PLCC-2 赤色LED データシート - 65-21-UR0200H-AM - 車載グレード - 1120mcd @ 20mA - 技術文書

1. 製品概要

65-21-UR0200H-AMは、コンパクトなPLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）表面実装パッケージに収められた高輝度赤色発光LEDです。この部品は、厳しい車載インテリア照明用途向けに特別に設計されており、高い光束出力、広い視野角、堅牢な信頼性を兼ね備えています。主な設計焦点は、ダッシュボード照明、メータークラスター、および一般的なインテリア環境照明であり、様々な環境条件下で一貫した色と明るさが求められる用途に適しています。

このLEDの中核的な利点は、車載アプリケーションにおける個別光電子デバイスのための厳格なAEC-Q102規格への適合性にあり、車両室内に典型的な過酷な条件下での性能と長寿命を保証します。標準駆動電流20mAにおいて1120ミリカンデラ（mcd）の典型的な光度と、優れた視認性を提供する120度の広い視野角を特徴とします。さらに、本製品はRoHS、REACH、およびハロゲンフリーの環境指令に準拠しており、厳格な材料規制のある世界市場に適合します。

ターゲット市場は車載セクターに限定され、アプリケーションは車載インテリア照明とクラスターディスプレイに明示されています。この焦点は、標準的な民生用グレードのLEDと比較して、温度範囲、静電気放電（ESD）保護、および長期信頼性に関する強化された仕様を決定づけています。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 測光・電気的特性

電気的および光学的性能は、標準試験条件（Ts=25°C）で定義されます。順方向電流（I_F）の絶対最大定格は50mA、典型的な動作点は20mA、最小推奨動作電流は5mAです。20mA時、光度（I_V）は最小710mcdから典型的には1120mcd、最大で1800mcdまで指定されており、生産ビン間での性能変動の可能性を示しています。この電流における順方向電圧（V_F）は1.75Vから2.75Vの間で、典型的な値は2.0Vです。主波長（λ_d）は赤色スペクトルにあり、612nmから627nmで指定され、典型的な値は622nmです。視野角（2θ_½）は一貫して120度で、許容差は±5°と規定されています。

2.2 熱・信頼性パラメータ

熱管理はLEDの性能と寿命にとって重要です。デバイスには2つの熱抵抗値が指定されています：実測熱抵抗（R_{th JS real}）は最大160 K/W、電気的熱抵抗（R_{th JS el}）は最大125 K/Wです。この違いは測定方法論に起因する可能性が高く、電気的方法は推定のための一般的な業界慣行です。絶対最大接合温度（T_J）は125°Cです。動作および保管温度範囲は-40°Cから+110°Cと指定されており、極端な気候で機能しなければならない車載アプリケーションにとって必須です。デバイスは最大2kVのESD（人体モデル）パルスに耐えることができ、基本的な取り扱い保護を提供します。

2.3 絶対最大定格

これらの定格は、それを超えると永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。最大許容損失（P_d）は137 mWです。サージ電流耐量（I_FM）は、非常に低いデューティサイクル（D=0.005）でパルス幅≤10μsの場合100mAです。デバイスは逆バイアス動作用には設計されていません。リフローはんだ付け中の最高温度は30秒間260°Cであり、これは無鉛はんだ付けプロセスの標準プロファイルです。

3. 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は性能ビンに分類されます。データシートには、3つの主要パラメータに関する詳細なビニングテーブルが提供されています。

3.1 光度ビニング

光度は英数字コードシステム（例：L1、L2、M1... GAまで）を使用してビニングされます。各ビンは、ミリカンデラ（mcd）単位の特定の最小および最大光度の範囲をカバーします。65-21-UR0200H-AMの場合、可能な出力ビンは強調表示されており、V1（710-900 mcd）、V2（900-1120 mcd）、AA（1120-1400 mcd）、AB（1400-1800 mcd）を含みます。これにより、設計者はアプリケーションに必要な輝度レベルに基づいて部品を選択でき、関連する測定許容差は±8%です。

3.2 主波長ビニング

赤色光の知覚色を決定する主波長もビニングされます。ビンは4桁のコード（例：1215、1518、1821）で識別されます。各コードは3ナノメートルの波長範囲に対応します。この特定の部品の場合、可能なビンは1215（612-615 nm）、1518（615-618 nm）、1821（618-621 nm）、2124（621-624 nm）、2427（624-627 nm）、2730（627-630 nm）です。主波長測定の許容差は±1nmです。この厳密なビニングにより、ディスプレイや照明アレイ内の複数のLED間での色の均一性が確保されます。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、1517、1720、2022などのコードを使用してビニングされ、0.25V刻みの電圧範囲（例：1.50-1.75V、1.75-2.00V、2.00-2.25V）を表します。V_Fのビンを知ることは、効率的な定電流駆動回路の設計と電力損失の管理にとって重要です。

