PLCC-2 クールホワイトLED データシート - 1608パッケージ - 2.85V @ 10mA - 120° 視野角 - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、PLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）パッケージの1608サイズに封止され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、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、順電流10ミリアンペア（mA）における代表光度は710ミリカンデラ（mcd）です。その主な設計焦点は、安定した光出力、広い視野角、堅牢な構造が最も重要となる自動車内装アプリケーションにあります。

このLEDのコアとなる利点は、コンパクトな1608フットプリント、優れた光拡散性を実現する120度の広視野角、そしてAEC-Q102、RoHS、REACH、ハロゲンフリー要件などの厳格な自動車および環境規格への適合性です。車両のメータクラスター、バックライト付きスイッチ、一般的な室内のアクセント照明など、限られた空間での信頼性の高い長寿命照明を必要とする市場をターゲットとしています。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 測光・電気的特性

主要な動作パラメータは、標準条件（T_s=25°C）におけるLEDの性能を定義します。順電流（I_F）の動作範囲は2 mAから最大20 mAまでであり、10 mAが代表的な試験条件です。この電流における代表順電圧（V_F）は2.85Vで、範囲は2.5Vから3.75Vです。主要な測光出力である光度（I_V）は、代表値710 mcd、最小値560 mcd、最大1300 mcdまで達する可能性があると規定されています。主色度座標（CIE x, y）は約0.3, 0.3であり、クールホワイトの色度点を定義します。関連する測定許容差に注意することが重要です：光束は±8%、順電圧は±0.05V、色度座標は±0.005です。

2.2 絶対最大定格と熱管理

デバイスの長寿命を確保するためには、動作条件が絶対最大定格を決して超えないようにする必要があります。最大連続順電流は20 mA、電力損失限界は75 mWです。デバイスは、パルス幅≤10 μsの短時間サージ電流（I_FM）50 mAに耐えることができます。接合部温度（T_J）は125°Cを超えてはならず、動作周囲温度範囲は-40°Cから+110°Cです。熱管理は極めて重要です。接合部からはんだ付けポイントまでの熱抵抗は、実測値で160 K/W、電気的値で140 K/Wと規定されています。このパラメータは、LEDチップから熱がどれだけ効果的に放散されるかを示し、光出力の安定性と寿命に直接影響を与えます。

2.3 信頼性と環境仕様

このLEDは堅牢性を考慮して設計されています。ESD（静電気放電）耐性は2 kV（人体モデル）で、部品取り扱いの標準レベルです。AEC-Q102規格に適合しており、自動車アプリケーションへの適合性を確認しています。さらに、腐食耐性クラスB1を満たし、EU REACH規則への適合性を提供し、ハロゲンフリー（臭素<900 ppm、塩素<900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）です。湿気感受性レベル（MSL）は3であり、リフローはんだ付け前に周囲空気に168時間以上さらされた場合は、パッケージをベーキングする必要があることを意味します。

3. 性能曲線分析

3.1 IV特性と発光効率

順電流対順電圧のグラフは、特徴的な指数関数的関係を示しています。電流が0から25 mAに増加するにつれて、電圧は約2.4Vから3.2Vに上昇します。この曲線は、電流制限回路を設計する上で不可欠です。相対光度対順電流のグラフは、光出力が低電流域では電流に対して超線形的に増加し、高電流域では飽和傾向を示すことを示しており、最適な効率を得るために推奨電流付近でLEDを駆動することの重要性を強調しています。

3.2 温度依存性

性能グラフは、顕著な温度依存性を明らかにしています。相対光度対接合部温度の曲線は、温度が上昇すると出力が減少することを示しています。100°Cでは、光度は25°C時の値の約60-70%になります。逆に、順電圧は負の温度係数を持ち、同じ温度範囲で約0.2V減少します。色度座標も電流と温度の両方によってシフトします。これは、一貫した色品質を必要とするアプリケーションにとって重要な考慮事項です。

