PLCC-2 黄色LED データシート - パッケージ 2.0x1.25x0.8mm - 順電圧 2.0V - 消費電力 40mW - 技術文書

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型黄色LEDの仕様を詳細に説明します。主に自動車産業向けに設計されたこの部品は、過酷な環境下でも信頼性の高い性能を提供します。その主な用途は、メータークラスターや一般的なキャビン照明を含む自動車内装照明システムであり、安定した色出力と長期信頼性が最も重要視される分野です。

このLEDの中核的な利点は、コンパクトなフォームファクター、パッケージサイズに対して高い光度、そして良好な視認性を確保する120度の広い視野角にあります。自動車グレードの厳格な規格、特に個別光電子デバイス向けのAEC-Q102認定および特定の耐腐食性要件を満たすように構築されています。さらに、RoHS、REACH、ハロゲンフリー規制などの主要な環境規制に準拠しており、現代の環境配慮型設計に適しています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 測光特性および電気的特性

主な測光特性は光度であり、順電流（I_F）20mAで駆動した場合の標準値は900ミリカンデラ（mcd）です。規定範囲は最小560 mcdから最大1400 mcdであり、製造ロット間でのばらつきの可能性を示しています。これは後述のビニングシステムによって管理されます。知覚される黄色を定義する主波長は標準で592ナノメートル（nm）、範囲は585 nmから594 nmです。±5°の許容差を持つ120度の広い視野角は、バックライトやインジケータ用途に適した広い発光パターンを提供します。

電気的特性としては、20mA時の標準順電圧（V_F）は2.0ボルトで、範囲は1.75Vから2.75Vです。絶対最大定格の連続順電流は50 mAです。放熱管理のための重要なパラメータである熱抵抗は、接合部からはんだ付けポイントまでで規定されています。2つの値が示されています：\"実測\"熱抵抗（R_{th JS real}）160 K/Wと、\"電気的\"熱抵抗（R_{th JS el}）125 K/Wです。電気的方法は通常、順電圧の変化から導出され、その場での推定によく使用されますが、実測値は実際の熱経路をより代表しています。

2.2 絶対最大定格および熱的限界

絶対最大定格の遵守は、デバイスの長寿命化に不可欠です。最大許容損失は137 mWです。接合温度（T_J）は125°Cを超えてはなりません。デバイスは-40°Cから+110°Cの温度範囲での動作および保管が定格されており、自動車環境への適合性が確認されています。低デューティサイクルで非常に短いパルス（≤10 μs）の場合、100 mAのサージ電流（I_FM）に耐えることができます。静電気放電（ESD）耐性は2 kV（人体モデル）であり、基本的な取り扱い注意を必要とする標準レベルです。はんだ付け温度プロファイルは、ピーク温度260°Cで最大30秒間のリフローはんだ付けを可能にします。

3. ビニングシステムの説明

製造ロット内での一貫性を確保するため、LEDは性能別にビン（区分）に分類されます。これにより、設計者は主要パラメータの特定の閾値を満たす部品を選択することができます。

3.1 光度ビニング

光度は、L1（11.2-14 mcd）からGA（18000-22400 mcd）までの英数字コードシステムを使用してビニングされます。この特定の型番（65-21-UY0200H-AM）の場合、可能な出力ビンはデータシートで強調表示されており、V1（710-900 mcd）およびV2（900-1120 mcd）グループを中心としており、標準900 mcdの仕様に合致しています。測定許容差は±8%が適用されます。

3.2 主波長ビニング

黄色の色調を決定する主波長もビニングされます。ビンは、最小波長（ナノメートル）を表す3桁のコードで定義されます。この黄色LEDの場合、関連するビンは585-600 nmの範囲にあり、具体的には8588（585-588 nm）、8891（588-591 nm）、9194（591-594 nm）、9497（594-597 nm）などのコードをカバーします。標準値の592 nmは9194ビン内に収まります。±1 nmの厳しい許容差が規定されています。

3.3 順電圧ビニング

順電圧は3つのグループにビニングされます：1012（1.00-1.25V）、1215（1.25-1.50V）、1517（1.50-1.75V）。このデバイスの標準V_Fである2.0Vは、これらのビンの最大値を明らかに上回っており、この特定製品については、電圧ビニング表は標準的な会社のグリッドを表している可能性があり、実際のV_F特性は特性表の最小/標準/最大値によって定義されていることを示唆しています。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのLEDの挙動を描いたいくつかのグラフが提供されています。

