【ホワイトペーパー】最適なLED製品の選び方

A Rochester Electronics White Paper 最適な LED 製品の選び⽅ ⽤途に応じた LED 製品の⾒分け⽅ Rochester Electronics, Ltd. ⽇本営業本部 170-6011 東京都豊島区東池袋 3-1-1 サンシャイン 60 ビル 11 階 +81.3.4579.0834 / www.rocelec. jp

LED 製品は、1960 年代以降、表⽰⽤途で実⽤化されてきました。その後、⻘⾊の LED は 1993 年に、⽩⾊の LED は 1996 年に開発され、現在に⾄っています。 LED 製品は、通常の半導体とは異なり、電気信号の処理を⽬的とするものではなく、発光を⽬ 的とした半導体です。もし使⽤中の LED 製品が製造中⽌となり、同じ仕様の代替品が必要とな った場合、電気的仕様だけでなく、発光に関する仕様も同じものを選ぶ必要があります。 LED 製品を選択する際には、特定の項⽬をについて考慮する必要があります。 • LED の製品タイプを決定する パッケージタイプ ⼀般的に、LED 製品に使⽤されるパッケージには 3 つのタイプがあります： スルーホール、表⾯実装、チップオンボード(COB) • スルーホールタイプ このパッケージは LED 製品の初期から使われてきたパッケージで、直径 3mm と 5mm を基本に様々なサイズがあります。 • 表⾯実装タイプ © Rochester Electronic, Ltd. 2

このタイプは LED チップを表 ⾯実装型パッケージに封⼊しています。モールドタイプや、パッケージ内に反射板を 設けたリフレクタータイプなどがあります。 モールドタイプ リフレクタータイプ • チップオンボード タイプ(COB) チップオンボードタイプ(COB)は、LED 素⼦を 1 つのパッケージに並べ、アルミ基板 に直接実装したパッケージです。 2．発光⽅法 LED チップに順⽅向電圧をかけると、内部の電⼦と正孔が動きます。動いた内部の電⼦と正孔 が衝突すると、結合します。この時、電⼦と正孔がもともと持っていたエネルギーよりも、⼩ さなエネルギーになります。そしてその時に⽣じた余分なエネルギーが光のエネルギーに変換 され発光します。 © Rochester Electronic, Ltd. 3

3．発光⾊への理解 代表的な⾊、および波⻑を下記に⽰しています。また、⽩⾊も存在しています。 これらの⾊は、LED を構成する半導体材料によって発光波⻑が異なることを利⽤しているた め、発光させたい⾊に合う材料を選んで LED を作ります。 ⽩⾊光を発する⽅法 A. ⻘⾊の LED と⻩⾊発光蛍光体の組み合わせです。⻩⾊は⻘⾊の補⾊なので⻘⾊と⻩⾊ が混ざることで⽩⾊にみえます。 B. 紫外 LED を使⽤して、⻘、緑、⾚の蛍光体を発光させます。 C. ⻘、緑、⾚の発光⾊ LED の組み合わせです。 A. B. C. © Rochester Electronic, Ltd. 4

LED の光の⽩⾊は、下の⾊度図上にお ける座標位置で⽰されます。光の⾊を(x,y)平⾯座標で表したものを「⾊度図」と⾔います。 ⽩⾊だけでなく、蛍光体を使って発⾊させる場合は、下記の⾊度図で発⾊の仕様を⽰していま す。 4. データシートを理解する 下記は、LED 製品のデータシートの表紙の⼀例です。このように、LED 製品の電気的仕様は他 の半導体製品と同じで、データシートに追加された形で発光仕様も記載されています。LED 製 品のデータシートを読む際は、いくつかの仕様を理解しておく必要があります。 © Rochester Electronic, Ltd. 5

波⻑ 波⻑の単位は、ナノメートルです。また、⼈間の⽬で認識ができる範囲は、約 380〜780ナノ メートルです。 • ピーク波⻑ LED が発する最も強い光の波⻑で、⾚外線製品を検討する際に重要です。 • ドミナント波⻑ LED のピーク波⻑と⼈間が感じる波⻑⾊とは異なります。ドミナント波⻑とは、⼈間 の⽬で⾒た⾊に対応する波⻑のことです。 © Rochester Electronic, Ltd. 6

• セントロイド波⻑ 光スペクトクルの平均波⻑で、主に⾚外線 LED に使⽤されています。 ⾊度座標グループ ⽩⾊ LED の光は、⾚、緑、⻘を混ぜ合わせて作られます。その混合⽐率を⾊度座標に⽰しま す。 © Rochester Electronic, Ltd. 7

視野⾓ LED には、パッケージの違いによる光の放射⾓特性を持っています。この視野⾓は、レンズ付 きの LED とレンズなしの LED でも異なってきます。また、視野⾓の狭い LED は、通常、⾼光 度になり、例えば、⾚外線はリモコンに、可視光線は交通関係の照明として使⽤されます。そ の⼀⽅で、広視野⾓の LED は LCDバックライトなどに使⽤されます。 視野⾓の例 LED の軸上の光度を 100％にした際に、その光度が 50％になる⾓度を視野⾓と⾔います。 最⼤定格 © Rochester Electronic, Ltd. 8

最⼤定格は、絶対最⼤定格、または製 品のライフサイクルと信頼性を保証するために超えてはならない推奨最⼤値を⽰しており、お 客様はこれを遵守する必要があります。データシートに記載されている様々な項⽬や値は、特 定のパラメータを⽰しています。特に注意するべきなのはジャンクション温度(Tj)です。Tjは チップの PN接合の温度を⽰します。LED に電⼒を供給すると⾃⼰発熱しますが、Tjが限界温 度(下記表の製品では 150℃)を超えると LED が劣化する可能性があります。ですので、Tjが限 界温度を超えないよう設計する必要がありますが、Tjは製品によって異なることが注意点とな ります。 LED の明るさ LED の明るさに関係する単位には、光束(luminous flux)、光度(luminous intensity)、輝度 (luminance)、および照度(illuminance)があります。 それぞれの単位の関係を下記に⽰します。 LED のデータシートには、光束と光度に関する情報が記載されています。まず、「光束」です が、これは、光源から放射されたすべての光の明るさを表す物理量になります。そして、「光 度」は、光源からある⽅向に放射された、単位⽴体⾓当たりの光の明るさを表す物理量のこと です。1カンデラの光源から単位⽴体⾓当たりに放出される光束は 1 ルーメンです。 製造中⽌となった LED 製品を交換する場合、元の仕様と適合するのかを特定する必要がありま す。まず、LED 製品がスルーホール型なのか、表⾯実装型なのか、COB 型なのか、そして製 品の発光⽅法と⾊を確認する必要があります。また、データシートを⾒直し、波⻑、⾊度座標 群、視野⾓、最⼤定格、輝度などの製品仕様を⽐較します。これらは © Rochester Electronic, Ltd. 9

LED 製品の代替品を検討する際にチェ ックすべき⼀部の項⽬にしか過ぎないため、その他のデータポイントも忘れずに探すことが重 要になります。最後に、必要な仕様に基づいてその他の電気的特性を確認してください。 © Rochester Electronic, Ltd. 10