PLCC-6 スーパーレッドLED A09K-SR1501H-AM データシート - パッケージ 3.2x2.8x1.9mm - 電圧 2.15V - 電力 0.32W - 技術文書

1. 製品概要

A09K-SR1501H-AMは、表面実装型PLCC-6パッケージに封止された高輝度スーパーレッド発光ダイオード（LED）です。その主な設計焦点は、過酷な自動車環境における信頼性と性能にあります。本デバイスは、駆動電流150mAにおいて典型的な光度4500ミリカンデラ（mcd）を提供し、高い視認性が重要な各種信号・照明機能に適しています。主要な特徴は、自動車用途での堅牢性を検証するAEC-Q101認定標準への準拠です。さらに、RoHSおよびREACH環境指令に準拠し、硫黄耐性を有しており、過酷な動作条件下での長寿命化を実現しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの中核的利点は、高い光出力、広い120度の視野角、および自動車グレードの信頼性の組み合わせに由来します。高い光度は、ブレーキランプなどの安全性が重要なアプリケーションに不可欠な、明るい日中条件下でも優れた視認性を保証します。広い視野角は均一な光分布を提供し、様々な角度からの信号の認識性を向上させます。主なターゲット市場は自動車産業、特に外部照明モジュールです。その認定資格は、厳格な自動車品質および寿命基準を満たす部品を必要とする設計者にとって優先的な選択肢となります。

2. 詳細な技術パラメータ分析

このセクションでは、データシートに規定された主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

2.1 測光特性と電気的特性

中心的な測光パラメータは、光度（I_V)であり、I_F=150mAにおいて典型的な値として4500 mcd、最小3550 mcd、最大7100 mcdで規定されています。この広い範囲は、ビニングシステム（後述）によって管理されます。光束の測定許容差は±8%であり、熱パッド温度25°Cで測定されます。順方向電圧（V_F)は、150mAにおいて典型的に2.15V、範囲は1.75Vから3.0Vです。データシートは、このV_Fの範囲が生産出力の99%を表し、測定許容差は±0.05Vであると注記しています。主波長（λ_d)は知覚される色を定義します。このスーパーレッドLEDの場合、典型的には629 nm、範囲は627 nmから639 nm、測定許容差は±1 nmです。視野角（2φ）は120度、許容差は±5度です。

2.2 絶対最大定格と熱管理

絶対最大定格は、永久損傷が発生する可能性のある限界を定義します。最大連続順方向電流（I_F)は200 mAです。電力損失（P_d)は600 mWと定格されています。重要な熱パラメータは、熱抵抗です。2つの値が与えられています：電気的測定値（R_{th JS el}）は最大50 K/W、実測値（R_{th JS real}）は最大60 K/Wで、いずれも接合部からはんだ付け点までです。より高い実測値は設計上より保守的です。接合温度（T_J)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です。本デバイスは、低デューティサイクル（D=0.005）でパルス幅≤10 μsのサージ電流（I_FM)1000 mAに耐えることができます。静電気放電（ESD）保護は8 kV（人体モデル）で定格されています。

3. ビニングシステムの説明

半導体製造における自然なばらつきを管理するため、LEDは性能別のビンに仕分けされます。これにより、エンドユーザーにとっての一貫性が確保されます。

3.1 光度ビニング

光度は英数字コード（例：CB、DA、DB）を使用してビニングされます。データシートには広範な表が提供されています。A09K-SR1501H-AMの場合、ハイライトされた黒枠が可能な出力ビンを示しています。典型的な光度4500 mcdと範囲（3550-7100 mcd）に基づくと、関連するビンはCA（2800-3550 mcd）、CB（3550-4500 mcd）、DA（4500-5600 mcd）、およびDB（5600-7100 mcd）です。特定の生産ロットの具体的なビンは、注文情報で確認する必要があります。

3.2 主波長ビニング

主波長も数値コードを使用してビニングされます。このスーパーレッドLEDの目標範囲は627-630 nm（典型的629 nm）です。ビニング表を参照すると、コード2730が範囲627-630 nmに対応します。3033（630-633 nm）や2427（624-627 nm）などの隣接ビンも生産ばらつきの一部である可能性があります。許容差は±1 nmです。

