UVA LED 2835 SMD データシート - 2.8x3.5mm パッケージ - 3.2-3.8V - 60mA - 365-370nm - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、コンパクトな表面実装デバイス (SMD) パッケージに収められた高性能紫外線A波 (UVA) 発光ダイオード (LED) シリーズの完全な技術仕様を提供します。これらの部品の主な用途は、365-370ナノメートル範囲内で制御された紫外線放射を必要とするシステムです。

本製品シリーズの中核的な利点は、高い放射効率（単位電力入力あたりの光出力が多いことを意味します）と低消費電力特性です。デバイスは120度の広い視野角を特徴としており、対象用途において広く均一な照射を保証します。長さ2.8mm、幅3.5mmのフォームファクタは、スペースに制約のある現代の電子アセンブリへの統合に適しています。

本製品は、主要な国際的な環境および安全基準に準拠するように設計されています。RoHS (有害物質使用制限指令) に準拠していることが確認されており、鉛フリー (Pb-free) プロセスで製造され、EU REACH規則を遵守しています。さらに、ハロゲンフリー要件を満たしており、臭素 (Br) および塩素 (Cl) 含有量は規定の限界値 (Br<900ppm、Cl<900ppm、Br+Cl<1500ppm) 以下に抑えられています。

1.1 主な用途

特定の波長と出力特性により、このLEDシリーズはいくつかのニッチな用途に理想的です：

• UVネイル硬化：ジェルベースのネイルポリッシュを硬化させる装置で使用されます。
• UV偽造検知：紙幣、文書、またはUVA光下で蛍光を発するセキュリティ機能を明らかにするスキャナーや検知器に採用されます。
• UV蚊取り器：UVA光が飛翔昆虫を誘引する捕虫装置に組み込まれます。

2. 技術パラメータ詳細

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がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 最大直流順方向電流 (I_F)：120 mA
• 最大ESD耐性 (人体モデル)：2000 V
• 熱抵抗 (R_th)：25 °C/W。このパラメータは、LEDの接合部からはんだパッドへ熱がどれだけ効果的に移動するかを示します。熱対策には低い値が望ましいです。
• 最大接合部温度 (T_J)：110 °C。半導体チップ自体の温度はこの限界を超えてはなりません。
• 動作温度範囲 (T_Opr)：-40 °C から +85 °C。
• 保管温度範囲 (T_Stg)：-40 °C から +100 °C。

2.2 電気光学特性

記載のオーダーコードにおける代表的な動作点と性能を以下に定義します。特に断りのない限り、すべての測定ははんだパッド温度25°Cで行われます。

• 順方向電流 (I_F)：60 mA (代表動作点)
• 順方向電圧 (V_F)：3.2 V から 3.8 V (I_F= 60mA 時)
• ピーク波長 (λ_P)：365 nm から 370 nm
• 放射束 (Φ_e)：
  • 最小：70 mW
  • 代表：90 mW
  • 最大：130 mW

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは性能別にビンに分類されます。これにより、設計者はアプリケーションに必要な特定の最低基準を満たす部品を選択できます。

3.1 放射束ビニング

LEDは、動作電流における最小放射束出力に基づいて分類されます。ビンコード (R5, R6, R7, R8, R9, S1) は、最小70mW (R5) から最大130mW (S1) までの増加する出力レベルを表します。測定許容差は±10%です。

3.2 ピーク波長ビニング

波長は厳密に管理されています。このシリーズのすべてのデバイスはU36とラベル付けされた単一のビンに分類され、ピーク波長が365nmから370nmの間であることが保証されます。測定許容差は±1nmです。

3.3 順方向電圧ビニング

デバイスは、60mA時の順方向電圧降下によっても分類されます。3つのビンが定義されています：

• 3234： V_F= 3.2V - 3.4V
• 3436： V_F= 3.4V - 3.6V
• 3638： V_F= 3.6V - 3.8V

4. 性能曲線分析

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流 (IV曲線)

