Application Note

Light Emitting Diode

LED の配置と放熱の関係について

目次
1. 概要 ................................................................................... 2
2. 評価方法 ......................................................................... 2
3. 評価対象品種 ............................................................... 3
4. 評価結果と考察 ........................................................... 3
5. まとめ................................................................................ 6

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1. 概要
ベースライトや施設照明等に LED を使用する場合、LED を単独で使うことは少なく、幾つかの LED を並べて使用している商品がほとんどです。
LED は単独でも高温になりますが、複数使用した場合には周囲の LED が相互影響し、各 LED のジャンクション温度(以下「TJ」という)は単独使用時に比べて高くなり、LED の寿命に悪影響を及ぼします。ここで重要になるのが LED の配置設計、つまり適切な実装間隔で LED を配置することです。
適切な実装間隔を保つことで TJ の上昇を抑えることが出来ることから、LED の長寿命に繋がります。本書では LED の適切な実装間隔について、試作結果を交えながら解説していきます。

2. 評価方法

Light Emitting Diode

本評価には表 1 と表 2 に示す評価基板を使用しています。
表 1. 評価基板 (FR-4 基板)
表面パターン

裏面パターン
FR-4 基板(両面板)
板厚：1.6mm
銅箔厚：35μm(裏面パターン：銅箔ベタ)

表 2. 評価基板 (アルミ基板)
表面パターン

裏面パターン
アルミ基板（片面)
板厚：1.0mm
銅箔厚：35μm
絶縁層：120μm

表 3 に示すように、LED を 10mm、20mm、30mm、40mm のピッチ(3×3pcs)で実装します。
表 3. LED 実装ピッチ
10mm ピッチ20mm ピッチ30mm ピッチ40mm ピッチThis document contains tentative information, Nichia may change the contents without notice.
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LED を 15 分間点灯させ、中心に配置した LED の TJ を算出します。(表 4 参照)
表 4. TJ を算出する LED

3. 評価対象品種

型番 NVSxx19B

型番 NS9x383

型番 NF2x757AR-V1

型番 NS2x757A-V1

型番 NS2x157AR

4. 評価結果と考察
4.1 型番 NVSxx19B について1.0W(IF=350mA)と 2.0W(IF=650mA)における LED 実装ピッチと中心 LED の TJ の関係を図 1 に示します。
FR-4 では、1.0W で 20mm 以上、2.0W では 30mm 以上のピッチを設けることで相互影響は小さくなります。
また、アルミ基板で相互影響を小さくするには、20mm 以上のピッチが適切です。

型番NVSxx19B Pitch of LED vs TJ

TA=25℃

250

FR-4：2.0W
FR-4:
2.0W (I(If=650mA)
F=650mA)
FR-4:
1.0W (I(If=350mA)
FR-4：1.0W
F=350mA)
AL:
2.0W (If=650mA)(IF=650mA)
Al：2.0W
AL:
1.0W(IF=350mA)
Al：1.0W (If=350mA)

200

TJ [℃]

Light Emitting Diode以下の 5 品種を評価しました。

150

10050001020304050

Pitch of LED [mm]図 1. 型番 NVSxx19B 評価結果This document contains tentative information, Nichia may change the contents without notice.
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4.2 型番 NS9x383 について0.6W(IF=200mA)と 1.0W(IF=350mA)における LED 実装ピッチと中心 LED の TJ の関係を図 2 に示します。
FR-4 におけるこれらの条件下では、20mm 以上のピッチを設けることで相互影響は小さくなります。
また、アルミ基板では 10mm ピッチでも相互影響は小さく、狭ピッチでの配置が可能です。

型番NS9x383 Pitch of LED vs TJ

150

TA=25℃

FR-4：1.0W
FR-4: 1.0W (If=350mA)(IF=350mA)
FR-4: 0.6W (If=200mA)(IF=200mA)
FR-4：0.6W
AL: 1.0W (If=350mA)(IF=350mA)
AL：1.0W

125

AL: 0.6W (If=200mA)(IF=200mA)
AL：0.6W

755025001020304050

Pitch of LED [mm]図 2. 型番 NS9x383 評価結果
4.3 型番 NF2x757AR-V1 について0.6W(IF=100mA)と 0.9W(IF=150mA)における LED 実装ピッチと中心 LED の TJ の関係を図 3 に示します。
FR-4 におけるこれらの条件下では、20mm 以上のピッチを設けることで相互影響は小さくなります。
また、アルミ基板では 10mm ピッチでも相互影響は小さく、狭ピッチでの配置が可能です。

型番NF2x757AR-V1 Pitch of LED vs TJ

175

TA=25℃

FR-4：0.9W
FR-4:
0.9W (I(If=150mA)
F=150mA)
FR-4:
0.6W (I(If=100mA)
FR-4：0.6W
F=100mA)

150

AL:
0.9W (I(If=150mA)
AL：0.9W
F=150mA)
AL:
0.6W (I(If=100mA)
F=100mA)
AL：0.6W

125

TJ [℃]

Light Emitting Diode

TJ [℃]

100

100755025001020304050

Pitch of LED [mm]図 3. 型番 NF2x757AR-V1 評価結果
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4.4 型番 NS2x757A-V1 について0.2W(IF=65mA)と 0.45W(IF=150mA)における LED 実装ピッチと中心 LED の TJ の関係を図 4 に示します。
FR-4 において、0.2W では 10mm 以上、0.45W では 20mm 以上のピッチを設けることで相互影響は小さくなります。また、アルミ基板では 10mm ピッチでも相互影響は小さく、狭ピッチでの配置が可能です。

型番NS2x757A-V1 Pitch of LED vs TJ

100

TA=25℃

FR-4：0.45W
FR-4:
0.45W (I(If=150mA)
F=150mA)
FR-4:
0.2W (I(If=65mA)
FR-4：0.2W
F=65mA)AL:
0.45W (I(If=150mA)
AL：0.45W
F=150mA)
AL:
0.2W (I(If=65mA)
F=65mA)
AL：0.2W

5025001020304050

Pitch of LED [mm]図 4. 型番 NS2x757A-V1 評価結果
4.5 型番 NS2x157AR について0.2W(IF=40mA)と 0.4W(IF=75mA)における LED 実装ピッチと中心 LED の TJ の関係を図 5 に示します。
FR-4 では、0.2W では 10mm 以上、0.4W では 20mm 以上のピッチを設けることで相互影響は小さくなります。
また、アルミ基板では 10mm ピッチでも相互影響は小さく、狭ピッチでの配置が可能です。

型番NS2x157AR Pitch of LED vs TJ

125

TA=25℃
FR-4:
0.4W (I(If=75mA)
FR-4：0.4W
F=75mA)
FR-4:
0.2W (I(If=40mA)
FR-4：0.2W
F=40mA)AL:
0.4W (I(If=75mA)
F=75mA)
AL：0.4W

100

AL:0.2W (I(If=40mA)
F=40mA)
AL：0.2W

TJ [℃]

Light Emitting Diode

TJ [℃]

75755025001020304050

Pitch of LED [mm]図 5. 型番 NS2x157AR 評価結果
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5. まとめLED の実装ピッチと TJ は出力(W)と相関があり、LED の出力(W)別にピッチを設計することが望ましいといえます。上記で紹介した評価結果を目安に LED の配置設計をすることで、製品品質の向上に繋がると考えます。
なお、LED の品種およびお客様の使用条件・使用環境によっては値が異なる可能性がありますので、本書はLight Emitting Diode

参考資料としてお取り扱い願います。

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