LTPL-C034UVG365 UV LED データシート - 365nm ピーク波長 - 3.8V 標準 - 4.4W 最大 - 技術文書

1. 製品概要

本製品は、固体発光型UV光源を必要とする要求の厳しいアプリケーション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。従来のUV技術に比べてエネルギー効率に優れ、LED技術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。

中核的な利点：

• IC互換性：電子回路や制御システムへの容易な統合を考慮して設計されています。
• 環境適合性：本製品はRoHS指令に準拠し、鉛フリープロセスで製造されています。
• 運用効率：水銀灯などの従来型UV光源と比較して、運用コストを低減します。
• メンテナンスの削減：固体発光の性質と長寿命により、メンテナンス要件と関連コストを大幅に削減します。
• 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フォームファクターやアプリケーション設計を可能にします。

ターゲット市場：このLEDは主に、インク、接着剤、コーティングのUV硬化、および信頼性の高い長寿命の365nm UV光源を必要とする産業、医療、分析機器におけるその他の一般的なUVアプリケーションを対象としています。

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。

• DC順方向電流 (If)：1000 mA (最大連続電流)。
• 消費電力 (Po)：4.4 W (最大許容損失)。
• 動作温度範囲 (Topr)：-40°C ～ +85°C (通常動作時の周囲温度範囲)。
• 保存温度範囲 (Tstg)：-55°C ～ +100°C (非動作時の保存温度範囲)。
• 接合温度 (Tj)：125°C (半導体接合部で許容される最高温度)。

重要事項：逆バイアス条件下での長時間の動作は、部品の故障につながる可能性があります。

2.2 電気光学特性 (Ta=25°C)

これらは、標準試験条件（順方向電流 If = 700mA）で測定された代表的な性能パラメータです。

• 順方向電圧 (Vf)：3.8 V (標準値)、範囲は 3.2 V (最小) から 4.4 V (最大) です。このパラメータはドライバ設計において重要です。
• 放射束 (Φe)：1300 mW (標準値)、範囲は 1050 mW (最小) から 1545 mW (最大) です。これはUVスペクトルにおける総光出力を測定します。
• ピーク波長 (λp)：365nm領域を中心とし、ビン範囲は360nmから370nmです。これは主要なUV発光ピークを定義します。
• 指向角 (2θ_1/2)：130° (標準値)。これは広い放射パターンを示します。
• 熱抵抗 (R_thjs)：5.1 °C/W (標準値、接合部-はんだ付け点間)。値が低いほど、チップから基板への熱伝達が良好であることを示し、性能と寿命を維持するために重要です。

2.3 熱特性

効果的な熱管理は、LEDの性能と信頼性にとって極めて重要です。5.1°C/Wの熱抵抗は、損失電力1ワットあたり接合温度がどれだけ上昇するかを規定します。接合温度を安全な限界（125°C未満）に保つためには、特に最大電流700mAまたは1000mAで動作する場合、適切な放熱対策とPCBの熱設計が不可欠です。

3. ビニングシステムの説明

アプリケーション性能の一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいて選別（ビニング）されます。ビンコードは梱包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よってグループ分けされます。

• V1 ビン：3.2V ～ 3.6V
• V2 ビン：3.6V ～ 4.0V
• V3 ビン：4.0V ～ 4.4V

許容差：±0.1V。特定のビンを選択することで、より均一なドライバ回路の設計に役立ちます。

3.2 放射束 (mW) ビニング

LEDは、700mA時の光出力によって選別されます。これは一貫したUV強度を必要とするアプリケーションで重要です。

• PR ビン：1050 mW ～ 1135 mW
• RS ビン：1135 mW ～ 1225 mW
• ST ビン：1225 mW ～ 1325 mW
• TU ビン：1325 mW ～ 1430 mW
• UV ビン：1430 mW ～ 1545 mW

許容差：±10%。

3.3 ピーク波長 (Wp) ビニング

LEDは、そのピーク発光波長に基づいて分類されます。

• P3M ビン：360 nm ～ 365 nm
• P3N ビン：365 nm ～ 370 nm

許容差：±3nm。これにより、特定のUV波長に敏感なプロセス向けの選択が可能になります。

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、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。熱効果の増加と効率低下により、高電流では飽和する傾向があります。標準的な700mAで動作させることで、出力と効率の良いバランスが得られます。

