0.4 °C/Wと規定されており、ヒートシンク設計における重要な数値です。熱抵抗が低いほど、LEDチップからの熱伝達が効率的であることを示し、性能と信頼性を維持するために不可欠です。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、主要な性能指標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、エンドユーザーに一貫性を保証します。

3.1 波長と放射束のビニング

モジュールは、4つの主要な波長帯（365-370nm、380-390nm、390-400nm、400-410nm）で提供されます。各波長帯内で、放射束はさらに1A13、1A14などのコードで示されるビンに選別されます。各コードは保証された最小放射出力に対応します（例：365-370nmバリアントの1A13では最小12W）。これにより、設計者はアプリケーションに必要な正確な光パワーを持つモジュールを選択できます。

3.2 順方向電圧のビニング

順方向電圧もビニングされており、C02（30-40V）およびC03（40-50V）のコードで示されます。これはドライバー選択において重要です。電源は安定動作を確保するために、この電圧範囲内で必要な電流を供給できなければなりません。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのモジュールの挙動についてより深い洞察を提供します。

4.1 IV曲線と相対出力

順方向電圧対順方向電流（IV）曲線は、駆動電流とモジュール両端の電圧降下の関係を示します。これは半導体デバイスに典型的な非線形です。順方向電流対相対出力曲線は、光出力が電流とともに増加するが、熱効果により非常に高い電流では飽和または減少する可能性があることを示し、熱管理の重要性を強調しています。

4.2 温度依存性とスペクトル分布

はんだ付け温度対相対出力曲線は、温度上昇が光出力に及ぼす悪影響を示しています。はんだ付け点温度（Ts）が上昇すると、放射出力は減少します。スペクトル分布曲線は、放射光の相対強度を波長に対してプロットし、UV LEDの特徴的なピークとスペクトル幅（通常±2nmの許容差）を示します。

4.3 放射パターン

放射図は、光強度の角度分布を示す極座標プロットであり、60度の指向角を確認できます。強度は通常0度（発光面に対して垂直）で最も高く、指向角の端に向かって減少します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 寸法と公差

モジュールの外形寸法は、幅25.0mm、長さ50.0mm、高さ5.9mm（はんだパッドを除く）です。特に指定がない限り、すべての寸法公差は±0.2mmです。仕様書には、パッド位置や重要な半径を含む詳細な上面図と側面図が提供されています。

5.2 パッド設計と極性

機械図面には、アノード（+）およびカソード（-）のはんだパッドの位置が示されています。デバイスの損傷を防ぐため、取り付け時には正しい極性を守る必要があります。パッド設計は、表面実装はんだ付けプロセスを想定しています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 一般的な取り扱い上の注意

ガラスパッケージおよび静電気放電（ESD）への感受性のため、注意深い取り扱いが必要です。すべての取り扱いおよび組立作業中は、ESD保護対策（接地された作業台、リストストラップなど）を講じる必要があります。モジュールは、使用準備が整うまで元の保護包装で保管してください。

6.2 保管条件

モジュールは、温度範囲-40°Cから+100°C、低湿度の環境で保管し、リフローはんだ付け中の湿気吸収と潜在的な損傷を防ぐ必要があります。

7. 包装および注文情報

7.1 包装仕様

モジュールは、物理的損傷や汚染を防ぐために個別に包装されています（1個/袋）。包装には、ESDから保護するための帯電防止特性が含まれている可能性があります。

7.2 型番規則

型番（例：RT25E9-COBU※P-1010）には、主要な属性がコード化されています。RT25E9はシリーズとサイズを示していると思われます。COBUはUV COB製品を意味します。続くコード（例：※P-1010）は、波長ビンと放射束ビンを指定します。1010は10S10Pのチップ配置を指している可能性があります。正確な解読は、完全な製品データシートまたはメーカーに確認する必要があります。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• UV硬化：印刷、電子機器組立、木材塗装におけるインク、コーティング、接着剤、樹脂の瞬間硬化用。
• 殺菌：空気清浄機、水殺菌装置、表面殺菌装置における殺菌用途。主に365-370nmまたは380-390nmバリアントを使用。
• 検査・分析：法科学、医療、または産業検査システムにおける蛍光励起用。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱管理：最も重要な側面です。はんだ付け点温度（Ts）、ひいては接合温度（Tj）を最大115°Cを十分に下回るように保つために、十分な熱容量と表面積を持つヒートシンクを使用する必要があります。0.4 °C/Wの熱抵抗は、ヒートシンク仕様の指針となります。
• 駆動電流：推奨される5.5A連続電流以下で動作させてください。モジュールの電圧範囲（30-50V）に対応した定電流LEDドライバーを使用してください。
• 光学系：60度の指向角は、二次光学系なしで多くのアプリケーションに適している可能性があります。ビーム整形（平行化または集光）には、紫外線透過性レンズまたは反射器を使用する必要があります。
• 目と皮膚の安全：紫外線放射は有害です。最終製品設計には、適切な遮蔽、インターロック、個人用保護具（PPE）を組み込む必要があります。

