PLCC-2 クールホワイトLED データシート - 120度視野角 - 3.1V 標準 - 20mA - 車載グレード

1. 製品概要

本資料は、PLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）パッケージを採用した高輝度表面実装LEDコンポーネントの仕様を詳細に説明します。このデバイスは、主に過酷な車載インテリア環境向けに設計されており、広い温度範囲で信頼性の高い性能を提供します。その中核的な利点は、光束出力、広い視野角、車載グレードの信頼性基準を満たす堅牢な構造のバランスの取れた組み合わせにあります。

このLEDは、CIE 1931色度座標が標準で(0.3, 0.3)のクールホワイト光を発光します。計器盤バックライト、スイッチ照明、インジケータクラスターなど、限られた空間で一貫した明るい照明を必要とするアプリケーションを対象としています。AEC-Q102、RoHS、REACHへの準拠は、厳格な品質および環境要件を有する現代の電子アセンブリへの適合性を裏付けています。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 測光・電気的特性

主要な動作パラメータは、標準試験電流20mAで定義されています。標準光度は1800ミリカンデラ（mcd）で、保証最小値は1400 mcd、生産ビンに応じて最大3550 mcdまでとなります。順方向電圧（V_F）は標準で3.1V、最小2.5Vから最大3.75Vの範囲です。このパラメータは、回路設計における電流制限抵抗値の計算に極めて重要です。

本デバイスは、光度がピーク軸値の半分に低下する全角として定義される120度という非常に広い視野角を特徴とします。これにより、パネルやスイッチ照明に不可欠な均一な光分布が保証されます。

2.2 絶対最大定格

これらの定格は、永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。絶対最大連続順方向電流は30 mAです。デバイスは、極低デューティサイクル（0.005）でパルス幅≤10 µsの条件下、最大250 mAまでの短時間電流サージに耐えることができます。接合部温度は125°Cを超えてはなりません。動作および保管温度範囲は-40°Cから+110°Cと規定されており、車載グレードの堅牢性を確認しています。静電気放電（ESD）保護は8 kV（人体モデル）に定格されています。

2.3 熱特性

熱管理は、LEDの長寿命と性能安定性にとって重要です。接合部からはんだ付け点までの熱抵抗は、実熱抵抗（R_{th JS real}）130 K/Wと電気的熱抵抗（R_{th JS el}）100 K/Wの2つの方法で規定されています。このパラメータは、半導体接合部から熱がどれだけ効果的に伝導されるかを示します。デレーティング曲線に示すように、はんだパッド温度を安全限界内に維持するためには、十分な放熱対策を施した適切なPCBレイアウトが必要です。

3. 性能曲線分析

3.1 順方向電流対電圧（I-V曲線）

提供されるグラフは、25°Cにおける順方向電流と順方向電圧の関係を示しています。この曲線は非線形であり、ダイオードに典型的な特性です。定格20mAでは、電圧は約3.1Vを中心としています。設計者は、安定した光出力を得るために、電圧ではなく安定した電流を供給する駆動回路を確保するために、この曲線を使用する必要があります。

3.2 光出力対電流および温度

相対光度は順方向電流とともに増加しますが、準線形の関係を示し、電流制御の必要性を強調しています。さらに重要なことに、相対光度対接合部温度を示すグラフは、負の温度係数を実証しています。接合部温度が上昇すると、光出力は減少します。最大接合部温度125°Cでは、出力は25°C時の値の約40〜50%にしかならない可能性があります。この熱消光効果は、熱設計において考慮されなければなりません。

3.3 色度安定性

グラフは、順方向電流および接合部温度に対するCIE x座標とy座標のシフトを示しています。シフトは存在しますが、比較的小さく（温度で±〜0.01、電流ではそれ以下）、様々な動作条件下での良好な色安定性を示しており、色の一貫性が重要なアプリケーションにとって不可欠です。

3.4 スペクトル分布と放射パターン

相対スペクトル分布曲線は、蛍光体変換白色LEDに特徴的な青色波長領域にピークを示し、蛍光体からの黄色/緑色領域に広い二次ピークを示します。放射パターン図は、ランバート型の放射プロファイルを確認し、広い120度視野角をもたらしています。

4. ビニングシステムの説明

本製品は、生産ロット内の一貫性を確保するために、性能グループまたはビンに分類されて提供されます。

4.1 光度ビニング

低出力ビン（例：L1: 11.2-14 mcd）から超高出力ビン（例：GA: 18000-22400 mcd）まで、包括的なビニング構造が定義されています。この特定の型番（67-11-C70200H-AM）では、強調表示された標準出力ビンはABであり、これは1400から1800 mcdの光度範囲に対応します。これにより、設計者はアプリケーションに適した輝度グレードを選択することができます。

4.2 色ビニング

データシートは標準白色ビン構造図を参照しています（提供された抜粋では完全には詳細化されていません）。通常、このような図は、色度図上の定義された四角形または領域内にCIE x座標とy座標をプロットします。LEDは、その色度座標がこの領域内のどこに位置するかに基づいてビンに分類され、特性セクションで記載されているように、通常±0.005以内の厳密な色公差が保証されます。

5. 機械的・梱包情報

5.1 外形寸法

本コンポーネントは、標準のPLCC-2表面実装パッケージを使用します。機械図面（目次で参照）には、正確な長さ、幅、高さ、リード間隔、および公差が規定されています。この情報は、PCBフットプリント設計およびアセンブリ内での適切なフィットを確保するために重要です。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

専用セクションでは、PCB向けの推奨ランドパターン（はんだパッド形状）が提供されています。このガイドラインに従うことは、信頼性の高いはんだ接合の達成、リフロー中の適切な自己位置合わせ、およびデバイスからPCBへの効果的な熱伝達にとって不可欠です。

