PLCC-6 黄色LED データシート - パッケージ 3.2x2.8x1.9mm - 順電圧 2.15V - 消費電力 0.32W - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、PLCC-6パッケージの高性能表面実装型黄色LEDの仕様を詳細に説明します。このデバイスは、信頼性、輝度、過酷な環境条件下での安定した性能が最も重要となるターンシグナルなどの、要求の厳しい自動車外部照明アプリケーションを主な用途として設計されています。その中核的な利点は、標準駆動電流150mAにおける5500ミリカンデラ（mcd）という高い代表光度、優れた視認性を提供する120度の広い視野角、そして厳格な自動車グレード規格を満たす堅牢な構造です。

このLEDはAEC-Q101に認定されており、自動車用途での信頼性が保証されています。また、RoHSおよびREACH環境指令に準拠し、硫黄耐性を有するため、腐食性ガスが存在する可能性のある環境にも適しています。ターゲット市場は、コンパクトで明るく信頼性の高い黄色光源を必要とする自動車照明メーカーおよび設計者です。

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、代表的条件（T_s=25°C）におけるLEDの性能を定義します。順電流（I_F）の推奨動作範囲は20mAから200mAで、代表値は150mAです。この代表電流における光度（I_V）は、最小3550 mcdから最大7100 mcdの範囲にあり、代表値は5500 mcdです。150mA時の順電圧（V_F）は代表値2.15Vで、範囲は1.75Vから2.75Vです。この比較的低い順電圧は、システム効率の向上に寄与します。主波長（λ_d）は582 nmから594 nmの間に規定され、代表値は589 nmで、可視スペクトルの黄色領域に確実に位置します。視野角（2θ_½）は広い120度で、広い放射パターンを提供します。

2.2 絶対最大定格と熱管理

これらの定格は、永久損傷が発生する可能性のある限界を定義します。絶対最大順電流は200 mAです。デバイスは、非常に低い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を扱うことができます。最大接合温度（T_J）は125°Cで、動作および保管温度範囲は-40°Cから+110°Cです。消費電力（P_d）の定格は550 mWです。熱管理は重要であり、接合部からはんだ付け点までの熱抵抗が規定されています。実熱抵抗（R_{th JS real}）は≤60 K/Wであり、電気的方法による測定値（R_{th JS el}）は≤50 K/Wです。特に高駆動電流または高周囲温度環境では、接合温度を安全な限界内に維持するために、適切なPCBの熱設計が必要です。

2.3 信頼性および環境仕様

このLEDは高信頼性を目指して設計されています。ESD耐性定格は8 kV（人体モデル）で、取り扱いや組立において堅牢なレベルです。自動車部品の重要な要件である、個別半導体向けAEC-Q101規格に認定されています。デバイスはRoHS（有害物質の制限）およびREACH規制に準拠しています。また、硫黄耐性を特徴としており、一部のLEDパッケージで銀の腐食を引き起こす可能性のある硫黄含有雰囲気に対する耐性を示しています。

3. ビニングシステムの説明

The LED is available in sorted bins to ensure color and brightness consistency within an application. Two primary binning parameters are defined.

3.1 光度ビニング

光出力は複数のグループに分類され、それぞれが2文字のコード（例：L1、M2、DA、DB）で表されます。ビンは、最小11.2 mcd（L1）から最大22400 mcd（GA）までの非常に広い範囲をカバーしています。特定の型番A09K-UY1501H-AMでは、可能な出力ビンが強調表示されており、3550 mcdから7100 mcdの範囲内に収まります。これは、CA（2800-3550 mcd）からDB（5600-7100 mcd）までのビンに対応します。設計者は、輝度要件に基づいて適切なビンを選択する必要があります。

3.2 主波長ビニング

色（主波長）も4桁のコード（例：8285、9194）を使用してビニングされます。ビンは459 nm（青紫）から639 nm（赤橙色）まで広がっています。この黄色LEDの場合、関連するビンは黄色スペクトルをカバーするもので、具体的には約582 nmから597 nmです。型番で規定された582-594 nmの範囲は、8285（582-585 nm）、8588（585-588 nm）、8891（588-591 nm）、9194（591-594 nm）などのビンと一致します。これにより、アセンブリ内の複数のLED間で正確な色合わせが保証されます。

4. 性能曲線分析

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

このグラフは順電流と順電圧の関係を示しています。これはダイオードに典型的な非線形の指数曲線です。代表動作点である150mAでは、電圧は約2.15Vです。設計者はこの曲線を使用して、所望の輝度を達成しつつ電圧と電力の制限内に収まるように、適切な電流制限抵抗または定電流ドライバの設定を選択します。

4.2 相対光度対順電流

このグラフは、光出力が電流とともに増加するが、特に高電流では完全に線形ではないことを示しています。これは、異なる駆動レベルでの効率（単位電力あたりの光出力）を理解するのに役立ちます。

