青色LED PLCC2 3.5x2.8x1.84mm - 順方向電圧3.0V - 102mW - 465-475nm データシート

1. 製品概要

RF-BNRA30TS-BBは、自動車内装照明やスイッチなどの要求の厳しい用途向けに設計された高性能青色LEDです。GaNオン基板技術を採用し、20mAで標準順方向電圧3.0V、ピーク波長465～475nmを実現しています。デバイスは3.50mm x 2.80mm x 1.84mmのコンパクトなPLCC2パッケージに収められ、自動SMT実装に適しています。120度の非常に広い視野角とMSLレベル2を備え、優れた設計柔軟性を提供します。RoHSおよびREACH指令に完全準拠し、AEC-Q101ガイドラインに基づく車載グレード半導体の認定試験に合格しています。

2. 技術パラメータの詳細解説

2.1 電気的特性

IF = 20mA、Ts = 25℃の試験条件において、順方向電圧（VF）は最小2.8Vから最大3.4V（標準値3.0V）の範囲です。VR = 5Vにおける逆電流（IR）は最大10μAに制限されています。同じ試験条件下での光度（IV）は最小430mcdから最大800mcd（標準値600mcd）です。ピーク波長（Wd）は465nm～475nmに指定され、標準値は467nmです。

2.2 絶対最大定格

本LEDは以下の絶対最大定格を超えてはなりません：消費電力（PD）102mW、順方向電流（IF）30mA、ピーク順方向電流（IFP）100mA（1/10デューティ、10msパルス幅）、逆電圧（VR）5V、静電放電（ESD）2000V（HBM）、動作温度（TOPR）-40～+100℃、保存温度（TSTG）-40～+100℃、接合部温度（TJ）120℃。これらの定格を超えると、永久的な損傷を引き起こす可能性があります。

2.3 熱特性

接合部からはんだ接合部までの熱抵抗（RthJ-S）は最大300℃/Wと規定されています。接合部温度を120℃未満に維持し、長期信頼性を確保するためには、適切な熱管理が不可欠です。

3. ビニングシステム

3.1 順方向電圧ビン

IF = 20mAにおいて、順方向電圧は6つのビンに分類されます：G1（2.8-2.9V）、G2（2.9-3.0V）、H1（3.0-3.1V）、H2（3.1-3.2V）、I1（3.2-3.3V）、I2（3.3-3.4V）。このビニングにより、お客様は直列または並列構成で均一な電流分布を得るために、VF公差の厳しいLEDを選択できます。

3.2 光度ビン

光度はJ20（430-530mcd）、K10（530-650mcd）、K20（650-800mcd）にビニングされています。これにより、光度の一致が求められる用途で一貫した明るさが保証されます。

3.3 ピーク波長ビン

ピーク波長はD10（465-467.5nm）、D20（467.5-470nm）、E10（470-472.5nm）、E20（472.5-475nm）にビニングされています。これにより、色の一貫性が重要な自動車内装照明において、厳密な色管理が可能になります。

4. 性能曲線の分析

4.1 順方向電圧 vs 順方向電流

図1-7に示すように、順方向電流は順方向電圧に対して指数関数的に増加します。3.0Vでは約20mA、3.2Vでは約120mAに上昇します。これは、電流制限抵抗または定電流駆動の必要性を示しています。

4.2 相対強度 vs 順方向電流

図1-8は、相対光度が順方向電流30mAまでほぼ直線的に増加することを示しています。20mAでは相対強度は約80%、30mAでは約100%に達します。

4.3 はんだ温度 vs 相対強度および順方向電流

図1-9および1-10は、はんだ温度が25℃から100℃に上昇すると、相対強度は25℃の値の約85%に低下し、最大許容順方向電流は30mAから約10mAにディレーティングされることを示しています。周囲温度が高い環境で信頼性の高い動作を実現するには、熱ディレーティングが不可欠です。

