PLCC-4 赤色LED データシート - パッケージ 3.5x2.8x1.9mm - 順電圧 2.25V - 消費電力 112.5mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、PLCC-4（プラスチック・リード・チップ・キャリア）パッケージを採用した高性能表面実装型赤色LEDの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、主に車載照明環境（車内・車外）の厳しい要求に応えるために設計されています。その中核的な利点は、標準駆動電流50mAにおける3550ミリカンデラ（mcd）という高い典型的な光度、優れた視認性を提供する120度の広い視野角、そして主要な自動車および環境規格を満たす堅牢な構造にあります。

本LEDはAEC-Q102規格に適合しており、車載電子部品としての信頼性を保証します。また、硫黄耐性（クラスA1）を備え、腐食性雰囲気に対する耐性があり、RoHS、REACH、ハロゲンフリー指令にも準拠しています。この高い出力、信頼性、コンプライアンスの組み合わせにより、現代の車両照明システムに適した選択肢となっています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 測光および電気的特性

標準条件（T_s=25°C、I_F=50mA）で測定された主要動作パラメータは、LEDの性能範囲を定義します：

• 順方向電流（I_F）：推奨動作電流は50mAで、絶対最大定格は70mAです。正常動作のための最小電流は5mAと規定されています。
• 光度（I_V）：代表値は3550 mcdで、50mA時における最小値は2240 mcd、最大値は5600 mcdです。光束測定の許容差は±8%です。
• 順方向電圧（V_F）：代表値は2.25Vで、50mA時における最小値1.75Vから最大値2.75Vの範囲にあり、測定許容差は±0.05Vです。
• 視野角（2φ_½）：120度、許容差±5度です。これは光度がピーク軸値の半分に低下する全角です。
• 主波長（λ_d）：この赤色LEDの場合、主波長は612nmから627nmの範囲内にあり、測定許容差は±1nmです。

2.2 熱特性

熱管理はLEDの性能と寿命にとって極めて重要です。2つの熱抵抗値が提供されています：

• 実測熱抵抗（R_{th JS real}）：代表値70 K/W、最大値95 K/W。これは接合部からはんだ付け点まで直接測定された値です。
• 電気的熱抵抗（R_{th JS el}）：代表値50 K/W、最大値67 K/W。これは特定の計算モデルで使用される電気的に導出された値です。
• 接合温度（T_J）：許容最大接合温度は125°Cです。
• 動作温度（T_opr）：動作可能な周囲温度範囲は-40°Cから+110°Cです。

2.3 絶対最大定格

これらの定格は、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。いかなる条件下でもこれを超えてはなりません。

• 消費電力（P_d）：192 mW。
• サージ電流（I_FM）：デューティ比（D）0.005、パルス幅≤10μsの場合、100 mA。
• 逆電圧（V_R）：本デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。
• ESD耐性（HBM）：2 kV、人体モデル（R=1.5kΩ、C=100pF）に基づいて試験済み。
• はんだ付け温度：260°Cで30秒間のリフローはんだ付けに耐えます。

3. 性能曲線分析

3.1 スペクトルおよび放射特性

相対分光分布グラフは、LEDが主波長を中心としたスペクトルの赤色領域で主に光を放射することを示しています。放射の典型的な指向特性図は空間的な強度分布を示し、強度が軸上ピーク値の50%に低下する120度の視野角を確認できます。

3.2 電流対電圧および強度

順方向電流対順方向電圧（I-V）曲線は、ダイオードの典型的な指数関数的関係を示しています。50mA時、電圧は約2.25Vです。相対光度対順方向電流グラフは、光出力が電流とともに増加するが、高電流では熱効果により非線形になる可能性があることを示しています。