5.3 極性識別

PLCC-2パッケージは通常、カソード（負極）ピンを示すために印が付けられた角または面取りが施されています。デバイスが機能するためには、実装時に正しい極性方向が必須です。

6. はんだ付け・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

データシートでは、最大はんだ付け温度を30秒間260°Cと規定しています。これは、標準リフロー工程中にはんだ接合部で測定されるピーク温度を指します。プリヒート、ソーク、リフロー、冷却の各段階を含む典型的なリフロープロファイルに従い、プラスチックパッケージや内部ダイアタッチへの損傷を防ぐために、部品リードの温度がこの限界を超えないようにする必要があります。

6.2 使用上の注意

一般的な取り扱い上の注意事項には、組立中のESD安全対策の使用、レンズへの機械的ストレスの回避、光学面の汚染防止が含まれます。本デバイスは逆電圧動作用に設計されていません。

6.3 保管条件

保管温度範囲は-40°Cから+110°Cです。さらに、湿気感受性レベル（MSL）はレベル2に定格されています。これは、コンポーネントを乾燥環境（通常は相対湿度<60%以下）で最大1年間保管できることを意味します。防湿バッグが開封された場合または保管期限を超えた場合は、リフローはんだ付け前に部品をベーキングして吸湿を除去し、ポップコーン現象（蒸気圧によるパッケージ割れ）を防止する必要があります。

7. アプリケーション推奨事項

7.1 代表的なアプリケーション回路

最も一般的な駆動方法は、定電流源または電圧レールからの単純な直列抵抗です。抵抗値は R = (V_supply- V_F) / I_F として計算されます。標準V_F3.1V、目標電流20mA、電源5Vを使用する場合、抵抗値は (5V - 3.1V) / 0.02A = 95オームとなります。少なくとも (5V-3.1V)*0.02A = 0.038W に定格された抵抗を選択し、安全マージンのためにより高いワット数（例：1/8Wまたは1/4W）のものを選ぶべきです。

7.2 設計上の考慮点

• 熱管理：順方向電流デレーティング曲線を使用してください。高温環境での連続動作では、はんだ付け点温度を110°C以下に保つために電流を減らさなければなりません（最大電流30mAの条件）。はんだパッドの下および周囲に十分な銅面積を確保して放熱することが必要です。
• 電流制御：安定した光出力を確保し、熱暴走を防ぐために、固定電圧ではなく制御された電流でLEDを駆動してください。
• 光学設計：広い120度のビームは拡散照明に適しています。集光が必要な場合は、二次光学系（レンズ）が必要となります。
• ESD保護：本デバイスは8kV HBM保護を有していますが、車載環境の敏感なラインに追加の過渡電圧抑制を組み込むことは良い慣行です。

8. 技術比較・差別化

一般的なPLCC-2 LEDと比較して、本デバイスの主な差別化要因は、そのAEC-Q102認定および拡張された動作温度範囲（-40°C から +110°C）です。これらは民生グレードのLEDには典型的ではなく、車載認証にとって不可欠です。規定されたESD定格（8kV）も多くの標準部品よりも高くなっています。詳細なビニング構造は、メーカーに予測可能な性能を提供し、一貫性が最も重要となる大量生産において極めて重要です。

9. よくある質問（FAQ）

Q: 標準定格と最大定格の違いは何ですか？

A: 標準は、標準条件下での期待平均値です。最大（または最小）は保証限界値であり、すべてのデバイスはデータシート仕様に従ってこれらの範囲内で動作します。

Q: このLEDを30mAで連続駆動できますか？

A: デレーティング曲線に従って、はんだパッド温度（T_S）を110°C以下に維持できる場合に限ります。より高い温度では、電流を減らさなければなりません。信頼性の高い長期動作のためには、標準の20mA以下での駆動を推奨します。

Q: 色度座標は(0.3, 0.3)です。これは純白ですか？

A: CIE 1931色度図上では、点(0.33, 0.33)はしばしば等エネルギー白色点と見なされます。(0.3, 0.3)の座標は、青/緑側にわずかにシフトしたクールホワイトを示しており、これはディスプレイバックライト用として一般的で望ましい色調です。

Q: MSL 2は私の生産工程にとって何を意味しますか？

A: MSL 2コンポーネントは、≤30°C/60% RHで保管した場合、フロアライフが1年です。バッグを開封した後は、指定された時間内（例：168時間）に使用するか、リフロー前にベーキングして吸湿を除去する必要があります。

10. 動作原理

これは蛍光体変換白色LEDです。コアとなる半導体チップは、電流がそのp-n接合を横断するときに青色光を発します（エレクトロルミネセンス）。この青色光は、チップ上またはその近くに堆積された黄色（または黄色と赤色）の蛍光体材料の層に衝突します。蛍光体は青色光子の一部を吸収し、より長い波長の黄色/赤色光として再放出します。残りの青色光と変換された黄色/赤色光の組み合わせが、人間の目には白色光として知覚されます。正確な色合い（クールホワイト、ニュートラルホワイト、ウォームホワイト）は、蛍光体の混合と組成によって決定されます。

11. 業界動向

車載照明市場は、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、視認性向上のための改良された演色評価数（CRI）、およびより高い信頼性を要求し続けています。LEDとドライバIC、センサーをスマート照明モジュールに統合する動きが成長傾向にあります。さらに、標準化されたより小さなパッケージフットプリントとより高い電力密度への推進がありますが、PLCCパッケージは、インテリア照明などの中電力アプリケーションにおけるコスト効率と実証された信頼性から依然として人気があります。