青色LED RF-A2P08-B695-A2 仕様書 - 寸法 1.60x0.80x0.55mm - 順電圧 3.0V - 電力 ~0.09W - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、要求の厳しいアプリケーション向けに設計された高輝度青色発光ダイオード（LED）の完全な技術仕様を提供します。本デバイスは、小型の業界標準PLCC2（プラスチックリード付きチップキャリア）表面実装パッケージに封止された基板上窒化ガリウム（GaN）チップ技術を採用しています。その設計の主眼は、自動車環境における信頼性と性能にあり、これは自動車向け個別半導体のストレステスト認定標準であるAEC-Q101規格との適合性確認によって証明されています。

1.1 総合説明

本LEDは、主波長が一般的に465nmから475nmの範囲にある青色光を発します。パッケージ寸法は極めてコンパクトで、長さ1.60mm、幅0.80mm、高さ0.55mmです。この小型フォームファクタは、優れた光出力を維持しながら、スペースに制約のある設計に適しています。

1.2 主な特長および利点

• PLCC2パッケージ：標準的な表面実装フットプリントにより、自動ピックアンドプレースおよびリフローはんだ付けプロセスとの互換性が確保されています。
• 広視野角：極めて広い120度の視野角（標準）で光を放射し、均一な照明を提供します。
• SMT互換性：すべての標準的なSMT実装およびはんだ付けプロセスに完全に適しています。
• テープ&リール包装：効率的な自動化製造のために、キャリアテープとリールに供給されます。
• 湿気感度レベル 2 (MSL 2)：リフローはんだ付け前に周囲空気に1年以上曝露された場合はベーキングが必要です。
• 環境対応：本製品は、RoHS（有害物質制限指令）およびREACH規則に準拠しています。
• 自動車向けグレード適合：製品の適合性確認試験計画は、自動車向け個別半導体のストレステスト適合標準であるAEC-Q101のガイドラインに基づいています。

1.3 目標市場および用途

本LEDは、信頼性、長寿命、過酷な条件下での性能が最も重要となる自動車電子市場を特にターゲットとしています。

• 主用途：インパネバックライト、スイッチ照明、アンビエントムード照明を含む自動車室内照明。
• 副用途：民生および産業用電子機器における汎用インジケータランプおよびスイッチのバックライト。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 電気的および光学的特性 (Ts=25°C)

以下のパラメータは、周囲温度25°C、順電流(I_F) 20mAの標準試験条件下で定義されます。

• 順方向電圧 (V_F)：2.8V (最小) から3.4V (最大) の範囲で、代表値は3.0Vです。これは駆動回路設計における重要なパラメータです。
• 光度 (I_V)：280ミリカンデラ (mcd) 最小から530 mcd最大の高輝度を提供し、代表出力は400 mcdです。
• 主波長 (W_d)：青色光のピーク波長を規定し、465 nmから475 nmの間であることが保証されています。
• 視野角 (2θ_1/2)：強度がピーク値の半分となる全角として定義されます。代表値は120度で、非常に広く拡散する光パターンを示します。
• 熱抵抗 (R_THJ-S)：接合-はんだ付け点間の熱抵抗は代表値で300 °C/Wです。この値は、動作中の接合温度上昇を計算する上で極めて重要です。
• 逆方向電流 (I_R)：逆電圧(V_R) 5V印加時、最大10 μAに制限されます。

2.2 絶対最大定格

これらの限界値を超えると、デバイスに永久損傷が生じる可能性があります。設計者は、動作条件がこれらの範囲内に留まるよう確実にしなければなりません。

• 電力損失 (P_D)：最大 102 mW。
• 連続順電流 (I_F)：最大 30 mA。
• ピーク順電流 (I_FP)：最大 50 mA、パルス条件(1/10デューティサイクル、10msパルス幅)で許容されます。
• 逆電圧 (V_R)：最大 5 V。
• 静電気放電 (ESD) HBM：2000V（人体モデル）まで耐性があり、歩留まりは90%以上です。取り扱い時のESD対策は依然として必要です。
• 動作温度 (T_OPR)：-40°C から +100°C。
• 保存温度 (T_STG)：-40°C から +100°C。
• 最大接合温度 (T_J)：絶対最大 120°C。実際の動作順電流は、T_Jを超えないことを保証するために、パッケージ温度を測定して決定する必要があります。

3. ビニングシステム説明

生産における色と輝度の一貫性を確保するため、LEDはI_F=20mAで測定された主要パラメータに基づいて選別（ビニング）されます。これにより、設計者は特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順方向電圧 (V_F) ビニング

