PLCC-2 クールホワイトLED データシート - 車載グレード - 光度2240mcd - 視野角120° - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、PLCC-2パッケージを採用した高性能表面実装LEDの仕様を詳細に説明します。このデバイスはクールホワイト光を発し、過酷な環境下での信頼性と性能を考慮して設計されています。主な設計焦点は車載インテリア用途であり、安定した光出力、広い視野角、堅牢な構造が極めて重要です。本LEDは厳格な車載認定基準を満たしており、変動する熱的・電気的条件下での長期性能を保証します。

1.1 中核的利点

本LEDは設計エンジニアにいくつかの重要な利点を提供します。標準20mA駆動電流における2240ミリカンデラ（mcd）の代表光度は、明るい照明を実現します。120度の広い視野角は均一な光分布を保証し、パネルやスイッチのバックライト用途に不可欠です。デバイスはAEC-Q102規格に認定されており、車載用途への適合性が確認されています。さらに、RoHS、REACH、ハロゲンフリー要件を含む主要な環境規制に準拠しており、グローバルな製造と持続可能性目標を支援します。また、硫黄耐性（クラスB1）を備えており、大気汚染物質が存在する環境での長寿命化を図っています。

1.2 ターゲット市場と用途

主なターゲット市場は車載エレクトロニクス分野です。具体的な用途には、インテリア環境照明、計器盤のバックライト、各種スイッチや操作パネルの照明が含まれます。光学的性能、信頼性、規格準拠の組み合わせにより、これらの用途に理想的な選択肢となります。

2. 詳細な技術パラメータ分析

適切な回路設計と熱管理のためには、電気的、光学的、熱的パラメータを十分に理解することが不可欠です。

2.1 測光特性と電気的特性

主要な動作点は順方向電流（I_F）20mAで定義されています。この電流において、代表光度（I_V）は2240 mcd、最小1400 mcd、最大3550 mcdであり、製造バラツキを示しています。順方向電圧（V_F）は代表値で3.1V、範囲は2.5Vから3.75Vです。主波長はCIE 1931色度座標で特徴付けられ、代表値は（0.3, 0.3）です。光度がピーク値の半分に低下する視野角は120度で、許容差は±5°です。

2.2 絶対最大定格

これらの定格は、これを超えると永久損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。最大連続順方向電流は80 mAです。デバイスは非常に短いパルス（t ≤ 10 μs、デューティサイクルD=0.005）に対して250 mAのサージ電流に耐えることができます。最大許容損失は300 mWです。接合部温度は125°Cを超えてはならず、動作温度範囲は-40°Cから+110°Cです。人体モデル（HBM）に基づいて試験された静電気放電（ESD）耐性は8 kVと定格されています。リフロー時の最大はんだ付け温度は260°C、30秒です。

2.3 熱的特性

熱管理はLEDの長寿命と光出力安定性にとって重要です。データシートでは2つの熱抵抗値が規定されています：接合部からはんだ付けポイントまでの実測熱抵抗（R_{th JS real}）は最大130 K/Wであり、電気的方法から導出された値（R_{th JS el}）は最大100 K/Wです。設計者は正確な熱モデリングのために実測値を使用すべきです。順方向電流のディレーティング曲線は、はんだパッド温度が上昇するにつれて最大許容連続電流が減少し、110°Cで31 mAまで低下することを示しています。

3. ビニングシステムの説明

製造バラツキを管理するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

光度は英数字コードシステム（例：L1、M2、BA、CB）を使用してビニングされます。ビンは最小11.2 mcd（L1）から22,400 mcd以上（GA）までの広い範囲をカバーしています。代表品（2240 mcd）はBAビンに分類され、その範囲は1800 mcdから2240 mcdです。データシート表で強調表示されたビンは、この特定製品の可能な出力範囲を示しています。