4. 性能曲線分析

データシートには、主要パラメータが動作条件とともにどのように変化するかを示すいくつかのグラフが含まれています。

4.1 IV特性曲線と相対光度

順方向電流対順方向電圧のグラフは、適切な電流制限抵抗または定電流ドライバを選択するために不可欠な、典型的な指数関係を示しています。相対光度対順方向電流のグラフは、光出力がある点まで電流とともに超線形的に増加することを示していますが、推奨される20mAを超えて動作すると効率が低下し、発熱が増加する可能性があります。

4.2 温度依存性

いくつかのグラフが熱的影響を詳細に説明しています。相対光度対接合温度の曲線は、温度が上昇すると光出力が減少することを示しており、周囲温度が高くなる可能性のある車載アプリケーションにとって重要な考慮事項です。相対順方向電圧対接合温度のグラフは、V_Fが負の温度係数を持ち、温度の上昇とともに直線的に減少することを示しています。この特性は、間接的な温度センシングに使用されることがあります。主波長対接合温度のグラフは、温度が上昇するとわずかな赤方偏移（波長の増加）を示しています。

4.3 スペクトル分布とデレーティング

相対スペクトル分布グラフは、622nmを中心とした単色の赤色出力を確認します。順方向電流デレーティング曲線は熱設計にとって重要です。これは、はんだパッド温度が上昇するにつれて、最大許容連続順方向電流を減らさなければならないことを示しています。例えば、パッド温度110°Cでは、最大連続電流はわずか35mAです。許容パルス処理能力グラフは、様々なデューティサイクルでパルス電流でLEDを駆動するためのガイドラインを提供し、多重化アプリケーションでのより高い瞬間輝度を可能にします。

5. 機械的・パッケージ情報

LEDは標準的なPLCC-2表面実装パッケージを使用しています。15ページからの正確な機械図面はここでは再現されていませんが、典型的なPLCC-2の寸法は業界でよく知られています。パッケージには2本のリードを備えた成形プラスチックボディが含まれます。極性はパッケージの形状または上面のマーキングで示され、通常はカソードが識別されます。データシートには16ページに推奨はんだパッドレイアウトも含まれており、適切なはんだ付け、熱放散、および機械的安定性を確保するためのPCB設計にとって重要です。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

この部品は、無鉛はんだと互換性のあるリフローはんだ付けプロセス用に設計されています。16ページに指定されたプロファイル（リフローはんだ付けプロファイル）では、最高温度260°Cを最大30秒間許容します。これは標準的なIPC/JEDECプロファイルです。設計者は、パッケージの損傷や内部ダイおよびワイヤボンドの劣化を防ぐために、組立プロセスがこれらの限界内に収まるようにする必要があります。使用上の注意セクション（19ページ）には、信頼性を維持するための重要な取り扱い、保管、および洗浄の指示（例えば、メッキリードを腐食させる可能性のある硫黄含有環境への曝露を避けること（20ページの硫黄試験基準を参照））が含まれている可能性があります。

7. 梱包・発注情報

梱包情報（17ページ）は、LEDがどのように供給されるかを詳細に説明しており、通常はエンボス加工されたキャリアテープに巻かれたリールで、自動ピックアンドプレース組立装置に適しています。品番65-21-UR0200H-AMは、パッケージタイプ、色、性能ビン、その他の属性に関する情報を含む可能性のある内部コーディングシステムに従っています。発注情報セクション（14ページ）には、光度、波長、順方向電圧の異なるビンに対応する特定の発注コードが提供されており、生産のための正確な選択を可能にします。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

前述の通り、主なアプリケーションは車載インテリア照明とメータークラスターです。これには、センターコンソールのボタン、スイッチ、アイコンのバックライト、ドアハンドルやフットウェルの照明、そして最も重要なのは、メータークラスター内のインジケータおよび警告灯としての使用が含まれます。120度の広い視野角は、LEDが正面から見られない可能性のあるアプリケーションに適しています。

8.2 設計上の考慮点

このLEDを使用して設計する際、エンジニアはいくつかの要因を考慮する必要があります：電流駆動：一貫した輝度と長寿命を確保するために、20mA（典型的）に設定された定電流ドライバまたは電流制限抵抗を使用してください。熱管理：デレーティング曲線を遵守する必要があります。特に直射日光を受ける車のダッシュボードのような高周囲温度環境では、はんだパッドから熱を逃がすための十分なPCB銅面積または熱ビアを確保してください。光学設計：広い視野角のため、特定のインジケータ目的のためにビームを形成するには、光導波路や拡散板が必要になる場合があります。ESD保護：2kV HBMに定格されていますが、車載電子機器ではPCBに基本的なESD保護を組み込むことが良い習慣です。

