青色LED 2.8x3.5x0.65mm 3.4V 0.3W 植物育成用 PLCC-2 技術データシートガイド

1. 製品概要

本製品は、コンパクトな外形寸法2.8 x 3.5 x 0.65 mmのPLCC-2パッケージを採用しています。植物育成用途向けに設計された青色LEDであり、ピーク波長450 nm、広い120°の視野角を特徴としています。このLEDは、順方向電流100 mAで高い放射束出力を最適化しており、園芸照明、組織培養、植物工場システムに適しています。主な特長として、すべてのSMT実装およびはんだ付けプロセスとの互換性、テープ&リール包装での提供、耐湿性レベル3、RoHS準拠が挙げられます。本デバイスの設計は効率と信頼性のバランスを図り、過酷な農業環境での長時間動作を可能にします。

1.1 特長

• コンパクト設計のためのPLCC-2パッケージ。
• 均一な配光のための広い120°視野角。
• 標準SMT実装プロセスに対応。
• テープ&リール包装で提供（4000個/リール）。
• 耐湿性レベル3（MSL 3）。
• 環境安全性のためのRoHS準拠。

1.2 用途

• 花卉生産照明。
• 組織培養およびマイクロプロパゲーション。
• 垂直農業および植物工場。
• 温室の補助照明。
• 一般的な園芸照明。

2. 技術パラメータと詳細分析

2.1 電気的・光学的特性（Ts=25°C、IF=100mA時）

以下の表は、はんだ温度25°C、順方向電流100 mA（特に断りのない限り）で測定された主要な電気的・光学的パラメータをまとめたものです。

• 順方向電圧（VF）：標準3.4 V、最小2.8 V、最大3.6 V。測定許容差は±0.1 V。
• 逆方向電流（IR）：VR=5V時、逆方向電流は非常に低く（通常無視できる）、最大10 μA。
• 全放射束（Φe）：最小140 mW、標準180 mW、最大224 mW。許容差±10%。
• ピーク波長（λp）：最小440 nm、標準450 nm、最大455 nm。許容差±2 nm。
• 視野角（2θ½）：標準120°、広い配光を提供。
• 熱抵抗（RthJ-S）：標準15 °C/W、接合部からはんだ点への良好な熱伝達を示す。

2.2 絶対最大定格

永久的な損傷を避けるため、これらの値を超えてはならない。

• 消費電力（PD）：0.3 W
• 順方向電流（IF）：100 mA（DC）；ピーク順方向電流（IFP）150 mA（デューティ比1/10、パルス幅0.1 ms）。
• 逆方向電圧（VR）：5 V
• 静電気放電（ESD、HBM）：2000 V（歩留まり>90%）
• 動作温度（TOPR）：-40°C～+85°C
• 保存温度（TSTG）：-40°C～+100°C
• 接合部温度（TJ）：最大115°C

接合部温度が定格値を超えないように注意する必要があります。最大電流は、実際の動作条件下でパッケージ温度を測定した後に決定する必要があります。

2.3 ビニングシステム

製品は、順方向電圧（VF）、全放射束（Φe）、ピーク波長（WLP）に基づいてビンに分類されます。各リールのラベルにはビンコードが記載されており、顧客は特性の一致したLEDを選択してアレイ内での一貫した性能を実現できます。VFの一般的なビン範囲は2.8～3.6 V、放射束は140～224 mW、波長は440～455 nmです。このビニングにより、高品質な照明システムにおける色と出力の均一性が保証されます。

3. 性能曲線の分析

3.1 順方向電圧 vs 順方向電流

図1は、室温における順方向電圧と順方向電流の関係を示しています。電流が0から150 mAに増加するにつれて、順方向電圧は約2.9 Vから3.4 Vに上昇します。この曲線は、安定した光出力を維持するための電流制御ドライバの設計に不可欠です。

3.2 相対強度 vs 順方向電流

図2は、順方向電流の関数としての相対放射電力を示しています。出力は約80 mAまでは電流に対して直線的に増加しますが、熱的影響によりそれ以上の電流では徐々に飽和します。100 mA付近での動作は、効率と光束のバランスが良好です。

