UV LED 3.7x3.7x3.45mm SMD 仕様書 - 順電圧 4.6-7.6V - 放射束最大20mW - 波長260-270nm - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高信頼性の表面実装型紫外線（UV）発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。本デバイスは、殺菌、滅菌、空気浄化システムなど、効果的な紫外線照射を必要とする用途向けに設計されています。コンパクトなSMD（表面実装デバイス）パッケージは自動実装プロセスとの互換性を考慮して設計されており、安定動作のための良好な熱性能を提供します。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本UV LEDの主な利点は、現代のプリント基板（PCB）設計への容易な統合を可能にする標準化されたSMTフットプリントと、明記された高信頼性にあります。本製品は、固体紫外線光源の成長市場をターゲットとしており、以下のような用途で従来の水銀灯に取って代わりつつあります：

• 殺菌照射：微生物を不活化することで、表面、水、空気を消毒する用途。
• 空気浄化システム：HVACシステムまたはスタンドアロンの空気清浄機に組み込み、浮遊病原体や揮発性有機化合物（VOC）を無力化する用途。
• 医療・実験機器：器具や表面の滅菌用途。
• 一般的なUV硬化：具体的な硬化性能データは提供されていませんが、波長範囲から光化学反応の開始への潜在的な用途が示唆されます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

LEDの性能は、制御条件下（Ts=25°C）で測定された電気的、光学的、熱的なパラメータの包括的なセットによって定義されます。

2.1 電気的・光学的特性

主要な性能指標は仕様表にまとめられています。重要なパラメータは、ピーク波長（λp）であり、260-270ナノメートル（nm）の範囲に収まります。これは、高い殺菌効果で知られるUVCバンド（100-280 nm）に確実に分類されます。特定の波長ビン（例：260-265nmのUA33、265-270nmのUA34）は、異なる病原体に対する効果が波長によって異なる可能性があるため、アプリケーションの要件に基づいて選択する必要があります。

総放射束（Φe）、すなわち光出力は、駆動電流150 mAにおいて最大20ミリワット（mW）と規定されています。設計者は、UVC光は人間の目には見えないため、これは放射束であり光束ではないことに注意する必要があります。順電圧（Vは、150mAにおいて4.6Vから7.6Vまでのビニング構造を示します。この広い範囲は深紫外LEDに典型的であり、効率と熱管理に影響を与えるため、駆動回路設計に重要な意味を持ちます。_F)指向角（2θ

1/2は60度であり、中程度の指向性を持つ光出力を示しています。_{スペクトル半値幅（Δλ）})は通常10 nmであり、これは発光のスペクトル純度を表します。2.2 絶対最大定格と熱管理絶対最大定格の遵守は、デバイスの長寿命化と致命的な故障の防止に極めて重要です。主な制限は以下の通りです：

最大接合温度（T

）：

• 60°C。これは重要な制約です。動作中、接合温度はこの限界値を下回るように保たなければならず、これはPCBの熱設計と放熱能力に直接関係します。_J最大消費電力（P）：
• 1.2 ワット。_Dピーク順電流（I）：
• 200 mA（パルス条件、0.1msパルス幅、1/10デューティサイクル）。_FP接合からはんだ接点までの熱抵抗（R

θJ-Sは45°C/Wと規定されています。この値を使用して、エンジニアは特定の動作電力（P_{= V})* I_D）に対する、はんだ接点温度からの予想される接合温度上昇を計算できます。例えば、典型的なV_Fが6.0V、I_Fが150mAの場合、電力は0.9Wです。温度上昇は約0.9W * 45°C/W = 40.5°Cとなります。したがって、PCBはんだ接点が35°Cの場合、接合は約75.5°Cに達し、最大60°Cを超えてしまいます。これは、効果的な熱管理の必要性を強調しており、より低い駆動電流、改善された放熱パッド設計、または能動冷却が必要となる可能性があります。_F2.3 ビニングシステムの説明_F本製品は、主要パラメータ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、生産ロット内の一貫性を確保します。設計者は発注時に必要なビンを指定する必要があります。

