Application Note

Light Emitting Diode

型番 NVSxx19C の放熱性について

目次
1. 概要 ................................................................................... 22. 端子形状の違いについて ....................................... 2
3. 放熱性評価 .................................................................... 3
4. まとめ................................................................................ 5

本書内に記載する型番 NVSx119C および NVSx219C 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。

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1. 概要
弊社の点光源 LED、NICHIA NVSxx19C Series は、2 種類の端子形状の LED をラインアップしています。
LED のチップから TS ポイントまでの熱抵抗 RθJS は、端子形状が異なりますが同等になっています。しかし、実装する基板の仕様によっては、端子形状の違いにより熱経路が変化し放熱性に差異が出る場合があります。
なお NICHIA NVSxx19C Series は、単独で高い電力で駆動した場合、熱の上昇による光束低下の懸念があ
3.50.42.9

3.52.9りますので放熱に対して十分な配慮が必要です。

本書では、NVSx219C および NVSx119C の端子形状の違いに着目し、放熱性評価結果を交えつつ解説しま
3.53.5す。

2. 端子形状の違いについて
Cathode Mark

Cathode Mark

NVSx219C の端子形状は、カソード、ダイヒートシンク、アノードの 3 端子で構成しており、ダイヒートシンクは、で構成しており、電気的に絶縁されたダイヒートシンクは有していません。
22

NVSx219C と NVSx119C の相違点は、端子形状のみであり他は同一の部材を使用した LED となっています。
NVSx219C、NVSx119C の外観を図 1 に、NVSx219C の裏面形状を図 2 に、NVSx119C の裏面形状を図 3 に示します。
3.20.53.2

1.30.5

3.20.45

3.22.4

Light Emitting Diode

アノードとカソードと電気的に絶縁されています。一方、NVSx119C の端子形状は、カソードとアノードの 2 端子

CathodeAnodeダイヒートシンク
Die Heat Sink

図 1. 外観

図 2. NVSx219C 裏面形状

CathodeAnode

図 3. NVSx119C 裏面形状

LED を駆動させることにより発生する熱は、LED チップからセラミック基板に拡がり、それぞれの端子から基板の銅箔部分を通って基板全体へ放熱されます。NVSx219C は、カソード、ダイヒートシンク、アノードを介して基板上の銅箔に放熱されます。NVSx119C は、アノードとカソードを介して基板上の銅箔に放熱されます。
NVSx219C の LED チップから発生した熱の放熱経路を図 4 に、NVSx119C の放熱経路を図 5 に示します。
LED チップ

熱の流れ

セラミック基板銅箔TS 測定ポイント(カソード側)レジスト

LED チップ

熱の流れ

セラミック基板銅箔TS 測定ポイント(カソード側)

レジスト基板基板

図 4. NVSx219C 放熱経路

図 5. NVSx119C 放熱経路

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3. 放熱性評価
3.1 評価方法
端子形状の違いによる放熱性評価のため、NVSx219C および NVSx119C のジャンクション温度と熱抵抗を測定しました。評価に使用した基板材料は、FR-4 基板およびアルミ基板とし、基板サイズと銅箔面積は同等としました。
NVSx219C は、カソード、ダイヒートシンク、アノードの銅箔面積比や銅箔形状の差による放熱性への影響確認のため、銅箔面積を割り振った 3 パターンにて評価しています。
・パターン①：ダイヒートシンクの銅箔面積を広くしたもの・パターン②：カソードとダイヒートシンクおよびアノードの銅箔面積を同等にしたもの
・パターン③：カソードとアノードの銅箔面積を同等にし、カソードとダイヒートシンクを共通化させたもの
NVSｘ119C は、パターン④：カソードとアノードの銅箔面積を同等にしたものにて評価しています。

表 1. ランドパターン
NVSx219C

ランドパターン

NVSx119C
4.1

1.3

0.6

0.5

3.5

0.4

0.5

3.3

型番

1.2

Light Emitting Diode

ランドパターンを表 1 に、FR-4 基板の銅箔パターンを表 2 に、アルミ基板の銅箔パターンを表 3 に示します。

:カソード銅箔:ダイヒートシンク銅箔

(単位 Unit: mm)
4.1:アノード銅箔

表 2. FR-4 基板銅箔パターン:スルーホール

NVSx219C

項目パターン①

パターン②

NVSx119C
パターン③パターン④

表面銅箔
銅箔
パターン
裏面銅箔

基板サイズ

50mm×50mm×t1.6

銅箔厚み70μm

表面銅箔
2[ｍｍ ]

裏面銅箔
2[ｍｍ ]

ダイヒートシンク

1247

406

アノード

67

488

655

691

カソード

67

488

728

691

小計

1381

1382

1383

1381

ダイヒートシンク

1464

406

アノード

529

732

732

カソード

529

732

732

1464

1464

1464

1464

2845

2847

2847

2846

小計
2

合計[ｍｍ ]