提供される曲線は、LEDにかかる電圧とそれに伴う電流の非線形関係を示しています。60mAに設定された定電流ドライバの場合、期待される電圧降下は電気的特性で定義された3.2V-3.8Vの範囲内になります。曲線は電流が増加するにつれて電圧が上昇する様子を示しており、光出力を制御し熱暴走を防ぐためには、電圧制御ではなく適切な電流制御が必要であることを強調しています。

4.2 相対放射束 vs. 順方向電流

このグラフは、光出力（放射束）が順方向電流にほぼ比例することを示しています。駆動電流を増やすと光出力が増加します。ただし、推奨の60mAを超えて動作させると、より多くの熱が発生し、効率と寿命が低下する可能性があります（デレーティング曲線に示されています）。

4.3 相対放射束 vs. 接合部温度

これは熱対策にとって重要な特性です。曲線は、接合部温度 (T_J) が上昇すると、放射束出力が減少することを示しています。この負の温度係数は、動作中にLEDの接合部温度を可能な限り低く保ち、安定した最大光出力を確保するために、効果的な熱設計（例えば、熱ビア付きPCB、十分な銅面積、場合によってはヒートシンクの使用）の重要性を強調しています。

4.4 ピーク波長 vs. 接合部温度

LEDのピーク発光波長は温度にわずかに依存します。このグラフは、このUVAデバイスにおけるそのシフトを定量化しています。このシフトを理解することは、特定の硬化や蛍光プロセスなど、正確な波長が重要な用途において重要です。

4.5 分光分布

相対分光分布プロットは、異なる波長にわたって放出される光の強度を示しています。このUVA LEDの場合、発光は365-370nmのピークを中心としており、特徴的なスペクトル幅を持ちます。この情報は、特定のUVスペクトル帯域に敏感な用途にとって極めて重要です。

4.6 デレーティング曲線

デレーティング曲線は、はんだパッド（アノード側）で測定された温度に基づく最大許容連続順方向電流を提供します。はんだパッド温度が上昇するにつれて、最大接合部温度110°Cを超えないようにするため、最大安全動作電流を低減しなければなりません。この曲線は、特に高温環境下での信頼性の高いシステム設計に不可欠です。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 機械寸法

LEDパッケージの外形寸法は2.8mm x 3.5mmの長方形です。詳細な寸法図には、はんだパッドの正確な配置、レンズ形状、および熱パッドの位置が指定されています。熱パッドはカソードと電気的に接続されていることに注意してください。特に断りのない限り、標準的な寸法公差は±0.2mmです。重要な取り扱い上の注意として、レンズに力を加えないように警告しています。これはデバイスの故障を引き起こす可能性があります。

5.2 はんだパッド設計と極性

はんだパターン図は、アノードとカソードのパッドを明確に識別します。組立時には正しい極性を守る必要があります。設計には、LEDダイからプリント基板 (PCB) への熱伝達を促進するための中央の熱パッドが含まれています。

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プロセス

このUVA LEDシリーズは、標準的な表面実装技術 (SMT) 組立プロセスに適しています。主なガイドラインは以下の通りです：

• 熱ストレスを避けるため、同一デバイスでのリフローはんだ付けは2回までとします。
• はんだ付けの加熱段階におけるLED本体への機械的ストレスは最小限に抑える必要があります。
• LEDがはんだ付けされた後は、回路基板を曲げたりたわませたりしないでください。
• 接着剤を使用する場合、その硬化プロセスは部品と互換性のある標準的なオーブンプロファイルに従う必要があります。

代表的なリフローはんだ付けプロファイルが提案されており、LEDを損傷することなく信頼性の高いはんだ接合を確保するための、予熱、ソーク、リフロー、冷却の各段階における推奨時間-温度関係を示しています。