4.3 温度依存特性

いくつかのグラフが温度の影響を示しています。相対光度対接合温度曲線は、温度が上昇すると光出力が減少することを示しています。この熱による性能低下は、熱設計において考慮されなければなりません。相対順電圧対接合温度曲線は負の温度係数を示しています。V_Fは温度が上昇すると減少します。これは、電圧ベースの制御を使用する回路にとって重要です。主波長対順電流および相対波長対接合温度グラフは、動作条件の変化に伴う色（波長）のわずかなシフトを示しており、これはLEDに典型的です。

4.4 順電流デレーティング曲線

この重要なグラフは、はんだパッド温度（T_S）の関数としての最大許容連続順電流を定義します。T_Sが増加すると、最大接合温度を超えないように、最大許容I_Fを低減しなければなりません。例えば、T_Sが110°Cの場合、最大I_Fは約91 mAです。この曲線は、自動車照明のような高温環境での長期信頼性を確保するために不可欠です。

4.5 許容パルス処理能力

このグラフは、様々なデューティサイクル（D）に対して、パルス幅（t_{）の関数としての最大許容非繰り返しまたは繰り返しパルス電流（I}F(A)_p）を定義します。これにより、設計者は、通信や特殊な信号アプリケーションで使用される可能性のある短い高電流パルスをLEDが処理する能力を理解することができます。

4.6 スペクトル分布

相対スペクトル分布グラフは、異なる波長にわたって放射される光の強度を示しています。この黄色LEDの場合、ピークは約589 nm付近にあり、典型的な狭い帯域幅を持つため、鮮やかな黄色を呈します。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 機械的寸法

LEDはPLCC-6（Plastic Leaded Chip Carrier）パッケージに収められています。代表的な寸法は、長さ約3.2mm、幅約2.8mm、高さ約1.9mmです。正確なPCBフットプリント設計のための公差付き詳細寸法図がデータシートに提供されています。

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。これには、6本のリードと中央の熱放散パッド（該当する場合）の銅パッドのサイズと間隔が含まれます。この推奨に従うことで、適切なはんだ付け、機械的安定性、およびLEDからPCBへの最適な熱伝達が確保されます。

5.3 極性識別

パッケージには、通常ピン1付近の切り欠きまたはドットなどの極性インジケータが含まれています。ピン配置図はアノードとカソードの接続を識別します。損傷を防ぐために、組立時に正しい極性を守る必要があります。

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

詳細なリフローはんだ付け温度プロファイルが規定されています。ピークはんだ温度は260°Cを超えてはならず、240°Cを超える時間は制限されるべきです。代表的なプロファイルには、予熱、ソーク、リフロー、冷却の段階が含まれます。このプロファイルを遵守することは、プラスチックパッケージおよび内部ダイとワイヤボンドへの熱損傷を防ぐために重要です。

6.2 使用上の注意

一般的な取り扱いおよび使用上の注意が概説されています。これには、リードへの機械的ストレスの回避、取り扱い中の静電気放電（ESD）の防止（8kV定格にもかかわらず）、動作条件が絶対最大定格を超えないことの確認、PCB上での適切な熱設計の実施が含まれます。このデバイスは逆電圧動作用には設計されていません。

6.3 保管条件

部品は、規定された保管温度範囲-40°Cから+110°C内の乾燥した管理された環境で保管する必要があります。長期保管の場合、湿気感受性レベル（MSL）2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、パッケージを最大1年間工場環境条件に曝すことができることを示しています。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包情報

LEDは自動組立用にテープおよびリールで供給されます。梱包仕様には、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含まれます。この情報は、ピックアンドプレースマシンの設定に必要です。

7.2 型番および発注情報

型番A09K-UY1501H-AMは特定のコーディングシステムに従っています。完全な解読は独自のものかもしれませんが、通常はパッケージタイプ（PLCC-6）、色（黄色 - Y）、光度ビン、波長ビンに関する情報を伝えます。発注情報では、リールあたりの数量およびその他の商業的詳細が指定されます。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

8.1 主な用途：自動車外部照明

主な、そして最も重要な用途は自動車外部照明、特にターンシグナルです。この役割では、LEDは昼間の視認性のための高輝度、様々な角度から見られるための広い視野角、広い温度範囲（-40°Cから+110°C）にわたる極端な信頼性、および湿気や硫黄などの環境汚染物質に対する耐性を提供しなければなりません。

8.2 回路設計上の考慮事項

設計者は、最適な性能と長寿命のため、特に自動車電圧環境（例：負荷ダンプ過渡現象を伴う12Vシステム）では、単純な抵抗ではなく定電流ドライバを使用すべきです。ドライバは、V_Fの負の温度係数と温度上昇に伴う光度の低下を補償するように設計されるべきです。LEDの熱放散パッドに接続された十分な銅面積または熱ビアを使用したPCB上の熱管理は、接合温度を低く保ち、輝度を維持し、信頼性を確保するために不可欠です。

