Application Note

Light Emitting Diode

NCSU03xC(U365, U385, U405)
熱設計について目次
1. 概要.....................................................................................................2
2. TJ算出方法 ......................................................................................2
3. TS測定ポイント...............................................................................2
4. 放熱構成とTJ測定結果 ...........................................................3
5. 注意事項..........................................................................................4
6. まとめ.................................................................................................5

本書内に記載する型番NCSU03xC は弊社製品の型番であり、商標権を有する可能性のある他社製品といかなる関連性・類似性を有するものではありません。

This document contains tentative information, Nichia may change the contents without notice.
SP-QR-C2-211163-2
1/6
May 31, 2022

Application Note
1. 概要
LED は発熱の影響で光出力が低下します。また、最大ジャンクション温度 TJMAX を超過して駆動すると信頼性を大きく損ないます。NCSU03xC を高性能で信頼性良くご使用いただくためには、ジャンクション温度 TJ が TJMAX の130℃を超えないように放熱設計することが重要です。
本資料では、LED1 個搭載基板を、2 種類の放熱構成で駆動した場合の TJ について記載しています。熱設計の参考にしてください。

2. TJ 算出方法
TJ 算出には、以下の式を用いております。

Light Emitting DiodeTJ = TS + RθJS × W
TJ ： ジャンクション温度 (℃)
TS ： はんだ接合部温度 (℃)
RθJS ： チップから TS 測定ポイントまでの熱抵抗 (℃/W)
W ： 投入電力(W) = IF(A)×VF(V)
製品仕様を以下に示します。
項目条件

RθJS (℃/W)
VF (V)

IF=500mA

NCSU033C
U365
標準
最大4.47.33.8-

NCSU034C
U385
標準
最大4.47.33.55-

NCSU035C
U405
標準
最大4.35.33.4-

絶対最大定格 （TJ=25℃）
IFMAX (mA)
IFPMAX (mA)
Topr (℃)
TJMAX (℃)

700
1000
-10～85130

IF ： 順電流 (mA)
IFP ： パルス順電流 (mA)
IFP 条件は、パルス幅 10ms 以下、デューティー比は 10%以下
Topr ： 動作温度 (℃)

図 1 TS - 許容順電流特性

3. TS 測定ポイント

図 2 TS 測定ポイント
This document contains tentative information, Nichia may change the contents without notice.
SP-QR-C2-211163-2
2/6
May 31, 2022

Application Note
4. 放熱構成と TJ 測定結果
実装基板に LED を 1 個搭載し、2 種類の放熱構成で駆動した場合の TJ を確認しました。
放熱構成 4-1. LED1 個搭載基板＋ヒートシンク A
実装基板の仕様を、以下に示します。
銅箔0.105

厚さ(mm)
絶縁層
0.120

外形寸法
(mm)
30×30

銅ベース
1.5

Light Emitting Diode・ 銅箔及び銅ベースの熱伝導率は 390 W/m・K、絶縁層の熱伝導率は 4.5 W/m・K

写真 1 実装状態

図 3 実装構造

ヒートシンク A の仕様を以下に示します。
材質
アルミ

ヒートシンクA
サイズ(mm)
50×38×t25

ベース厚(mm)
5枚数
8フィン
サイズ(mm)1×38

熱抵抗(℃/W)
5.70

配列8×1・ 放熱グリスの熱伝導率は 5.3 W/m・K
放熱構成 4-1 での測定結果を、以下の表に示します。
TA (℃)

25製品

波長ランク

NCSU033CU365

NCSU034C

U385

NCSU035C

U405

IF (A)
0.50.70.50.70.50.7

VF (V)
3.8
3.9
4.0
4.1
3.5
3.6

W (W)
1.9
2.7
2.0
2.9
1.8
2.5

TS (℃)
353933363437

TJ (℃)
495948574350

実装基板
放熱グリス
ヒートシンク A
写真 2 評価した光源の構成

この放熱構成では、U365 ランク品で 0.7A を印加した場合においても、TJMAX に対して十分に余裕のある状態でした。波長が短くなるほど放熱は厳しくなるため、他の波長製品ではさらに余裕のある結果となっています。
さらにヒートシンクのサイズを大きくした場合を考えてみます。

