UVC3535CZ0215 LED データシート - 3.5x3.5x0.99mm - 5.0-8.0V - 0.7W - 270-285nm - 英語技術文書

1. 製品概要

UVC3535CZ0215シリーズは、苛酷な紫外線用途向けに設計された高信頼性セラミックベースのUVC LEDソリューションです。耐久性と光出力の安定性が重要な環境において、一貫した性能を発揮するように設計されています。

1.1 コアアドバンテージ

The primary advantages of this LED series stem from its material construction and electrical design. The ceramic package offers superior thermal management compared to plastic alternatives, directly contributing to longer operational lifespan and stable radiant flux output. The integrated Zener diode provides electrostatic discharge (ESD) protection rated up to 2,000V (Human Body Model), significantly enhancing the component's robustness against handling and environmental electrical transients. Furthermore, the product is compliant with major environmental and safety directives including RoHS, is lead-free, and adheres to EU REACH and halogen-free standards (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), making it suitable for global markets with strict regulatory requirements.

1.2 ターゲットアプリケーション

このUVC LEDシリーズの主要な用途は、UV殺菌・消毒です。270-285nmの波長範囲は、細菌、ウイルス、カビなどの微生物のDNAやRNAを損傷させることで、特に不活化に効果的です。具体的な使用例としては、水浄化システム、空気消毒装置、医療現場での表面殺菌デバイス、および民生用殺菌製品が挙げられます。150°の広視野角により、複雑な光学二次レンズを必要とせずに広範囲をカバーする設計が容易になります。

詳細な技術パラメータ分析

電気的、光学的、熱的パラメータを徹底的に理解することは、エンド製品への統合を成功させるために不可欠です。

2.1 Absolute Maximum Ratings

これらの定格は、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。最大連続順方向電流（I_F）は150mAです。絶対最大接合部温度（T_J）は90°Cです。デバイスは周囲温度-40°Cから+85°Cの範囲で動作し、-40°Cから+100°Cの範囲で保管できます。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、ヒートシンク設計における重要な指標です。

2.2 測光特性および電気的特性

特定のオーダーコード UVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1T の場合、最小放射束は8mW、標準は10mW、最大は15mWであり、これらはすべて順方向電流 (I_F) 100mA。この電流における順方向電圧（V_F) は5.0Vから8.0Vの範囲です。ピーク波長発光は270nmから285nmの間です。設計者は定電流ドライバーを選択する際にこのV_F の範囲を考慮する必要があります。

3. ビニングシステムの説明

製品は生産ロット内での一貫性を確保するためにビン分けされます。3つの主要パラメータがビン分けの対象です。

3.1 放射束ビニング

放射束は2つのビンに分類されます：Q1 (8-10mW) と Q2 (10-15mW)。これにより設計者は、用途に必要な光出力に基づいてLEDを選択でき、測定許容差は±10%です。

3.2 ピーク波長ビニング

ピーク波長は殺菌効果にとって重要です。ビンは以下の通りです：U27A（270-275nm）、U27B（275-280nm）、U28（280-285nm）。測定許容差は±1nmです。特定の病原体不活化スペクトルを対象とする用途では、適切なビンを選択できます。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、5.0Vから8.0Vまで0.5V刻みでビニングされる（例：5.0-5.5Vは5055、5.5-6.0Vは5560など）。測定条件は100mA、許容差は±2%である。このビニングは、効率的な駆動回路の設計や、直列または並列接続された複数のLEDにわたる熱負荷の管理に役立つ。

4. 性能曲線分析

データシートには、実際の性能を予測するために不可欠な複数の特性曲線が記載されています。

4.1 スペクトルおよび相対光束対電流特性

スペクトル曲線は、270-285nmのUVC範囲に典型的なピークを示し、他の波長帯での放射は最小限です。相対放射束対順方向電流曲線は定格100mAまでほぼ直線的であり、動作範囲内で良好な電流-光変換効率を示しています。

4.2 熱的および電気的関係

The Peak Wavelength vs. Current curve shows minimal shift (<5nm) across the operating current range, indicating stable chromaticity. The 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V) curve demonstrates the diode's characteristic exponential relationship, crucial for driver design. The Relative Radiant Flux vs. Ambient Temperature curve shows output decreasing as temperature rises, a typical behavior for LEDs that must be compensated for in thermal management.

