PLCC-2 LED 67-11-IB0100L-AM データシート - アイスブルー - 120度視野角 - 3.1V - 10mA - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、PLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）表面実装パッケージを採用した高輝度アイスブルーLEDの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、過酷な環境下での信頼性と性能を追求して設計されており、広い120度の視野角を特徴とし、自動車部品向けの厳格なAEC-Q101規格に適合しています。主な設計目的は、様々な電気的・熱的条件下でも長寿命と安定性を確保しつつ、自動車内装用途に一貫した鮮やかな照明を提供することです。

1.1 中核的利点

• 高輝度効率：標準順電流10mAにおいて、典型的な光度300ミリカンデラ（mcd）を実現し、明るく視認性の高い出力を確保します。
• 広角照明：120度の視野角により、広く均一な光分布を提供し、バックライトパネルやインジケータに最適です。
• 自動車グレードの信頼性：AEC-Q101認定は、広範な温度変動や振動を含む自動車電子機器の過酷な環境条件への適合性を確認しています。
• 堅牢なESD保護：最大8kV（人体モデル）までの静電気放電（ESD）に耐え、取り扱いおよび組立時の堅牢性を向上させます。
• 環境規制対応：本製品はRoHS（有害物質使用制限指令）およびREACH規制に準拠しており、世界的な環境基準をサポートします。

1.2 ターゲット市場と用途

本LEDは、特に自動車電子機器市場をターゲットとしています。主な用途分野は以下の通りです：

• 自動車内装照明：フットウェル、ドアハンドル、カップホルダー、および一般的な室内の環境照明。
• スイッチバックライト：ダッシュボード、センターコンソール、ステアリングホイール上のボタンやコントロールの視認性を明確にします。
• 計器盤インジケータ：運転席計器盤内の警告灯、状態表示灯、メーターのバックライトに使用されます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 測光・電気的特性

動作パラメータは、標準試験条件（Ts=25℃）におけるLEDの性能を定義します。

• 順電流（I_F）：推奨動作電流は10mAで、絶対最大定格は20mAです。動作には最低2mAの電流が必要です。
• 光度（I_V）：10mA時、光度は標準的に355 mcdに達し、標準ビンでは保証最小値140 mcd、最大値560 mcdです。測定許容差は±8%です。
• 順電圧（V_F）：10mA時、典型的に3.1Vで、最小2.75Vから最大3.75Vの範囲です。順電圧は負の温度係数を持ち、接合温度の上昇とともに低下します。
• 視野角（φ）：光度がピーク値の半分に低下する全角として定義されます。本LEDは、広い120度 ± 5度の視野角を提供します。
• 色度座標（CIE x, y）：典型的な色点は（0.18, 0.23）で、アイスブルーの色調を定義します。これらの座標の許容差は±0.005です。

2.2 熱特性

熱管理は、LEDの長寿命と性能安定性にとって極めて重要です。

• 熱抵抗（R_{th JS}）：接合部からはんだ付け点までの熱抵抗は、2つの値で規定されています：130 K/W（実測値）および100 K/W（電気的計算値）。このパラメータは、LEDチップからPCBへの熱伝達の効率を示します。
• 接合温度（T_J）：許容最大接合温度は125℃です。この限界を超えると、永久劣化を引き起こす可能性があります。
• 動作・保管温度：本デバイスは、-40℃から+110℃までの連続動作に対応しており、世界中の自動車用途に適しています。

2.3 絶対最大定格

これらは、永久損傷を防ぐために、いかなる条件下でも超えてはならないストレス限界です。

• 消費電力（P_d）：最大75 mW。
• サージ電流（I_FM）：低デューティサイクル（D=0.005）で、持続時間≤10μsの300mAパルスに耐えることができます。
• 逆電圧（V_R）：このLEDは逆バイアス動作用に設計されていません。逆電圧を印加すると、即座に故障する可能性があります。
• はんだ付け温度：ピーク温度260℃で最大30秒間のリフローはんだ付けに耐えることができ、標準的な鉛フリーはんだ付けプロセスと互換性があります。