3.3 温度依存性

いくつかのグラフが温度による性能変化を詳細に示しています：

• 相対順方向電圧対接合温度：順方向電圧は接合温度の上昇に伴って直線的に減少します。これは温度センシングに利用される特性です。
• 相対光度対接合温度：温度が上昇すると光出力は減少します。一貫した輝度を維持するには、低い接合温度を保つことが不可欠です。
• 主波長シフト対接合温度：ピーク発光波長は温度とともにシフトします。これは色が重要な用途において重要です。
• 順方向電流デレーティング曲線：この重要なグラフは、はんだパッド温度が上昇するにつれて、許容される最大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、最大はんだパッド温度110°Cでは、電流は57mAまでデレートする必要があります。

3.4 パルス動作

許容パルス処理能力チャートは、パルス電流の安全動作領域を定義します。これは、非常に短いパルス幅（t_p）の場合、デューティ比（D）に応じて、より高いピーク電流（I_F）が許容されることを示しています。

4. ビニングシステムの説明

生産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分類されます。

4.1 光度ビン

LEDは、代表電流における測定された光度によってグループ化されます。ビンはBB（2240-2800 mcd）からCB（3550-4500 mcd）まであります。代表品（3550 mcd）はCAビン（2800-3550 mcd）に分類されます。参考のため、対応するルーメン単位の光束値も提供されています。

4.2 主波長ビン

主波長は3nm刻みでビニングされ、1215（612-615nm）から2427（624-627nm）まであります。これにより、非常に特定の色度点を持つLEDを選択することが可能です。

4.3 順方向電圧ビン

順方向電圧は0.25V刻みでビニングされ、コード1720（1.75-2.00V）から2527（2.50-2.75V）まであります。V_Fビンを一致させることは、バランスの取れた並列LEDストリングの設計に役立ちます。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 機械的寸法

本LEDは標準的なPLCC-4表面実装パッケージを使用しています。代表的な寸法は、長さ約3.5mm、幅約2.8mm、高さ約1.9mm（ドーム含む）です。公差を含む詳細な寸法図は、完全なデータシートの専用機械図面セクションに記載されています。

5.2 極性識別

PLCC-4パッケージには、カソード（負極）ピンを示す面取りまたは切り欠きされたコーナーがあります。回路動作のためには正しい向きが不可欠です。

5.3 推奨はんだパッドレイアウト

信頼性の高いはんだ付け、適切な放熱、およびリフロー工程中の位置合わせを確保するために、ランドパターン設計が推奨されます。このパターンには通常、4本の電気リード用のパッドと、放熱用の中央の熱パッドが含まれます。

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

本コンポーネントは、標準的な赤外線または対流式リフローはんだ付けプロセスに対応しています。指定されたプロファイルには、プリヒートゾーン、ソークゾーン、ピーク温度260°Cを30秒間超えないリフローゾーン、および制御された冷却ゾーンが含まれます。このプロファイルに従うことで、熱衝撃を防止し、はんだ接合部の完全性を確保します。

6.2 使用上の注意

• ESD保護：2kV HBM定格がありますが、組立時には標準的なESD取り扱い注意事項を遵守してください。
• 電流制限：常に直列抵抗または定電流ドライバを使用して順方向電流を所望の値に制限し、電圧源に直接接続しないでください。
• 熱設計：特に高電流または高周囲温度で動作する場合、接合温度を限界内に保つために、十分なPCB銅面積または放熱対策を実施してください。
• 洗浄：プラスチックパッケージやレンズを損傷しない互換性のある洗浄溶剤を使用してください。

7. パッケージングおよび注文情報

7.1 品番の解読

品番67-41-UR050 1H-AMは以下のように構成されています：
67-41：製品ファミリー。
UR：色（赤）。
050：試験電流（50mA）。
1：リードフレームタイプ（1=金）。
H：輝度レベル（高）。
AM：自動車用途を指定。

7.2 標準パッケージング

LEDは通常、自動ピックアンドプレース組立装置との互換性のために、エンボス加工されたテープおよびリールで供給されます。標準リール数量は業界標準（例：リールあたり2000個または4000個）です。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 自動車外装照明：デイタイムランニングライト（DRL）、サイドマーカーランプ、ハイマウントストップランプ（CHMSL）、エンブレムやアクセントのための車内イルミネーション。
• 自動車内装照明：ダッシュボードバックライト、スイッチイルミネーション、フットウェル照明、アンビエント照明。
• 汎用インジケータ用途：高輝度と信頼性を必要とする産業機器、民生電子機器、またはサインのステータスインジケータ。

