ELUC3535NUB UVC LED データシート - 3.45x3.45x1.1mm - 5.0-7.0V - 0.7W - 270-285nm - 英語技術文書

1. 製品概要

ELUC3535NUBシリーズは、過酷な紫外線（UVC）用途に特化して設計された、高信頼性セラミックベースのLEDソリューションです。殺菌効果が重要な環境において、一貫した性能を発揮するよう設計されています。その中核的な利点は堅牢なセラミックパッケージにあり、優れた熱管理を実現します。これはUVC用途においてLEDの寿命と出力安定性を維持するための重要な要素です。主なターゲット市場は、水・空気・表面殺菌システムのメーカー、および信頼性の高いUV-C光源を必要とする医療・実験機器メーカーを含みます。

1.1 主な特長と用途

The ELUC3535NUB is characterized by several defining features that make it suitable for professional UV-C applications. It is a high-power UVC LED emitter. The physical dimension is a compact 3.45mm x 3.45mm with a height of 1.1mm, making it suitable for space-constrained designs. It incorporates ESD protection rated up to 2KV (HBM), enhancing its robustness against electrostatic discharge during handling and assembly. The device offers a typical wide viewing angle of 120 degrees, providing broad irradiation coverage. It is fully compliant with RoHS (Restriction of Hazardous Substances), is lead-free (Pb-free), adheres to EU REACH regulations, and meets halogen-free standards with strict limits on Bromine and Chlorine content (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). The primary application for this LED series is UV sterilization, encompassing disinfection of water, air, and surfaces.

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、データシートに記載されている主要な技術パラメータを客観的かつ詳細に解釈し、設計エンジニアにとっての重要性を説明します。

2.1 Absolute Maximum Ratings

Absolute Maximum Ratingsは、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある限界値を定義します。ELUC3535NUBの場合、最大連続順方向電流（I_F）は150 mAです。最大静電気放電（ESD）耐性（人体モデル）は2000 Vです。最大許容接合部温度（T_J）は90°Cです。接合部からはんだパッドまでの熱抵抗（R_th）は20 °C/Wと規定されており、半導体接合部からの熱伝達の効率を示しています。動作温度範囲（T_Opr）は-40°Cから+85°C、保管温度範囲（T_Stg）は-40°Cから+100°Cです。LEDをこれらの限界内で動作させることは、信頼性のために不可欠です。

2.2 測光および電気的特性

主な測光出力は、可視光ではないUVエミッタであるため、光束（lm）ではなく放射束（mW）で測定されます。例示の型番ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Qの場合、最小放射束は8mW、標準値は10mW、最大値は15mWであり、これらはすべて順電流100mAで測定された値です。この例のピーク波長ビンは270-285 nmであり、殺菌特性で知られるUVCスペクトルに確実に位置付けられます。100mA時の順電圧（V_F）範囲は5.0Vから7.0Vと規定されています。試験およびビニングに用いる公称順電流は100mAです。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、生産ロット内の一貫性を確保するため、主要な性能パラメータに基づいてビンに分類されます。これにより、設計者は厳密に管理された特性を持つLEDを選択することが可能になります。

3.1 放射束ビン

放射束は2つのカテゴリーにビン分けされる：ビンQ1は最小8mWから最大10mWをカバーする。ビンQ2は最小10mWから最大15mWをカバーする。放射束の測定許容差は±10%である。

3.2 ピーク波長ビン

ピーク波長は殺菌効率にとって極めて重要です。ビン区分は以下の通りです：U27A（270nm～275nm）、U27B（275nm～280nm）、U28（280nm～285nm）。測定許容差は±1nmです。

3.3 順方向電圧ビン

順方向電圧ビンは、一貫性のある駆動回路の設計に役立ちます。ビンはI_F=100mAで以下のように定義されます：5055（5.0V～5.5V）、5560（5.5V～6.0V）、6065（6.0V～6.5V）、6570（6.5V～7.0V）。測定許容差は±2%です。

4. 性能曲線分析

代表的な特性曲線は、様々な動作条件下におけるLEDの挙動を理解する手がかりを提供します。

4.1 スペクトル

スペクトル曲線は、25°Cの放熱パッド温度において、270-285nm範囲内に中心を持つ狭い発光ピークを示しています。この曲線は、不要な波長を最小限に抑えながらUVC光を発するLEDの純度を示しており、標的を絞った殺菌作用に理想的です。

4.2 相対放射束 vs. 順方向電流

この曲線は、最大定格電流まで、順方向電流と相対放射束の間にほぼ線形の関係を示しています。これは、駆動電流を変化させることで出力を適度に調整できることを示唆しますが、熱的影響は管理する必要があります。

4.3 ピーク波長 vs. 電流

ピーク波長は順方向電流の増加に伴って最小限のシフトしか示さず、良好な安定性を示しています。これは殺菌効果が波長に強く依存するため重要です。

4.4 順方向電流 vs. 順方向電圧 (IVカーブ)