4. 性能曲線分析

データシートのグラフは、異なる動作条件下で主要パラメータがどのように変化するかを示しており、堅牢な回路設計に不可欠です。

4.1 IV曲線と相対強度

順方向電流 vs. 順方向電圧グラフは、ダイオードに典型的な非線形関係を示しています。電圧は電流とともに増加し、低電流では約1.4Vから始まり、150mAでは約2.15Vに達します。相対光度 vs. 順方向電流グラフは、典型的な150mAまではほぼ直線的であり、推奨動作範囲内で良好な効率を示しています。

4.2 温度依存性

温度はLED性能に大きく影響します。相対光度 vs. 接合温度グラフは、温度が上昇すると出力が減少することを示しています。最大動作はんだパッド温度110°C（デレーティング曲線参照）では、相対強度は25°C時の値の約60%になります。これは熱設計で考慮する必要があります。相対順方向電圧 vs. 接合温度グラフは負の傾きを持ち、V_Fは温度上昇とともに減少することを意味します（約-1.5 mV/°C）。相対波長 vs. 接合温度グラフは正のシフトを示します。波長は温度とともにわずかに増加します（約+0.05 nm/°C）。

3.3 スペクトル分布とデレーティング

相対スペクトル分布曲線は、LEDの単色性を確認し、赤色スペクトル（~629 nm）に鋭いピークを示します。順方向電流デレーティング曲線は信頼性にとって重要です。これは、はんだパッド温度（T_S）に基づいて許容される最大連続順方向電流を規定します。最大周囲/はんだ付け点温度110°Cでは、許容される最大連続電流は約84 mAまで低下します。この曲線はまた、最小動作電流20 mAも規定しています。許容パルス処理能力グラフにより、設計者は様々なパルス幅（t_p）とデューティサイクル（D）に対する安全な単一パルスまたはパルス動作電流を計算できます。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 物理寸法と極性

このLEDは、標準的なPLCC-6（Plastic Leaded Chip Carrier）表面実装パッケージを使用しています。機械図面には、主要寸法を示した上面図と側面図が示されています。パッケージ長は3.2 mm、幅は2.8 mm、高さは1.9 mmです。図面は、カソードに対応する極性マーキング（通常、パッケージ上面の切り欠き角またはドット）を明確に示しています。組立時の正しい向きが不可欠です。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

PCB設計のための推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。このパターンは、リフロー中に適切なはんだ接合部を形成し、必要な熱的および電気的接続を提供します。製造歩留まりと長期信頼性のために、このレイアウトに従うことが重要です。

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

データシートは、鉛フリープロセスに対応したリフローはんだ付けプロファイルを規定しています。ピークはんだ温度は260°Cを超えてはならず、240°C以上の時間は制限する必要があります。プリヒート、ソーク、リフロー、冷却ゾーンを示す具体的な時間-温度グラフが提供されています。このプロファイルに従うことで、LEDパッケージおよび内部ダイへの熱損傷を防止します。

6.2 使用上の注意

一般的な注意事項には、レンズへの機械的ストレスの回避、汚染の防止、絶対最大定格を超えてデバイスを動作させないことが含まれます。8kV HBM定格で規定されているように、取り扱いおよび組立中の静電気放電（ESD）保護に特に注意を払う必要があります。

7. 梱包および注文情報

LEDは自動組立用にテープおよびリールで供給されます。梱包情報には、リール寸法、テープ幅、ポケット間隔、およびテープ上の部品の向きが詳細に記載されています。注文情報には通常、基本品番（A09K-SR1501H-AM）に加えて、特定の光度および波長ビンのコードが含まれますが、提供された抜粋では正確な形式は詳細に記載されていません。

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

記載されている主なアプリケーションはすべて自動車外部照明内です：センター・ハイマウント・ストップ・ランプ（CHMSL）, テールランプ、およびストップ（ブレーキ）ランプ。その高輝度と赤色は、これらの安全信号機能に理想的です。高い信頼性を必要とする他の赤色インジケータアプリケーションにも適している可能性があります。