3.2 色度座標ビニング

クールホワイト色は、CIE 1931色度図上の特定領域内で定義されます。データシートはグラフィカルなビン構造を提供し、特定のビンコード（例：FK0、GK0、HK0、NK0、PK0、FL0）とそれに対応する座標境界をリストしています。これにより、均一な外観を必要とする用途において、定義された許容差内での色の一貫性が保証されます。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、異なる動作条件下でのLEDの挙動に関する洞察を提供します。

4.1 IV曲線と相対光度

順方向電流対順方向電圧のグラフは、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。相対光度対順方向電流の曲線はサブリニアです；電流が増加すると光度は増加しますが比例せず、高電流では発熱増加により効率が低下する可能性があります。

4.2 温度依存性

相対順方向電圧対接合部温度のグラフは負の傾きを持ち、V_Fは温度上昇とともに減少することを意味します。これは半導体のバンドギャップ特性です。相対光度対接合部温度のグラフは、温度が上昇すると光度が減少することを示しており、これはサーマルドループとして知られる現象です。色度座標シフト対接合部温度のグラフは、白色点が温度とともにわずかに変化する可能性を示しており、色が重要な用途において重要です。

4.3 分光分布とパルス耐性

相対分光分布グラフは、クールホワイトの蛍光体変換LEDの発光スペクトルを示し、青色励起ピークと広い黄色蛍光体発光を示しています。許容パルス耐性チャートは、様々なデューティサイクルとパルス幅に対する最大許容非連続パルス電流を定義しており、マルチプレクシングやPWM調光用途に有用です。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 機械的寸法

本LEDは標準的なPLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）表面実装パッケージを使用します。寸法図は、全長、幅、高さ、リード間隔、パッドサイズを含む重要な寸法を提供します。これらの寸法を遵守することは、PCBフットプリント設計と自動実装に必要です。

5.2 推奨はんだパッドレイアウトと極性

信頼性の高いはんだ接合とリフロー中の適切な位置合わせを確保するために、推奨ランドパターン（はんだパッド設計）が提供されています。極性はパッケージの形態で示されます；通常、1本のリードまたはパッケージ本体の切り欠きがカソードを示します。正しい向きは回路動作に不可欠です。

6. はんだ付けと実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

詳細なリフローはんだ付け温度プロファイルが規定されています。ピーク温度は260°Cを超えてはならず、240°C（または同様の液相温度）以上の時間は推奨時間（例：30秒）に制限する必要があります。これは、プラスチックパッケージおよび内部ダイとワイヤボンドへの熱損傷を防ぐためです。

6.2 使用および保管上の注意

一般的な取り扱い上の注意事項には、レンズへの機械的ストレスの回避、適切な接地による静電気放電（ESD）からの保護、乾燥した管理された環境での保管が含まれます。本デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。保管温度範囲は動作範囲（-40°Cから+110°C）と一致します。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

LEDは、自動ピックアンドプレースマシンに適した業界標準のテープ＆リール梱包で供給されます。梱包情報には、リール寸法、テープ幅、ポケット間隔、テープ内の部品の向きが詳細に記載されています。

7.2 品番と発注コード

基本品番は67-11-C70202H-AMです。発注情報には、光度または色度座標の異なるビンを指定するオプションが含まれる場合があり、設計者は用途に必要な正確な性能グレードを選択することができます。

8. アプリケーション設計推奨事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

一定の光出力を得るためには、定電圧源ではなく定電流源でLEDを駆動してください。安定した電源供給があれば、単純な直列抵抗を使用できますが、その値は電源電圧、LEDの順方向電圧（最悪ケースの電流計算には最大V_Fを使用）、および所望の電流（例：20mA）に基づいて計算する必要があります。車載用途では、入力側の過渡電圧サプレッションと逆極性保護を考慮してください。

8.2 熱管理に関する考慮事項

性能と寿命を維持するためには、はんだパッドでの熱を管理してください。熱抵抗値（R_{th JS real}= 130 K/W 最大）を使用して接合部温度上昇を計算します：ΔT_J= P_D* R_{th JS}、ここでP_D= V_F* I_Fです。計算されたT_Jが125°Cを下回ることを確認してください。LEDパッドの下および周囲のPCBに十分な銅箔を配置することで、ヒートシンクとして機能させます。