7. 梱包と発注情報

7.1 エミッタテープ＆リール梱包

自動ピック＆プレース組立用に、LEDはエンボス加工されたキャリアテープに載せられ、リールに巻かれて供給されます。標準梱包数量はリールあたり2000個です。キャリアテープのポケットおよびリール自体の詳細な寸法図が提供されており、代表的な公差は±0.1mmです。

7.2 湿気感受性と保管方法

部品は、大気中の湿気の吸収を防ぐために防湿バリアバッグに梱包されています。湿気を吸収すると、高温リフロー工程中にポップコーン現象（パッケージのひび割れ）を引き起こす可能性があります。密封バッグを開封したら、部品は指定された時間内に使用するか、はんだ付け前に標準的なIPC/JEDECガイドラインに従ってベーキングする必要があります。

7.3 製品命名規則 (オーダーコード)

完全なオーダーコードは、すべての主要仕様をコード化した構造化された文字列です。例：UVA2835TZ0112-PUA6570120X38060-2Tは以下のように分解されます：

• UVA2835TZ0112：基本部品番号 (UVA、2835パッケージ、PCT材質、ツェナーダイオード付き、1チップ、120度角度)。
• P：チップ配向 (P面アップ)。
• UA：演色評価数コード (UVA)。
• 6570：波長範囲コード。
• 120：最大放射束仕様コード。
• X38：順方向電圧範囲 (3.2V-3.8V)。
• 060：順方向電流定格 (60mA)。
• 2：梱包タイプ (リールあたり2,000個)。
• T：テープ梱包コード。

7.4 ラベル説明

リールラベルには、トレーサビリティと識別のためのいくつかのフィールドが含まれています：

• P/N：メーカーの製造番号。
• QTY：リール上の部品数量。
• CAT / HUE / REF：それぞれ、放射束ビン、色（波長）ビン、順方向電圧ビンのコード。
• LOT No：トレーサビリティのための製造ロット番号。

8. アプリケーション提案と設計上の考慮点

8.1 熱対策

熱抵抗が25°C/Wであり、温度が出力と波長に及ぼす悪影響を考慮すると、効果的な放熱が最も重要です。設計者は以下を行うべきです：

• 内部グランドプレーンまたは大きな銅面積に接続された専用の熱パッドランドパターンを備えたPCBを使用する。
• LEDの熱パッドの下に複数の熱ビアを組み込み、熱を他のPCB層または外部ヒートシンクに伝導する。
• デレーティング曲線を参照し、アプリケーションで予想される最大はんだパッド温度に対して動作電流が適切であることを確認する。

8.2 電気的駆動

LEDは電流駆動デバイスです。特に一貫した出力と長寿命のためには、単純な直列抵抗や電圧源よりも定電流ドライバ回路を強く推奨します。ドライバは安定した60mA（またはデレーティング要件に応じたより低い電流）を供給するように設計され、3.2Vから3.8Vの順方向電圧範囲に耐えられる必要があります。

8.3 光学設計

120度の視野角は広いビームを提供します。集光または平行光が必要な用途では、二次光学系（レンズまたは反射器）が必要になります。これらの光学系の材料は、UVA波長に対して透明でなければなりません（例えば、特殊ガラスやPMMAなどのUV安定性プラスチック）。

9. 技術比較と差別化

従来のスルーホールUVランプや大型のSMDパッケージと比較して、この2835 UVA LEDは以下のような大きな利点を提供します：

• サイズと集積度：コンパクトな2835外形により、より高密度な配置が可能になり、より小型の現代的なデバイスへの統合が容易になります。
• 効率：高い放射効率により、一定の光出力に対して消費電力が低く、発熱も少なくなります。
• 寿命：固体発光のLEDは、従来のUVバルブに比べてはるかに長い動作寿命を持ちます。
• 瞬時点灯/消灯：LEDは、ウォームアップ時間を必要とする一部のバルブとは異なり、瞬時に最大出力に達します。
• 環境対応：RoHS、ハロゲンフリー、REACH準拠により、厳格な世界的環境規制を満たしています。