4.4 順方向電圧 vs はんだ温度

図1-11より、順方向電圧は温度の上昇に伴い、約-2mV/℃の割合で直線的に低下します。この負の温度係数は、コンバータ設計において考慮する必要があります。

4.5 放射パターン

放射線図（図1-12）は、半値角約120度のランバート分布に近い特性を示しており、広い視野角特性を確認できます。

4.6 スペクトルおよび波長 vs 電流

図1-13は、順方向電流を0から80mAまで変化させたとき、ピーク波長がわずかに（±3nm以内）シフトすることを示しています。スペクトル（図1-14）は、InGaN青色LEDに典型的な、約467nmを中心とする半値全幅約25nmの狭いピークです。

5. 機械情報およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDパッケージの寸法は3.50mm x 2.80mm x 1.84mm（長さx幅x高さ）です。上面図は約2.40mm x 2.18mmの長方形の発光領域を示しています。底面図には極性マーキング付きの2つのはんだパッドが示されています：アノードパッドは大きく（2.0mm x 1.25mm）、カソードパッドは小さい（0.75mm x 1.25mm）です。推奨はんだパッド（図1-5）は、パッド中心間ピッチ4.45mmで提供され、適切なはんだ接合部の形成を保証します。特に断りのない限り、すべての寸法はミリメートルで、公差は±0.2mmです。

5.2 極性と取り扱い

本LEDには明確な極性マーク（パッケージ上の小さなドットまたは切り欠き）があり、カソード側を示しています。極性マークをPCBのシルク印刷に合わせるよう注意してください。シリコン封止材は柔らかいため、取り扱いやピックアンドプレース作業中にレンズ表面に直接圧力をかけないでください。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

推奨リフローはんだ付けプロファイルはJEDEC規格に準拠：予熱150℃～200℃で60～120秒、最大勾配3℃/sで217℃まで昇温、217℃以上で60秒以内維持、ピーク温度260℃で最大10秒（ピークの5℃以内で最大30秒）、冷却速度は6℃/s以下。25℃からピークまでの総時間は8分未満。リフローは2回までとし、リフロー間隔が24時間を超える場合は、再使用前にLEDをベークする必要があります。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けの場合、はんだごての温度を300℃以下に設定し、3秒以内で接合を完了してください。1つのLEDに対して手はんだ付けは1回のみ許可されます。

6.3 保管とベーキング

未開封の防湿バッグは、温度30℃以下、相対湿度75%以下で保管し、密封日から1年以内に使用してください。開封後は、温度30℃以下、相対湿度60%以下の条件下、24時間以内に使用してください。保管条件を超過した場合、または乾燥剤インジケーターの色が変化した場合は、使用前に60±5℃で24時間以上ベークしてください。

7. パッケージおよび注文情報

7.1 キャリアテープとリール

LEDはテープ＆リールパッケージで供給され、1リールあたり2000個です。キャリアテープの幅は8.0mm、ピッチは4.0mm（PLCC2標準）です。リール径は178mm、ハブ径60mm、コア径13.0mmです。テープの上面にはヒートシールされたカバーテープがあります。

7.2 ラベル情報

各リールには、品番（PART NO.）、仕様番号（SPEC NO.）、ロット番号（LOT NO.）、ビンコード（BIN CODE）、光束（Ф）、色度ビン（XY）、順方向電圧（VF）、波長（WLD）、数量（QTY）、製造日（DATE）を含むラベルが貼付されています。特定のVF/IV/Wd組み合わせを注文するには、ビンコードが不可欠です。

7.3 防湿バッグと箱

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ます。バッグは出荷用の段ボール箱に梱包されます。外箱には注意：静電気に敏感なデバイスの取り扱いに関する注意事項を遵守してくださいなどの取り扱い警告が表示されます。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的な用途

この青色LEDは、ダッシュボード照明、アンビエント照明、スイッチ表示などの自動車内装照明に最適です。また、ステータスインジケーター、バックライト、狭スペクトルの青色光源が必要な一般的な標識などにも使用できます。

