PLCC-2 アイスブルーLED データシート - 車載グレード - 120° 視野角 - 355mcd @ 10mA - 3.0V - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、PLCC-2パッケージの高信頼性表面実装アイスブルーLEDの技術仕様を詳細に説明します。主に要求の厳しい車載インテリア用途向けに設計されたこの部品は、一貫した光学性能と過酷な環境に適した堅牢な構造を兼ね備えています。その主な利点は、車載部品向けAEC-Q101規格への適合、RoHSおよびREACH環境指令への準拠、そしてバランスの取れた測光および電気的特性のセットです。ターゲット市場は車載エレクトロニクス、特に信頼性と一貫した色出力が重要なインテリア環境照明、スイッチのバックライト、インジケータ、その他のヒューマンマシンインターフェース要素です。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 測光および電気的特性

コア性能は、10mAの順方向電流（IF）という標準試験条件下で定義されています。この電流において、代表光度は355ミリカンデラ（mcd）で、ビニング構造に従い最小140 mcd、最大560 mcdの範囲です。順方向電圧（VF）は代表値で3.00V、範囲は2.75Vから3.75Vです。デバイスはアイスブルー色を発光し、代表的なCIE 1931色度座標はx=0.19、y=0.25です。広い120度の視野角により、様々な視点からの良好な視認性を確保しています。光束測定値の許容差は±8%、色度座標の許容差は±0.005です。

2.2 絶対最大定格と熱特性

長期信頼性を確保するため、デバイスは絶対最大定格を超えて動作させてはなりません。最大連続順方向電流は20mA、電力損失限界は75mWです。低デューティサイクルでパルス幅≤10μsの条件下で、300mAのサージ電流に耐えることができます。接合温度（Tj）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、車載環境への適合性を確認しています。熱抵抗値は2つ提供されています：電気的熱抵抗RthJS(el) 125 K/Wと実測熱抵抗RthJS(real) 200 K/Wであり、アプリケーション設計における熱管理に極めて重要です。

3. ビニングシステムの説明

デバイスの出力は、生産ロット内での一貫性を確保するためにビンに分類されています。

3.1 光度ビニング

詳細なビニングテーブルは、L1（11.2-14 mcd）からGA（18000-22400 mcd）までの光度グループを定義しています。本データシートで対象とする特定の型番57-11-IB0100L-AMは、表中のハイライトされた範囲内のビンに対応し、代表値の355 mcdはT1ビン（280-355 mcd）に分類されます。これにより、設計者はアプリケーションに適した適切な輝度グレードを選択できます。

3.2 色ビニング

データシートは、標準的なアイスブルー色ビン構造チャート（提供されたテキストでは図表の詳細は完全には記載されていません）を参照しています。このチャートは、CIE x座標およびy座標の許容変動範囲を定義し、アイスブルーと表示されるすべてのデバイスが視覚的に許容できる色範囲内に収まるようにします。代表座標（0.19, 0.25）は、この定義されたビン内の公称目標として機能します。

4. 性能曲線分析

4.1 順方向電流対順方向電圧（IV曲線）

このグラフは、25°Cにおける順方向電流（IF）と順方向電圧（VF）の関係を示しています。曲線はダイオードの特性を示しており、順方向電圧がしきい値（約2.7V）を超えると電流が指数関数的に増加します。このデータは、電流制限回路の設計に不可欠です。

4.2 相対光度対順方向電流

このグラフは、光出力が順方向電流とともに増加するが、特に電流が最大定格に近づくにつれて、必ずしも完全に線形ではないことを示しています。これは、設計者がLEDを異なる電流レベルで駆動する際の効率のトレードオフを理解するのに役立ちます。

4.3 相対光度対接合温度

信頼性にとって重要なグラフで、光出力が接合温度の上昇とともにどのように減少するかを示しています。最大定格接合温度125°Cでは、相対光度は25°C時よりも大幅に低くなります。これは、一貫した輝度を維持するための効果的な熱管理の重要性を強調しています。