This document contains tentative information, Nichia may change the contents without notice.
SP-QR-C2-211163-2
3/6
May 31, 2022

Application Note
放熱構成 4-2. LED1 個搭載基板＋ヒートシンク B
ヒートシンク B の仕様を以下に示します。
ヒートシンクB
サイズ(mm) ベース厚(mm)53×53×t35
4

材質
アルミ

枚数
64

フィン
サイズ(mm)
0.8×9

配列
13×5

熱抵抗(℃/W)
4.25・ 放熱グリスの熱伝導率は 5.3 W/m・K
放熱構成 4-2 での測定結果を、以下の表に示します。
TA (℃)

Light Emitting Diode25

製品

波長ランク

NCSU033CU365

NCSU034C

U385

NCSU035C

U405

IF (A)
0.50.70.50.70.50.7

VF (V)
3.63.83.84.0
3.5
3.6W (W)
1.8
2.7
1.9
2.8
1.8
2.5

TS (℃)
333631343134

TJ (℃)
465545544047

実装基板
放熱グリス
ヒートシンク B
写真 3 評価した光源の構成
ヒートシンクを A から B へとサイズを大きくすることで、放熱性能が良くなり、さらに TJ は下がりました。

5. 注意事項
自然空冷ヒートシンクは、設置方向によって放熱性能が異なります。温まった空気が溜まると、TS が上昇してしまうため、空気の動きを妨げないことが重要です。弊社では、フィンを垂直にしてヒートシンクを設置しており、温まった空気が上部から排出されるようにしています（図 4 参照）。実機設計の際は、フィンの向きにも注意して、ヒートシンクを設置してください。

写真 4 フィン垂直（弊社設置の向き）

写真 5 フィン下向き（空気の流れを妨げた向き）
図4フィンを垂直に設置したときの熱経路イメージ図

This document contains tentative information, Nichia may change the contents without notice.
SP-QR-C2-211163-2
4/6
May 31, 2022

Application Note6. まとめ
実装LED 数が 1 個の場合では、ヒートシンクのみの空冷仕様において、TJMAX に対して十分に余裕があることを確認しました。また、ヒートシンクサイズが大きい方が、より TJ を抑えることができました。
複数個のLED が高密度実装されている場合では、隣り合う LED同士間で熱の干渉が発生し、放熱性が悪くなります。そのため、ピッチ幅を十分に確保するか、ヒートシンクサイズを大きくしたり、ファンを付けるなどして、十分に冷却できていることを確認いただいた上でご使用ください。

備考

Light Emitting Diode

NCSU03xC では、絶対最大定格を、IF は 0.7A、TJ は 130℃と定めています。左記いずれかを超える条件でのご使用は保証不可となりますので、ご注意下さい。

This document contains tentative information, Nichia may change the contents without notice.
SP-QR-C2-211163-2
5/6
May 31, 2022

Application Note
＜免責事項＞
本書は、弊社が管理し提供している参考技術文書です。
本書を利用される場合は、以下の注意点をお読みいただき、ご了承いただいた上でご利用ください。
・本書は弊社が参考のために作成したものであり、弊社は、本書により何らの保証をも提供するものではありません。
・本書に記載されている情報は、製品の代表的動作及び応用例を示したものであり、その使用に関して、弊社及び第三者の知的財産権その他の権利の保証又は実施権の許諾を行うものではありません。

Light Emitting Diode

・本書に記載されている情報については正確を期すべく注意を払っておりますが、弊社は当該情報の完全性、正確性及び有用性を一切保証するものではありません。また、当該情報を利用、使用、ダウンロードする等の行為に関連して生じたいかなる損害についても、弊社は一切の責任を負いません。
・弊社は、本書の内容を事前あるいは事後の通知なく変更する場合がありますのでご了承ください。
・本書に記載されている情報等に関する著作権及びその他の権利は、弊社又は弊社に利用を許諾した権利者に帰属します。弊社から事前の書面による承諾を得ることなく、本書の一部又は全部をそのままあるいは改変して転載、複製等することはできません。

日亜化学工業株式会社 774-8601 徳島県阿南市上中町岡491番地
http://www.nichia.co.jp

Phone: 0884-22-2311 Fax: 0884-21-0148

This document contains tentative information, Nichia may change the contents without notice.
SP-QR-C2-211163-2
6/6
May 31, 2022