LTPL-C036UVG395 UV LED データシート - 395nm ピーク波長 - 3.7V 標準 - 4.4W 最大 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本製品シリーズは、紫外線（UV）硬化プロセスおよびその他の一般的なUV用途向けに設計された、先進的で高効率な光源です。発光ダイオード（LED）技術に固有の長寿命と高信頼性を、従来のUV光源に匹敵する強度レベルと見事に融合させています。この組み合わせにより、設計の柔軟性が大幅に向上し、旧来の効率の低いUV技術に取って代わる、固体発光型UV照明への新たな道が開かれます。

1.1 主な特長と利点

• 集積回路（I.C.）互換性：現代の電子回路および制御システムへの容易な統合を目的として設計されています。
• 環境適合性：本製品は、有害物質使用制限（RoHS）指令に完全準拠しており、鉛フリー（Pbフリー）プロセスで製造されています。
• 運用コスト削減：従来のUV光源と比較して、高い電気効率と低いエネルギー消費により、総合的な運用コストを削減します。
• メンテナンスコスト削減：LEDの固体発光特性により、製品寿命にわたるメンテナンス要件とそれに関連するコストが大幅に削減されます。
• 設計の自由度：従来のUVランプ技術によって制約されていた新しい形状やアプリケーション設計を可能にします。

2. 技術仕様詳細

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生じる可能性のある限界値を定義します。これらの条件下での動作は保証されておらず、信頼性の高い設計では回避すべきです。

• 順方向直流電流（If）：1000 mA（最大）
• 消費電力（Po）：4.4 W（最大）
• 動作温度範囲（Topr）：-40°C ～ +85°C
• 保存温度範囲（Tstg）：-55°C ～ +100°C
• 接合部温度（Tj）：110°C（最大）

重要注意：逆バイアス条件下でのLEDの長時間動作は、部品の劣化や致命的な故障を引き起こす可能性があります。適切な回路保護が不可欠です。

2.2 電気光学特性（Ta=25°C）

これらのパラメータは標準試験条件（If = 700mA, Ta=25°C）下で測定され、LEDのコア性能を定義します。

• 順方向電圧（Vf）：標準値は3.7Vで、範囲は2.8V（最小）から4.4V（最大）です。
• 放射束（Φe）：UVスペクトルにおける総光出力。標準値は1240 mWで、最小1050 mWから最大1545 mWの範囲です。
• ピーク波長（λp）：スペクトル放射が最も強い波長。本デバイスでは、390 nm（最小）から400 nm（最大）の間に規定され、中心は395nm付近です。
• 指向角（2θ1/2）：放射強度が最大強度（通常0°）の半分になる全角。標準値は55°です。
• 熱抵抗（Rthjs）：このパラメータ（標準値5.0 °C/W）は、半導体接合部からはんだ付け点への熱流に対する抵抗を定量化します。値が低いほど放熱能力が優れていることを示します。

3. ビニングシステムの説明

生産の一貫性を確保するため、LEDは性能ビンに分類されます。ビンコードは各包装袋に印字されています。

3.1 順方向電圧（Vf）ビニング

LEDは、700mA時の順方向電圧降下に基づいて分類されます。
V0: 2.8V - 3.2V
V1: 3.2V - 3.6V
V2: 3.6V - 4.0V
V3: 4.0V - 4.4V
許容差：±0.1V

3.2 放射束（mW）ビニング

LEDは、700mA時の光出力に基づいて選別されます。
PR: 1050 mW - 1135 mW
RS: 1135 mW - 1225 mW
ST: 1225 mW - 1325 mW
TU: 1325 mW - 1430 mW
UV: 1430 mW - 1545 mW
許容差：±10%

3.3 ピーク波長（Wp）ビニング

LEDは、ピーク発光波長に従ってグループ分けされます。
P3T: 390 nm - 395 nm
P3U: 395 nm - 400 nm
許容差：±3nm

4. 性能曲線分析

4.1 相対放射束 vs. 順方向電流

この曲線は、光出力（放射束）が順方向電流とともに増加するが、線形ではないことを示しています。接合部温度の上昇と効率低下により、高電流では飽和する傾向があります。設計者は、出力強度と効率、寿命のバランスを考慮した動作電流を選択する必要があります。

スペクトルプロットは、395nmを中心とした狭帯域のUV放射を確認します。これはInGaNベースのUV LEDの特徴です。狭いスペクトルは、UV硬化樹脂中の特定の光開始剤など、特定の波長の活性化を必要とする用途で有利です。

4.3 指向特性（指向角）

指向特性プロットは、光の空間分布を示しています。標準的な55°の指向角は、中程度に広いビームを示しており、高度に集光されたスポットではなく、面照射を必要とする用途に適しています。