3. 性能曲線分析

3.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

グラフは非線形の関係を示しています。順電圧は電流とともに増加しますが、負の温度係数を示します。設計者は、電流制限回路を設計する際にこれを考慮する必要があります。動作中にLEDが加熱されるとV_Fは低下するためです。

3.2 相対光度対順電流

光出力は、低電流範囲では電流に対してほぼ線形ですが、最大定格（20mA）に近づく電流では効率低下（効率の低下）の兆候を示す可能性があります。最適な効率と寿命のためには、典型的な10mA以下での動作が推奨されます。

3.3 相対光度対接合温度

光度は接合温度の上昇とともに低下します。グラフは、T_Jが140℃に近づくと、出力が室温時の値の約40%まで低下する可能性があることを示しています。これは、輝度を維持するための効果的なPCB熱設計（サーマルビア、十分な銅面積の使用）の重要性を強調しています。

3.4 色度シフト

順電流と接合温度の両方がLEDの色度座標に影響を与えます。ΔCIE-xおよびΔCIE-yのグラフは、わずかなシフトを示しています。シフトは小さな範囲内ですが、異なる動作条件や複数のLEDアレイにおいて厳密な色の一貫性を必要とする用途では考慮する必要があります。

3.5 順電流デレーティング曲線

この重要なグラフは、はんだパッド温度（T_S）に基づく許容最大連続順電流を定義します。T_Sが上昇すると、接合温度を125℃以下に保つために、許容される最大I_Fを低減しなければなりません。例えば、T_Sが110℃の場合、最大I_Fは20mAです。この曲線は、最終用途における安全な動作条件を決定するために不可欠です。

3.6 許容パルス処理能力

グラフは、パルス幅（t_p）、デューティサイクル（D）、および許容ピークパルス電流（I_FA）の関係を示しています。低デューティサイクル（0.005）での非常に短いパルス（例：10μs）の場合、LEDは最大300mAまでの電流を処理できます。これは、ストロボやパルス信号機能の設計に役立ちます。

3.7 分光分布

相対分光分布グラフは、アイスブルーLEDに特徴的なピーク波長を示しています。狭く支配的なピークは色純度を保証します。赤色または緑色領域に顕著な二次ピークがないことは、意図した色出力を確認します。

4. 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は主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

4.1 光度ビニング

LEDは、10mAで測定された光度に基づいて多数のビン（L1からGAまで）に分類されます。各ビンは対数目盛で特定の範囲をカバーします（例：T1: 280-355 mcd, T2: 355-450 mcd）。データシートは、この特定の製品バリアントの可能な出力ビンを強調しています。設計者は、複数のLEDを使用するアセンブリで輝度の均一性を保証するために、発注時に必要なビンを指定しなければなりません。

4.2 色ビニング

標準的なアイスブルー色ビン構造は、CIE 1931色度図内で定義されています。提供された表は、対応するCIE xおよびy座標の境界を持つ特定のビンコード（例：CM0, CL3）をリストしています。これにより、ほぼ同一の色点を持つLEDを選択することができ、隣接するLED間の色の不一致が視覚的に許容されないバックライトなどの用途では極めて重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 機械的寸法

PLCC-2パッケージは標準的な表面実装設計です。寸法図（PDF参照）には、本体の長さ、幅、高さ、リード間隔、パッド位置などの重要な寸法が記載されています。これらの寸法を遵守することは、PCBフットプリント設計および自動実装機による組立において極めて重要です。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

推奨されるPCBランドパターン（はんだパッド）設計が提供されています。このパターンは、リフローはんだ付け時の信頼性の高いはんだ接合部の形成に最適化されており、PCBへの適切な機械的固定および熱伝導を確保します。この推奨に従うことで、トゥームストーニングや不良はんだ接続を防ぐのに役立ちます。

5.3 極性識別

PLCC-2パッケージは通常、デバイス本体の一角に成形された切り欠きまたは陰極マークがあります。PCB組立時に正しい極性方向を確保することは、LEDが機能するために不可欠です。逆電圧の印加は禁止されています。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