10. よくある質問 (技術パラメータに基づく)

10.1 放射束 (mW) と光束 (lm) の違いは何ですか？

光束（ルーメンで測定）は、人間の目の感度（明所視）によって重み付けされています。放射束（ワットで測定）は、可視性に関係なく放出される全光パワーです。UVA光は人間にはほとんど見えないため、その性能は放射束 (mW) で正しく規定されています。

10.2 なぜ定電流ドライバが必要なのですか？

LEDの順方向電圧は温度や個体によって変動します（ビニングで見られる通り）。定電圧源を使用すると電流が大きく変動し、光出力が不安定になり、過電流による損傷の可能性があります。定電流源は安定した予測可能な性能を保証します。

10.3 最大電流の120mAでこのLEDを駆動できますか？

絶対最大定格の120mAはストレス限界であり、推奨動作条件ではありません。この電流での連続動作は、例外的な冷却ソリューションを使用しない限り、最大接合部温度を超える可能性が高い過剰な熱を発生させます。推奨動作電流は、電気的特性表で定義されている通り60mAです。室温を超える環境での動作については、必ずデレーティング曲線を参照してください。

10.4 発注時にビニングコードをどのように解釈すればよいですか？

アプリケーションの最低要件に基づいてビンを選択してください。例えば、システムが少なくとも90mWのUV出力を必要とする場合、ビンR7、R8、R9、またはS1を指定する必要があります。ドライバ回路に厳しい電圧制約がある場合は、特定の順方向電圧ビン（例：3234）を指定する必要があるかもしれません。完全なオーダーコードにはこれらのビン選択が組み込まれています。

11. 設計と使用事例

11.1 事例：携帯型UV偽造検知器

設計目標：通貨をチェックするための手持ち式、バッテリー駆動のデバイスを作成する。

実装：4-6個のこれらのUVA LEDを直列に配列し、3.7Vリチウムイオン電池で駆動する小型で効率的な昇圧コンバータ/定電流ドライバで駆動できます。広い120°ビーム角により複雑な光学系が不要となり、UV透過窓の後ろに簡単に配置できます。コンパクトな2835サイズによりPCBを小さく保てます。このようなデバイスに典型的な間欠的で短時間の使用により、熱対策はここではそれほど重要ではありません。設計者は、十分な照射強度を確保するために放射束ビン（例：R7以上）を選択します。

12. 技術原理の紹介

UVA LEDは、半導体材料におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。LEDチップのp-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。これらの光子の特定の波長（この場合は365-370nm）は、チップ構造に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、通常は窒化アルミニウムガリウム (AlGaN) または類似のIII族窒化物化合物が関与します。放出されるUVA放射は人間の目には見えませんが、特定の材料で蛍光を引き起こしたり、光化学反応を開始したりすることができ、これが硬化や検知における応用の基礎となっています。

13. 技術トレンド

UV LEDの分野は急速に進歩しています。主なトレンドは以下の通りです：

• 効率向上：UVA LEDの壁コン効率（光出力 / 電力入力）を向上させ、エネルギー消費と熱負荷を低減するための継続的な研究が行われています。
• 短波長化：殺菌、医療治療、センシング用途のための信頼性が高く効率的なUVBおよびUVC LEDの開発が続いています。
• 高出力密度化：チップ設計とパッケージ熱対策の改善により、より高い放射束出力を持つ単一デバイスが実現可能になっています。
• 寿命と信頼性の向上：材料とパッケージングの進歩により、UV LEDの動作寿命が延びており、より要求の厳しい産業用途にも適したものになっています。
• コスト削減：製造量の増加とプロセスの成熟に伴い、UV出力1ミリワットあたりのコストは継続的に低下しており、新たな市場用途が開かれています。