3.3 分光分布とビームパターン

相対分光分布グラフは、蛍光体コーティングを施した青色LEDチップに典型的なクールホワイトスペクトルを確認しています。ピークは青色領域にあり、蛍光体による黄色/緑色領域に広い二次ピークがあります。放射パターン図は、半値全幅（FWHM）120°のランバート型に近い発光プロファイルを示しており、広く均一な照明を提供します。

3.4 デレーティングとパルス動作

順電流デレーティング曲線は、高温動作において極めて重要です。最大はんだパッド温度110°Cでは、許容連続順電流は20 mAまで低下します。グラフはまた、2mA以下の電流を使用しないことも規定しています。許容パルス処理能力チャートにより、設計者は様々なデューティサイクルで短時間（0.1 msから10秒）にわたってより高いピーク電流（I_F）を使用することができ、マルチプレクシングや輝度バーストの作成に有用です。

4. ビニングシステムの説明

LEDの出力は、生産ロット内での一貫性を確保するためにビンに分類されます。2つの主要なビニング構造が提供されています。

4.1 光度ビニング

光度は、QからBまでのラベルが付けられたグループに分類され、各グループは上昇する光度範囲を表すX、Y、Zのサブビンに細分されます。この特定の品番（1608-C701 00H-AM）では、可能な出力ビンが強調表示されており、UグループとVグループ内に収まります。これは、代表値710 mcdの部品がUグループの上位範囲（U-Z: 610-710 mcd）またはVグループの下位範囲（V-X: 710-820 mcd）にあることを意味します。設計者は、最小輝度レベルを指定する際にこの範囲を考慮する必要があります。

4.2 色度（色）ビニング

標準的なクールホワイトの色ビン構造は、CIE 1931色度図上の特定の四角形を定義します。各ビン（例：PK0、NK0、MK0）は、その境界を形成する4組の（x, y）座標によって定義されます。これにより、特定のビンコード内のすべてのLEDが、その定義された領域内の色度座標を示すことが保証され、アレイ内の色の均一性が維持されます。提供されている表には、多数のビンコードとそれに対応する座標セットがリストされています。

5. 機械的仕様、パッケージング・実装情報

5.1 機械的寸法と極性

このLEDは、標準的な1608（1.6mm x 0.8mm）PLCC-2パッケージを使用しています。機械図面には通常、上面図、側面図、フットプリントが示されます。PLCC-2パッケージには2本のリードがあります。極性は、デバイス上面のドットや切り欠きなどのマーキングで示され、これはカソード（-）リードに対応します。回路動作のためには、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

信頼性の高いはんだ接合とリフロー中の適切な位置合わせを確保するために、推奨ランドパターン（はんだパッド）設計が提供されています。このパターンは、良好なはんだフィレット形成を容易にするために、部品のリードよりもわずかに大きくなっています。このフットプリントに従うことは、製造歩留まりと長期的な機械的信頼性にとって重要です。

5.3 リフローはんだ付けプロファイルとガイドライン

データシートは、ピーク温度260°C、最大30秒のリフローはんだ付けプロファイルを規定しています。これは標準的な鉛フリー（Pb-free）リフロープロファイルです。このプロファイルには、熱衝撃を防止し、LEDパッケージや内部ダイを損傷することなく適切なはんだ接合を形成するために、定義された昇温速度と時間制限を持つ予熱、熱浸漬、リフロー、冷却ゾーンが含まれます。

5.4 パッケージング情報

LEDは、自動ピックアンドプレース実装用にテープおよびリールで供給されます。パッケージング情報には、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。この情報は、実装装置を設定するために必要です。

5.5 使用および保管上の注意

主な注意事項は以下の通りです：逆電圧印加の回避、動作条件が絶対最大定格を超えないことの確認、適切なESD取り扱い手順の実施、指定されたリフロープロファイルの遵守。保管条件は-40°Cから+110°Cの範囲内であるべきであり、バッグが開封された場合はMSL-3の取り扱い手順に従わなければなりません。