本コンポーネントは、標準的な鉛フリー（SnAgCu）リフローはんだ付けプロセスと互換性があります。プロファイルには、予熱、熱浸漬、リフロー、冷却の各段階が含まれ、ピーク温度は最大30秒間260℃を超えてはなりません。217℃（液相温度）以上の時間は、LEDパッケージを損傷することなく適切なはんだ接合部を形成するために制御する必要があります。

6.2 使用上の注意

• ESD対策：8kV HBM定格がありますが、組立時には標準的なESD取り扱い手順（接地リストラップ、ワークステーション、導電性容器の使用）に従うべきです。
• 電流制限：LEDは常に定電流源または電圧源と直列に接続された電流制限抵抗で駆動してください。V_Fを超える電圧源に直接接続すると、過剰電流が流れ故障します。
• 熱管理：適切なPCB熱設計を実施してください。デレーティング曲線を使用して、予想される最大周囲温度およびPCBの熱性能に対する安全な動作電流を決定してください。
• 洗浄：はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、プラスチックレンズやエポキシを損傷しない互換性のある溶剤を使用してください。
• 保管条件：指定された-40℃から+110℃の温度範囲内で、乾燥した静電気防止環境で保管してください。

7. 梱包・発注情報

7.1 梱包情報

LEDはテープ＆リールで供給され、これは自動表面実装組立装置の標準梱包形態です。リール仕様（テープ幅、ポケット間隔、リール直径）は、組立ラインのフィーダーとの互換性を確保するために提供されています。

7.2 品番と発注情報

基本品番は67-11-IB0100L-AMです。この番号は主要な属性をコード化しています：

• 67-11：パッケージタイプ（PLCC-2）および/またはシリーズを示している可能性があります。
• IB：アイスブルー色を示します。
• 0100L：輝度ビンまたは製品コードに関連している可能性があります。
• AM：自動車グレードまたは特定のリビジョンを示している可能性があります。

8. アプリケーション設計上の考慮事項

8.1 ドライバ回路設計

安定した動作のためには、特に供給電圧（例：12Vバッテリー）が大きく変動する可能性のある自動車環境では、単純な抵抗制限電圧源よりも定電流ドライバが推奨されます。ドライバは、予想される入力電圧範囲および温度範囲にわたって所望の電流（例：10mA）を供給するように設計する必要があります。

8.2 PCB上の熱設計

性能と寿命を維持するために：

• 十分な銅厚を持つPCBを使用してください。
• 複数のサーマルビアを介して大きな銅面または内部グラウンドプレーンに接続されたサーマルリリーフパッドを組み込んでください。
• デレーティング曲線に従ってください。はんだ付け点でのPCB温度が80℃に達すると予想される場合、絶対最大値20mAからそれに応じて最大連続電流を低減しなければなりません。

8.3 光学統合

120度の視野角は、広域照明に適しています。より集光した光を必要とする用途では、二次光学部品（レンズ、導光板）が必要になる場合があります。アイスブルーの色度座標は、所望の最終的な色効果を得るために、導光板や拡散板を設計する際に考慮する必要があります。

9. 技術比較と差別化

一般的なPLCC-2 LEDと比較して、本デバイスは自動車用途において以下の明確な利点を提供します：

• 信頼性：AEC-Q101認定には、民生用部品では要求されない厳格なストレステスト（高温保管、温度サイクル、湿度など）が含まれます。
• 拡張温度範囲：+110℃までの周囲温度での動作は、民生用LEDの典型的な+85℃の限界を超えており、車両内の熱源近くの場所では必要です。
• 管理されたビニング：詳細な光度および色ビニングにより一貫性が確保され、これは低コストの代替品では厳格でないか、存在しません。
• ESD堅牢性：8kV HBM ESD定格は、製造および取り扱い時の静電気損傷に対するより高い安全マージンを提供します。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 推奨動作電流は何ですか？

典型的な動作電流は10mAです。最小2mAから絶対最大20mAまで動作可能ですが、10mAでの動作は輝度、効率、長期信頼性の最適なバランスを提供します。

10.2 適切な電流制限抵抗をどのように選択しますか？

オームの法則を使用します：R = (V_電源- V_F) / I_F。最悪ケース設計のためには、データシートの最大V_F（3.75V）を使用して、電流が所望の値を決して超えないようにします。12V電源で10mAを目標とする場合：R = (12V - 3.75V) / 0.01A = 825Ω。次に高い標準値（例：820Ωまたは1kΩ）を使用し、抵抗での消費電力（P = I²R）を計算します。