3.3 温度依存性

図3は、相対出力対はんだ温度（Ts）を示しています。高温では相対強度が低下し、例えば85°Cでは出力が25°Cの値の約80%まで低下します。この熱的低下はシステムの熱管理において考慮する必要があります。

図4は、Tsの関数としての最大許容順方向電流を示しています。過熱を防ぐために、周囲温度が上昇するにつれて電流をディレーティングする必要があります。Ts=85°Cでは、最大電流は約80 mAに低減されます。

3.4 スペクトル分布

図5はスペクトル発光曲線を示しています。ピーク波長は450 nm、半値全幅（FWHM）は約20 nmです。この狭い青色帯域は、植物のクリプトクロムやフォトトロピンなどの特定の光受容体を刺激し、光合成と光形態形成を促進するのに理想的です。

3.5 放射パターン

図6は遠方場放射パターンを示しています。光軸に対して±60°で強度はピークの50%に低下し、120°の視野角を確認します。この広い分布は植物キャノピー内での均一照明に有利です。

4. 機械的および包装情報

4.1 パッケージ寸法

LEDは、寸法2.8 mm（長さ）×3.5 mm（幅）×0.65 mm（高さ）のPLCC-2パッケージに収められています。特に断りのない限り、すべての許容差は±0.2 mmです。上面図にはレンズ径2.48 mmが示されています。下面図は、2つの電極（アノード（長いパッド）とカソード（短いパッド））を持つ矩形パッドレイアウトを示しています。極性はパッケージに+記号でマークされています。

4.2 はんだ付けパターン

推奨されるはんだパッド寸法は機械図面（図1-5）に記載されています。各電極の総パッド面積は約2.1 mm×2.1 mm、ピッチは3.5 mmです。適切なはんだ付けフットプリントは信頼性の高い機械的・熱的接続を保証します。

5. はんだ付けおよび実装ガイドライン

5.1 リフローはんだ付けプロファイル

標準の鉛フリーリフロープロファイルを推奨します。主要パラメータ：150°Cから200°Cまでの予熱を60～120秒；液相線温度（217°C）以上の時間を最大60秒；ピーク温度260°Cを最大10秒；冷却速度6°C/s未満。25°Cからピークまでの総時間は8分を超えてはなりません。リフローは2回を超えて行わないでください。リフロー間に24時間以上経過した場合、LEDが損傷する可能性があります。

5.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、こて温度を300°C未満に保ち、接触時間を3秒未満にしてください。はんだ付けの試行は1回のみ許可されます。はんだ付け後は、機械的応力や急冷を避けてください。

5.3 修理

修理は一般的に推奨されません。やむを得ない場合は、両頭はんだごてを使用して両方のパッドを同時に加熱し、その後LEDの機能を確認してください。

5.4 注意事項

封止材は柔らかいシリコーンです。レンズ表面を押さないでください。適切なピックアップノズルを使用し、力を制御してください。反ったPCBにLEDを実装しないでください。また、はんだ付け後に基板を曲げないでください。

6. 包装および注文情報

6.1 包装仕様

各リールには4000個が収められています。キャリアテープはピッチ4 mm、幅12 mmで、極性マークが方向を示しています。リール径は178 mm、ハブ径は60 mm、テープ幅は12 mmです。リールのラベルには、品番、仕様番号、ロット番号、放射束のビンコード、順方向電圧範囲、波長ビン、数量、日付が記載されています。

6.2 防湿バッグ

リールは、乾燥剤と湿度インジケーターカードとともに防湿バッグに密封されています。開封前の保管条件：温度≤30°C、湿度≤75% RH、保存期間は最大1年。開封後は、≤30°C/≤60% RHの条件下で24時間以内に使用する必要があります。これを超えた場合は、使用前に60°Cで24時間ベーキングしてください。