IVカーブは、ダイオードの特徴的な指数関数的関係を示しています。順方向電圧が電流とともに増加する様子を示しており、定格100mA動作点では通常5.0Vから7.0Vの間です。

4.5 相対放射束 vs. 周囲温度

この曲線は熱マネジメント設計において極めて重要です。周囲温度が上昇するにつれて放射束出力が低下することを示しています。出力パワーを維持するには効果的な放熱が必要であり、特に最大接合温度が90°Cに制限されているためです。

4.6 デレーティングカーブ

デレーティングカーブは、異なる周囲温度における最大許容順方向電流を示します。最大接合温度を超えないようにするため、周囲温度の上昇に伴い駆動電流を低減する必要があります。このグラフは、信頼性の高いシステム設計に不可欠です。

4.7 代表的な放射パターン

放射パターンプロットは120°の視野角（強度がピーク値の半分に低下する角度）を確認しています。このパターンは典型的なランバート型であり、広く均一な照射範囲を提供し、殺菌チャンバーに有益です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 機械的外形寸法

LEDのフットプリントは3.45mm x 3.45mmの正方形で、高さは1.1mmです。外形図にはレンズドームを含む全ての主要な長さが規定されています。特に断りのない限り、公差は通常±0.2mmです。

5.2 パッド配置と極性

はんだパッドパターンは明確に定義されています。パッド1はアノード（+）、パッド2はカソード（-）、パッド3は大型のサーマルパッドです。このサーマルパッドは、セラミックパッケージからPCBへの熱伝達に不可欠であり、最適な熱性能を得るためには適切にはんだ付けする必要があります。

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セス

ELUC3535NUBは、標準的なSMT（Surface Mount Technology）プロセスに適しています。特定のリフローはんだ付けプロファイルに従う必要があり、通常は実装装置またはペーストメーカーから提供されます。主な推奨事項は以下の通りです：接着剤は標準プロセスに従って硬化させること、熱応力を防ぐためにリフローはんだ付けサイクルを2回以下に抑えること、加熱中のLEDへの機械的応力を最小限にすること、はんだ付け後のPCBの曲げを避けてはんだ接合部やダイのクラックを防止すること。

7. パッケージングおよび注文情報

7.1 エミッタ テープ・アンド・リール パッケージング

LEDはエンボス加工されたキャリアテープに実装され、リールに巻かれた状態で供給されます。標準リールには1000個が収納されています。自動実装機の設定を容易にするため、キャリアテープのポケットおよびリールの詳細寸法を提供しています。

7.2 防湿包装

保管および輸送のため、リールは乾燥剤と共にアルミ防湿バッグ内に密封され、LEDを周囲湿度から保護します。これははんだ付け性とデバイスの完全性を維持するために極めて重要です。

7.3 製品ラベリング

リールラベルには、トレーサビリティと識別のための必須情報（部品番号（P/N）、数量（QTY）、ロット番号（LOT No.））が含まれています。また、放射束（CAT）、波長（HUE）、順方向電圧（REF）のビンコードを含む場合があります。

7.4 製品命名規則の解読

品番は構造化されたコードです：ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q。以下のように解読されます：EL（メーカーコード）、UC（UVC）、3535（パッケージサイズ）、N（AINセラミックパッケージ）、U（Auコーティング）、B（120°角度）、P（ピーク波長）、7085（270-285nm）、Q1（放射束ビン）、5070（順方向電圧ビン 5.0-7.0V）、100（100mA電流）、S（サブマウントチップタイプ）、2（20milチップサイズ）、2（2チップ）、Q（石英ガラスレンズ）。このシステムにより、LEDの特性を正確に特定できます。

8. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

主な用途はUV殺菌です。これには、ポイントオブユース浄水器、HVAC空気消毒システム、民生用電子機器や医療器具の表面殺菌装置、殺菌照明器具などが含まれます。270-285nm波長は、微生物のDNA/RNAを損傷させることで、細菌、ウイルス、その他の微生物を不活化するのに極めて高い効果を発揮します。

8.2 重要な設計上の考慮事項

熱マネジメント： これは最も重要な設計要素です。低い最大接合温度（90°C）と出力の大きな温度依存性のため、効果的な熱経路が必要です。放熱パッド下にサーミアルビアを設け、大面積の銅面または外部ヒートシンクに接続したPCBを使用してください。 駆動回路： 所望の動作電流（通常100mA）における順方向電圧範囲（5.0-7.0V）に適合する定電流ドライバーを使用してください。寿命延長のためには、調光またはパルス動作を検討してください。 Optical Materials: 光路内のレンズ、窓、または筐体は、石英ガラスや特定のUVグレードプラスチックなど、UVC透過性材料で作られていることを確認してください。普通のガラスや多くのプラスチックはUVCを遮断します。 Safety: UVC放射線は目と皮膚に有害です。設計には、ユーザーが被曝しないようインターロック、遮蔽、警告表示を組み込む必要があります。