8.2 設計上の考慮事項

主要な設計上の考慮事項は以下の通りです：
駆動回路：LEDの明るさは電圧ではなく電流の関数であるため、安定した光出力を維持するために定電流ドライバが推奨されます。回路は、最大200 mA連続で電流を制限し、温度によるデレーティングを考慮する必要があります。
熱管理：PCBレイアウトは、LEDのはんだパッドからヒートシンクまたは基板の銅面への適切な熱経路を提供し、特に高温環境または高駆動電流時に接合温度を限界内に保つ必要があります。
光学設計：120°の視野角は、CHMSLなどの特定のアプリケーションでビームを形成するために、二次光学部品（レンズ、リフレクター）を必要とする場合があります。

9. 技術比較と差別化

標準的な非自動車用赤色LEDと比較して、A09K-SR1501H-AMの主要な差別化要因は、そのAEC-Q101認定と硫黄耐性です。これらは通常、民生グレードのLEDではテストされません。高い典型的な光度（4500 mcd）も、長距離視認性を必要とするアプリケーションにおける性能上の利点です。PLCC-6パッケージは、より小型または大型のパッケージと比較して、サイズ、熱性能、および組立の容易さの良いバランスを提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを12Vの自動車用バッテリーから直接駆動できますか？
A: いいえ。電流制限回路または定電流ドライバを使用する必要があります。12Vに直接接続すると過剰な電流が流れ、LEDは瞬時に破壊されます。
Q: 高温で光出力が低下するのはなぜですか？
A: これは半導体材料の基本的な特性です。温度が上昇すると、LEDチップ内の非放射再結合が増加し、内部量子効率（単位電気入力あたりの光出力）が低下します。
Q: MSL: 2aとはどういう意味ですか？
A: 湿気感受性レベル2aは、リフローはんだ付け前にベーキングが必要になるまで、パッケージを乾燥環境（≤30°C/60% RH）で最大4週間保管できることを示します。これは製造プロセス管理にとって重要です。
Q: 自分のアプリケーションに適したビンをどのように選択すればよいですか？
A: 色が重要なアプリケーション（例：テールランプ内の複数のLEDの色合わせ）では、狭い波長ビン（例：2730）を指定します。最小光度が懸念される輝度が重要なアプリケーションでは、設計目標を満たす最小光度ビンを指定します。

11. 実践的な設計および使用事例

シナリオ：CHMSLモジュールの設計設計者は、均一な輝度で規制上の測光要件を満たすCHMSLを作成する必要があります。信頼性のためにA09K-SR1501H-AMを選択します。寿命を確保し、高温デレーティングを考慮するために、各LEDを100 mA（典型的150mA以下）で駆動することを決定します。デレーティング曲線を使用して、計算された最大はんだ付け点温度85°Cでは、100mA駆動は安全です。定電流ドライバアレイを設計します。色と輝度の一貫性を確保するために、サプライヤーと協力して、特定の光度（例：DAビン）および波長（2730ビン）範囲内の単一の生産ロットからLEDを調達します。PCBレイアウトは、放熱のために内部グランドプレーンに接続する熱ビアを備えた推奨パッド設計を使用します。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオードは、電気エネルギーを電気ルミネッセンスと呼ばれるプロセスを介して直接光に変換する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、エネルギーを放出します。このLEDでは、半導体材料（赤/オレンジ/琥珀色には通常AlInGaPベース）が、この放出エネルギーが赤色光（~629 nm）に対応する波長の光子（光）の形になるように設計されています。プラスチックパッケージは、微小な半導体チップを封止・保護し、電気接続用のリードフレームを含み、光出力を形成し視野角を決定する成形レンズを組み込んでいます。

13. 技術トレンド

自動車LED照明のトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、より高い電力密度、および統合の増加に向かっています。これにより、より小型でスタイリッシュなランプ設計と低エネルギー消費が可能になります。個々のLEDまたはクラスターをデジタル制御して動的機能を実現するスマートで適応型の照明システムへの移行もあります。基礎となる半導体技術は継続的に改善され、温度に対するより良い性能とより長い動作寿命を提供しています。パッケージング技術も進化しており、コンパクトなフォームファクターでより良い熱管理を提供し、スペースが制限された自動車アプリケーションで性能と信頼性を維持するために重要です。