4.4 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

この基本曲線は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。順方向電圧は電流とともに増加します。動作領域における曲線の傾きは、デバイスの動的抵抗に関連しています。

4.5 相対放射束 vs. 接合部温度

これは熱管理にとって極めて重要な曲線です。LEDの光出力は、接合部温度（Tj）が上昇すると減少することを示しています。安定した高出力を維持し、長期信頼性を確保するためには、効果的な放熱が最も重要です。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 外形寸法

本デバイスは表面実装型パッケージです。主な寸法上の注意点は以下の通りです：

- すべての直線寸法はミリメートル（mm）単位です。
- 一般的な寸法公差は±0.2mmです。
- レンズ高さおよびセラミック基板の長さ/幅は、より厳しい公差±0.1mmです。
- 放熱パッド（通常は下部中央のパッド）は、アノードおよびカソードの電気パッドから電気的に絶縁（ニュートラル）されています。これにより、電気的短絡を起こすことなく、熱管理のためにグランドプレーンやヒートシンクに接続することが可能です。
5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

プリント回路基板（PCB）設計のための推奨フットプリントが提供されています。これには、アノード、カソード、および放熱パッドのサイズと間隔が含まれます。このレイアウトに従うことで、適切なはんだ付け、電気的接続、そして最も重要な、LED接合部からPCBへの最適な熱伝達が確保されます。

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プロファイル

リフローはんだ付けのための詳細な温度対時間プロファイルが提供されています。主なパラメータは以下の通りです：

- 予熱時の温度上昇率。
- ソーク（予熱）温度と時間。
- ピークリフロー温度（LEDの最大定格温度を超えてはなりません）。
- 冷却速度。急激な冷却プロセスは熱応力を誘発する可能性があるため推奨されません。
重要事項：
1. すべての温度仕様は、LEDパッケージの上面を指します。
2. プロファイルは、使用するはんだペーストに基づいて調整が必要な場合があります。
3. 信頼性の高い接合を達成する最低限のはんだ付け温度が常に望ましく、LEDへの熱応力を最小限に抑えます。
4. 手はんだ付けが必要な場合は、最大300°Cのこて温度で2秒以内に、かつ1回のみ行うべきです。
5. 同一デバイスに対してリフローはんだ付けは3回を超えて行ってはなりません。
6.2 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（IPA）などのアルコール系溶剤のみを使用してください。指定外の洗浄剤や強力な化学洗浄剤は、LEDのパッケージ材料、レンズ、または内部部品を損傷する可能性があります。

6.3 駆動方法

LEDは電流駆動デバイスです。回路内で複数のLEDを並列接続する場合、均一な輝度を確保するために、各LEDに直列に個別の電流制限抵抗を使用することを強く推奨します。これにより、個々のデバイス間の順方向電圧（Vf）のわずかなばらつきを補償し、電流の偏りを防ぎ、アレイ全体で一貫した性能と寿命を確保します。

7. 包装および取り扱い

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、自動実装機用の業界標準のエンボスキャリアテープおよびリールで供給されます。

- テープ寸法（ポケットサイズ、ピッチ）が規定されています。
- リール寸法（7インチ径）が提供され、リールあたり最大500個の容量です。
- テープの空ポケットはカバーテープでシールされています。
- 包装はEIA-481-1-B仕様に準拠しています。
- 包装標準により、連続する最大2個の欠品（空ポケット）が許容されます。
8. 信頼性データ

包括的な信頼性試験計画が実行され、製品の堅牢性が実証されました。すべての試験で、10個のサンプル中0個の故障が示され、様々なストレス条件下での高い信頼性を示しています。

低温動作寿命（LTOL）：

• ケース温度-10°C、700mAで1000時間。室温動作寿命（RTOL）：
• 周囲温度25°C、1000mAで1000時間。高温動作寿命（HTOL）：
• ケース温度85°C、60mAで1000時間。湿潤高温動作寿命（WHTOL）：
• 60°C / 相対湿度90%、350mAで500時間。熱衝撃（TMSK）：
• -40°C ～ +125°C、100サイクル。高温保存：
• 周囲温度100°Cで1000時間。故障判定基準：

試験後、順方向電圧（Vf）が初期標準値から±10%以上変化するか、放射束（Φe）が±15%以上劣化した場合、デバイスは故障とみなされます。9. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

9.1 主な用途：UV硬化

本LEDは、以下のようなUV硬化用途に理想的に適しています：

- 接着剤硬化（例：電子機器組立、医療機器）。
- インクおよびコーティング硬化（例：印刷、コンフォーマルコーティング）。
- 3Dプリンティング用樹脂硬化（光造形）。
395nmの波長は、工業用配合剤で使用される幅広い一般的な光開始剤の開始に効果的です。
9.2 その他のUV用途