4.3 デレーティング曲線

信頼性にとっておそらく最も重要なデレーティング曲線は、最大許容順方向電流を周囲温度に対してプロットしたものです。周囲温度が上昇すると、接合温度が90°Cを超えないようにするため、最大許容電流を低減する必要があります。例えば、周囲温度85°Cでは、最大電流は150mAという絶対最大定格から大幅にデレーティングされます。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 外形寸法

パッケージ寸法は、特に指定がない限り、長さ3.5mm×幅3.5mm×高さ0.99mm（公差±0.2mm）です。この3535フットプリントは業界で一般的な標準規格であり、PCBレイアウトやピックアンドプレース実装を容易にします。

5.2 パッド構成と極性

本デバイスは3つのパッドを有します：パッド1はアノード（+）、パッド2はカソード（-）、パッド3は専用のサーマルパッドです。サーマルパッドはLEDチップ接合部からPCBへの効率的な熱伝達に不可欠であり、規定の熱性能（R_th 20°C/W）を達成するためには、基板上の対応する銅箔領域に確実にはんだ付けする必要があります。極性の誤接続はLEDの発光を妨げ、内部のツェナ保護ダイオードを損傷する可能性があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロセス

UVC3535CZ0215は、標準的な表面実装技術（SMT）プロセスに適しています。データシートでは、セラミックパッケージおよび内部ダイアタッチ材料への過度な熱ストレスを避けるため、リフローはんだ付けは2回を超えて実施すべきではないと強調されています。加熱中は、LED本体への機械的ストレスを避ける必要があります。はんだ付け後は、セラミックパッケージのクラックやはんだ接合部の破損を引き起こす可能性があるため、PCBを曲げてはいけません。

6.2 保管条件

保管時の湿度レベルについては明示的に詳細が記載されていませんが、本製品は防湿包装システム（「包装」セクション参照）で出荷されており、吸湿に対して敏感であることを示しています。包装袋を開封した場合は、セラミックパッケージ向けの標準的なJEDEC moisture sensitivity level (MSL) 取り扱い手順に従うことが推奨されます。通常、一定時間を超えて大気に曝露された場合は、リフロー前にベーキングが必要です。

7. 梱包および注文情報

7.1 テープ・リール梱包

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。標準梱包数量は1リールあたり1,000個です。キャリアテープの寸法は、自動実装装置のフィーダーとの互換性を確保するために提供されています。

7.2 防湿梱包

リールは、乾燥剤と共にアルミニウム製の防湿バッグ内に密封され、保管および輸送中の湿度を管理します。バッグには関連する製品情報が表示されています。

7.3 製品命名規則の解読

完全な注文コード UVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1T 以下の構成となっています：

• UVC3535CZ0215: ベース部品番号は、UVC、3.5x3.5mmセラミックパッケージ、ツェナー付き、2チップ、150°角度を示します。
• H: チップタイプ（水平）。
• UC: 演色評価指数（UVC専用コード）。
• 7085波長範囲：270-285nm。
• 008最小放射束：8mW。
• X80: 順方向電圧範囲 5.0-8.0V。
• 100: 順方向電流 100mA。
• 1包装数量コード（1Kピース）。
• Tテープ包装。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 ドライバ回路設計

定電流ドライバーは、安定した動作と長寿命のために必須です。ドライバーは最大100mA（または選択した動作点）を供給可能で、LEDあたり最大8.0Vの順方向電圧に耐えなければなりません。複数のLEDを直列接続する場合、ドライバーのコンプライアンス電圧は最大Vの合計を超える必要があります。_F すべてのLEDの合計電圧にマージンを加えた値です。Vfのばらつきにより個別の電流バランス調整なしでの並列接続は一般的に推奨されません。_F ビニングのバリエーション。

8.2 熱管理

効果的な放熱は必須条件である。熱抵抗（R_th）20°C/Wと消費電力（P_D = V_F * I_F）、パッドからジャンクションまでの温度上昇は次のように計算できます：ΔT = R_th * P_D。PCBには、十分に大きく接続性の良い熱用パッド（Pad 3）が銅面にはんだ付けされている必要があり、内部層や底面層へ接続する熱ビアを設けることが望ましい。所定の動作電流および最大周囲温度においてジャンクション温度が90°Cを超えないように、デレーティング曲線を参照する必要がある。