4.2 相対分光分布

分光プロットは、LEDの狭帯域発光特性を確認するもので、365nm付近に支配的なピークがあり、サイドバンド発光は最小限です。これは、過剰な熱や不要な波長なしに特定のUV活性化を必要とするプロセスに有利です。

4.3 放射パターン

放射特性図は、広い130度の指向角を示し、LEDの中心軸からの角度の関数としての強度分布を示しています。このパターンは、均一な照射範囲を得るための照明光学系の設計において重要です。

4.4 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V カーブ)

この基本曲線は、ダイオードの電流と電圧の間の指数関数的関係を示しています。"ニー"電圧は約3Vです。電圧の小さな変化が電流の大きな変化を引き起こす可能性があるため、安定した動作を確保するにはドライバは定電流源でなければなりません。

4.5 相対放射束 vs. 接合温度

この重要な曲線は、上昇する接合温度が光出力に及ぼす悪影響を示しています。Tjが上昇すると、放射束は減少します。これは、LEDの寿命を通じて一貫した性能を維持するために効果的な熱管理が必要であることを強調しています。

4.6 順方向電流デレーティング曲線

このグラフは、周囲温度またはケース温度の関数としての最大許容順方向電流を規定します。最大接合温度を超えないようにするため、より高温の環境で動作する場合は駆動電流を減らす必要があります。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 外形寸法

デバイスは特定の表面実装パッケージフットプリントを持ちます。主要な寸法公差は以下の通りです：

• 一般寸法：±0.2mm
• レンズ高さおよびセラミック基板の長さ/幅：±0.1mm

放熱パッド（通常は放熱用）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（中性）されています。

5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

適切なはんだ付け、熱伝達、および機械的安定性を確保するために、PCBの推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。信頼性の高い実装のためには、このレイアウトに従うことを推奨します。

5.3 極性識別

データシートには、アノード端子とカソード端子を識別するためのマーキングまたは図が含まれています。デバイス動作には正しい極性接続が不可欠です。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

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詳細な温度-時間プロファイルが提供されています。主要パラメータには、ピークパッケージ本体温度および特定の立ち上がり/冷却速度が含まれます。注意事項として以下が強調されています：

• 急激な冷却プロセスを避けること。
• 可能な限り低いはんだ付け温度を使用すること。
• 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。
• ディップはんだ付けは推奨されず、保証もされません。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合、推奨される最大条件は300°Cで最大2秒間であり、これはデバイスごとに1回のみ実行する必要があります。

6.3 洗浄

洗浄に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。指定されていない化学薬品はLEDパッケージを損傷する可能性があります。

7. 梱包および発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、自動実装用のエンボス加工キャリアテープおよびリールに供給されます。

• テープポケットおよびリールの詳細寸法が提供されています。
• 空のポケットはカバーテープで密封されています。
• 7インチリールには最大500個を収容できます。
• 梱包はEIA-481-1-B規格に準拠しています。

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

• UV硬化：印刷、電子機器組立、歯科アプリケーションにおけるインク、コーティング、接着剤、樹脂の硬化。
• 蛍光励起：検査、認証、または分析のために材料を蛍光発光させる。
• 殺菌：365nmは最適な殺菌波長（UVC）ではありませんが、一部の光化学プロセスで使用できます。
• 医療治療：特定の光線療法。

8.2 設計上の考慮点

• 電流駆動：安定した動作を確保し、熱暴走を防ぐために、常に定電圧源ではなく定電流ドライバを使用してください。
• 熱管理：高電流または高温環境で動作する場合は、十分な熱ビア、銅面積を備えたPCBを設計し、外部放熱器を検討してください。
• 光学系：特定のアプリケーションのために広いビーム角を平行光線化または成形するために、レンズまたは反射器が必要な場合があります。
• ESD保護：LEDは静電気放電に敏感です。組立時には標準的なESD取り扱い予防措置を実施してください。
• 目および皮膚の安全性：365nmのUV-A放射は有害である可能性があります。最終製品には適切な遮蔽、インターロック、およびユーザー警告を実装してください。

9. 信頼性および試験

本製品は包括的な信頼性試験を受けており、試験サンプルサイズにおいて故障ゼロの結果を示しています。試験には以下が含まれます：

• 低温、室温、高温動作寿命試験（LTOL, RTOL, HTOL）。
• 湿潤高温動作寿命試験（WHTOL）。
• 熱衝撃試験（TMSK）。
• 耐はんだ熱性試験（リフロー）。
• はんだ付け性試験。

