ファーレッドLED PLCC2835仕様書 - サイズ2.8x3.5x0.65mm - 順方向電圧1.8-2.6V - 電力468mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本仕様書は、標準PLCC-2パッケージ(2.8mm x 3.5mm x 0.65mm)を採用した高性能ファーレッド発光ダイオード(LED)に関するものです。本デバイスは、GaAs基板上にAlGaAs(アルミニウムガリウムヒ素)エピタキシャル層を形成し、深赤色領域(730-740 nm)での効率的な発光を実現します。主に植物育成照明、組織培養、景観照明向けに設計されており、広い視野角(120度)と、自動SMT実装に適した堅牢な信頼性を兼ね備えています。

主な特長：

• パッケージ：PLCC-2、2.8mm x 3.5mm x 0.65mm
• ピーク波長：730-740 nm（ファーレッド）
• 全放射束：150mA時40-140 mW
• 順方向電圧：150mA時1.8-2.6 V
• 視野角：120度
• 耐湿性レベル：MSL 3
• RoHS準拠

2. 技術パラメータの詳細解説

2.1 電気・光学特性（Ts=25°C）

すべての測定は、はんだ接点温度25°Cの標準化された環境で行われます。特に記載がない限り、LEDは150 mAの順方向電流で試験されます。

• 順方向電圧（VF）：150mA時、最小1.8V～最大2.6Vの範囲です。標準値は明示されていませんが、ビニング範囲内にあります。測定許容差は±0.1Vです。
• 逆方向電流（IR）：VR=5V時、10µA未満であり、優れた接合品質を示しています。
• 全放射束（Φe）：150mA時 40-140 mW。積分球で測定された総光出力です。許容差：±10%。
• 視野角（2θ1/2）：標準120度（半値全幅）。均一照明に適した広い放射パターンを提供します。
• ピーク波長（λp）：730-740nm。植物の光形態形成（フィトクロムPfr吸収）に重要な遠赤色領域の中心です。許容差：±1nm。
• 熱抵抗（RTHJ-S）：接合部からはんだ接点まで標準35°C/W。熱設計計算に必須です。

2.2 絶対最大定格

これらの限界値を超えると、永久的な損傷を引き起こす可能性があります。本デバイスは指定された安全動作領域内で使用してください。

• 消費電力（PD）：468 mW
• 順方向電流（IF）：180 mA（DC）
• ピーク順方向電流（IFP）：300 mA（1/10デューティ比、0.1msパルス幅）
• 逆方向電圧（VR）：5 V
• 静電放電（ESD HBM）：2000 V
• 動作温度（TOPR）：-40～+85°C
• 保存温度（TSTG）：-40～+100°C
• 接合部温度（TJ）：最大115°C

ディレーティング：周囲温度が高い場合、接合部温度を115°C以下に保つため、はんだ温度対順方向電流曲線（図1-10）に従って順方向電流を低減する必要があります。

3. ビニングシステムの説明

LEDは150mA時の順方向電圧、ピーク波長、全放射束に基づいてビンに分類されます。これにより、お客様はパラメータのばらつきが少ないデバイスを選択でき、システム性能の一貫性が向上します。

3.1 順方向電圧（VF）ビン

B1からE2までの8つのビンが、0.1V刻みで1.8-2.6Vの範囲をカバーします。

• B1: 1.8-1.9 V
• B2: 1.9-2.0 V
• C1: 2.0-2.1 V
• C2: 2.1-2.2 V
• D1: 2.2-2.3 V
• D2: 2.3-2.4 V
• E1: 2.4-2.5 V
• E2: 2.5-2.6 V

3.2 ピーク波長（λp）ビン

2つのビンが定義されています。

• R25: 730-735 nm
• R26: 735-740 nm

3.3 全放射束（Φe）ビン

2つの光束ビン：

• FR: 40-90 mW
• FR2: 90-140 mW

注：VF、波長、光束ビンの組み合わせは、トレーサビリティのために各リールラベルに記載されています。

4. 性能曲線分析

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流（図1-7）

グラフは典型的な指数関数的I-V特性を示しています。150mA時、VFは約2.0-2.2V（中間範囲）です。曲線は急峻であり、熱暴走を防ぐために電流制御駆動の必要性が強調されます。