LEDは6つの電圧ビン（G1, G2, H1, H2, I1, I2）に分類され、各ビンは2.8-2.9Vから3.3-3.4Vまでの0.1V範囲をカバーします。これは安定した定電流駆動器の設計に役立ちます。

3.2 光度 (I_V) ビニング

3つの輝度ビンに選別されます：I2 (280-350 mcd)、J1 (350-430 mcd)、J2 (430-530 mcd)。これはマルチLEDアレイで均一な輝度を達成するために不可欠です。

3.3 主波長 (W_d) ビニング

4つの色ビン（D1, D2, E1, E2）に選別され、各ビンは465-467.5 nmから472.5-475 nmまでの2.5 nm範囲をカバーします。これにより厳密な色の一貫性が確保され、自動車室内などの美的アプリケーションにとって重要です。

4. 性能曲線分析

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流 (I-V曲線)

提供されている特性曲線（図1-7）は、この青色LEDの順方向電圧(V_F)と順方向電流(I_F)の関係をグラフで示しています。この曲線は非線形です。非常に低い電流では、電圧は最小限です。電流が増加すると、V_Fはダイオードのターンオン閾値（このデバイスでは約2.7Vから3.0Vの間）を超えると急激に上昇します。この点を超えると、曲線は比較的安定した傾きを持ち、LEDの動的抵抗を表します。この曲線は以下の点で重要です：

• 駆動器設計：所定の動作電流に対して、定電流LED駆動器に必要な出力電圧を決定します。
• 電力計算：任意の動作点における電力損失 (P = V_F * I_F) を正確に計算します。
• 熱解析：接合温度がI-V特性に影響を与えるため、V_Fが温度とともにどのように変化するかを理解します。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法および図面

LEDは長方形のPLCC2パッケージに収められています。主要寸法は全長1.60mm (L)、全幅0.80mm (W)、全高0.55mm (H) です。レンズ（ドーム）の高さはパッケージ本体上面から0.35mmです。標準的な寸法公差は、特に指定のない限り±0.2mmです。

5.2 極性識別

カソード（-）端子は、パッケージ下面の特徴的な緑色のマーキングによって識別されます。PCB実装時の正しい極性の向きは、正常な機能のために不可欠です。

5.3 推奨はんだ付けランドパターン

PCB設計用のランドパターン（フットプリント）が提供されています。この推奨パターンに従うことで、良好なはんだ接合の形成、適切な位置合わせ、およびLEDのサーマルパッド（該当する場合）からPCBへの効果的な熱伝達が確保されます。

6. SMT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指示

本デバイスは、標準的な赤外線（IR）または対流リフローはんだ付けプロセスに適しています。時間と温度の限界を伴うプリヒート、ソーク、リフロー、冷却の各段階を詳細に示す特定のリフロープロファイルが推奨されています。このプロファイルを遵守することで、熱衝撃を防止し、信頼性の高いはんだ接合を確保し、LEDの内部構造とエポキシレンズを過度の熱による損傷から保護します。湿気感度レベル（MSL 2）を遵守する必要があります。包装が開封されてから12ヶ月以上経過している場合は、リフロー前に部品をベーキングしてポップコーン現象または層間剥離を防止する必要があります。

7. 包装および発注情報

7.1 包装仕様

LEDは自動化実装のための業界標準包装で供給されます。

• キャリアテープ：個々のLEDを保持するエンボス加工キャリアテープの寸法、ポケットサイズ、ピッチ、テープ幅が規定されています。
• リール：キャリアテープが巻き取られるリールの寸法、リール直径、幅、ハブサイズが提供されます。
• ラベル：リールおよび外装のラベルに必要な形式と情報が仕様に含まれています。

7.2 防湿および出荷包装

リールは、保管および輸送中の乾燥状態を維持するため、乾燥剤と湿度指示カードを封入した防湿バッグ（MBB）内に包装されます。これらは輸送に適した段ボール箱に梱包されます。

8. アプリケーション設計提案

8.1 代表的なアプリケーション回路

信頼性の高い動作のために、LEDは定電圧ではなく定電流源で駆動してください。安定した供給電圧を持つ基本的な用途では、単純な直列抵抗を使用できます（例：(V_CC - V_F) / I_F = R）。自動車用途や供給電圧が変動する用途では、一貫した輝度を維持しLEDを過電流から保護するために、専用のLED駆動ICまたは電流調整回路を強く推奨します。