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

I-V曲線は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。順電流が0から60 mAに増加するにつれて、順電圧は約1.75Vから2.2Vに上昇します。この曲線は、安定動作を確保するための定電流回路設計に極めて重要です。

4.2 光学特性対電流および温度

相対光度対順電流のグラフは、光出力が電流とともに超直線的に増加し、高電流では飽和傾向を示すことを示しており、効率性のため推奨範囲内で動作させることの重要性を強調しています。相対光度対接合温度のグラフは、熱消光を示しています：接合温度が-40°Cから140°Cに上昇するにつれて、光出力は著しく減少し、125°Cでは25°C時の値の約60%まで低下します。これは、アプリケーションにおける効果的な熱管理の必要性を強調しています。

主波長対順電流は、電流が増加するにつれて波長がわずかに減少する（\"ブルーシフト\"）ことを示し、相対波長シフト対接合温度のグラフは、温度が上昇するにつれて明確な\"レッドシフト\"（波長の増加）を示しています。これらのシフトは、色が重要なアプリケーションにおいて重要です。

4.3 デレーティングおよびパルス耐性

順電流デレーティング曲線は信頼性にとって極めて重要です。これは、はんだパッド温度の関数としての最大許容連続順電流を示しています。例えば、パッド温度110°Cでは、最大電流は低温時の50 mAから35 mAにまで低下します。許容パルス耐性能力のチャートは、様々なパルス幅とデューティサイクルに対する許容ピークパルス電流を定義しており、マルチプレクシングや点滅アプリケーションに有用です。

5. 機械的およびパッケージ情報

このLEDは標準的なPLCC-2表面実装パッケージを使用しています。機械図面には通常、パッケージ本体サイズが長さ約2.0mm、幅約1.25mm、高さ約0.8mmであることが示されます（これらは一般的なPLCC-2の寸法です；正確な値は\"機械的寸法\"セクションから取るべきです）。デバイスには2つの端子があります。極性は、パッケージ上のマーカー（通常はカソード側の切り欠きまたは面取りされた角）によって示されます。信頼性の高いはんだ接合とPCBへの適切な熱接続を確保するために、推奨はんだパッドレイアウトが提供されています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

この部品は、表面実装アセンブリで一般的なリフローはんだ付けプロセスに適しています。ピーク温度260°Cを30秒間超えない、特定のリフローはんだ付けプロファイルが推奨されています。プラスチックパッケージや内部ダイ、ワイヤボンドへの損傷を防ぐため、このプロファイルに従う必要があります。一般的な注意事項には、パッケージへの機械的ストレスの回避、取り扱い中の適切なESD対策の使用、腐食や硫黄による劣化を防ぐためのPCBおよびはんだペーストの清浄性の確保が含まれます。これらについては別途試験基準が言及されています。

7. 梱包および発注情報

LEDは、自動ピックアンドプレースマシンに対応したテープアンドリール梱包で供給されます。梱包情報セクションでは、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説明されています。型番65-21-UY0200H-AMは、パッケージタイプ、色、輝度ビン、波長ビン、その他の属性を示す可能性が高い特定のコーディングシステムに従っています。発注情報には、最小発注数量、梱包タイプ（例：リールサイズ）、および特定のビン組み合わせのオプションが指定される場合があります。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型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自動車内装照明です。これには、メータークラスターのバックライト、警告インジケータ、インフォテインメントシステムのボタン、一般的なキャビン環境照明が含まれます。そのAEC-Q102認定と広い温度範囲により、これらの過酷な環境に直接適合します。

8.2 設計上の考慮事項

電流駆動：直列抵抗を用いた定電圧源よりも、定電流ドライバの使用を強く推奨します。特にV_Fのばらつきと温度依存性を考慮すると、安定性と長寿命のためにより優れています。動作電流は、必要な輝度と熱デレーティングに基づいて選択すべきです。20mAは標準的な試験条件です。