故障判定基準は、初期値からの順方向電圧（±10%）および放射束（±30%）の変動によって定義されます。これらの試験は、産業アプリケーション向けの製品の堅牢性を検証します。

10. 技術比較とトレンド

10.1 従来型UV光源との比較優位性

水銀蒸気UVランプと比較して、このLEDは以下を提供します：

• 瞬時オン/オフ：ウォームアップまたはクールダウン時間が不要。
• 長寿命：ランプの数千時間に対して数万時間。
• 高効率：入力電力あたりのUV出力がより高い。
• コンパクトサイズと設計の柔軟性：より小型で革新的な機器を可能にします。
• 水銀不使用：環境に優しい廃棄。
• 正確な波長：狭帯域の分光出力により、特定の光開始剤をターゲットにします。

10.2 開発トレンド

UV LED市場は以下のトレンドによって牽引されています：

• より高い放射束：単一エミッターおよびモジュールからの電力密度の向上。
• 改善されたWall-Plug効率（WPE）：所定の光出力に対する発熱の低減。
• 放射ワットあたりのコスト低減：より多くのアプリケーションに対してLEDソリューションを経済的に実行可能にします。
• UVCバンドへの拡大：直接殺菌（265nm-280nm）アプリケーション向け（ただし本製品はUV-Aバンドです）。

11. よくあるご質問 (技術データに基づく)

11.1 どの駆動電流を使用すべきですか？

電気光学特性は700mAで規定されており、これは性能と寿命のバランスを考慮した推奨標準動作電流です。絶対最大値の1000mAまで駆動することも可能ですが、これは卓越した熱管理を必要とし、寿命を短縮する可能性があります。温度依存の電流制限については常にデレーティング曲線を参照してください。

11.2 ビンコードはどのように解釈すればよいですか？

ビンコードは、一貫した性能を持つLEDを受け取ることを保証します。例えば、"TU"放射束ビンと"P3N"波長ビンから発注すると、1325-1430 mWの出力と365-370 nmのピーク波長を持つデバイスが保証されます。システム性能を保証するために、アプリケーションに必要なビンを指定してください。

11.3 熱管理はどの程度重要ですか？

極めて重要です。接合温度は光出力（相対放射束 vs. Tj曲線参照）および長期信頼性に直接影響します。最大接合温度125°Cを超えると劣化が加速し、急速な故障を引き起こす可能性があります。5.1°C/Wの熱抵抗値は、必要な放熱対策を計算するための鍵となります。

11.4 電圧源でこのLEDを駆動できますか？

できません。LEDは電流駆動デバイスです。その順方向電圧には許容差があり、温度によって変化します。定電圧源を使用すると電流が制御不能となり、最大定格を超えてLEDを破壊する可能性が高くなります。定電流ドライバまたは電流制限回路が必須です。

12. 実用的な設計および使用事例

シナリオ：UVスポット硬化システムの設計

1. 要件：歯科用接着剤を硬化させるための携帯型デバイスで、10秒サイクルで一貫した強度の焦点合わせられた365nm UVスポットを必要とします。
2. LED選択：高い放射束と適切な波長のために、この365nm LEDが選択されました。
3. ドライバ設計：700mAに設定されたコンパクトなバッテリー駆動の定電流ドライバが開発され、10秒パルスのためのタイマー回路が組み込まれています。
4. 熱設計：LEDは、携帯型ツールの本体内部の小型金属基板PCB（MCPCB）に実装され、これが放熱器として機能します。デューティサイクル（10秒オン、50秒オフ）は熱の蓄積を管理するのに役立ちます。
5. 光学設計：広い130°ビームを、作業距離でより小さく強力なスポットに焦点を合わせるために、LEDの上に単純な平行光線化レンズが配置されています。
6. 結果：従来のバルブ式システムよりもサイズ、速度、寿命において優れ、歯科医師にとってウォームアップ遅延のない、信頼性の高い瞬時オン硬化ツールが実現しました。

13. 動作原理

このデバイスは半導体光源です。アノードとカソード間に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（UV発光のためには通常AlGaNやInGaNなどの材料に基づく）で再結合します。この再結合プロセスにより、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。使用される半導体材料の特定のバンドギャップエネルギーが、放出される光子の波長を決定し、この場合は約365ナノメートルの紫外線A（UV-A）スペクトル内です。広い指向角は、パッケージ設計とチップ上の一次レンズの結果です。