4.4 色度シフト対温度および電流

別々のグラフが、CIE x座標およびy座標のシフトを、接合温度と順方向電流の両方に対してプロットしています。これらのシフトは、潜在的に小さいかもしれませんが、動作条件によってLEDの知覚色が変化する可能性があるため、厳密な色の一貫性を必要とするアプリケーションでは重要です。

4.5 順方向電流のデレーティングとパルス耐性

デレーティング曲線は、はんだパッド温度の関数としての最大許容連続順方向電流を規定します。例えば、最大パッド温度110°Cでは、電流を20mAに低減しなければなりません。パルス耐性能力チャートは、様々なパルス幅とデューティサイクルに対する許容サージ電流を定義しており、突入電流やパルス動作方式に耐えるために不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

デバイスはPLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）表面実装パッケージを使用しています。このパッケージタイプは、良好な機械的安定性と低プロファイルを提供します。データシートには、詳細な機械的寸法図（参照はされていますが、提供されたテキストでは完全な詳細は記載されていません）が含まれており、PCBフットプリント設計に必要な正確な長さ、幅、高さ、リード間隔、その他の重要な物理的寸法を規定しています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 推奨はんだパッドレイアウト

適切なはんだ接合部の形成、信頼性の高い電気的接続、および動作中の最適な放熱を確保するために、推奨はんだパッドパターンが提供されています。このレイアウトに従うことは、製造歩留まりと長期信頼性にとって極めて重要です。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

この部品は、ピーク温度260°Cで最大30秒間のリフローはんだ付けに適合しています。熱衝撃やLEDダイまたはパッケージへの損傷を防ぐためには、制御された温度プロファイル（予熱、ソーク、リフロー、冷却）を遵守することが必要です。

7. 包装および発注情報

デバイスは、テープアンドリールなどの自動組立に適した業界標準の包装で供給されます。型番57-11-IB0100L-AMは特定のコーディングシステムに従っており、57-11はおそらくパッケージファミリー/サイズ、IBはアイスブルー色、0100は性能ビニングに関連し、L-AMは包装タイプまたはその他のバリアントを指定している可能性があります。発注情報セクションでは、リール数量、テープ幅、および向きが詳細に説明されます。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

主なアプリケーションは車載インテリア照明です。これには、ダッシュボードのバックライト、フットウェルやコンソールの環境照明、機械式または容量式タッチスイッチのバックライト、ギアシフトインジケータ、および様々なステータスインジケータライトが含まれます。そのAEC-Q101適合性は、これらの過酷で温度サイクルのある環境に適しています。

8.2 設計上の考慮事項

電流駆動：LEDと直列に定電流ドライバまたは電流制限抵抗を常に使用してください。公称駆動電流は10mAですが、許容差と温度効果を考慮して、いかなる条件下でも20mAの絶対最大値を超えないように回路を設計する必要があります。

熱管理：PCBレイアウトは放熱を促進しなければなりません。推奨はんだパッド設計を使用し、可能であれば熱ビアを内部グランドプレーンに接続し、LEDを他の発熱部品の近くに配置しないようにしてください。はんだパッド温度を監視し、デレーティング曲線の制限内に収まるようにします。

ESD保護：デバイスは人体モデル（HBM）ESD定格8kVを有していますが、組立中の標準的なESD取り扱い予防策は依然として推奨されます。敏感なアプリケーションでは、PCB上に追加の外部ESD保護を設けることが賢明です。

光学設計：120°の視野角は広い発光を提供します。集光された光が必要な場合は、二次光学部品（レンズ、導光板）が必要になります。アイスブルーの色度座標は、導光板や拡散板と組み合わせる際に考慮すべきであり、望ましくない色ずれを避ける必要があります。