順電圧（V

）ビニング：

• コードB19からB33まで、150mAで約0.2Vステップで4.6Vから7.6Vをカバー。_Fピーク波長（λp）ビニング：コードUA33（260-265nm）およびUA34（265-270nm）。
• 放射束（Φe）ビニング：コード1J03（6-10mW）、1J04（10-15mW、代表値14mW）、および別の1J04ビン（15-20mW）。異なる放射束範囲でコードが再利用されていることに注意が必要であり、関連する値表を注意深く確認する必要があります。
• 3. 性能曲線分析提供されている特性曲線は、非標準条件下でのデバイスの挙動に関する貴重な洞察を提供します。

3.1 順電圧対順電流（IV曲線）

この曲線は、電圧と電流の非線形関係を示しています。動作点の決定と、LEDに必須の定電流ドライバの設計に不可欠です。この曲線は温度によってシフトします。一般的に、接合温度が上昇すると順電圧は低下します。

3.2 順電流対相対放射パワー

この曲線は、光出力が駆動電流に依存することを示しています。一般的に準線形です。効率低下（LED、特に高電流・高温で一般的な現象）のため、電流を2倍にしても光出力は2倍になりません。最適な効率と寿命のために、LEDは推奨試験電流（150mA）以下で動作させることをお勧めします。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 寸法と公差

パッケージは3.7mm x 3.7mmのフットプリントで、高さは3.45mmです。特に指定がない限り、すべての寸法公差は±0.2mmです。図面には上面、側面、底面図が提供されており、PCBフットプリント設計とクリアランスチェックに必要です。

4.2 パッド設計と極性識別

推奨はんだパッドレイアウトが提供されています（図1-5）。パッド寸法は、熱/電気パッドが3.20mm x 2.20mm、二次電気パッドが1.20mm x 1.20mmです。極性は部品の底面図に明確にマークされています。逆電圧を最大定格（10V）を超えて印加するとデバイスを損傷する可能性があるため、正しい向きは極めて重要です。

5. はんだ付け・実装ガイドライン

5.1 SMTリフローはんだ付け

本コンポーネントは、すべての標準的なSMT実装プロセスに適しています。ピーク温度が通常260°Cを超えない標準的な無鉛リフロープロファイルが想定されます。湿気感受性レベル（MSL）はレベル3です。これは、デバイスがはんだ付けされる前に、工場の床環境（≤30°C/60% RH）に最大168時間（7日間）曝露できることを意味します。この時間を超えた場合、部品はIPC/JEDEC規格に従ってベーキングし、吸収された湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象（パッケージ割れ）を防止する必要があります。

5.2 取り扱いと保管上の注意

ESD保護：

本デバイスは、人体モデル（HBM）静電気放電1000V、歩留まり90%以上と定格されています。これは比較的控えめなESD定格です。接地されたリストストラップと導電マットを使用したESD保護エリアで取り扱う必要があります。

• 保管条件：保管温度範囲は-20°Cから+65°Cです。この範囲外での長期保管は避けるべきです。
• 防湿バッグ：MSL-3に従い、コンポーネントは湿度指示カード付きの防湿バッグで出荷されます。バッグは管理された環境でのみ開封し、バッグの開封時間を追跡する必要があります。
• 6. 包装と発注情報本製品は、自動実装機用のテープ&リールで供給されます。仕様には、キャリアテープとリールの寸法が含まれています。トレーサビリティを確保するため、リールのラベル仕様も提供されています。提供されている型番（例：RF-C37P6-UPH-AR）には、パッケージサイズ、チップ技術、およびおそらく性能ビンに関する情報がエンコードされている可能性がありますが、正確な命名規則は抜粋では詳細に説明されていません。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

7.1 駆動回路設計

定電流ドライバは必須です。ドライバは、全順電圧ビン範囲（4.6V-7.6V）にわたって必要な電流（例：150mA）を供給できるものでなければなりません。この広い範囲は、ドライバの効率と電圧ヘッドルーム要件に大きな影響を与えます。バッテリー駆動デバイスの場合、より高いV

のLEDに対して十分な電圧を確保するために、昇圧コンバータが必要になる場合があります。

7.2 熱設計_F bins.