10.3 なぜ熱管理がそれほど重要ですか？

高い接合温度は、直接的に以下の3つの問題を引き起こします：1)光度低下：光出力が減少します。2)色ずれ：発光色が変化する可能性があります。3)加速劣化：LEDの寿命が指数関数的に短縮されます。指定された性能を維持するためには、PCBを介した適切な放熱が不可欠です。

10.4 複数のLEDを直列または並列に接続できますか？

直列接続は、すべてのLEDが同じ電流を流すため、均一な輝度を確保できるため、一般的に好まれます。電源電圧は、すべてのV_F values. 並列接続は、各LEDに個別の電流制限抵抗がない場合、推奨されません。V_Fのわずかなばらつきが大きな電流不均衡を引き起こし、輝度の不均一や1つのLEDへの過負荷につながる可能性があるためです。

11. 実践的設計ケーススタディ

11.1 自動車ダッシュボードスイッチバックライト

シナリオ：ダッシュボード上の同一の押しボタンスイッチ5個のバックライトを設計します。

• 設計目標：すべてのボタンにわたる均一でクールブルーの照明。
• 実装：
  1. LED選択：品番67-11-IB0100L-AMを、厳密な色ビン（例：CM2）および特定の光度ビン（例：T1: 280-355 mcd）で指定し、一貫性を確保します。
  2. 回路：5個のLEDすべてを直列に接続し、10mAに設定された単一の定電流ドライバで駆動します。典型的なV_Fを3.1Vと仮定すると、ドライバは>15.5V（5 * 3.1V）の出力コンプライアンス電圧を必要とします。12Vの自動車電源では不十分なため、昇圧コンバータまたはより高い安定化電圧（例：18V）から動作するドライバが必要です。
  3. PCBレイアウト：各LEDをそれぞれのスイッチ拡散板の直後に配置します。PCBフットプリントは、推奨パッドレイアウトに正確に従って設計します。各LEDのサーマルパッドを、複数のサーマルビアを介して内部グラウンドプレーンに接続された専用の銅面に接続し、放熱を図ります。
  4. 検証：組立後、高温環境試験槽（例：+85℃）内で動作中に、1つのLED近くのはんだパッド温度を測定します。デレーティング曲線を使用して、測定されたT_S.

12. 動作原理

これは半導体発光ダイオード（LED）です。アノードとカソード間にバンドギャップエネルギーを超える順電圧が印加されると、電子と正孔が半導体チップ（青色/白色/アイスブルー色では通常InGaN材料ベース）の活性領域で再結合します。この再結合過程で、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。半導体層の特定の組成が、発光の波長（色）を決定します。プラスチック製のPLCCパッケージはチップを封止し、機械的保護を提供し、成形レンズを組み込むことで光出力を成形し、120度の視野角を実現します。

13. 技術トレンド

このようなLEDの進化は、自動車および一般照明業界におけるいくつかの主要なトレンドによって推進されています：

• 効率向上（lm/W）：継続的な材料科学の改善により、単位入力電力（ワット）あたりの光出力（ルーメン）を増加させ、エネルギー消費と熱負荷を低減することが目指されています。
• 信頼性と寿命の向上：パッケージ材料、ダイボンド技術、蛍光体技術（白色LED用）の進歩により、平均故障間隔（MTBF）は50,000時間を超えるまで向上し続けています。
• 小型化：より小型で高密度な電子アセンブリへの要望から、光出力を維持または向上させながら、さらに小型のパッケージ形態（例：チップスケールパッケージ）でのLED開発が進んでいます。
• スマート・適応照明：動的照明効果、調光、色温度調整のための制御システムとの統合がより一般的になりつつありますが、これはしばしばLED素子自体ではなく、より複雑なLEDドライバICを伴います。
• 厳格な品質基準：AEC-Q102（自動車用途における個別光半導体向けのより具体的な規格）のような規格の採用は、自動車用途向けのより専門的で厳格にテストされたコンポーネントへのトレンドを示しています。