1608-UG0100M-AM グリーンLED データシート - PLCC-2パッケージ - 1.6x0.8mm - 2.65V @10mA - 120° 視野角 - 技術文書

1. 製品概要

1608-UG0100M-AMは、表面実装用途向けに設計された高輝度グリーン発光ダイオード(LED)です。SMD LEDにおいて一般的で信頼性の高いフォームファクタであるPLCC-2(Plastic Leaded Chip Carrier)パッケージを採用しています。この部品の主な用途は自動車内装照明であり、過酷な環境下での信頼性と性能に対する厳格な要件を満たす設計であることを示しています。コンパクトな1608フットプリント(1.6mm x 0.8mm)により、均一で明るいグリーン照明が必要なスペースに制約のある設計に適しています。

このLEDの中核的な利点は、標準駆動電流10mAにおける700ミリカンデラ(mcd)という高い典型的な光度と、広い120度の視野角を兼ね備えている点です。これにより、ダッシュボードのバックライト、スイッチ照明、または間接照明など、様々な角度からの視認性が確保され、これは極めて重要です。さらに、この部品は自動車用途における個別半導体の重要な基準であるAEC-Q101規格に準拠しており、自動車産業が要求する極端な温度、振動、長寿命性に耐えることが保証されています。RoHS、REACH、ハロゲンフリー指令への準拠により、環境に優しく、グローバル市場に適しています。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 測光・電気的特性

主要な動作パラメータは、標準条件(通常、接合部温度25°C、順方向電流10mA)におけるLEDの性能を定義します。光度 (Iv)は、典型的な値が700 mcd、最小値が520 mcd、最大値が820 mcdと規定されています。測定許容差は8%です。このパラメータは、人間の目で見た光出力の知覚される明るさです。

The順方向電圧 (Vf)は、10mAにおいて典型的に2.65Vを測定し、範囲は2.25Vから3.25Vです。±0.05Vの厳密な測定許容差が規定されています。LED両端のこの電圧降下は、電力損失の計算と電流制限回路の設計に不可欠です。主波長 (λd)は、知覚される色を定義し、525nm(グリーン)を中心とし、範囲は520nmから530nm、許容差は±1nmです。

The視野角は120度であり、光度がピーク値の半分に低下するオフアクシス角度(半値全幅 - FWHM)として定義されます。±5度の許容差が認められています。

2.2 絶対最大定格と熱管理

これらの定格は、永久損傷が発生する可能性のある限界を定義します。絶対最大順方向電流 (IF)は30mA DCです。より高いサージ電流 (IFM)50mAは、低いデューティサイクル(0.005)で非常に短いパルス(≤10μs)に対して許容されます。このデバイスは逆電圧動作用には設計されていません。

熱管理はLEDの長寿命にとって重要です。最大接合部温度 (Tj)は125°Cです。この部品は-40°Cから+110°Cの周囲温度で動作できます。熱抵抗 (Rth JS)には2つの値が提供されています：210 K/W(実測値)と190 K/W(電気的計算値)。このパラメータは、半導体接合部からはんだ付け点へ熱がどれだけ効果的に伝わるかを示します。値が低いほど優れています。電力損失 (Pd)の最大値は97.5 mWで、最大順方向電圧と電流を使用して計算されます。

このデバイスは最大2 kV(人体モデル)までのESD保護を備え、260°Cのリフローはんだ付けピーク温度を30秒間耐えることができます。

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは性能ビンに分類されます。このデータシートでは、3つの主要パラメータのビンを定義しています。

3.1 光度ビニング

光度は文字(Q, R, S, T, U, V, A, B)と数字(1, 2, 3)でグループ化され、各ビンは特定のmcd範囲をカバーします。1608-UG0100M-AMの場合、典型的な700mcd仕様に対応する出力ビンが強調表示されています。これは、特定の製造ロットに応じて、U2(520-610 mcd)およびU3(610-710 mcd)またはV1(710-820 mcd)ビン内に収まります。