8.3 光学設計に関する考慮事項

120°の視野角は半値全幅（FWHM）値です。より狭いビームを必要とする用途では、二次光学系（レンズ）が必要になる場合があります。代表的なCIE座標（0.3, 0.3）はクールホワイト点に対応します。複数のLEDをアレイで使用する場合、同じまたは隣接する色度ビンから部品を選択し、目に見える色の不一致を避けてください。

9. 技術比較と差別化

一般的な非車載用PLCC-2 LEDと比較して、本デバイスの主な差別化要因は、AEC-Q102認定、硫黄耐性、および拡張された車載温度範囲（-40°Cから+110°C）での保証された性能です。2240mcdの代表光度は、そのパッケージサイズと駆動電流において競争力があります。包括的なビニング構造により、システムレベルの性能をより厳密に制御することが可能です。

10. よくあるご質問（FAQ）

10.1 推奨駆動電流は？

標準試験および代表動作条件は20mAです。最大連続電流は80mAですが、20mA以上で動作すると接合部温度が上昇し、発光効率と長期信頼性が低下する可能性があります。周囲温度が高い環境で動作する場合は、常にディレーティング曲線を参照してください。

10.2 光度ビンコードはどのように解釈すればよいですか？

ビンコード（例：BA）は、最小および最大の光度範囲を定義します。発注時にはビンコードを指定することができ、その特定の範囲内の光度を持つLEDを受け取ることが保証されます。これは、マルチLED設計で均一な輝度を実現するために重要です。

10.3 このLEDはPWM調光に使用できますか？

はい、パルス幅変調（PWM）を使用してLEDを調光することができます。PWM信号のピーク電流とデューティサイクルが規定限界を超えないことを確認するために、許容パルス耐性チャートを参照する必要があります。PWM周波数は、目に見えるちらつきを避けるために十分に高くする必要があります（通常 >200Hz）。

11. 実践的設計ケーススタディ

本LEDを10個使用して、車載空調操作パネルのバックライトを設計する場合を考えます。設計目標は、周囲温度85°Cまでの環境で均一な輝度を実現することです。ステップ1：一貫性を確保するため、同じ光度ビン（例：BA）および色度ビンからLEDを選択します。ステップ2：LEDあたり20mAを供給する定電流駆動回路を設計します。ステップ3：熱解析を実行します：20mA、代表V_F3.1Vでは、LEDあたりの消費電力は62mWです。R_{th JS real}が130 K/Wの場合、はんだパッドから接合部までの温度上昇は約8°Cです。PCB設計ではんだパッド温度を90°C（最大周囲温度より5°C高い）に保てる場合、接合部温度は約98°Cとなり、125°Cの制限内に収まります。ステップ4：放熱のための十分な銅箔を持つPCBレイアウトを作成し、信頼性の高いはんだ付けのために推奨パッドレイアウトに従います。

12. 動作原理

これは蛍光体変換型白色LEDです。コアとなる半導体チップは順方向バイアス時に青色光を発します（エレクトロルミネセンス）。この青色光が、チップ上または近くの黄色（または黄色と赤色）の蛍光体コーティングを励起します。残存する青色光と蛍光体からの広帯域黄色光が混合され、白色光として知覚されます。青色光と蛍光体変換光の特定の比率が相関色温度（CCT）を決定し、この場合クールホワイトの外観をもたらします。

13. 技術トレンド

車載LED照明の一般的なトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン数の向上）、視覚的魅力を高めるための改良された演色性（CRI）、および高温接合部温度でのより高い信頼性に向かっています。高度な照明モジュールでは、駆動回路と複数のLEDチップを単一パッケージ内に統合することも一般的です。さらに、硫黄、湿気、熱サイクルなどの過酷な環境要因に対するさらなる耐性を持つLEDの開発に焦点が当てられており、次世代車両の進化する要求に応えようとしています。