熱抵抗から計算されるように、接合温度の管理が最も重要です。PCBは、LEDの中央パッドの下にサーモルリーフパターンを使用し、大きな銅面または外部ヒートシンクに接続する必要があります。パッド下の熱ビアは、熱を内層またはボトム層に伝達するのに役立ちます。高い周囲温度環境や気流が悪いアプリケーションでは、最大駆動電流を減額する必要があるかもしれません。

7.3 光学的・安全設計

UVC放射は、人間の皮膚や目に有害です。最終製品の設計には、インターロックスイッチ、シールド、警告ラベルなどの安全機能を組み込み、ユーザーが曝露するのを防止する必要があります。60度の指向角は、UV光を効果的にターゲット領域に導くための反射板やレンズを設計する際に考慮する必要があります。光路（レンズ、窓）に使用される材料は、UVC波長に対して透明でなければなりません。ポリカーボネートなどの多くの一般的なプラスチックは適していません。

8. 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、本LEDは瞬時オン/オフ機能、より長い寿命（適切に放熱された場合）、水銀などの有害物質を含まないこと、コンパクトサイズ、設計の柔軟性を提供します。UV LED市場内では、この特定部品の主要な差別化要因は、そのパッケージサイズ（3.7x3.7mmは一般的なフットプリント）、10-20mW範囲の放射束出力、および260-270nm殺菌範囲内の特定の波長ビンです。設計者は、これらのパラメータを代替品と比較して、アプリケーションに最適な光出力、効率、コスト、サイズのバランスを見つけます。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 順電圧の範囲がなぜこれほど広いのですか（4.6V-7.6V）？

これは、窒化アルミニウムガリウム（AlGaN）ベースの深紫外LEDの特徴です。エピタキシャル成長とチッププロセスのばらつきにより、半導体抵抗と活性層の正確な組成に差が生じ、順電圧の分布が生じます。ビニングにより、発注内で一貫した電気的挙動を持つLEDを確実に入手できます。

9.2 このLEDを定電圧源で駆動できますか？

LEDの明るさは電流によって制御されます。定電圧源では電流が制御不能となり、ダイオードの指数関数的IV特性と負の温度係数のため、最大定格を超えてLEDを破壊する可能性があります。定電流ドライバが不可欠です。

No.9.3 接合温度定格がわずか60°Cですが、これはUV LEDでは普通ですか？

はい、UVC LEDは可視光LEDと比較して最大接合温度が低いことが一般的です。高エネルギー光子と深紫外エミッタに使用される材料により、熱劣化に対してより敏感になります。性能と信頼性のため、入念な熱管理は必須です。

10. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：

コンパクトなバッテリー駆動の表面殺菌ワンドの設計。設計ステップ：

パラメータ選択：

1. 効果のために高放射束ビン（例：15-20mW）を選択。駆動設計を簡素化するため、中程度のVビン（例：B25、5.8-6.0V）を選択。_F駆動設計：
2. 3.7Vリチウムイオン電池入力を受け取り、選択したVをカバーするために少なくとも6.5Vまでの安定した150mA出力を提供できる昇圧コンバータ定電流ドライバICを使用。_F bin.
3. 熱設計：小型の金属基板PCB（MCPCB）を設計するか、広範な放熱パッドと複数のビアを備えた標準FR4基板をヒートシンクとして使用。熱モデリングまたは実証テストに基づいて連続オン時間を制限し、T_J <を60°C未満に保つ。
4. 光学的/安全設計：LEDをUVC透過性石英窓を備えたハウジングに収納。近接センサーまたは物理ガードを組み込み、LEDが点灯するには表面と接触している必要があるようにし、偶発的な曝露を防止。

11. 動作原理

これは半導体光源です。p-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入されます。それらの再結合により、光子の形でエネルギーが放出されます。これらの光子の特定の波長（UVC範囲）は、使用される半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定され、通常はより短い波長のために高アルミニウム含有量の窒化アルミニウムガリウム（AlGaN）です。

12. 技術トレンド

UV LED市場、特にUVCアプリケーションでは、壁プラグ効率（光出力/電力入力）の向上に焦点が当てられており、これは歴史的に可視光LEDよりも低いものでした。エピタキシャル成長、光取り出し技術、パッケージングの改善により、出力電力の向上と寿命の延長が着実に進み、ミリワットあたりのコストが低下しています。これにより、UV LED技術はニッチなアプリケーションから、殺菌およびセンシングのためのより広範な消費者および産業市場へと拡大しています。