PLCC-2 パッケージ 黄色LED データシート - 3.2x2.8x1.9mm - 順電圧 2.0V - 消費電力 0.04W - 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。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、自動組立プロセスに適したコンパクトな形状が特徴です。主な用途は、色の均一性と長期安定性が求められる車載インテリア照明（計器盤など）に焦点を当てています。

1.1 主要機能とターゲット市場

本LEDの特徴は、特定の産業用および民生用アプリケーションに適しています。パッケージタイプは、標準的なSMT（表面実装技術）生産ラインとの互換性を確保します。主波長で定義される黄色の発光は、特定の半導体材料によって実現されています。標準駆動電流20mAにおける1120ミリカンデラ（mcd）の標準光度は、インジケータやバックライト用途に十分な明るさを提供します。120度の広い視野角により、様々な角度から良好な視認性を確保します。AEC-Q101車載認定規格への準拠は重要な差別化要素であり、温度サイクル、耐湿性、長期動作安定性に関する厳格な試験を経ており、車両内の過酷な環境に適合します。RoHS（有害物質使用制限指令）およびREACH規則への準拠により、世界市場における環境規制への適合を保証します。

2. 詳細技術パラメータ分析

電気的、光学的、熱的特性を十分に理解することは、適切な回路設計と信頼性の高い動作に不可欠です。

2.1 電気的・光学的特性

順方向電圧（VF）は、標準試験電流20mAにおいて、標準値2.0V、最大値2.75Vです。このパラメータは、直列回路における電流制限抵抗値の決定に重要です。絶対最大順方向電流はDC動作で50mA、非常に短いパルス（≤10μs）に対するサージ電流定格は100mAです。本デバイスは逆バイアス動作用には設計されていません。光度（IV）は、20mA時に最小710 mcd、標準1120 mcd、最大1400 mcdと規定され、期待される性能のばらつきを示しています。主波長（λd）は黄色を定義し、585nmから594nmの範囲で、標準値は約590nmを中心としています。

2.2 熱特性および絶対最大定格

熱管理はLEDの長寿命化にとって極めて重要です。接合部からはんだ付けポイントまでの熱抵抗は、実測値160 K/W、電気的測定値125 K/Wと規定されており、半導体チップから熱がどれだけ効率的に放散されるかを示します。許容最大接合温度（Tj）は125°Cです。動作温度範囲は-40°Cから+110°Cで、車載ダッシュボード下環境に適しています。本デバイスは、一般的な無鉛はんだ付けプロファイルに準拠し、260°Cのピーク温度で30秒間のリフローはんだ付けに耐えることができます。また、ESD（静電気放電）耐性は2kV（人体モデル）と評価されており、組立時には標準的なESD対策が必要です。

3. 性能曲線分析

提供されるグラフは、様々な条件下でのLEDの挙動に関する洞察を与え、堅牢な設計に不可欠です。

3.1 電流、電圧、温度依存性

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なIV特性を示しています。相対光度対順方向電流の曲線は、光出力が電流とともに増加するが、高電流では発熱効果により非線形になる可能性があることを示しています。主波長対順方向電流のグラフは、電流による波長シフトが最小限であることを示し、良好な色安定性を示唆しています。相対順方向電圧対接合温度のグラフは負の係数を持ち、温度が上昇するとVFが減少することを意味し、間接的な温度センシングに利用できます。相対光度対接合温度のグラフは、温度上昇に伴い光出力が減少するという予想される傾向を示しており、熱設計における重要な考慮事項です。相対波長シフト対接合温度は、黄色の色味が温度によってわずかに変化する可能性を示しています。

3.2 デレーティングとパルス動作

順方向電流デレーティング曲線は、高温の周囲温度またははんだパッド温度における最大安全動作電流を決定するために不可欠です。例えば、はんだパッド温度（Ts）が110°Cの場合、許容最大順方向電流は35mAまで低下します。許容パルス処理能力チャートは、所定のパルス幅（tp）とデューティ比（D）に対して許容されるピーク電流（IF）を定義しており、接合部を過熱することなく、マルチプレクシングやPWM（パルス幅変調）調光アプリケーションに有用です。

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は性能別にビン（区分）に分類されます。

4.1 光度ビニング

光度は英数字のビン（例：L1、L2、M1... GAまで）に分類されます。各ビンは、ミリカンデラ（mcd）単位の特定の最小・最大光度範囲をカバーします。この特定の型番では、標準出力1120 mcdはAAビン（1120-1400 mcd）に該当します。設計者は、アプリケーションに必要な最低輝度レベルを保証するために、ビンコードを指定することができます。

