LTPL-C034UVD405 UV LED データシート - 3.5x3.5x1.6mm - 3.5V 標準 - 460-700mW - 405nm ピーク波長 - 日本語技術文書

1. 製品概要

C03 UV製品シリーズは、UV硬化および一般的な紫外線用途向けに設計された、先進的で高効率な光源を代表するものです。この技術は、発光ダイオードに固有の長寿命と信頼性を、従来のUV光源に関連付けられてきた高輝度レベルと融合させています。この融合により、設計の柔軟性が大幅に向上し、古く効率の低いUV技術を置き換える固体紫外線照明への新たな道が開かれます。

1.1 中核的な利点とターゲット市場

本製品は、精密で信頼性が高く効率的な紫外線放射を必要とするアプリケーション向けに設計されています。その主な利点には、集積回路 (I.C.) 駆動システムとの完全な互換性、RoHS準拠および鉛フリー (Pb-free) 製造基準への適合が含まれ、これらは製品ライフサイクル全体での運用コストの低減とメンテナンスコストの削減に貢献します。ターゲット市場は、工業用硬化プロセス、医療および科学機器、偽造検出、そして制御されたUV照射が重要なあらゆるアプリケーションを含みます。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

以下のセクションでは、標準試験条件 (Ta=25°C) で定義されたデバイスの主要な技術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。

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がある限界を定義します。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。最大DC順方向電流 (If) は500 mAです。最大消費電力 (Po) は2ワットです。デバイスは周囲温度範囲 (Topr) -40°C から +85°C で動作し、保管温度 (Tstg) は -55°C から +100°C の間です。最大許容接合部温度 (Tj) は110°Cです。LEDを長時間逆バイアス条件下で動作させることは、部品の故障につながる可能性があるため、極めて重要です。

2.2 電気光学特性

これらの特性は、典型的な動作条件 (If = 350mA) におけるデバイスの性能を定義します。順方向電圧 (Vf) は最小2.8Vから最大4.4Vの範囲で、標準値は3.5Vです。積分球で測定された総放射束出力 (Φe) は460mWから700mWの範囲で、標準値は620mWです。ピーク波長 (Wp) は400nmから410nmの間で指定されており、近紫外線スペクトルに確実に位置します。指向角 (2θ1/2) は標準的に130度で、広い放射パターンを示します。接合部からケースへの熱抵抗 (Rth jc) は標準的に14.7 °C/Wで、測定許容差は±10%です。

2.3 熱特性

効果的な熱管理は、LEDの性能と寿命にとって最も重要です。指定された熱抵抗 (Rth jc) 14.7 °C/Wは、半導体接合部とパッケージケース間で消費される電力1ワットあたりの温度上昇を示します。値が低いほど望ましいです。このパラメータは、最大接合部温度110°Cと組み合わさり、LEDが安全動作領域内で動作し、定格出力と寿命を維持するために、あらゆる特定のアプリケーションで必要な放熱要件を決定します。

3. ビンコードシステムの説明

本製品は、エンドユーザーに一貫性を確保するために、主要な性能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。

3.1 順方向電圧 (Vf) ビニング

LEDは、試験電流350mAで4つの電圧ビン (V0, V1, V2, V3) に選別されます。V0ビンは2.8Vから3.2V、V1は3.2Vから3.6V、V2は3.6Vから4.0V、V3は4.0Vから4.4Vの電圧範囲です。この分類の許容差は±0.1Vです。これにより、設計者は並列接続や精密な電流制御のために、順方向電圧が密に一致したLEDを選択することができます。

3.2 放射束 (Φe) ビニング

光出力は、6つのビン (R1 から R6) に分類されます。R1は最低出力範囲 (460-500 mW) を、R6は最高出力範囲 (660-700 mW) を表し、いずれも350mAで測定されます。放射束の許容差は±10%です。このビニングにより、アプリケーションに必要な光強度に基づいた選択が可能になります。

3.3 ピーク波長 (Wp) ビニング

発光波長は、2つの主要なビンに選別されます：P4A (400-405 nm) と P4B (405-410 nm) で、許容差は±3nmです。これは、硬化プロセスにおける特定の光化学反応の開始など、特定のUV波長に敏感なアプリケーションにとって極めて重要です。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのデバイスの挙動に関する洞察を提供します。