4.2 相対強度 vs. 順方向電流（図1-8）

光出力は約120mAまでは電流に対して準線形に増加しますが、それ以上の電流では接合部の発熱によりわずかに飽和します。150mA時、相対強度は120mA時の約90%です。

4.3 温度依存性（図1-9、1-10、1-11、1-12）

• 相対光束 vs. はんだ温度：温度が20°Cから100°Cに上昇すると、相対光束は約30%低下します（AlGaAs LEDの標準的な特性）。
• 最大順方向電流 vs. 温度：TJ ≤ 115°Cを維持するため、60°C以上では許容順方向電流を低減する必要があります。例えば、85°CではIFを120 mA以下にする必要があります。
• 順方向電圧 vs. 温度：VFは温度に対して直線的に減少します（約-2 mV/°C）。これはLEDに一般的な特性です。
• 波長 vs. 温度：ピーク波長は温度上昇に伴い長波長側にわずかにシフトします（レッドシフト）。約+0.03 nm/°C。

4.4 スペクトル分布（図1-13）

発光スペクトルは狭く（半値全幅約20-25 nm）、730-740 nmを中心としています。ピークは植物のフィトクロムPfr（730 nm）の吸収ピークと一致し、園芸における光周期制御に最適です。

4.5 放射特性図（図1-14）

放射パターンはランバート型に近く、軸外±60度で相対強度が50%まで低下し、120度の視野角を確認できます。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

PLCC-2パッケージの上面投影面積は2.80 mm x 3.50 mm、高さ0.65 mmです。底面図には2つのアノード/カソードパッド（A: アノード、C: カソード）が示され、上面に極性マークがあります。特に記載がない限り、許容差は±0.2 mm。

5.2 はんだ付けパターン

推奨されるはんだ付けパッドは図1-5に示されています。パターンには、底面端子に対応する2つの矩形パッド（アノード：1.90 mm x 2.10 mm、カソード：2.10 mm x 1.90 mm）が含まれます。

5.3 極性識別

上面に明確な極性マーク（ノッチまたはドット）があります。カソードは通常、大きい方のパッドです（図1-4参照）。

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

推奨リフロープロファイル（図3-1）はJEDEC規格に準拠しています。主なパラメータ：

• 昇温速度：最大3°C/s
• 予熱：150-200°Cで60-120秒
• 217°C（TL）以上の時間：最大60秒
• ピーク温度（TP）：260°Cで最大10秒
• 冷却速度：最大6°C/s
• 25°CからTPまでの総時間：8分以内

リフローサイクルは2回まで許可されます。手はんだ：こて温度<300°C、<3秒、1回のみ。

6.2 湿気管理

LEDは耐湿性レベルMSL 3です。アルミバッグ開封前：保管条件<30°C / 75% RH、1年以内に使用。開封後：<30°C / 60% RH、24時間以内に使用。これを超えた場合は、使用前に60±5°Cで24時間以上ベークしてください。

6.3 洗浄および取り扱い注意事項

シリコーン封止材は柔らかいため、レンズに機械的圧力を加えないでください。洗浄にはイソプロピルアルコールのみを使用し、超音波洗浄は推奨されません。有機蒸気を放出する接着剤は避けてください。静電気対策は必須です（ESD感度 2000 V HBM）。

7. パッケージおよび注文情報

7.1 パッケージ仕様

各リールには最大4000個収納されています。キャリアテープの寸法は図2-1に指定されており、送り方向インジケータと極性マークが付いています。リール寸法：直径178 mm（ハブ13.5 mm）、幅10.5 mm。帯電防止袋と段ボール箱包装（図2-2～2-5）。