3.2 主波長ビニング

色の一貫性は、主波長ビンを通じて管理されます。ビンは、最小および最大波長(ナノメートル)を表す4桁のコードで定義されます。このグリーンLEDの場合、関連するビンは520-535nmの範囲にあり、525nmの典型的な部品の特定のビンはおそらく2025(520-525nm)または2530(525-530nm)です。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、最小および最大電圧を0.1V単位で表す4桁のコードを使用してビニングされます(例：2225は2.2Vから2.5Vを意味します)。典型的なVfが2.65Vの場合、対応するビンは2527(2.50-2.75V)または2730(2.75-3.00V)となります。Vfビンを知ることは、特に複数のLED間で均一な輝度を必要とするアプリケーションにおいて、精密な駆動回路の設計に役立ちます。

4. 性能曲線分析

提供されているグラフは、様々な条件下でのLEDの挙動について深い洞察を提供します。

4.1 IV特性と相対光度

The順方向電流 vs. 順方向電圧グラフは、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。10mAでは、電圧は約2.65Vです。この曲線により、設計者は他の駆動電流でのVfを推定できます。相対光度 vs. 順方向電流グラフは、光出力がある点まで電流とともに超線形的に増加することを示しています。より高い電流で駆動すると輝度は増加しますが、熱も増加し、光束減衰を加速する可能性があります。

4.2 温度依存性

The相対光度 vs. 接合部温度グラフは重要です。これは、接合部温度が上昇すると光出力が減少することを示しています。これは熱消光として知られています。信頼性の高い性能のためには、効果的な放熱と適切な駆動電流管理により接合部温度を低く保つことが不可欠です。相対順方向電圧 vs. 接合部温度グラフは負の温度係数を示しています。Vfは温度が上昇すると減少します。この特性は、温度センシングに使用されることがあります。

The主波長 vs. 接合部温度グラフは、温度変化に伴う色のわずかなシフト(通常数ナノメートル)を示しており、色が重要なアプリケーションにおいて重要です。

4.3 デレーティングとパルス動作

The順方向電流デレーティング曲線は、はんだパッド温度に基づく最大許容連続順方向電流を規定します。パッド温度が上昇すると、許容電流は直線的に減少し、110°Cで30mAに達します。グラフは、3mA以下の電流を使用しないことを明示しています。許容パルス処理能力チャートは、非常に短いパルス幅(マイクロ秒からミリ秒)の場合、デューティサイクルが過熱を防ぐのに十分低ければ、LEDは30mA DC最大値を大幅に超える電流を扱えることを示しています。

4.4 分光分布

The相対分光分布グラフは、各波長で放出される光の強度をプロットしています。グリーンLEDの場合、これはグリーン領域(~525nm)にピークを持ち、他の色帯域での放射はほとんどありません。このピークの狭さが色純度に寄与します。放射の典型的な指向特性図(極座標プロット)は、120度の視野角を視覚的に表し、強度が空間的にどのように分布するかを示しています。

5. 機械的仕様、パッケージング・実装情報

5.1 機械的寸法と極性

この部品は、1608(1.6mm x 0.8mm)フットプリントの標準的なPLCC-2表面実装パッケージを使用しています。機械図面(PDF参照)には、パッケージ本体、リード位置、レンズの正確な寸法が記載されています。正しい極性が不可欠です。PLCC-2パッケージは通常、マークされたカソード(レンズ上の切り欠き、ドット、またはグリーンマーク、またはパッケージの面取りされたコーナー)を持ちます。推奨されるはんだパッドレイアウトは、リフロー中に適切なはんだ接合部の形成と熱緩和を確保します。