4.1 相対放射束 vs. 順方向電流

この曲線は通常、放射束が順方向電流とともに増加する準線形の関係を示しますが、高電流では飽和や効率低下を示す可能性があります。絶対最大定格内に留まりながら、出力と効率のバランスを取るために、正確な動作点 (例：350mA) を選択する必要があります。

4.2 相対分光分布

このグラフは、ピーク波長 (400-410nm) を中心とした、異なる波長にわたる発光強度を示します。スペクトル純度や特定の波長相互作用が必要なアプリケーションにおいて重要な、スペクトル帯域幅を示しています。

4.3 放射特性

この極座標プロットは、130度の指向角に対応する光強度の空間分布を示しています。LEDパッケージから光がどのように放射されるかを示しており、光学システム設計において、ターゲット領域を適切に照射するために不可欠です。

4.4 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V 曲線)

この基本的な曲線は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示します。順方向電圧は電流とともに増加します。この曲線の形状は、単純な電流制限抵抗であれ定電流ドライバであれ、適切な駆動回路を設計する上で本質的に重要です。

4.5 相対放射束 vs. 接合部温度

この重要な曲線は、上昇する接合部温度が光出力に及ぼす悪影響を示しています。接合部温度が上昇すると、放射束は減少します。これは、時間の経過や異なる周囲条件下で一貫した光学性能を維持するために、効果的な熱管理が重要であることを強調しています。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 外形寸法

デバイスはコンパクトな表面実装パッケージを採用しています。主要寸法には、本体サイズとレンズ形状が含まれます。すべての直線寸法はミリメートル単位です。一般的な寸法公差は±0.2mmですが、レンズ高さとセラミック基板の長さ/幅はより厳しい±0.1mmの公差を持ちます。デバイス底面の放熱パッドは、アノードおよびカソードパッドから電気的に絶縁 (フローティング) されています。これは、電気的ショートを起こすことなく、放熱のためにPCBの放熱面に直接接続できることを意味します。

5.2 極性識別とパッド設計

適切なはんだ付けと熱性能を確保するために、推奨されるプリント回路基板 (PCB) 実装パッドレイアウトが提供されています。設計には、アノードとカソード用の個別のパッド、および熱接続用のより大きなパッドが含まれます。実装時の正しい極性方向は、デバイスの動作に不可欠です。

6. はんだ付けと実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

詳細なリフローはんだ付けプロファイルが推奨されています。主要なパラメータには、予熱、ソーク、リフロー最高温度、および冷却速度が含まれます。最高温度 (パッケージ体表面で測定) は制御する必要があります。急激な冷却プロセスは推奨されません。信頼性の高い接合を達成できる可能な限り低いはんだ付け温度を使用することが推奨されます。デバイスは最大3回のリフローサイクルに耐えることができます。手はんだ付けが必要な場合は、最大300°Cで2秒以内に、1回のみ適用してください。

6.2 洗浄と取り扱い上の注意

はんだ付け後に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。指定されていない化学洗浄剤はLEDパッケージを損傷する可能性があります。取り扱い中は一般的なESD (静電気放電) 対策を遵守してください。

7. 梱包と発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープに封入され、トップカバーテープで密封されて供給されます。テープはリールに巻かれています。標準の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仕様に準拠しています。テープ上の連続する2つの部品ポケットが空であることを超えないという仕様があります。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このUV LEDは、接着剤、インク、コーティングのUV硬化、分析または検査のための蛍光励起、医療および生物学的機器、空気および水浄化システム、偽造検出 (例：セキュリティ機能の検証) など、多様なアプリケーションに適しています。

8.2 設計上の考慮事項と駆動方法

LEDは電流駆動デバイスです。単一のアプリケーション内で複数のLEDを並列接続する場合に均一な強度を確保するためには、各LEDと直列に個別の電流制限抵抗を組み込む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) のわずかな変動を補償し、1つのLEDが他のLEDよりも多くの電流を引き、輝度の不均一や過度のストレスを引き起こす電流ホギングを防ぎます。定電流駆動回路は、1つまたは複数のLEDを直列に駆動するための最適な解決策であり、順方向電圧の変動に関係なく安定した性能を提供します。

