PLCC4 緑色LED 仕様書 - 外形寸法 3.50x2.80x3.25mm - 電圧 2.8-3.5V - 電力 0.245W - 技術文書

1. 製品概要

この文書は、PLCC4（プラスチックリードチップキャリア）表面実装パッケージの緑色発光ダイオード（LED）の完全な技術仕様を提供します。本デバイスは、高輝度緑色LEDを製造する業界標準であるInGaN（インジウムガリウムナイトライド）半導体技術を基板上に用いて設計されています。その主な設計目標は信頼性と自動組立プロセスとの互換性であり、大量生産環境に適しています。

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、その特定の構造と性能パラメータに由来します。PLCC4パッケージは、半導体ダイを保護しつつ優れた熱的・電気的性能を提供する堅牢で信頼性の高い筐体を提供します。典型的に60度という極めて広い視野角は、均一な光分布を保証し、表示灯および照明アプリケーションにおいて重要です。AEC-Q101応力試験ガイドラインへの準拠は、自動車グレードの信頼性に焦点を当てた設計を示しており、厳格な耐久性要件のある環境への適合性を示唆しています。主なターゲット市場は、ダッシュボードのバックライト、スイッチ照明、環境照明などの自動車内装照明、および緑色の状態表示が必要な民生電子機器や産業制御における汎用表示灯です。

2. 技術パラメータ分析

適切な回路設計とアプリケーションのためには、電気的、光学的、熱的パラメータに対する深く客観的な解釈が不可欠です。

2.1 測光および電気的特性

主要な動作パラメータは、接合温度（Ts）25°Cで規定されています。順電圧（Vf）は、最小2.8Vから最大3.5Vの範囲にあり、順電流（If）50mAで駆動時の典型値は3.2Vです。この電圧範囲は、電流制限回路の設計において重要です。光度（Iv）は非常に高く、同じ試験電流で10,000から18,000ミリカンデラ（mcd）の範囲です。この高輝度により、LEDは明るい条件下でも視認性が確保されます。主波長（Wd）は光の知覚色を規定し、515 nmから525 nmの範囲で、可視スペクトルの純粋な緑色領域に該当します。視野角（2θ1/2）は60度であり、光度が0度（オンアクシス）での値の半分になる全角として定義されます。_Fは、順電流（If）50mAで駆動時の典型値として3.2Vです。この電圧範囲は、電流制限回路の設計において重要です。_F）は非常に高く、同じ試験電流で10,000から18,000ミリカンデラ（mcd）の範囲です。この高輝度により、LEDは明るい条件下でも視認性が確保されます。_V）は光の知覚色を規定し、515 nmから525 nmの範囲で、可視スペクトルの純粋な緑色領域に該当します。_d1/2_{）は60度であり、光度が0度（オンアクシス）での値の半分になる全角として定義されます。}2.2 絶対最大定格と減額使用

これらは、デバイスに永久損傷が生じる可能性のある応力限界です。最大連続順電流（If）は70 mAです。ただし、推奨動作条件は50 mAであり、安全マージンを提供します。ピーク順電流（IFP）は100 mAですが、これはパルス動作のみで規定されています（記載されているように、1/10デューティサイクルおよび10msパルス幅）。最大電力損失（Pd）は245 mWです。これは熱管理における重要なパラメータです。実際の損失電力はVf * Ifとして計算されます。例えば、典型的なVfが3.2VでIfが50mAの場合、電力は160 mWであり、これは限界内です。逆電圧（VR）は5Vに制限されており、LEDの逆バイアス保護は限定的であるため、電圧逆転が起こり得る回路では保護が必要です。動作および保管温度範囲は-40°Cから+100°Cであり、過酷な自動車環境への適合性を確認しています。最大接合温度（Tj）は120°Cです。

）は70 mAです。ただし、推奨動作条件は50 mAであり、安全マージンを提供します。_F）は100 mAですが、これはパルス動作のみで規定されています（記載されているように、1/10デューティサイクルおよび10msパルス幅）。_FP）は245 mWです。これは熱管理における重要なパラメータです。実際の損失電力はVf * Ifとして計算されます。_D例えば、典型的なVfが3.2VでIfが50mAの場合、電力は160 mWであり、これは限界内です。_F）は5Vに制限されており、LEDの逆バイアス保護は限定的であるため、電圧逆転が起こり得る回路では保護が必要です。_F動作および保管温度範囲は-40°Cから+100°Cであり、過酷な自動車環境への適合性を確認しています。_F）は120°Cです。_F2.3 熱特性と管理_R接合からはんだ接点への熱抵抗（RθJ-S）は、最大130 K/Wとして規定されています。このパラメータは、半導体接合で発生した熱がはんだパッドを介してPCBにどの程度効果的に伝達されるかを定量化します。低い値はより優れた放熱性を示します。過熱を防ぐため、接合温度は120°C以下に保たなければなりません。設計者は、式ΔTj = Pd * RθJ-Sを使用して予想される接合温度上昇を計算する必要があります。特にLEDを最大電流付近で駆動する場合、安全な動作温度を維持するために、適切なPCB銅面積（熱パッド設計）および場合によっては気流が必要です。_JθJ-S