8.2 重要な設計上の考慮事項

• 熱管理：最大電力損失および接合温度を超えてはなりません。高輝度動作または高周囲温度では、放熱板として機能させるために、LEDフットプリントの下および周囲のPCB銅張りを考慮してください。
• 電流制限：常に適切な電流制限を実装してください。絶対最大連続電流は30mAです。この限界値付近または限界値で動作させるには、優れた熱設計が必要です。
• ESD保護：PCB入力にESD保護を実装し、2000V HBM定格で規定されるように、組立時にESD安全な取り扱い手順に従ってください。

9. 技術比較および利点

非自動車向けグレードのLEDや古いスルーホールパッケージと比較して、本デバイスは以下の主な利点を提供します：

• 信頼性：AEC-Q101適合は、極端な条件（高/低温、湿度、熱衝撃）下での試験を意味し、過酷な自動車環境に適しています。
• 小型化：1.6x0.8mmのフットプリントにより、高密度PCBレイアウトが可能となり、洗練されたコンパクトな自動車室内設計を実現します。
• 生産性：SMT PLCC2パッケージとテープ&リール供給は、高速自動化実装に最適化されており、製造コストを削減し一貫性を向上させます。
• 光学性能：高光度（最大530 mcd）と広い120度視野角の組み合わせにより、インジケータおよびバックライト用途に優れた均一な照明を提供します。

10. よくあるご質問 (FAQ)

10.1 設計計算における代表的な順方向電圧は何ですか？

初期計算には3.0Vを使用しますが、駆動回路は、生産ロットの任意のLEDで適切に動作するように、2.8Vから3.4Vまでの全ビン範囲に対応できるように設計してください。

10.2 このLEDを最大電流30mAで連続駆動できますか？

はい、ただし、熱設計が接合温度(T_J)を120°C未満に保つ場合のみです。30mA、代表V_F 3.0Vでは、電力損失は90mWです。熱抵抗300°C/Wでは、はんだ付け点から接合部までの温度上昇は27°Cになります。したがって、T_Jを120°C未満に保つためには、はんだ付け点温度を93°C未満に保つ必要があります。適切なPCB放熱が不可欠です。

10.3 製造プロセスにおいて湿気感度レベル 2 (MSL 2)は何を意味しますか？

これは、包装済みLEDが工場床の周囲条件に曝露可能であることを意味します（

11. 設計ユースケース例

シナリオ：自動車ダッシュボードスイッチバックライト。設計者はダッシュボードパネル上の10個のタクタイルスイッチを照らす必要があります。美的観点から均一な青色と輝度が重要です。設計者は、同じ波長ビン（例：すべてビンE1：470-472.5nm）および同じ光度ビン（例：すべてビンJ2：430-530 mcd）からLEDを選択して一貫性を保証します。200mA（LED 10個 * 20mA/個）を供給できる単一の定電流駆動器が使用されます。ダッシュボード環境は高温になる可能性があるため、PCBレイアウトには各LEDフットプリントの下に適度な銅フィルを設けて放熱を補助します。MSL 2の要件は、SMTプロセス前の適切な取り扱いを確実にするため、委託製造業者に伝達されます。

12. 動作原理

これは半導体光源です。窒化ガリウム（GaN）チップをベースとしています。ダイオードのターンオン閾値を超える順電圧が印加されると、電子と正孔がチップ内の半導体接合部で再結合します。このタイプの材料（直接遷移型半導体）では、この再結合過程が光子（光）の形でエネルギーを放出します。半導体層の特定の組成が放出される光の波長（色）を決定します—今回は青色です。チップは、光出力を整形し物理的および環境的保護を提供する成形エポキシレンズを持つプラスチックパッケージに封止されています。

13. 技術トレンド

高効率なGaNベースの青色LEDの開発は、固体照明における基礎的な成果でした。この種の部品に関連する業界の主なトレンドは以下の通りです：

• 効率向上：継続的な研究は、LEDのルーメン毎ワット（効率）を改善し、同じ光出力でのエネルギー消費と熱負荷を削減することを目指しています。
• 高信頼性および高出力密度：包装材料、熱界面、チップ設計の進歩により、特に自動車用途で重要な長寿命を維持しながら、より高い動作電流と温度が可能になっています。
• 小型化：より小型で高密度に実装された電子アセンブリへの要求は継続しており、光学性能を維持または向上させながら、さらにコンパクトなLEDパッケージを推進しています。
• スマート統合：より広範なトレンドとして、制御回路（駆動器、センサー）をLEDと直接統合する動きがありますが、このような標準的なインジケータ部品では、コスト効率が高く信頼性の高い個別性能に焦点が当てられています。