5.2 はんだ付けと実装ガイドライン

このLEDは、ピーク温度260°Cで30秒間のリフローはんだ付けに適格であり、これは無鉛はんだ付けの一般的なIPC標準に準拠しています。熱衝撃を避けるために、詳細なリフロープロファイルに従う必要があります。注意事項には、レンズへの機械的ストレスの回避、光学面の汚染防止、適切なはんだペーストとステンシル設計の使用の確保が含まれます。湿気感受性レベル(MSL)は2であり、リフロー前にベーキングが必要になる前に、部品を≤30°C/60% RHで最大1年間保管できることを意味します。

5.3 パッケージングと発注情報

この部品は、自動実装用にテープ&リールで供給されます。パッケージング情報には、リール寸法、テープ幅、ポケット間隔、および向きが指定されています。品番1608-UG0100M-AMは、おそらく次のようなコーディング規則に従っています：1608はサイズ、Uは色(おそらくUltragreen)、Gはグリーン、0100は強度またはバージョンに関連、Mはパッケージングを示し、AMはおそらく自動車グレードを示します。発注情報には、正確な性能特性が提供されるように、光度、波長、順方向電圧に必要なビンコードが指定されます。

6. アプリケーションノートと設計上の考慮点

6.1 主な用途：自動車内装照明

このLEDは、自動車内装照明向けに明示的に設計されています。これには、計器クラスターバックライト、センターコンソールボタン、フットウェル間接照明、ドアハンドル照明、ギアシフトインジケーターなどのアプリケーションが含まれます。AEC-Q101認定、広い動作温度範囲(-40°Cから+110°C)、および高い信頼性により、故障が許されないこれらの過酷な環境に適しています。

6.2 回路設計上の考慮点

電流駆動：LEDは電流駆動デバイスです。熱暴走を防ぐために、定電流源または電圧源と直列の電流制限抵抗が必須です。設計は、ビニングの変動を考慮して、典型的なVfと希望するIfに基づくべきです。

熱設計：PCBレイアウトには、十分な熱緩和を組み込む必要があります。はんだパッド、特に存在する場合はサーマルパッドは、熱を放散するために銅面に接続する必要があります。順方向電流は、予想される動作周囲温度とPCBの熱抵抗に応じてデレーティングする必要があります。

ESD保護：LEDは2kV HBM ESD保護を備えていますが、自動車のワイヤーハーネスなど、より高いESDイベントが発生しやすい環境では、追加の外部保護(TVSダイオードや抵抗など)が必要になる場合があります。

6.3 光学設計上の考慮点

120度の視野角は、直接視認または導光板や拡散板と併用する場合に適しています。より焦点を絞ったビームを必要とするアプリケーションでは、二次光学(レンズ)が必要になります。グリーン色はステータスインジケーターに効果的であり、マルチカラーディスプレイ用に他の色と組み合わせて使用されることがよくあります。

7. 技術比較と差別化

標準的な民生用グリーンLEDと比較して、1608-UG0100M-AMの主な差別化要因は、その自動車認定(AEC-Q101)です。これには、高温動作寿命(HTOL)、温度サイクル、耐湿性、および汎用部品が受けない他のストレスに対する厳格なテストが含まれます。その典型的な光度700mcdは、そのパッケージサイズにおいて競争力があります。PLCC-2パッケージは、0402などのより小さなチップサイズパッケージと比較して、より優れたリード剛性と潜在的に優れた熱性能を提供し、自動車の振動に対してより頑丈です。指定されたビニング構造は、設計者に予測可能な性能パラメータを提供し、複数のユニット間で色と明るさの一致が重要な自動車照明システムにおいて一貫性を維持するために不可欠です。

8. よくある質問 (FAQ)

Q: このLEDの最小駆動電流は何ですか？

A: データシートは3mA以下の電流は使用しないでくださいと明示しています。順方向電流(IF)の最小定格は3mAです。これ以下で動作させると、不安定または光出力が得られない可能性があります。