9. 技術比較と差別化

標準的な民生用PLCC-2赤色LEDと比較して、65-21-UR0200H-AMは車載グレードの適合性によって差別化されています。主な差別化要因は以下の通りです：AEC-Q102適合：これには、民生用部品が受けない一連のストレステスト（高温動作寿命、温度サイクル、耐湿性など）が含まれます。拡張温度範囲：-40°Cから+110°Cでの動作は、民生用部品の典型的な-40°Cから+85°Cまたは+100°Cの範囲を超えています。耐腐食性の堅牢性：耐腐食性のクラスB1の指定は、車載環境で一般的な特定のガス状汚染物質に対する試験を示しています。より厳密なビニングと仕様：パラメータは通常、より厳密な許容差とより包括的なビニングで指定され、システムレベルの一貫性を確保します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを50mAで連続駆動できますか？

A: できません。50mAの絶対最大定格は応力限界です。信頼性の高い長期動作のためには、はんだパッド温度に基づくデレーティング曲線に従う必要があります。典型的な周囲条件下では、20mAが推奨される連続電流です。

Q: 実測熱抵抗と電気的熱抵抗の違いは何ですか？

A: 電気的方法は、温度に敏感な順方向電圧を代理として使用して熱抵抗を計算し、仕様のために一般的に使用されます。実測方法は、より直接的な熱測定を含む可能性があります。設計目的では、より高い値（160 K/W）を使用することが熱計算においてより保守的です。

Q: 発注時の光度ビンコード（例：AA）をどのように解釈すればよいですか？

A: ビンコードは、LEDの光度がそのビンの指定範囲内（例：AA = 1120-1400 mcd）に収まることを保証します。アプリケーションの輝度一貫性に必要な特定のビンコードを発注する必要があります。

Q: 逆方向保護ダイオードは必要ですか？

A: はい。データシートは明示的にデバイスが逆方向動作用には設計されていないと述べています。逆電圧が印加される可能性がある場合（車載電源システムでは一般的です）、LEDと直列にブロッキングダイオードを、またはLEDに並列にシャントダイオードを配置することが不可欠です。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：車載メータークラスター用の赤色エンジンチェック警告インジケータの設計。

選択：65-21-UR0200H-AMは、AEC-Q102適合性、高輝度、赤色であることから選択されます。標準的な赤色外観のために、612-621nm範囲の波長ビンが選択される可能性があります。

回路設計：クラスターの電源は公称12V（9Vから16Vの範囲）です。コスト効率のために単純な直列抵抗が選択されます。20mAでの典型的なV_F2.0Vを使用：R = (12V - 2.0V) / 0.020A = 500Ω。標準の510Ω抵抗が選択され、結果として電流は約19.6mAとなり、これは許容範囲内です。抵抗の電力定格は計算されます：P = I²R = (0.0196)²* 510 ≈ 0.2W、したがって1/4W抵抗で十分です。

熱チェック：LEDはクラスターのPCBに実装されます。車内の最大周囲温度を85°C、計算されたパッドでのPCB温度上昇を15°Cと仮定すると、パッド温度は100°Cです。デレーティング曲線を参照すると、100°Cでの最大許容連続電流は約40mAです。設計電流の約20mAはこの限界内に十分収まっており、良好な安全マージンを提供します。

光学設計：光導波路または小型の拡散キャップが設計され、PCB上のSMD LEDからの光を、120度の視野角を利用して、クラスターファシアの前面インジケータアイコンに導きます。

12. 動作原理

このデバイスは発光ダイオード（LED）、すなわち半導体p-n接合ダイオードです。ダイオードの内蔵電位（この赤色LEDでは約1.75-2.75V）を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が接合部を横切って注入されます。これらの電荷キャリアが再結合し、この特定の材料組成（おそらくAlGaInPベース）では、再結合エネルギーの一部が、半導体材料のバンドギャップエネルギーに対応する波長の光子（光）として放出され、主波長約622nmの赤色光が生成されます。プラスチック製のPLCC-2パッケージは半導体ダイを封止し、機械的保護を提供し、成形されたレンズを組み込んで発光を指定された120度の視野角パターンに整形します。

13. 技術トレンド

車載LEDセクターでは、いくつかのトレンドが観察できます。継続的な推進力はより高い発光効率（電気ワット当たりのより多くの光出力）に向かっており、より明るいディスプレイまたはより低い電力消費と発熱を可能にします。改善された色の一貫性とより厳密なビニングは、ディスプレイがより洗練されるにつれて重要です。強化された信頼性と堅牢性は依然として最重要であり、より高い温度とより過酷な環境ストレス（新しいタイプの汚染物質への耐性を含む）に耐えるためのパッケージ材料の継続的な開発が進んでいます。さらに、ドライバ電子機器と制御をLEDパッケージと直接統合すること（例えば、PWM調光や診断のための統合ICを備えたスマートLED）は成長傾向にありますが、この特定の部品は依然として個別の、ドライバレスなコンポーネントです。