）は、最大130 K/Wとして規定されています。このパラメータは、半導体接合で発生した熱がはんだパッドを介してPCBにどの程度効果的に伝達されるかを定量化します。低い値はより優れた放熱性を示します。

過熱を防ぐため、接合温度は120°C以下に保たなければなりません。_{= Pd * RθJ-S}）を使用して予想される接合温度上昇を計算する必要があります。_JθJ-S_D。特にLEDを最大電流付近で駆動する場合、安全な動作温度を維持するために、適切なPCB銅面積（熱パッド設計）および場合によっては気流が必要です。_{3. ビニングシステムの説明}製品は、主要パラメータに基づいてビンに分類され、アプリケーションにおける一貫性を確保します。これにより、設計者は特定のニーズに合わせて厳密な性能公差を持つLEDを選択できます。

3.1 順電圧（Vf）ビニング

順電圧は、2.8Vから3.5Vの範囲で0.1Vステップでビニングされます。ビンはG1（2.8-2.9V）、G2（2.9-3.0V）、H1（3.0-3.1V）、H2（3.1-3.2V）、I1（3.2-3.3V）、I2（3.3-3.4V）、J1（3.4-3.5V）とラベル付けされます。並列構成で同じVfビンのLEDを使用すると、電流分配がより平衡することを助けます。

ビンで使用すると、電流分配がより平衡することを助けます。_F3.2 光度（Iv）ビニング

光度は3つのビンに分割されます：R1（10,000-12,000 mcd）、R2（12,000-15,000 mcd）、S1（15,000-18,000 mcd）。これにより、マルチLEDアレイにおける輝度マッチングが可能となり、光出力の目立った差を防ぎます。_F3.3 主波長（Wd）ビニング

色調を定義する主波長は、4つの範囲にビニングされます：D1（515-517.5 nm）、D2（517.5-520 nm）、E1（520-522.5 nm）、E2（522.5-525 nm）。この厳密なビニングにより、一貫した緑色の外観が確保され、美的アプリケーションにおいて重要です。_V4. 性能曲線分析

PDFは典型的な順電圧対順電流（IV）曲線を提供していますが、他の特性は提供されたデータから推測できます。

4.1 IV（電流-電圧）特性曲線_d提供された曲線（図1-7）は、順電流と順電圧の関係をグラフィカルに示しています。これはダイオードの典型的な指数関数的振る舞いを示します。この曲線は、LEDの動的抵抗を理解し、効率的な駆動回路を設計するために不可欠です。50mAでの規定されたVfは、この曲線上の特定の動作点を与えます。

4.2 パラメータの温度依存性

明示的にグラフ化されていませんが、順電圧が接合温度の上昇とともに減少する（InGaNの場合、典型的に-2 mV/°C）ことはLEDの基本的な特性です。逆に、光度出力は一般に温度が上昇すると減少します。広い動作温度範囲（-40°Cから+100°C）は、デバイスがこの範囲全体で性能劣化を最小化するように設計されていることを示唆しますが、設計者は高い環境温度での光出力の減少を考慮すべきです。

4.3 スペクトル分布

主波長仕様（515-525 nm）は、緑色領域で比較的狭いスペクトルピークを示しています。スペクトル幅（規定されていない）は色純度に影響します。緑色InGaN LEDの場合、スペクトルは蛍光体変換白色LEDよりも典型的に狭く、飽和した緑色をもたらします。

5. 機械的およびパッケージ情報_F正確な物理寸法は、PCBフットプリント設計および組立において重要です。

5.1 パッケージ寸法と公差

パッケージ全体の寸法は、長さ3.50 mm、幅2.80 mm、高さ3.25 mmです。特に断りのない限り、すべての寸法公差は±0.2 mmです。図面には上面図、側面図、底面図が示され、レンズ形状、リードフレーム位置、全体の幾何学形状が詳細に記載されています。

5.2 推奨はんだパッド設計と極性識別

はんだパターン（図1-5）が、PCBランドパターン設計のガイドラインとして提供されています。この推奨に従うことで、リフロー中の適切なはんだ接合形成と機械的安定性が確保されます。底面図（図1-3）と極性図（図1-4）は、アノードおよびカソード接続を明確に示しています。パッケージには通常、配置時の視覚的極性識別のための成形ノッチまたはマーク付きカソードコーナーがあります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 SMTリフローはんだ付け手順