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Application Note:カソード銅箔:ダイヒートシンク銅箔

表 3. アルミ基板銅箔パターン
NVSx219C

項目

銅箔

パターン①

NVSx119C

パターン②

パターン③

パターン④

表面銅箔

パターン

基板サイズ

50mm×50mm×t1.7

銅箔厚み70μm

絶縁層熱伝導率

4.5W/m・K

表面銅箔
[ｍｍ2]

ダイヒートシンク

1312

412

アノード

67

518

688

723

カソード

67518

761

723

1446

1448

1448

1447

2

合計[ｍｍ ]

3.2 評価結果
3.2.1 FR-4 基板での放熱性評価結果
NVSｘ119C、NVSｘ219C の順にジャンクション温度および熱抵抗が低く、放熱性が良くなることを確認しました。また、NVSｘ219C については、パターン②、③の方がパターン①より放熱性が良いことを確認しました。
放熱性評価結果を表 4、図 6、および図 7 に示します。
表 4. 放熱性評価結果

動作電流 IF=1800mA, 周囲温度 25℃
NVSx219C

条件

NVSx119C

パターン①

パターン②

パターン③

パターン④

熱抵抗：RθJA[℃/W]

33.8

25.4

25.3

23.9

ジャンクション温度：TJ[℃]

206.6

160.3

159.4

153.1

※NVSx219C/NVSx119C の絶対最大定格ジャンクション温度は 150℃となります。TJ が 150℃を超える
値は参考値としてお取り扱いください。

40

FR-4 基板(RθJA)
Measurement Conditions: TA=25℃, Sample Size=3 LEDs x 1 lot
220

NVSx219C

35

NVSx119C

FR-4 基板(TJ)
Measurement Conditions: TA=25℃, Sample Size=3 LEDs x 1 lot

NVSx219C

200

NVSx119C

18030160

TJ[℃]

RθJA [℃/W]

Light Emitting Diode:アノード銅箔

25140

20120

15100

1080

パターン①
ヒートスラグ面積広い

パターン②

パターン③

カソード、ヒートスラグ
アノード面積同等

カソード、アノード面積同等
カソード、ヒートスラグ共通

パターン④
カソード、アノード
面積同等

図 6. 放熱性評価結果(熱抵抗:RθJA)

パターン①

パターン②

ヒートスラグ面積広い

カソード、ヒートスラグ
アノード面積同等

パターン③
カソード、アノード面積同等
カソード、ヒートスラグ共通

パターン④
カソード、アノード
面積同等

図 7. 放熱性評価結果(ジャンクション温度:TJ)

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3.2.2 アルミ基板での放熱性評価結果
NVSx119C、NVSx219C のジャンクション温度および熱抵抗は、大差なく放熱性がほぼ同等となることを確認しました。放熱性評価結果を表 5、図 8 および、図 9 に示します。
表 5. 放熱性評価結果

NVSx219C

条件40パターン②パターン③パターン④

熱抵抗：RθJA[℃/W]

14.1

14.4

13.9

13.8

ジャンクション温度：TJ[℃]

102.2

103.2

101.3

101.2

アルミ基板(RθJA)
Measurement Conditions: TA=25℃, Sample Size=3 LEDs x 1 lot

アルミ基板(TJ)
Measurement Conditions: TA=25℃, Sample Size=3 LEDs x 1 lot

220

NVSx119C

NVSx219C

NVSx119C

NVSx219C

200
180

30160

TJ[℃]

RθJA [℃/W]

NVSx119C

パターン①35

Light Emitting Diode

動作電流 IF=1800mA, 周囲温度 25℃

25140

20120
151001080
パターン①パターン②

ヒートスラグ面積広い

カソード、ヒートスラグアノード面積同等

パターン③カソード、アノード面積同等
カソード、ヒートスラグ共通

パターン④カソード、アノード面積同等

図 8. 放熱性評価結果(熱抵抗:RθJA)

パターン①
ヒートスラグ面積広い

パターン②カソード、ヒートスラグ
アノード面積同等

パターン③カソード、アノード面積同等
カソード、ヒートスラグ共通

パターン④カソード、アノード
面積同等

図 9. 放熱性評価結果(ジャンクション温度:TJ)

4. まとめ
今回の評価結果より FR-4 基板での NVSx119C の放熱性は、NVSx219C より良いことを確認しました。これは NVSx119C の実装部端子面積が NVSx219C より大きく、より基板に熱を伝えることが可能なためと考えます。
また、アルミ基板での NVSx119C と NVSx219C の放熱性は、ほぼ同等となることを確認しました。これは、十分に放熱ができる状態であれば、NVSx119C と NVSx219C の放熱性に差異はないためと考えます。
なお、本書で紹介した内容は、単品実装での評価ですので、お客様の使用条件、使用環境によって値が異なる可能性がありますので、参考資料としてお取り扱い願います。
以上

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