熱管理：接合部からはんだ付けポイントまでの熱抵抗は無視できません。性能と信頼性を維持するためには、PCBレイアウトが、放熱のための銅面またはプレーンに接続された適切な熱パッドを提供する必要があります。はんだパッド温度を低く保つことが、光出力と寿命を最大化する鍵です。

光学設計：120度の視野角は広域照明に適しています。より集光した光が必要な場合は、二次光学系（レンズ）が必要になる場合があります。異なる動作条件間で色の一貫性が重要な場合は、電流と温度によるわずかな波長シフトを考慮すべきです。

9. 技術比較および差別化

一般的な民生用グレードのLEDと比較して、このデバイスの主な差別化要因は、自動車グレードの認定（AEC-Q102、耐腐食性）および拡張温度範囲です。自動車用LED市場内では、PLCC-2パッケージ（サイズと熱性能の良いバランスを提供）、高い標準輝度（900mcd）、特定の黄色波長という組み合わせにより、内装インジケータおよびバックライトの役割に適しています。包括的なビニング構造により、ビニングされていない部品と比較して、システムレベルでのより厳密な色および輝度のマッチングが可能になります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを50 mAで連続駆動できますか？

A: 可能ですが、デレーティング曲線で定義されているように、はんだパッド温度が十分に低く保たれる場合に限ります。高温では、最大許容連続電流は大幅に減少します。輝度と効率のバランスを考慮すると、20mAでの動作が標準的です。

Q: 高温で光出力が減少するのはなぜですか？

A: これは\"熱消光\"と呼ばれる半導体物理学の基本的な現象です。高温では格子振動が増加し、電子と正孔の非発光再結合が促進され、光生成効率が低下します。

Q: 2つの異なる熱抵抗値をどのように解釈すればよいですか？

A: \"実測\"熱抵抗（160 K/W）は、物理的な温度センサーを使用して測定された可能性が高いです。\"電気的\"値（125 K/W）は、温度に敏感な順電圧を接合温度の代理として使用して計算されます。設計目的では、温度上昇を推定する際には、より高い（より保守的な）値を使用する方が安全です。

Q: このLEDを駆動するには、電流制限抵抗で十分ですか？

A: 安定した供給電圧を持つ、非臨界の単純なアプリケーションでは、直列抵抗を使用できます。抵抗値は R = (V_supply- V_F) / I_F で計算されます。ただし、V_Fのばらつきとその温度依存性により、電流は完全に安定しません。信頼性が鍵となる自動車アプリケーションでは、専用の定電流ドライバICまたは回路が推奨されます。

11. 実践的な設計および使用事例

事例：メータークラスター警告インジケータ

設計者がチェックエンジンインジケータ用の警告灯を作成しています。このランプは、あらゆる環境照明条件下で明確に視認可能であり、自動車の信頼性規格を満たし、一貫した黄色を有する必要があります。このPLCC-2黄色LEDが選択されました。設計では、十分な輝度を提供しながら、より長寿命のために20mA標準点を下回るように設定された18mAの定電流ドライバを使用します。PCBレイアウトには、内部グランドプレーンに接続された十分な大きさの熱パッドが含まれており、接合温度を低く保ちます。設計者は、製造ラインのすべてのユニット間で色と輝度の一貫性を確保するために、9194波長ビンおよびV1/V2輝度ビンからのLEDを指定します。

12. 動作原理の紹介

このLEDは半導体光源です。その中核は、化合物半導体材料（黄色光の場合は通常、リン化アルミニウムガリウムインジウム - AlGaInPベース）で作られたチップです。順方向電圧が印加されると、電子と正孔がチップの活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合エネルギーの一部が光子（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。PLCC-2パッケージはこのチップを封止し、リードフレームを介して電気的接続を提供し、120度の視野角を達成するように光出力を成形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

自動車照明用LED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）に向かっており、これにより消費電力と熱負荷が低減されます。また、小型化への推進もあり、内装パネルのより薄く柔軟な設計が可能になります。さらに、診断やアドレス指定のための組み込みICなどのスマート機能の統合がより一般的になりつつあります。特に内装照明については、ドライバーの気分や機能に合わせて色を変更できる環境照明システム向けの調光可能な白色および多色LEDへの関心が高まっています。この特定の部品は単色の黄色LEDですが、基礎となるパッケージングおよび認定プロセスは、これらのより高度なデバイスの基礎となります。