- 紙幣および文書の検証。

- 非破壊検査（蛍光浸透探傷検査）。
- 医療および美容光線療法（適切な医療指導および機器認証の下で）。
- 空気および水の浄化（適切な触媒と組み合わせた場合）。
9.3 重要な設計上の考慮事項

熱管理：

1. これは性能と寿命にとって最も重要な単一の要素です。低い熱抵抗（5°C/W）は、LEDが適切なヒートシンクに適切に取り付けられた場合にのみ有効です。接合部温度（Tj）は可能な限り低く保ち、理想的には最大定格110°Cを十分に下回る必要があります。定電流駆動：
2. 常に定電圧源ではなく、定電流LEDドライバを使用してください。これにより、安定した光出力が確保され、LEDが熱暴走から保護されます。ESD保護：
3. この高出力LEDに対して明示的に記載されていませんが、適切な静電気放電（ESD）対策を講じて取り扱うことは、すべての半導体デバイスにとって良い習慣とされています。光学設計：
4. 特定のビームパターンが必要な場合は、本来の指向角が55°であるため、二次光学系（レンズ、リフレクター）を検討してください。10. 技術比較および市場背景

本LEDは、UV光源の進化を表しています。水銀灯などの従来技術と比較して、以下のような明確な利点を提供します：

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す。長寿命：
- ランプの数千時間に対して数万時間の寿命です。効率：
- 電気から光への変換効率が高く、エネルギーコストを削減します。コンパクトサイズと設計の柔軟性：
- より小型で革新的な製品設計を可能にします。環境に優しい：
- 水銀を含まず、RoHS準拠であり、有害廃棄物を削減します。スペクトル純度：
- ランプの広いスペクトルや赤外線（熱）放射なしに、約395nmで狭いピークを放射します。これは感光性基板にとって有益です。11. よくある質問（FAQ）

Q1: このLEDの標準動作電流は何ですか？

A1: 最大1000mAまで扱えますが、電気光学特性とビニングは700mAで規定されており、出力と効率のバランスを考慮した一般的な推奨動作点です。
Q2: なぜ放熱パッドは電気的にニュートラルなのですか？

A2: これにより、設計者はアノードやカソードとの電気的短絡を心配することなく、最大の放熱のためにパッドをPCB上の大きな銅面積（熱グランド）に直接接続することができます。
Q3: 1つの電流源から複数のLEDを並列駆動できますか？

A3: 各LEDに個別の直列抵抗がない場合は推奨されません。Vfの自然なばらつきにより、並列接続されたLEDは電流を均等に共有せず、輝度の不一致や一部のデバイスの過電流を引き起こす可能性があります。
Q4: ビンコードはどのように解釈すればよいですか？

A4: 袋に記載されたコード（例：V1/ST/P3U）は、そのLEDの特定の性能グループを示します：順方向電圧ビン（V1）、放射束ビン（ST）、ピーク波長ビン（P3U）。これにより、厳密なパラメータマッチングを必要とする用途での精密な選択が可能になります。
12. 動作原理と技術

これは半導体ベースの光源です。バンドギャップエネルギーを超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔がチップの活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。395nmという特定の波長は、使用される半導体材料（通常は特定の組成のアルミニウムガリウム窒素（AlGaN）またはインジウムガリウム窒素（InGaN））のバンドギャップを設計することで達成されます。UV光は、出力ビームを形成するレンズを含む透明なパッケージを通して放射されます。

13. 業界動向と将来展望

UV LED市場は、以下の要因により著しい成長を遂げています：

水銀灯の段階的廃止：
1. 水俣条約などの世界的な規制が、水銀フリー代替品の採用を加速しています。効率と出力の向上：
2. 継続的な研究開発により、UV-C、UV-B、UV-A LEDの壁面効率（WPE）と最大出力が向上し、より要求の厳しい用途にも対応可能になっています。小型化と統合：
3. UV LEDは、殺菌、硬化、センシングのための携帯型、バッテリー駆動デバイスを可能にし、新たな消費者市場および専門市場を開拓しています。スマートおよび接続システム：
4. センサーやIoTプラットフォームとの統合により、硬化および浄化システムにおける正確な線量制御と遠隔監視が可能になります。ここに文書化された製品は、効率的で信頼性が高く制御可能な固体発光型UVソリューションへのこの広範なトレンドの一部です。Integration with sensors and IoT platforms allows for precise dose control and remote monitoring in curing and purification systems. The product documented here is part of this broader trend towards efficient, reliable, and controllable solid-state UV solutions.