PLCC-6 クールホワイトLED データシート - パッケージ 3.2x2.8x1.9mm - 電圧 3.2V - 電力 0.48W - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、PLCC-6（Plastic Leaded Chip Carrier）パッケージを採用した高性能表面実装クールホワイトLEDの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、特に自動車分野など、過酷な条件下での信頼性と性能が最優先される要求の厳しい用途向けに設計されています。その中核的な利点は、高い光度、広い視野角、および自動車グレード規格を満たす堅牢な構造です。

主なターゲット市場は自動車照明であり、昼間走行灯（DRL）やポジションランプなどの車外用途から、計器盤照明、アンビエント照明、スイッチバックライトなどの車内照明までを包含します。本製品のAEC-Q101認定、およびRoHSおよびREACH指令への準拠は、グローバルな自動車サプライチェーンへの適合性を裏付けています。

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

主要な動作パラメータは、順電流（I_F）150 mA、周囲温度25°Cの標準条件下で定義されています。

• 順電流（I_F）：推奨動作電流は150 mAで、絶対最大定格は200 mAです。動作には最低20 mAの電流が必要です。
• 光度（I_V）：150 mA時の標準値は10,000ミリカンデラ（mcd）で、ビンによって最小7,100 mcd、最大18,000 mcdまで変化します。測定許容差は±8%です。
• 順電圧（V_F）：150 mA時、標準値は3.2ボルトで、最小2.50 Vから最大3.75 Vの範囲です。電圧測定許容差は±0.05Vです。
• 視野角：広い120度の角度（2θ_½）により、広く均一な光分布が確保されています。
• 色度座標（CIE x, y）：標準座標は（0.3, 0.3）です。これらの座標の許容差は±0.005です。

2.2 熱特性および絶対最大定格

信頼性の高い設計には、限界値の理解が不可欠です。

• 消費電力（P_d）：最大750 mW。
• 接合部温度（T_j）：絶対最大125°C。
• 動作・保管温度：-40°Cから+110°Cの範囲。
• 熱抵抗：接合部-はんだ付け点間の熱抵抗は、実測値で40 K/W、電気的測定値で30 K/Wと規定されています。
• ESD耐性（HBM）：8 kVに定格されており、取り扱い時の堅牢性が良好であることを示しています。
• サージ電流（I_FM）：低デューティサイクルで、≤10 µsの750 mAパルスに耐えることができます。

3. ビニングシステムの説明

LEDの出力は一貫性を確保するためにビンに分類されます。設計者は、アプリケーション要件に応じて適切なビンを選択する必要があります。

3.1 光度ビニング

光度は英数字コード（例：L1, EA, FB）を用いてビニングされます。提供される表には、L1（11.2-14 mcd）からGA（18000-22400 mcd）までのビンがリストされています。この特定の製品では、可能な出力ビンが強調表示されており、10,000 mcdという標準光度はEA（7100-9000 mcd）またはEB（9000-11200 mcd）ビンに該当します。正確なビンは注文情報から確認する必要があります。

3.2 色度（色）ビニング

白色はCIE 1931（x, y）座標に従ってビニングされます。データシートでは、厳密な座標境界と相関色温度（CCT）範囲を持つ特定のビン（例：64A, 64B, 64C, 64D, 60A, 60B）を定義しており、通常は約6240Kから6680Kの範囲で、クールホワイトの外観に対応します。標準座標（0.3, 0.3）は、これらの定義されたビンのいずれかに該当します。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのLEDの挙動に関する洞察を提供します。

4.1 分光分布および放射パターン

相対分光分布グラフは、蛍光体変換型白色LEDに典型的な、青色波長領域にピークを示しています。放射パターングラフは、強度がピーク値の半分になる120度の視野角を持つランバート分布に近いことを確認しています。

4.2 順電流対順電圧（I-V曲線）

このグラフは指数関数的な関係を示しています。150 mA時、電圧は約3.2Vです。この曲線は、定電流駆動回路を設計する上で不可欠です。

4.3 相対光度対順電流

光出力は電流と共に増加しますが、線形ではありません。グラフは、高電流で相対強度が飽和する様子を示しており、効率と寿命のために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。

4.4 温度依存性

相対光度対接合部温度：接合部温度が上昇すると光出力は減少します。最大接合部温度125°Cでは、相対強度は25°C時よりも大幅に低くなります。輝度を維持するには、適切な熱管理が重要です。

相対順電圧対接合部温度：順電圧は負の温度係数を持ち、温度の上昇と共に直線的に減少します。これは、一部のアプリケーションで間接的な温度監視に利用できます。

色度シフト対温度および電流：グラフは、CIE x座標およびy座標が接合部温度と順電流の両方によってどのように変化するかを示しています。シフトは一般的に小さいですが、色が重要なアプリケーションでは考慮する必要があります。

4.5 順電流のデレーティングおよびパルス耐性

デレーティング曲線は、はんだパッド温度（T_S）が上昇するにつれて許容される最大順電流を規定します。例えば、T_Sが100°Cの場合、最大I_Fは110 mAです。パルス耐性能力チャートは、様々なパルス幅（t_FA）およびデューティサイクル（D）に対する許容ピーク順電流（I_p）を示しています。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 機械的外形寸法