7.2 ラベル情報

各リールには、品番、仕様番号、ロット番号、ビンコード（VFビン、波長ビン、光束ビンを含む）、数量、および日付コードがラベル表示されています。

品番例：RF-AL-T28352H0FR-00（パッケージ、色、光束/波長ビンをコード化）。

8. アプリケーションの提案

このファーレッドLEDは以下の用途に最適です：

• 植物工場：垂直農場での補光照明として、開花と結実を促進します（フィトクロム相互作用）。
• 組織培養：熱損傷のない試験管内増殖用の単色光源。
• 景観照明：庭園や建築物の特徴を強調する深紅色のアクセント照明。
• 一般照明：青色/深赤色LEDと組み合わせて、広スペクトルの園芸用照明器具を構成します。

設計上の考慮事項：

• 過電流を防ぐために、必ず電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。
• はんだパッドに十分な放熱を施し、接合部温度を115°C未満に保ってください。
• アレイ構成の場合、長い配線での電圧降下やVFビンのばらつきによる電流分担の不均衡を考慮してください。
• シリコーンレンズを高濃度の硫黄、塩素、臭素にさらさないでください（制限値：S<100 ppm、単一Br/Cl<900 ppm、総Br+Cl<1500 ppm）。

9. 競合技術との技術比較

標準的な赤色AlGaInP LED（630-660 nm）と比較して、AlGaAsファーレッドLEDは730-740 nm帯域でより高い放射効率を提供します。この波長はフィトクロムPfr応答に特異的に必要であり、標準的な赤色LEDでは達成できません。AlGaAsはまた、遠赤色領域でAlGaInPよりも優れた温度安定性を示しますが、熱管理は依然として重要です。

10. よくある質問

1. このLEDを200 mAで駆動できますか？絶対最大定格は連続180 mAです。熱抵抗を考慮しない場合、200 mAでの駆動は接合部温度定格を超える可能性があります。推奨しません。
2. 標準的な効率（mW/mA）は？150mA時、放射束は約90 mW（標準的な中間ビン）で、約0.6 mW/mAです。効率はドループにより電流とともに低下します。
3. 設計に適したビンを選択するには？波長精度が必要な場合はR25またはR26を選択。輝度の一貫性が必要な場合はFRまたはFR2を選択。直列接続での電圧整合には、狭いVFビンを選んでください。
4. このLEDは一般的なSMT実装装置に対応していますか？はい、PLCC-2パッケージは標準的であり、適切なノズルを使用すればほとんどの装置で取り扱い可能です（シリコーンレンズへの圧力を避けてください）。

11. 実用的なアプリケーション事例

事例：屋内レタス生産
総PPFD 200 µmol/m²/sで青色（450 nm）20%、遠赤色（730 nm）80%のLEDを使用した植物工場では、70%赤色（660 nm）+ 30%青色のスペクトルと比較してレタスの収量が15%増加しました。遠赤色成分は葉の展開を促進し、成長サイクルを加速しました。LEDは120 mAで駆動され（熱制限内に収めるため）、サーマルビアを備えたアルミコアPCBに実装されました。10,000時間経過後も故障は観察されませんでした。

12. 動作原理

本LEDは、GaAs基板上に成長させたダブルヘテロ構造（DH）AlGaAs p-n接合に基づいています。順方向バイアス時、電子と正孔が活性領域で放射再結合し、AlGaAsのバンドギャップ（約1.7 eV、約730 nm）に対応するエネルギーを持つ光子を放出します。PLCCパッケージは反射キャビティを提供して上面から光を取り出し、シリコーンレンズがチップを保護し光取り出し効率を高めます。クラッド層の広いバンドギャップがキャリアを効率的に閉じ込め、高い内部量子効率を実現します。

13. 技術動向と将来展望

ファーレッドLEDの需要は、環境制御型農業の拡大に伴い急速に成長しています。革新の焦点は、壁面プラグ効率（現在約25-35%）の向上と、先進的なパッケージング（例えば、セラミック基板、フリップチップ）による熱抵抗の低減にあります。将来のトレンドとしては、クローズドループスペクトル制御のためのセンサー統合や、青色と遠赤色発光体を単一パッケージに組み合わせたマルチ接合構造が挙げられます。AlGaAs材料系は深赤色領域で依然として支配的であり、ドループ挙動のさらなる改善が期待されています。