PLCC-2 赤色LED 2214 データシート - 2.2x1.4mm - 2.05V 標準 - 30mA - 1120mcd - 英語技術文書

1. 製品概要

本ドキュメントは、PLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）表面実装パッケージを採用した高輝度赤色LED（型番2214）の完全な技術仕様を提供します。この部品は、過酷なアプリケーションにおける信頼性と性能を追求して設計され、コンパクトなフットプリントと120度の広視野角を特徴とします。主な設計対象は自動車室内照明システムであり、一貫した色出力、長期安定性、および業界標準への適合性が求められる用途に最適です。

このLEDの中核的な利点は、自動車グレードの個別光電子デバイス向け規格AEC-Q102に適合しており、車載用途における厳格な品質と信頼性要件を満たすことが保証されている点です。さらに、RoHS、REACH、ハロゲンフリー指令にも準拠しており、環境規制が厳しいグローバル市場への適合性を備えています。高い光度、堅牢な構造（耐腐蝕性クラスA1）、および実績のあるパッケージ技術を組み合わせており、設計者にとって汎用性の高い選択肢となっています。

2. 技術パラメータ詳細分析

2.1 Photometric & Optical Characteristics

主要な性能指標は光度であり、標準駆動電流30 mAにおける代表値は1120ミリカンデラ（mcd）です。同一条件下での最小値と最大値はそれぞれ900 mcdおよび1800 mcdであり、これは製造上のばらつきを示しています。知覚される色を定義する主波長は、代表値で622ナノメートル（nm）、範囲は615 nmから627 nmです。これにより、標準的な赤色スペクトルに確実に位置付けられます。強度がピーク値の半分となる全角度として定義される視野角は120度であり、バックライトやインジケータ用途に適した広く均一な照射パターンを提供します。

2.2 電気的特性

順方向電圧（Vf）は回路設計における重要なパラメータです。30 mA時における代表的なVfは2.05ボルトで、範囲は1.75V（最小）から2.75V（最大）です。絶対最大定格の連続順方向電流は50 mAであり、パルス幅≤10 μsのサージ電流100 mAが許容されます。本デバイスは逆バイアス動作用には設計されていません。人体モデル（HBM）に基づいて試験された静電気放電（ESD）耐性は2 kVに定格されており、基本的な注意を払って取り扱うための標準レベルです。

3. Thermal Characteristics & Reliability

熱管理はLEDの寿命と性能安定性にとって極めて重要です。半導体接合部からはんだ付けポイントまでの熱抵抗は、「実測」法（Rth JS real）による最大160 K/Wと、「電気的」測定法（Rth JS el）による最大125 K/Wの2通りで規定されています。熱抵抗が低いほど、LEDチップからの熱伝導が効率的に行われます。許容される最大接合部温度（Tj）は125°Cです。動作および保管温度範囲は-40°Cから+110°Cであり、過酷な自動車環境への適合性が確認されています。本デバイスは、ピーク温度260°C、30秒間の無鉛リフローはんだ付けプロファイルに耐えることができます。

4. ビニングシステムの説明

製造における色と輝度の一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに仕分けられます。

4.1 光度ビニング

光度は、L1 (11.2-14 mcd) から GA (18000-22400 mcd) までの英数字コードシステムでビニングされる。この特定の型番 (2214-UR0301H-AM) では、可能な出力ビンは強調表示されており、V2 (900-1120 mcd) から AB (1400-1800 mcd) の範囲である。代表値の1120 mcdはAAビン (1120-1400 mcd) に該当する。設計者は、供給される正確なビンを確認するために、特定の型番の注文情報を参照する必要がある。

4.2 主波長ビニング

主波長は4桁コードでビニングされます。この赤色LEDに関連するビンは600-640 nmの範囲にあります。この部品の出力ビンの範囲は2124（621-624 nm）から3033（630-633 nm）までをカバーし、代表値622 nmは2124ビンに属します。ビニングプロセスには±1 nmの許容差が適用されます。

4.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、電圧範囲を0.1V単位で表す4桁コードを用いてビニングされます。例えば、ビン1720は1.75Vから2.00Vをカバーします。代表的なVf値2.05Vは2022ビン（2.00-2.25V）に分類されます。狭いVfビンからLEDを選別することで、並列配列における定電流回路設計を簡素化できます。

5. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下での性能を特徴付ける複数のグラフが掲載されています。

5.1 IV Curve & Relative Luminous Intensity

順方向電流-順方向電圧グラフは、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示している。相対光度-順方向電流グラフは、光出力が電流に対して準線形的に増加することを示しており、最適な効率を得るために推奨電流で駆動することの重要性を強調している。

5.2 温度依存性

主要なグラフは接合温度（Tj）の影響を示している。「相対光束強度 vs. 接合温度」曲線は、温度上昇に伴い光出力が低下することを示しており、これはサーマルドループとして知られる現象である。「相対順方向電圧 vs. 接合温度」グラフは、Vfが温度上昇に伴い直線的に減少することを示しており、これは間接的な温度モニタリングに利用できる。「相対波長シフト」グラフは、主波長が高温でわずかに増加（赤方偏移）することを示している。

5.3 Derating & Pulse Handling

順方向電流ディレーティング曲線は、はんだパッド温度に基づく最大許容連続電流を規定します。例えば、はんだ接点温度（Ts）が110°Cの場合、最大電流は35 mAです。許容パルス処理能力チャートは、様々なパルス幅とデューティサイクルに対する最大単一パルス電流振幅を定義し、マルチプレクシングまたはストロボ用途に有用です。