7. アプリケーション推奨事項

この青色LEDは、植物育成照明専用に設計されています。その450 nmのピークは、クロロフィルa、クロロフィルb、カロテノイドの吸収ピークと一致し、光合成効率を高めます。最適な性能を得るには、リップルが5%未満の定電流ドライバを使用してください。最大動作電流は、周囲温度と熱抵抗に基づいてディレーティングする必要があります。LEDをメタルコアPCBに実装するか、近くにサーマルビアを配置して、適切な放熱を確保してください。変色やルーメン低下を引き起こす可能性のある硫黄含有化合物や揮発性有機化合物（VOC）への曝露を避けてください。シリコーンレンズへのほこりの付着を防ぐために、組み立て中は清潔な環境を維持してください。

8. 技術比較

標準的な2835 SMD LEDと比較して、PLCC-2パッケージはより小さなフットプリント（2835の2.8x3.5 mmに対して2.8x3.5 mm。ただしPLCC-2も同サイズ）ですが、標準的な2835青色LED（約100 mW）と比較して、パッケージあたりの放射束が高くなっています（100 mAで標準180 mW）。広い120°の視野角は、より優れた空間均一性も提供します。低い熱抵抗（15°C/W）は放熱を促進し、このLEDを植物工場の高密度アレイに適したものにしています。2000V（HBM）のESD耐性は業界標準と同等です。

9. よくある質問

Q1: 適用できる最大順方向電流はどのくらいですか？A: 絶対最大定格は100 mA DCですが、高温環境ではディレーティングを考慮してください。信頼性の高い動作のためには、寿命と出力のバランスを考慮して80～90 mAを推奨します。

Q2: ESD損傷を避けるためにLEDをどのように取り扱うべきですか？A: 取り扱い時には適切なESD保護機器（接地されたリストストラップ、導電性テーブル、イオナイザー）を使用してください。LEDは最大2000V HBMに耐えられますが、注意は依然として必要です。

Q3: このLEDを一般照明に使用できますか？A: はい、ただし青色光のみを放射します。白色光を得るには、蛍光体または他の色のLEDと組み合わせてください。

Q4: 未開封リールの推奨保管条件は何ですか？A: 温度≤30°C、湿度≤75% RH。保存期間は包装日から1年間です。

10. 実用的なケーススタディ

垂直農業の設定では、この青色LED200個からなるパネルをレタス栽培の補助照明として使用しました。駆動電流80 mAで、総放射束は36 W（200×0.18 W）に達しました。LEDパネルはキャノピーの20 cm上に設置され、キャノピーレベルで約150 μmol/m²/sのPPFD（光合成光子束密度）を達成しました。その結果、レタスのバイオマスは環境光のみの場合と比較して30%増加しました。LEDは接合部温度45°Cで動作し、安全限界内に十分収まっていました。

別のケース：組織培養実験室では、これらのLEDのアレイをラン科植物のマイクロプロパゲーションに使用しました。純粋な青色スペクトルは徒長を最小限に抑え、根の発達を促進しました。120°の視野角により、培養棚全体にホットスポットのない均一な照明が可能になりました。

11. 動作原理

このLEDは、窒化ガリウム（GaN）系の青色発光ダイオードです。p-n接合に順方向バイアスが印加されると、n型層からの電子が活性領域内のp型層の正孔と再結合します。この再結合により光子の形でエネルギーが放出されます。InGaN量子井戸構造のバンドギャップエネルギーは、約450 nm（青色）の光を生成するように調整されています。PLCC-2パッケージはチップを封止し、電気的接続と熱経路を提供します。シリコーンレンズはチップを保護し、効率的に光を取り出します。

12. 開発動向

園芸用LED市場は急速に進化しています。将来のトレンドには、より高い効率（>3 μmol/J）、複数の波長を組み合わせた調整可能なスペクトル、スマート制御との統合が含まれます。PLCC-2パッケージは、パワー密度を高めながらさらに小型化すると予想されます。現在の世代の青色LEDは、100 mAでパッケージあたり200 mWを超える放射束をすでに達成しています。InGaN材料とチップ設計の研究により、さらに優れた性能が期待されています。さらに、コスト削減と信頼性向上への取り組みにより、大規模植物工場での採用が促進されるでしょう。