Q: 抵抗なしで3.3V電源でこのLEDを駆動できますか？

A: いいえ。典型的なVfが2.65Vであるため、3.3Vに直接接続すると、制御されない電流がLEDを通って流れようとし、おそらく30mAの絶対最大定格を超え、即座に故障を引き起こします。電流制限抵抗または定電流ドライバーが常に必要です。

Q: 光度ビンコードU2はどのように解釈すればよいですか？

A: ビンコードU2は、ビニングテーブルで定義された特定の光度範囲を指します。グループUの場合、ビン2は、標準条件(IF=10mA、Tj=25°C)で測定した場合、最小520 mcd、最大610 mcdに対応します。

Q: このLEDは自動車外装照明に適していますか？

A: データシートは用途として自動車内装照明を指定しています。外装照明(例：テールライト、ターンシグナル)には通常、異なるパッケージ、より高い電力、異なる色、および湿気侵入や耐UV性に対する異なる認定テストが必要です。この部品は外装使用向けには指定されていません。

Q: 実測と電気的熱抵抗値の違いは何ですか？

A: 実測熱抵抗(210 K/W)は、物理的方法(例：温度センサー)を使用して直接測定されます。電気的熱抵抗(190 K/W)は、温度による順方向電圧の変化を測定することによって間接的に計算されます(Vf温度係数を使用)。電気的方法はしばしばより高速ですが、異なる仮定を持つことがあります。保守的な熱設計のためには、より高い(実測)値を使用すべきです。

9. 実践的な設計・使用例

例1: ダッシュボードスイッチバックライト。設計者は、10個のグリーンインジケータースイッチを点灯させる必要があります。彼らは、車内の5Vレールから各LEDを10mAで駆動する計画です。典型的なVfが2.65Vの場合、必要な直列抵抗値はR = (5V - 2.65V) / 0.01A = 235オームです。標準的な240オームの抵抗が選択されます。各抵抗での電力損失は(5V-2.65V)*0.01A = 0.0235Wであるため、小さな1/10W抵抗で十分です。PCBレイアウトでは、LEDと抵抗を近くに配置し、LEDのはんだパッドの下に熱ビアを設けて内部グランドプレーンに接続し、熱を拡散させます。

例2: 調光用パルス幅変調(PWM)。輝度制御が必要な間接照明の場合、LEDはPWM信号で駆動できます。オンパルス中の順方向電流は、より高いピーク輝度を達成するために15-20mAに設定でき、平均電流(したがって輝度と熱)はデューティサイクルによって制御されます。選択したパルス幅とピーク電流が選択したデューティサイクルに対して安全限界内にあることを確認するために、パルス処理能力チャートを参照する必要があります。

10. 動作原理と技術動向

10.1 基本的な動作原理

発光ダイオード(LED)は、半導体p-n接合ダイオードです。順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子が活性領域でp型材料からの正孔と再結合します。この再結合により、エネルギーが光子(光)の形で放出されます。放出される光の特定の波長(色)は、使用される半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決定されます(例：グリーン用の窒化インジウムガリウム)。PLCCパッケージは、半導体ダイを収納し、リードを介して電気的接続を提供し、光出力を形成しダイを保護する成形プラスチックレンズを含みます。

10.2 業界動向

自動車内装照明用LEDの動向は、より高い効率(ワット当たりのルーメン)に向かっており、これにより電力消費と熱負荷が減少します。また、より目立たない照明とより緊密な統合のためのより小さなパッケージサイズ(例：1006/0402)への移行もあります。先進的な機能には、簡素化された制御のためのLEDパッケージ内に統合されたドライバーICが含まれます。さらに、広い温度範囲にわたる正確で一貫した演色性に対する需要が高まっており、蛍光体技術(白色LED用)およびエピタキシャルウェーハ成長の一貫性(このグリーンLEDのような単色LED用)の改善を促進しています。動的なマルチカラーゾーンを持つより洗練された間接照明への要請も、より厳密なビニングとより優れた性能安定性を持つLEDの開発に影響を与えています。