9. 技術比較と差別化

従来の水銀蒸気UVランプと比較して、このLEDは以下の大きな利点を提供します：即時オン/オフ、ウォームアップ時間不要、コンパクトサイズ、堅牢性（ガラス不使用、水銀不使用）、設計の柔軟性、適切な熱管理が行われれば長寿命化の可能性。他のUVC LEDと比較した場合、ELUC3535NUBシリーズの主な差別化要因は、優れた熱性能を実現するセラミックAINパッケージ、統合された2KV ESD保護、厳格な環境基準（RoHS、ハロゲンフリー）への準拠であると考えられます。120°の視野角は、ビームが狭い代替品よりも広い照射範囲を提供します。

10. よくあるご質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDの代表的な寿命はどのくらいですか？
A: このデータシートには明記されていませんが、UVC LEDの寿命は動作条件、主に接合温度と駆動電流に大きく依存します。推奨電流以下で優れた放熱条件下で動作させることで、数千時間の寿命が得られます。L70/B50データ（放射束出力が70%に低下するまでの時間）については、別途の寿命報告書を参照してください。

Q: このLEDは定電圧源で駆動できますか？
A: 推奨しません。LEDは電流駆動デバイスです。順方向電圧の負の温度係数のため、定電圧源では熱暴走を引き起こす可能性があります。常に定電流ドライバーを使用してください。

Q: アプリケーションに適した正しいビンをどのように選択すればよいですか？
A: 滅菌効果を重視する場合は、対象微生物の吸収ピークに基づいて波長ビン（U27A、U27B、U28）を優先的に選択してください。アレイ内の複数LED間で光出力を均一にするには、放射束ビンを狭く指定します（例：Q1）。ドライバ設計の効率化には、順方向電圧ビンを狭くすることで電力変動を低減できます。

Q: レンズは必要ですか？
A: 本デバイスは120°ビームを提供する統合石英ガラスレンズを備えています。特定用途向けにビームを平行または集光させるため二次光学素子を追加できますが、UVC透過性が必須です。

11. 実用的な設計と使用事例

事例：コンパクトな水殺菌モジュールの設計
設計者は、UVC殺菌機能を統合したポイントオブユース浄水器を開発している。コンパクトな3535フットプリントとセラミックパッケージを備えたELUC3535NUBを選択した。モジュールには小型の石英製水流チャンバーがある。設計者は、すべての水に照射が行き渡るよう、4個のLEDをアレイ状に配置した。電気基板兼ヒートシンクとして、2層のアルミコアPCB（MCPCB）を設計する。各LEDのサーマルパッドはMCPCBに直接はんだ付けされる。定電流ドライバーが各LEDに並列で100mAを供給する（安全性のため個別の電流制限抵抗を設置）。LEDは平均接合温度を下げ、寿命を延ばすためにパルス駆動モード（例：デューティ比50%）で動作する。筐体はUVC漏れを完全に防ぐため遮光性を持たせ、チャンバーが開いた場合に電源を遮断する安全インターロックを備える。

12. 動作原理の紹介

UVC LEDは、可視光LEDと基本的な動作原理を同じくする：半導体におけるエレクトロルミネッセンスである。p-n接合に順方向電圧を印加すると、電子と正孔が再結合し、そのエネルギーが光子として放出される。発光の波長（色）は、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る。UVC LED（280nm以下を発光）の場合、発光層は通常アルミニウムガリウムナイトライド（AlGaN）合金で構成される。深紫外線領域での効率的な発光を実現することは、材料品質と光取り出しの困難さにより技術的に難易度が高く、これがUVC LEDが可視光LEDと比較して順方向電圧が高く、Wall-plug効率が低い理由である。

13. 技術動向と開発

UVC LED市場は、世界的な水銀灯の段階的廃止と、より安全で柔軟な除菌ソリューションへの需要によって牽引されています。主なトレンドは以下の通りです： 高出力化と高効率化： Continuous R&D aims to improve the radiant flux per LED and the wall-plug efficiency (optical power out / electrical power in), reducing system cost and size. より長い波長： 260-280nm付近を発光するLEDの研究は、この波長帯が多くの病原体のDNA吸収ピークに近いため継続されている。 信頼性と寿命の向上： パッケージ材料（ここで使用されているAINセラミックなど）、チップ設計、熱管理の進歩により、動作寿命が延びており、LEDがより多くの24時間365日稼働アプリケーションに適するようになっています。 コスト削減： 製造量の増加と歩留まりの向上に伴い、UVC出力のミリワットあたりの価格は着実に低下しており、新たな消費者向けおよび産業用アプリケーションが開かれています。