8.3 光学設計上の考慮事項

120度の視野角は、ランバートまたはニアランバート分布です。ターンシグナルのような特定のアプリケーションでは、角度強度分布に関する規制要件があることが多いため、ビームパターンを形成するために二次光学系（レンズ、リフレクター）が必要になる場合があります。

9. 技術比較および差別化

標準的な民生用黄色LEDと比較して、このデバイスは自動車用途向けに以下の主要な差別化要因を提供します：AEC-Q101認定が最も重要であり、自動車ストレステスト下での実証済みの信頼性を保証します。より高い代表輝度（5500 mcd）は、コンパクトなパッケージでより大きな輝度を提供します。硫黄耐性は、自動車環境における特定の故障モードに対処します。広い視野角（120°）と高輝度の組み合わせは、広い視認性が必要な信号アプリケーションに最適化されています。詳細なビニング構造により、マルチLEDアレイでの正確な色と輝度のマッチングが可能になります。

10. よくある質問（FAQ）

Q: このLEDの推奨駆動電流は何ですか？

A: 代表動作電流は150mAで、5500 mcdを提供します。20mAから200mAで動作可能ですが、性能パラメータは150mAで規定されています。

Q: 光度ビニングコード（例：DA）はどのように解釈すればよいですか？

A: ビンコードは特定の光度範囲に対応します。例えば、ビンDAは4500から5600 mcdをカバーします。設計に適した光度範囲を選択するには、ビニング表を参照する必要があります。

Q: なぜ熱管理がそれほど重要ですか？

A: LEDの性能は熱によって劣化します。過度の接合温度は光出力を減少させ、色をシフトさせ、寿命を大幅に短縮します。信頼性の高い動作を確保するには、デレーティング曲線（セクション4.4）に従わなければなりません。

Q: このLEDは非自動車アプリケーションで使用できますか？

A: はい、その高い信頼性により、環境耐性が要求される産業用インジケータ、屋外看板、安全機器などの他の要求の厳しいアプリケーションにも適していますが、自動車向けボリュームに対してコスト最適化されている可能性があります。

Q: 組立におけるMSL 2とはどういう意味ですか？

A: 湿気感受性レベル2は、パッケージされたデバイスが、リフローはんだ付け中にクラックを引き起こす可能性のある吸収湿気を除去するためのベーキングが必要になる前に、最大1年間周囲の工場条件（≤30°C/60% RH）に曝すことができることを意味します。

11. 設計および使用事例

シナリオ：高信頼性自動車リアターンシグナルの設計設計エンジニアが、乗用車向けの新しいLEDベースのリアターンシグナルクラスターを作成しています。クラスターは、特定のパターンで配置された12個の黄色LEDを使用します。このPLCC-6 LEDを使用して、エンジニアはまず、12個すべてのLED間で均一性を確保するために、サプライヤーから適切な光度ビン（例：最高輝度のDB）と主波長ビン（例：一貫した黄色調の8891）を選択します。自動車用途に定格された定電流ドライバICが選択され、各LEDストリングに安定した150mAを供給します。PCBは2オンスの銅層と、LEDフットプリントの真下に直接配置された熱ビアのアレイで設計され、動作中にはんだパッド温度を80°C以下に保ちながら効率的に熱を逃がします。これにより、実際の接合温度が125°Cの最大値を十分に下回り、車両の寿命にわたってルーメンメンテナンスが維持されます。光学シミュレーションは、LEDの120度放射パターンを使用して実行され、ターンシグナルの強度と角度分布に関する規制測光要件を満たす二次光学系を設計します。

12. 動作原理

このLEDは半導体光源です。電流が流れると黄色波長の光を放射するように設計された、ガリウムヒ素リン（GaAsP）または類似の材料で作られた半導体チップ（ダイ）に基づいています。ダイオードの閾値を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の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。このプロセスはエレクトロルミネッセンスと呼ばれます。半導体層の特定の材料組成と構造が、放射光の主波長を決定します。ダイは反射性のPLCC-6パッケージ内に実装され、接続用ワイヤボンドも収められ、ダイを保護し光出力を形成する黄色着色または透明のシリコーンレンズで封止されています。

13. 技術トレンド

自動車LED照明の一般的なトレンドは、より高い効率（ワットあたりのより多くのルーメン）に向かっており、より低い電力消費と熱負荷でより明るい信号を可能にします。小型化は続いており、よりコンパクトでスタイリッシュな照明デザインを可能にしています。改善された色の一貫性とより厳格なビニングは、LEDアレイがより一般的になるにつれて重要です。また、統合スマートLEDモジュールへの移行も進んでおり、同じパッケージ内にドライバ、診断、通信インターフェースを含みます。さらに、材料科学は、極端な熱サイクル、高湿度、腐食性ガスなどの過酷な環境要因に対するさらなる耐性を提供するために進歩しており、自動車アプリケーションにおける信頼性と寿命の限界を押し広げています。