9. 技術比較と差別化

一般的なPLCC-2 LEDと比較して、このデバイスの主な差別化要因は、車載グレードの適合性（AEC-Q101）とRoHS/REACHへの準拠です。輝度と色の両方に関する詳細なビニング構造は、より高い一貫性を提供し、複数のLEDが近接して使用される車載インテリアでは極めて重要です。温度にわたる包括的なデレーティングおよび性能グラフのセットは、室温のみで規定された部品と比較して、より堅牢で予測可能な設計を可能にします。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを20mAで連続駆動できますか？

A: できますが、はんだパッド温度が25°C以下に保たれる場合に限りますが、これはしばしば非現実的です。順方向電流デレーティング曲線（セクション4.5）を参照する必要があります。より現実的なパッド温度80°Cでは、最大許容連続電流は20mAよりも大幅に低くなります。

Q: なぜ代表光度は最大電流ではなく10mAで与えられているのですか？

A: 10mAは、良好な光出力と効率、長寿命のバランスを取る標準試験条件を表しています。絶対最大電流（20mA）で動作すると、ストレスが増加し、寿命が短縮され、より多くの熱が発生し、それが光出力を減少させます（温度グラフで示されている通り）。

Q: 2つの異なる熱抵抗値（125 K/Wと200 K/W）をどのように解釈すればよいですか？

A: 電気的熱抵抗（125 K/W）は、温度敏感電気パラメータ（順方向電圧）から導出されます。実測熱抵抗（200 K/W）は、ケース上の温度上昇を直接測定します。最悪ケースの熱設計には、より高い値（200 K/W）を使用すべきです。

Q: 色度座標は温度とともにシフトします。これは私のアプリケーションにとってどの程度重要ですか？

A: セクション4.3および4.4のグラフはこのシフトを定量化しています。ほとんどの一般的なインジケータ用途では、シフトは無視できるかもしれません。しかし、複数のLED間の正確な色合わせが重要なアプリケーション（例：マルチLEDバックライトパネル）では、色の均一性を維持するために、動作中にすべてのLEDが同様の温度にあることを確認する必要があります。

11. 実践的な設計と使用事例

シナリオ: 車載スイッチバックライトの設計センターコンソール上の4つのスイッチクラスターに、アイスブルーのバックライトが必要です。設計は均一な輝度と色を要求しています。実装：1) 初期のばらつきを最小限に抑えるために、同じ輝度および色ビン（例：T1ビン）のLEDを指定します。2) すべてのLEDを同一の定電流源で8-10mAに設定して駆動し、一致した駆動条件を確保し寿命を延ばします。3) 各LEDのはんだパッド周囲に対称的かつ十分な銅箔を配置して放熱を均等化するPCBレイアウトを設計します。4) 120°視野角用に設計された導光板または拡散フィルムを使用して、4つの離散光源からの光を単一の均一な照明領域に融合させます。5) 車載温度範囲全体（周囲温度-40°Cから+85°C）で設計を検証し、許容可能なレベルの輝度変動と色ずれを確認します。

12. 動作原理の紹介

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方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体チップ（青/白色の場合は通常InGaNベース）の活性領域内で再結合します。この再結合プロセスは、光子（光）の形でエネルギーを放出します。半導体層と蛍光体（使用される場合）の特定の組成が、発光の波長、つまり色を決定します。PLCC-2パッケージは、微小な半導体ダイを収容し、機械的保護を提供し、光を方向付ける反射カップを組み込み、ビームを形成し視野角を決定する成形プラスチックレンズを含みます。

13. 技術トレンドと背景

LED業界は、より高い効率（ワット当たりのルーメン）、改善された演色性、そしてより大きな信頼性に向けて進化し続けています。車載インテリアでは、より小さなパッケージサイズ（例：チップスケールパッケージ）の採用、より高い集積度（ドライバまたはコントローラ内蔵LED）、高温でのより良い性能のための先進材料の使用といったトレンドがあります。また、動的な環境照明システムのための色と輝度の精密なデジタル制御にも重点が置かれています。このPLCC-2 LEDは、成熟した、よく理解された、非常に信頼性の高い技術を代表しており、多くの現在の車載照明設計の基盤を形成し、性能、コスト、実証済みの現場信頼性のバランスを取っています。