6. Mechanical & Package Information

このLEDは業界標準のPLCC-2パッケージを採用しています。「2214」の呼称は、通常、長さ約2.2mm、幅約1.4mmのパッケージ寸法を指します。機械図面には、正確な長さ、幅、高さ、リード間隔、およびレンズの切り欠き寸法が詳細に記載されています。極性はカソードマーク（通常、パッケージ本体の切り欠きまたは緑色のマーキング）で示されます。信頼性の高いはんだ接合とPCBへの適切な熱接続を確保するため、推奨はんだパッドレイアウトが提供されています。

7. Soldering & Assembly Guidelines

この部品は、鉛フリーリフローはんだ付けプロセスに対応しています。推奨リフロープロファイルには、Absolute Maximum Ratingsで定義されている、260°Cで30秒間のピーク温度が含まれます。使用上の注意事項には、標準的なESD取り扱い手順、レンズへの機械的ストレスの回避、はんだ付けプロセスが指定された熱的限界を超えないことの確認が含まれます。適切な保管条件は、低温湿度環境における-40°Cから+110°Cの温度範囲内です。

8. 応用に関する提案

8.1 代表的な応用シナリオ

主な応用は、スイッチ、ボタン、計器クラスターのバックライトなど、自動車の室内照明です。その信頼性とAEC-Q102認定により、この過酷な環境に最適です。また、明るく信頼性の高い赤色表示が必要な、一般消費財電子機器や産業機器におけるインジケータランプ、状態表示、バックライトにも適しています。

8.2 設計上の考慮事項

回路設計者は、順方向電圧ビンと電源電圧に基づいて、通常は直列抵抗または定電流ドライバによる適切な電流制限方式を実装する必要があります。熱設計は必須です。PCBレイアウトは、特に高温環境または最大電流付近で動作する場合に放熱するための十分な銅面積（サーマルパッド）を確保すべきです。アレイにおける色と輝度の均一性のためには、厳密な波長・強度ビンの指定または電子キャリブレーションの使用が必要となる場合があります。

9. Technical Comparison & Differentiation

非車載グレードのLEDと比較して、この部品の主な差別化要因は、車載アプリケーションに必須のAEC-Q102認定と拡張温度範囲（-40°C～+110°C）です。そのCorrosion Robustness Class A1評価は、車載環境で一般的な問題である硫黄やその他の腐食性雰囲気に対する耐性が強化されていることを示しています。PLCC-2パッケージは、より小型のチップスケールパッケージや大型のスルーホールLEDと比較して、サイズ、はんだ付け性、光出力の良好なバランスを提供します。

10. よくあるご質問（技術パラメータに基づく）

Q: 推奨動作電流はいくつですか？
A: 標準試験条件および代表性能は30 mAで示されています。5 mAから絶対最大定格の50 mAまで動作可能ですが、効率と寿命は代表電流付近で最適化されます。

Q: 温度は輝度にどのような影響を与えますか？
A: 性能曲線に示されているように、接合温度が上昇すると光度は低下します。安定した光出力を維持するには、効果的な放熱が不可欠です。

Q: このLEDを5V電源で駆動できますか？
A: はい、ただし電流を制限するための直列抵抗が必要です。抵抗値は R = (電源電圧 - LED Vf) / 希望電流 で計算します。保守的な設計のためには、ビンまたはデータシートの最大Vfを使用してください。

Q: 120°の視野角とは何を意味しますか？
A> It means the angular spread where the luminous intensity is at least half of its peak value (measured on-center). It provides a very wide field of view.

11. Practical Design Case Study

自動車スイッチパネル用バックライトを設計する場合、同一の赤色LEDを10個使用することを検討する。システム電圧は12V（自動車バッテリー）である。長寿命を確保するため、各LEDを25mA（一般的な30mA以下）で駆動することを選択する。最高Vfビン（最大2.75V）のLEDを使用すると仮定すると、各LEDの直列抵抗は次のようになる：R = (12V - 2.75V) / 0.025A = 370オーム。標準的な360または390オームの抵抗が適している。PCBレイアウトではLEDをグループ化し、その放熱パッドを共通の銅面に接続して放熱する。均一な外観を確保するため、同じ主波長および光度ビンのLEDを指定することが推奨される。

12. 動作原理の紹介

これは半導体発光ダイオードです。順方向電圧（赤色の場合約2V）を超える順方向電圧を印加すると、電子と正孔が半導体チップの活性領域（赤色の場合は通常、Aluminum Gallium Indium Phosphide - AlGaInPを基材）内で再結合します。この再結合過程により、エネルギーが光子（光）として放出されます。発光の波長（色）は、特定の材料組成と構造によって決定されます。プラスチックパッケージはチップを封入・保護し、電気接続用のリードフレームを内蔵し、出力ビームを整形する成形レンズを含みます。

13. 技術動向

このようなSMD LEDの一般的な傾向は、高効率化（電力入力1ワットあたりの光出力の増加）に向かっており、これにより消費電力と熱負荷が低減されます。また、特に自動車や産業用途向けに、信頼性の向上と動作寿命の長期化も推進されています。パッケージの小型化は進んでいますが、PLCC-2は性能、コスト、実装の容易さの優れたバランスから依然として人気があります。さらに、回路設計を簡素化するため、パッケージ内に内蔵電流調整機能や保護ダイオードなどの機能を統合する傾向が高まっています。