6. アプリケーションノートと設計上の考慮点

6.1 代表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、メータクラスターの照明、ゲージやディスプレイのバックライトが含まれます。また、各種スイッチ（パワーウィンドウ、エアコン制御）のバックライトや、室内の一般的な環境照明やアクセント照明にも最適です。その信頼性仕様は、これらの過酷で温度サイクルのある環境に適しています。

6.2 回路設計上の考慮点

設計者は、電流制限抵抗または定電流駆動回路を組み込む必要があります。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_電源- V_F) / I_F。代表V_F2.85V、希望I_F10mA、電源5Vを使用すると、抵抗は約（5 - 2.85）/ 0.01 = 215オームになります。精密な電流制御や調光（PWM）を必要とするアプリケーションには、ドライバICの使用が推奨されます。広い視野角により、多くの拡散照明アプリケーションでは二次光学系が不要になります。

6.3 設計における熱管理

効果的な放熱は、性能と寿命を維持するために重要です。高い熱抵抗値は、熱が接合部から容易に逃げないことを意味します。設計者は、LEDの放熱パッド（存在する場合）に接続されたPCBパッドが適切なサイズであり、ヒートスプレッダーとして機能する銅面またはプレーンに接続されていることを確認する必要があります。高温環境（例：車のエンジン電子機器付近）では、提供された曲線に従って電流をデレーティングしなければなりません。

6.4 耐硫黄性基準

データシートには硫黄試験基準セクションが含まれており、これは大気中の硫黄が銀メッキ部品を腐食する可能性のある自動車および産業環境に特に関連しています。この試験は、LEDのそのような環境に対する耐性を検証し、特定の地理的位置やアプリケーションにおける長期的な信頼性の重要な要素です。

7. 発注および品番情報

品番システムは特定の情報を提供します。例1608-C701 00H-AMの場合：1608はパッケージサイズ、C701は基本製品コード、00H-AMは光度ビンと色ビン（例：クールホワイト）を指定している可能性があります。発注情報セクションでは、異なるビンやパッケージングオプション（テープ＆リール対バルク）を指定する方法が詳細に説明されます。

8. よくある質問（FAQ）

Q: 実測熱抵抗と電気的熱抵抗（R_{th JS}）の違いは何ですか？

A: 実測熱抵抗は、LED自体の温度敏感パラメータ（順電圧など）を使用して測定されます。電気的熱抵抗は、多くの場合、計算またはシミュレーションされた値です。熱設計には、実測値の方が一般的により正確です。

Q: 抵抗なしで3.3V電源でこのLEDを駆動できますか？

A: できません。順電圧は変動します（2.5V-3.75V）。V_Fが低い場合、3.3Vを直接接続すると過剰電流が流れ、LEDを損傷する可能性があります。常に電流制限機構を使用してください。

Q: 120°の視野角は設計にどのように影響しますか？

A: 非常に広く拡散した光を提供します。エリア照明には優れていますが、集光ビームを作成するのには適していません。スポットライト効果を得るには、二次レンズが必要になります。

Q: このLEDは調光可能ですか？

A: はい、ほとんどのLEDと同様に、パルス幅変調（PWM）を使用して効果的に調光できます。アナログ電圧降下による調光は使用しないでください。著しい色ずれを引き起こします。

9. 技術原理とトレンド

9.1 動作原理

これは蛍光体変換型白色LEDです。半導体チップ（通常は窒化インジウムガリウム（InGaN）製）は、順方向バイアス時に青色光を発します。この青色光がパッケージ内の黄色（または黄赤色）蛍光体コーティングを励起します。残りの青色光と変換された黄色光の組み合わせにより、白色光として知覚されます。蛍光体の特定の混合比が相関色温度（CCT）を決定し、この場合はクールホワイトとなります。

9.2 業界トレンド

このような部品のトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン数の向上）、より良い光品質のための改良された演色評価数（CRI）、光出力を維持または増加させながらのさらなる小型化に向かっています。また、より高い信頼性基準とより広範な環境適合性（例：青色光ハザードの低減、完全なリサイクル可能性）に向けた強い推進力もあります。特に自動車アプリケーションでは、適応照明のためのスマートドライバーとの統合も成長分野の一つです。