9. 技術比較と差別化

従来のUVランプ（水銀灯）と比較して、このLEDモジュールは、瞬時オン/オフ、長寿命、有害物質（水銀）不使用、狭いスペクトル出力、コンパクトサイズによる設計の柔軟性向上といった大きな利点を提供します。UV LED市場内では、その主な差別化要因は、高出力（最大25.5W放射束）、優れた熱性能を実現する銅基板の使用、そして高出力UV用途においてシリコーンやプラスチックの代替品よりも耐久性に優れた堅牢な石英ガラスパッケージです。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 適切な波長はどのように選択しますか？

アプリケーションの光開始剤または吸収スペクトルに基づいて選択してください。ほとんどの硬化用途では、365nm、385nm、395nm、または405nmが一般的です。殺菌効果については、約265nmの波長が最も効果的ですが、UVA（315-400nm）は表面殺菌に使用され、特定の病原体に対して効果的である可能性があります。

10.2 なぜ熱管理がそれほど重要なのでしょうか？

高い接合温度はLEDの劣化を加速させ、光出力の恒久的な低下（光束減衰）を引き起こし、致命的な故障につながる可能性があります。また、高温時の出力を一時的に低下させます（温度曲線参照）。信頼性のためには、効果的な冷却は必須条件です。

10.3 このモジュールを定電圧電源で駆動できますか？

強く推奨されません。LEDは電流駆動デバイスです。定電圧電源を使用すると、温度上昇に伴い順方向電圧が低下した場合に熱暴走を引き起こし、電流が制御不能に増加する可能性があります。常に定電流ドライバーを使用してください。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：PCBソルダーマスク用UV硬化ステーションの設計設計者は、395nmで最適に反応するソルダーマスクインクを硬化させる必要があります。最大強度を得るために、1A16放射束ビンのRT25E9-COBUHP-1010バリアントを選択します。筐体内で5.5A駆動時にTjを100°C以下に保つのに十分な低い熱抵抗を持つアルミニウムヒートシンクを設計します。5.5A、最大50V対応の定電流ドライバーを選択します。複数のモジュールをアレイ状に配置して、所望の硬化領域をカバーします。安全インターロックにより、ステーションのドアが開くと電源が遮断されます。このシステムは、従来の熱的方法と比較して、高速、効率的、かつ信頼性の高い硬化を提供します。

12. 原理紹介

UV LEDは、電流が流れると紫外線を放射する半導体デバイスです。これはエレクトロルミネセンスを通じて発生します：デバイスの活性領域内で電子が正孔と再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。光の特定の波長（色）は、使用される半導体材料（例：AlGaN、InGaN）のエネルギーバンドギャップによって決定されます。COB（チップ・オン・ボード）モジュールは、複数のLEDチップを共通の基板（この場合は熱伝導用の銅）に直接実装し、単一の一次レンズ（石英ガラス）下に封止することで、高出力でコンパクトな光源を形成します。

13. 開発動向

UV LED市場は、水銀灯の世界的な段階的廃止によって牽引されています。主な動向には以下が含まれます：壁プラグ効率（光出力/電力入力）の向上による、より小型パッケージからの高い放射束の実現；特に殺菌に使用される深紫外線（UVC）LEDの寿命と信頼性の向上；放射ワットあたりのコスト削減；より短く、殺菌効果の高い波長（例：265-280nm）でのLED開発。また、温度と出力監視のための統合センサーを備えたスマートモジュールへの動向もあります。