8.2 設計上の考慮事項

• VFのばらつきによる過電流を防ぐために、必ず電流制限抵抗を含めるか、定電流ドライバを使用してください。
• 適切な放熱を行うか、周囲温度が高い場合は順方向電流をディレーティングすることにより、接合部温度を120℃未満に維持してください。
• 直列/並列アレイでは、VFビンを合わせるか個別の電流源を使用して、各LEDにほぼ等しい電流が流れるようにしてください。
• 周囲環境または接触材料に含まれる硫黄化合物が100ppm以上、臭素が900ppm以上、塩素が900ppm以上、または総ハロゲンが1500ppm以上の場合、それらの物質への曝露を避けてください。
• 近くの接着剤、シーラント、またはプラスチックから発生する揮発性有機化合物（VOC）を最小限に抑え、シリコンの変色や光出力の低下を防いでください。
• 本LEDは静電放電（ESD閾値2kV HBM）に敏感なため、ESD保護対策（例：接地されたワークステーション、イオナイザー）を講じてください。

9. 技術比較

標準的なPLCC2 LEDと比較して、RF-BNRA30TS-BBはより広い視野角（標準90°に対して120°）とより狭い波長ビニング（2.5nm単位）を提供します。AEC-Q101認定により、民生グレードの部品では耐えられない自動車用ストレス条件（温度サイクル、高湿度など）に適しています。熱抵抗300℃/Wはこのパッケージでは標準的ですが、高出力用途では注意深い熱管理が必要です。

10. よくある質問

10.1 このLEDを30mAで連続使用できますか？

はい、絶対最大順方向電流は30mAです。ただし、この電流では熱環境によって接合部温度が大幅に上昇する可能性があります。ディレーティング曲線に示されているように、はんだ温度が高い場合はディレーティングすることを推奨します。長期信頼性のためには、20～25mAでの動作が望ましいです。

10.2 20mAでの標準的な光度は？

IF=20mAにおける標準光度は600mcdです。ビンによって430～800mcdの範囲になります。

10.3 はんだ付け後のLEDの洗浄方法は？

洗浄溶剤としてイソプロピルアルコールを使用してください。超音波洗浄はLEDを損傷する可能性があるため避けてください。洗浄溶剤がシリコン封止材を侵さないことを確認してください。

11. アプリケーション事例

20個のLEDを直列に接続した自動車内装アンビエントライトストリップを考えます。各LEDの標準VFは20mAで3.0Vです。14Vの車両電源システムを想定すると、直列電圧降下は60Vとなり、電源を超えます。代わりに、個別の電流制限抵抗を用いた並列構成がより実用的です。単一LEDの場合、(14V – 3.0V) / 0.02A = 550Ω（標準値560Ω使用）の抵抗で電流を約19.6mAに制限できます。複数のLEDを使用する場合は、VFビンの違いによる電流集中を防ぐため、各LEDに独自の抵抗を設ける必要があります。

12. 動作原理

青色LEDは、サファイアまたはシリコン基板上にエピタキシャル成長させた窒化ガリウム（GaN）をベースとしています。順方向にバイアスされると、電子と正孔が量子井戸領域で再結合し、InGaN材料のバンドギャップに対応するエネルギーの光子を放出します。ピーク波長はインジウム組成によって制御されます。光出力は透明なパッケージとシリコンレンズを通して取り出され、レンズが放射パターンも形成します。

13. 開発動向

青色LEDは、効率（lm/W）の向上と温度および寿命に対する色安定性の改善に向けて進化し続けています。自動車業界ではAEC-Q102などのより高い信頼性基準が求められており、本製品の将来バージョンでは、熱管理の改善やより広い動作温度範囲が組み込まれる可能性があります。小型化（例：2835パッケージが依然として人気）とインテリジェント制御（例：マトリックス照明）との統合が進行中のトレンドです。