9. 信頼性と試験

デバイスは、堅牢性を確保するための包括的な信頼性試験計画を受けています。試験には、低温動作寿命 (LTOL、-30°C)、室温動作寿命 (RTOL)、高温動作寿命 (HTOL、85°C)、湿潤高温動作寿命 (WHTOL、60°C/60% RH)、サーマルショック (TMSK、-40°C から 125°C)、はんだ付け耐熱性 (リフローシミュレーション)、およびはんだ付け性試験が含まれます。試験後の順方向電圧 (±10%以内) と放射束 (±15%以内) の変化に基づいて、特定の合格/不合格基準が定義されています。すべての寿命試験は、デバイスが放熱ヒートシンクに実装された状態で実施されます。

10. 技術比較と差別化

水銀灯などの従来のUV光源と比較して、この固体LEDソリューションは明確な利点を提供します：ウォームアップ時間のない瞬時オン/オフ機能、大幅に長い動作寿命 (しばしば数万時間)、より多くの電力を有用なUV光に変換する高いエネルギー効率、水銀などの有害物質を含まないこと、新しいフォームファクタを可能にするコンパクトサイズ、そして精密なスペクトル出力です。歴史的に主なトレードオフは総光出力の低さでしたが、このシリーズのような現代の高出力UV LEDは、多くのアプリケーションにおいてそのギャップを埋めつつあります。

11. よくある質問 (技術パラメータに基づく)

11.1 放射束 (mW) と光束 (lm) の違いは何ですか？

放射束 (Φe) は、全方向に放射される総光パワーをワット単位で測定します。これは実際のUVエネルギーを定量化するため、UV LEDの正しい指標です。光束 (ルーメン) は、人間の目の明所視応答曲線で重み付けされた知覚される明るさを測定し、非可視UV光源には適用されません。

11.2 アプリケーションに適切なビンをどのように選択しますか？

駆動回路設計と並列接続時の電流マッチングの必要性に基づいて、電圧ビン (Vf) を選択してください。ターゲットで必要な強度または照度に基づいて、放射束ビン (Φe) を選択してください。プロセスが特定のスペクトルピーク (例：405nm 対 400nm) に敏感な場合は、波長ビン (Wp) を選択してください。

11.3 なぜ熱管理が非常に重要なのでしょうか？

高い接合部温度は、光出力を直接減少させ (性能曲線に示されている通り)、半導体内の劣化メカニズムを加速し、デバイスの動作寿命を劇的に短縮します。適切な放熱は、信頼性の高い長期的な性能にとって不可欠です。

12. 実践的な設計と使用事例

事例：マルチLED UV硬化スポット用PCBの設計設計者は、小面積硬化アプリケーション用に10個のLEDアレイを作成する必要があります。データシートに基づき：1) 一貫性のために同じVfおよびΦeビンのLEDを選択します。2) 推奨パッドレイアウトでPCBを設計し、放熱パッドをボード上の大きな銅面に接続し、ビアを通じて下層または外部ヒートシンクに放熱します。3) 350mAに設定された定電流ドライバでLEDを駆動することを決定します。均一な照明のために10個すべてを並列接続したいため、推奨通り、各LEDと直列に小さな個別の電流制限抵抗 (例：1オーム) を含めてVfの変動を補償します。4) 実装中にリフロープロファイルガイドラインに従います。5) 最終製品のファームウェアでは、周囲条件が変動する場合、相対放射束 vs. 接合部温度曲線に基づいて温度監視またはデレーティングアルゴリズムを実装する場合があります。

13. 動作原理の紹介

このデバイスは、半導体発光ダイオード (LED) 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に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合し、光子 (光) の形でエネルギーを放出します。放出される光子の特定の波長 (この場合、紫外線Aスペクトル内の約405nm) は、チップ構造に使用される半導体材料 (通常は窒化アルミニウムガリウム - AlGaN ベース) のバンドギャップエネルギーによって決定されます。生成された光は、パッケージの一体型レンズを通じて整形され放射されます。

14. 技術トレンド

UV LEDの分野は、壁プラグ効率 (光出力 / 電気入力) の向上、単一デバイスまたはより小型のパッケージからのより高い出力電力の達成、動作寿命の延長、および効率を改善しながら発光波長をより深いUV-Cスペクトル (殺菌用途向け) に押し進めることを目的とした継続的な研究開発が特徴です。光取り出しと熱性能を向上させるためのより洗練されたパッケージングへの傾向もあります。環境規制と固体照明の性能上の利点に支えられ、すべてのアプリケーションで水銀ベースのUVランプを置き換える動きは、主要な市場の原動力であり続けています。