本LEDは標準のPLCC-6表面実装パッケージを採用しています。正確な寸法（長さ、幅、高さ）およびリード間隔は、機械図面（元のPDFのセクション7）で定義されています。パッケージ外形は、PCBフットプリント設計において重要です。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

適切なはんだ付け、熱伝達、および機械的安定性を確保するために、ランドパターン設計が提供されています。この推奨事項に従うことで、トゥームストーニングを防止し、はんだ接合部の信頼性を向上させることができます。

5.3 極性識別

PLCC-6パッケージには、カソードを示す印が付いた角またはその他の特徴があります。回路動作のためには、正しい向きが不可欠です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

ピーク温度260°C、最大30秒という特定のリフロープロファイルが推奨されています。このJEDEC準拠のプロファイルは、プラスチックパッケージおよびダイへの熱ダメージを防止します。

6.2 使用上の注意

• ESD対策：8 kV HBMに定格されていますが、取り扱い時には標準的なESD対策を講じる必要があります。
• 電流制御：熱暴走を防ぐため、常に定電圧源ではなく定電流源でLEDを駆動してください。
• 熱管理：推奨パッド設計を使用し、必要に応じて熱ビアを用いて放熱するなど、十分な熱対策を施したPCBを設計してください。
• 耐硫黄性：本デバイスは耐硫黄性を有することが記載されており、硫黄含有ガスがメッキ部品を腐食する可能性のある自動車環境において重要な特徴です。
• MSL（湿気感受性レベル）：MSL 2に定格されています。これは、部品はシール日から1年以内に使用し、リフロー前にフロアライフを超えて大気にさらされた場合はベーキングする必要があることを意味します。

7. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 自動車外装照明：昼間走行灯（DRL）、サイドマーカーランプ、ハイマウントストップランプ（CHMSL）。高輝度と広視野角が有益です。
• 自動車内装照明：計器クラスターバックライト、インフォテインメントシステムボタン、アンビエント照明ストリップ、ドームライト。

7.2 設計上の考慮事項

• 駆動回路：スイッチングまたはリニアの定電流ドライバーが必要です。標準V_Fおよび電源電圧に基づいて、必要な電流制限抵抗またはドライバー設定を計算してください。
• 光学系：広い120度の角度のため、特定のアプリケーションでビームを平行光線化または成形するには、二次光学系（レンズ、導光板）が必要になる場合があります。
• 熱設計：熱抵抗（R_thJS）およびデレーティング曲線を使用して、予想される接合部温度を計算してください。全ての動作条件下でT_jが125°Cを下回るようにしてください。大電流または高周囲温度での動作では、PCB上のヒートシンクが必要になる場合があります。
• ビン選択：複数のLED間で一貫した輝度または色を必要とするアプリケーションでは、光度および色度座標について厳密なビンを指定してください。

8. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDの典型的な消費電力はどれくらいですか？

A: 典型的な動作点である150 mA、3.2Vでは、電力はP = I_F* V_F= 0.150 A * 3.2 V = 0.48 ワットです。

Q: 光度ビンEAはどのように解釈すればよいですか？

A: EAビンは、150 mAで測定した場合の7,100から9,000 mcdの光度範囲に対応します。このビンでラベル付けされたLEDは、その範囲内の強度を持ちます。

Q: このLEDは12Vの自動車回路に直接使用できますか？

A: いいえ。LEDには定電流ドライバーが必要です。12V電源に直接接続すると過剰な電流が流れ、デバイスは瞬時に破壊されます。電流制限回路または専用のLEDドライバーICを使用する必要があります。

Q: 耐硫黄性とはどういう意味ですか？

A: これは、LEDのパッケージ材料および仕上げが、硫黄含有ガス（工業環境および一部の自動車環境で一般的）による腐食に耐性があることを示し、長期信頼性を向上させます。

9. 実践的な設計例

シナリオ：このLEDを使用した昼間走行灯（DRL）モジュールの設計。

手順：

1. 要件の決定：LEDあたりの目標光度、ビームパターン、動作電圧（例：車両の12Vシステム）。
2. ドライバーの選択：9-16Vの入力を受け入れ、安定した150 mA出力を供給できる自動車グレードの降圧定電流LEDドライバーICを選択します。
3. 熱計算：PCB温度を見積もります。ボンネット下の周囲温度が85°Cに達する可能性がある場合、デレーティング曲線を使用します。T_S= 95°Cの場合、最大I_Fは約200 mAです。150 mAで動作させることで安全マージンを確保します。PCBの銅面積がT_Sをこのレベル以下に保つのに十分かどうかを計算します。
4. 光学設計：LEDにTIR（全反射）レンズを組み合わせ、120度の出力をDRLに適した規制されたビームに平行光線化します。
5. ビン指定：均一な外観のために、モジュール内の全てのLEDに対して、単一の厳密な色度ビン（例：64B）および光度ビン（例：EB）を指定します。