本デバイスは、すべての標準的なSMT組立およびはんだ付けプロセスに適しています。湿気感受性レベル（MSL）はレベル2として定格されています。これは、パッケージされたデバイスが乾燥剤入りの防湿バッグに密封され、バッグ開封後、温度≤30°C / 相対湿度60%で1年間のフロアライフを持つことを意味します。リフローはんだ付けでは、パッケージの熱容量およびPCB組立と互換性のある推奨リフロープロファイルに従うことが重要です。LEDレンズまたは内部ワイヤボンドへの損傷を避けるために、ピーク温度および液相線以上の時間を制御する必要があります。暴露時間がMSLレベル2の制限を超える場合、予備乾燥が必要になることがあります。

6.2 取り扱いおよび保管上の注意

静電気放電保護が必要です。人体モデル（HBM）静電気放電（ESD）耐圧は2000Vです。これは基本的な保護を提供しますが、標準的なESD取り扱い手順（接地された作業台、リストストラップなど）を常に使用すべきです。保管は、指定された温度範囲（-40°Cから+100°C）で乾燥環境で行ってください。レンズに機械的応力を加えないでください。

7. 包装および注文情報

7.1 自動処理のための包装仕様

製品は、高速ピックアンドプレースマシンとの互換性のためにテープおよびリールで供給されます。キャリアテープ寸法、リール寸法、およびラベル形式仕様は、標準フィーダーシステムとの互換性を確保するために詳細に記載されています。エンボス加工キャリアテープの使用は、輸送および取り扱い中にLEDレンズを保護します。

7.2 防湿包装および段ボール箱

長期保管および輸送のために、リールはMSLレベル2定格を維持するために乾燥剤入りの防湿バッグに包装されます。これらのバッグは、物理的保護を提供するように設計された段ボール箱に詰められます。箱のラベルには、トレーサビリティのための品番、数量、ロットコード、日付コードなどの情報が含まれます。

8. アプリケーション推奨事項および設計上の考慮点

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

主に述べられているアプリケーションは、自動車内装照明（計器クラスタのバックライト、HVAC制御照明、ドアスイッチライトなど）および汎用スイッチです。高輝度および信頼性は、産業制御パネル表示灯、民生家電状態ランプ、および緑色表示が必要な屋外標識にも適しています。

8.2 重要な設計上の考慮点

電流制御:

LEDと直列に定電流ドライバまたは電流制限抵抗を常に使用してください。順電流は70 mA DCを超えてはなりません。

熱管理:

熱パッド（存在する場合）をPCB上の十分な銅面積に接続して熱を逃がしてください。高環境温度または高電流アプリケーションでは接合温度を監視してください。

光学設計:

60度の視野角は広い照明を提供します。焦点を絞ったビームの場合、二次光学（レンズ）が必要になることがあります。

• ESDおよび逆電圧保護:LEDが電圧過渡または逆接続が起こりやすい環境にある場合、保護ダイオードまたは回路を組み込んでください。
• 9. 技術比較および差別化汎用スルーホール緑色LEDと比較して、本デバイスは重要な利点を提供します：自動組立のための表面実装設計、はるかに高い光度（基本LEDの典型的に1k mcd未満に対して10-18k mcd）、および自動車グレードの信頼性（AEC-Q101に基づく認定）。PLCC4 SMD LEDファミリー内では、その差別化は、緑色スペクトルでの高輝度、色および輝度の一貫性のための厳密なビニング、および過酷な熱環境向けに設計された堅牢なパッケージという特定の組み合わせにあります。RoHSおよびREACH環境指令への明示的な準拠も、主要な市場差別化要因です。
• 10. よくある質問（技術パラメータに基づく）Q: 5V電源からこのLEDを駆動するには、どの抵抗値を使用すべきですか？
• A: オームの法則と50mAでの典型的なVf 3.2Vを使用します：R = (V供給 - Vf) / If = (5V - 3.2V) / 0.05A = 36Ω。少なくとも(5V-3.2V)*0.05A = 0.09Wの定格を持つ標準36Ωまたは39Ω抵抗を使用してください（0.125Wまたは0.25W抵抗が推奨されます）。Q: このLEDをパルス駆動してより高い見掛けの輝度を達成できますか？

A: はい、ピーク順電流定格は1/10デューティサイクルで100 mAです。低デューティサイクルでより高い電流でパルス駆動すると、ピーク光度を増加させることができますが、平均電流は最大連続定格を超えてはならず、接合温度を管理する必要があります。

Q: 温度は光出力にどのように影響しますか？

A: すべてのLEDと同様に、光度出力は一般に接合温度が上昇すると減少します。精密アプリケーションでは、減額曲線（このデータシートには提供されていませんが一般的な特性）を参照するか、予想される動作温度でテストを実施すべきです。