4.2 主波長ビニング

黄色の正確な色調を定義する主波長も、数値コード（例：9194、9497）を使用してビニングされます。ビン9194は591nmから594nmの範囲をカバーします。この部品の標準値590nmは、8891（588-591nm）または9194ビンに該当する可能性が高いことを示唆しています。狭い波長ビンを指定することで、ディスプレイや照明アレイ内の複数のLED間での色の均一性を確保できます。

5. 機械的仕様、組立、および包装

5.1 外形寸法と極性

PLCC-2パッケージは標準的なフットプリントを持ちます。機械図面（セクション参照により示唆）には、長さ、幅、高さ（典型的には約3.2mm x 2.8mm x 1.9mm）、およびリード間隔が示されます。パッケージには、カソードを識別するための極性表示（通常は切り欠きまたは面取りされた角）が含まれています。信頼性の高いはんだ接合とリフロー時の適切な放熱を確保するために、推奨はんだパッドレイアウトが提供されます。

5.2 はんだ付けおよび取り扱いガイドライン

リフローはんだ付けプロファイルは、部品への熱衝撃を防止するための重要なパラメータ（予熱、ソーク、リフローピーク（最大260°C）、冷却速度）を規定しています。使用上の注意事項には、標準的なESD保護、レンズへの機械的ストレスの回避、絶対最大定格の超過防止が含まれます。はんだ付け性と性能を維持するため、適切な保管条件（規定の-40°Cから+110°Cの温度範囲内、低湿度）が推奨されます。

5.3 包装および発注情報

LEDは、自動実装機と互換性のあるテープ＆リール包装で供給されます。包装情報セクションでは、リール寸法、テープ幅、ポケット間隔、および向きが詳細に説明されます。型番構造（例：67-21-UY0200H-AM）には、色（Yは黄色）、パッケージ、およびおそらく性能ビンなどの主要属性がコード化されています。発注情報では、数量、包装タイプ、および特別なビニング要件の指定方法が明確にされています。

6. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

6.1 代表的なアプリケーション回路

代表的なDC駆動回路では、電流制限抵抗が必須です。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算されます：R = (電源電圧 - VF) / IF。電源5V、目標IF=20mA、VF=2.0Vの場合、R = (5V - 2.0V) / 0.02A = 150オームとなります。抵抗の電力定格は、少なくともPR = (電源電圧 - VF) * IF = 0.06Wである必要があります。1/8Wまたは1/4Wの抵抗が適しています。輝度制御やマルチプレクシングを必要とするアプリケーションでは、アナログ電流調光よりもPWM（パルス幅変調）が色の一貫性を維持できるため、推奨される方法です。

6.2 設計における熱管理

消費電力は低い（20mA時約40mW）ですが、特に高温環境や密閉空間では、性能と寿命を維持するために効果的な放熱が重要です。熱経路は、接合部からパッケージを経てはんだパッドへ、そしてプリント基板（PCB）へと伝わります。LEDの放熱パッドの下にグランドプレーンに接続された熱ビアを持つPCBを使用することで、放熱が大幅に改善され、接合温度が低下し、より高い光出力を維持するのに役立ちます。

6.3 車載信頼性のための設計

車載クラスタまたはインテリア照明では、以下の点を考慮してください：寿命を延ばし熱ストレスを軽減するために、デレーティングされた動作電流（例：20mAの代わりに15-18mA）を使用します。PCBレイアウトが駆動ラインの寄生インダクタンスと容量を最小限に抑えるようにします。LEDが車両の電源バスから直接駆動される場合、ロードダンプやその他の車載電気的過渡現象に対する保護回路を実装します。選択した光度および波長のビンコードが、規定のすべての動作温度下で最終製品の美的および機能的要求を満たしていることを確認します。

7. 技術比較とトレンド

7.1 動作原理

発光ダイオード（LED）は、半導体p-n接合デバイスです。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。光の色は、活性層に使用される半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決まります。黄色LEDは、一般的にアルミニウムガリウムインジウムリン（AlGaInP）などの材料に基づいています。PLCCパッケージには、光出力を整形し環境保護を提供する反射キャビティと成形エポキシレンズが組み込まれています。

7.2 業界の状況と進化

PLCC-2パッケージは、LED業界において成熟し広く採用されている形状であり、サイズ、コスト、光学性能の良いバランスを提供します。このような部品に関連するLED技術の主要なトレンドには、発光効率の継続的な改善（電力入力あたりの光出力の向上）、温度および寿命にわたる色安定性の向上、光学出力を維持または向上させたより小型のパッケージサイズの開発が含まれます。特に車載および産業市場向けに、AEC-Q101のような厳格な規格への高い信頼性と認定の追求は、引き続き主要な焦点です。