8.3 光学および安全に関する考慮事項

UVC放射線は人体の皮膚と目に有害です。最終製品設計には、インターロックスイッチ、遮蔽、警告ラベルなどの安全機能を組み込み、被曝を防止する必要があります。150°の視野角は広範囲をカバーしますが、光を効率的に対象面へ導くために反射板やエンクロージャーが必要となる場合があります。UVCに曝される材料は、長期間のUV曝露による劣化（例：特定のプラスチックの黄変や脆化など）に耐性がなければなりません。

9. 技術比較と差別化

UVC3535CZ0215は、セラミックパッケージと内蔵ツェナーダイオードにより差別化を図っています。プラスチックパッケージのUVC LEDと比較して、セラミック本体は優れた熱伝導性を提供し、同じ駆動電流で接合部温度が低くなる可能性があり、これにより寿命（L70/B50）の延長とより安定した出力が実現します。2KVのESD保護は信頼性における重要な利点であり、組立および取り扱い時の故障率を低減します。波長、光束、電圧に関する明示的なビニングは、設計者に予測可能な性能パラメータを提供し、システム公差をより厳密に設定することを可能にします。

10. よくあるご質問 (FAQ)

10.1 このLEDの代表的な寿命はどのくらいですか？

データシートにはL70/B50寿命グラフは記載されていませんが、UVC LEDの寿命は動作接合温度に大きく影響されます。効果的な熱設計により、接合温度を最大90°Cを十分に下回り、理想的には60-70°C以下に維持することが、数千時間の動作寿命を達成する主要な要因です。

10.2 このLEDを定電圧源で駆動できますか？

いいえ。LEDは定電流駆動デバイスです。定電圧源は電流を制御しないため、LEDの順方向電圧の負の温度係数により、熱暴走を引き起こし急速に故障します。常に定電流ドライバまたは能動的に電流を制御する回路を使用してください。

10.3 殺菌用途におけるRadiant Flux (mW) 仕様をどのように解釈すればよいですか？

放射束（ミリワット単位）は、UVC帯域で放射される総光パワーです。必要な放射束は、対象病原体のUV線量（mJ/cm²で測定）、対象物までの距離、照射時間、および光学システムの効率に依存します。対象物における必要な照度（μW/cm²）を計算し、システムの光学効率を逆算して、必要なLEDの放射束を決定する必要があります。

11. 設計と使用事例

シナリオ：ハンドヘルド表面除菌ワンドの設計 この設計では、コンパクトなフォームファクター、バッテリー駆動、および1回の通過で5〜10秒の効果的な除菌が要求される。UVC3535CZ0215は、小型の3535フットプリントと150°のビーム角により、3〜5個のLEDを単純に配列するだけでワンドのヘッドエリアをカバーできるため選択された。昇圧定電流ドライバーを備えたリチウムイオンバッテリーは、LED1個あたり80mAを供給するように設計されている（ハンドヘルド機器の熱マージンを考慮してわずかに定格を下げている）。PCBは2オンスの銅層を使用し、LEDアレイ下部の大きな熱放散パッドは、サーマルペーストを介して機器のアルミハウジングに接続されている。ハウジングがヒートシンクとして機能する。加速度センサーを利用した安全スイッチにより、ワンドが表面を向いている時のみLEDが作動し、誤照射を防止する。波長ビンU27B（275-280nm）は、一般的な病原体に対する有効性と材料適合性のバランスから選択された。

12. 動作原理

UVC LEDは、半導体材料、特に窒化アルミニウムガリウム（AlGaN）ベースの構造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する。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で再結合し、光子の形でエネルギーを放出する。270-285nmという特定の波長は、AlGaN層のアルミニウム組成を介してそのバンドギャップエネルギーを精密に制御することで達成される。この短波長で高エネルギーのUV-C光は微生物のDNAとRNAに吸収され、チミン二量体を形成して複製を阻害し、不活化または細胞死を引き起こす。

13. 技術動向

UVC LED市場は、壁面プラグ効率（電気入力電力あたりの光出力）の向上に焦点を当てている。これは歴史的に可視光LEDと比較して低かった。エピタキシャル成長、チップ設計、パッケージ光取出し効率の改善が効率向上を推進している。もう一つのトレンドは、より短い波長（例：220-230nm、Far-UVCとして知られる）でのLEDの開発であり、これは殺菌特性を保持しつつ、人体への曝露安全性を高める可能性がある。さらに、高輝度を実現しシステムに必要な部品点数を減らすため、高出力単一ダイエミッタやマルチチップパッケージが登場している。継続的なコスト削減の取り組みにより、UVC LEDソリューションはより多くのアプリケーション分野で従来の水銀灯に対して競争力を増している。