11. 実用ケース

ケーススタディ：自動車センターコンソール照明：_F設計者は、車のセンターコンソールのいくつかのボタンおよび回転ノブを照らす必要があります。昼間の視認性を確保する高輝度、緑色（車両のテーマに一致）、およびAEC-Q101が示唆する信頼性のために、このLEDを選択します。複数のLEDがフレキシブルPCB上に配置されます。同じVfおよびIvビン（例：H2およびR2）のLEDを指定することにより、すべてのボタンで一貫した輝度および色が達成されます。SMTパッケージは自動組立を可能にし、コストを削減します。密閉されたコンソール環境は温かくなる可能性があるため、熱パッドはPCB上の銅ペーストに接続して放熱します。_{12. 動作原理の紹介}このLEDは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスの原理で動作します。活性領域はInGaN（インジウムガリウムナイトライド）で構成されています。ダイオードのターンオン電圧を超える順電圧が印加されると、電子と正孔がそれぞれn型層およびp型層から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し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。InGaN合金の特定の組成はバンドギャップエネルギーを決定し、これは直接発光の波長（色）に対応します。このデバイスでは、合金は緑色波長範囲（515-525 nm）で光子を放出するように調整されています。PLCC4パッケージのエポキシレンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力ビームを形成し、光取出効率を向上させます。_F13. LED技術の開発動向_F表示灯および信号アプリケーションのためのLED技術の動向は、より高い効率（電力入力あたりのより多くの光出力）、過酷な条件下での改善された信頼性、および光出力を維持または増加させながらのパッケージの小型化に向かって続いています。自動車内装では、カスタマイズ可能な照明（色および強度）およびスマート制御システムとの統合に対する需要が高まっています。AEC-Q101のような規格への認定は、車両で使用されるコンポーネントの基本的な要件になりつつあります。さらに、環境規制はRoHSを超えた有害物質のさらなる削減または排除を推進しており、LED包装の材料選択に影響を与えています。新しい半導体材料および蛍光体の開発も、スペクトルギャップを埋め、必要に応じて演色性を改善することを目指しています。

Q: Can I pulse this LED to achieve higher apparent brightness?

A: Yes, the peak forward current rating is 100 mA at a 1/10 duty cycle. Pulsing at a higher current with a low duty cycle can increase peak luminous intensity, but the average current must not exceed the maximum continuous rating, and the junction temperature must be managed.

Q: How does temperature affect the light output?

A: Like all LEDs, luminous output typically decreases as junction temperature increases. For precise applications, derating curves (not provided in this datasheet but a general characteristic) should be consulted or testing should be conducted at the expected operating temperature.

. Practical Use Cases

Case Study: Automotive Center Console Illumination:A designer needs to illuminate several buttons and a rotary knob in a car's center console. They select this LED for its high brightness (ensuring visibility in daytime), green color (matching the vehicle's theme), and AEC-Q101 implied reliability. Multiple LEDs are placed on a flexible PCB. By specifying LEDs from the same V_Fand I_Vbin (e.g., H2 and R2), consistent brightness and color across all buttons are achieved. The SMT package allows for automated assembly, reducing cost. The thermal pad is connected to a copper pour on the PCB to dissipate heat, as the enclosed console environment can get warm.

. Principle of Operation Introduction

This LED operates on the principle of electroluminescence in a semiconductor p-n junction. The active region is composed of InGaN (Indium Gallium Nitride). When a forward voltage exceeding the diode's turn-on voltage is applied, electrons and holes are injected into the active region from the n-type and p-type layers, respectively. These charge carriers recombine, releasing energy in the form of photons (light). The specific composition of the InGaN alloy determines the bandgap energy, which directly corresponds to the wavelength (color) of the emitted light. For this device, the alloy is tuned to emit photons in the green wavelength range (515-525 nm). The epoxy lens of the PLCC4 package encapsulates the chip, providing mechanical protection, shaping the light output beam, and enhancing light extraction efficiency.

. Development Trends in LED Technology

The trend in LED technology for indicator and signaling applications continues toward higher efficiency (more light output per watt of electrical input), improved reliability under harsh conditions, and miniaturization of packages while maintaining or increasing optical power. For automotive interiors, there is a growing demand for customizable lighting (color and intensity) and integration with smart control systems. The qualification to standards like AEC-Q101 is becoming a baseline requirement for components used in vehicles. Furthermore, environmental regulations are pushing for further reduction or elimination of hazardous substances beyond RoHS, influencing material choices in LED packaging. The development of new semiconductor materials and phosphors also aims to fill gaps in the color spectrum and improve color rendering where needed.