8.2 設計上の考慮事項

• ドライバ選択：車載用途では、必要に応じてロードダンプ、逆バッテリ保護、PWM調光に対応できるドライバを検討してください。
• 光学設計：広い視野角のため、DRLなどの特定用途のためにビームを整形する二次光学部品（レンズ、導光板）が必要になる場合があります。
• 直列/並列構成：複数のLEDを接続する場合、並列ストリングには電圧ビニングを考慮し、ドライバが必要な総電流と電圧を供給できることを確認してください。

9. 技術比較と差別化

標準的な非車載用PLCC-4 LEDと比較して、本デバイスは以下の主要な利点を提供します：

• 車載認定（AEC-Q102）：温度サイクル、湿度、動作寿命に関する厳格なストレステストを受け、過酷な車載環境での信頼性を確保します。
• 硫黄耐性（クラスA1）：材料と構造が、特定の地理的地域で一般的な硫黄含有雰囲気からの腐食に耐性があります。
• 拡張温度範囲：-40°Cから+110°Cまでの動作が定格されており、一般的な民生グレードLEDの範囲を超えています。
• 高光度：50mA時の3550 mcdという代表出力は、多くの標準的な赤色PLCC-4 LEDよりも高く、所定の電流に対してより多くの光を提供します。

10. よくあるご質問（FAQ）

10.1 推奨動作電流は何ですか？

代表的な動作電流は50mAです。5mAから絶対最大定格の70mAまで動作可能ですが、性能パラメータ（光度、電圧）は50mAで規定されています。高周囲温度で動作する場合は、必ずデレーティング曲線を参照してください。

10.2 直列抵抗値はどのように計算しますか？

オームの法則を使用します：R = (V_電源- V_F) / I_F。12Vの車載電源と、50mA時の代表V_F2.25Vを使用する場合：R = (12V - 2.25V) / 0.05A = 195オーム。最も近い標準値（例：200オーム）を選択し、抵抗の電力定格が十分であることを確認してください（P = I²R = 0.5W）。

10.3 このLEDはPWM調光に使用できますか？

はい、LEDはPWM調光に理想的です。可視フリッカーを避けるために、PWM周波数が十分に高い（通常>200Hz）ことを確認してください。ドライバは、選択した周波数で必要な電流をスイッチングできる必要があります。

10.4 なぜ熱管理が重要なのですか？

過度の接合温度は光出力の低下（光束減衰）、動作寿命の短縮、主波長のシフトを引き起こす可能性があります。適切な放熱対策により、性能と信頼性が維持されます。

11. 実践的な設計および使用事例

11.1 設計事例：自動車用ハイマウントストップランプ（CHMSL）

高輝度と高速応答を必要とするCHMSLでは、複数のLEDを直線状に配置できます。車載電圧範囲に対応した定電流ドライバを使用することで、バッテリー電圧の変動に関わらず一貫した輝度を確保します。120度の広い視野角により、車両後方の様々な角度から優れた視認性を提供します。AEC-Q102認定により、あらゆる気候条件下で車両の寿命期間中、ライトが確実に機能することが保証されます。

11.2 設計事例：産業用ステータスインジケータパネル

産業用制御パネルでは、これらのLEDは高輝度のステータスまたは故障インジケータとして機能します。硫黄耐性により、化学物質にさらされる可能性のある環境にも適しています。PLCC-4パッケージにより、PCB上でのコンパクトな表面実装設計が可能です。設計者は、パネル上のすべてのインジケータで一貫した赤色を維持するために、特定の波長ビンを選択できます。

12. 動作原理の紹介

本デバイスは発光ダイオード（LED）です。半導体材料におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。使用される特定の半導体材料が発光色を決定します。この場合、主波長612-627nmの赤色光を生成する材料です。プラスチックパッケージには、光出力を整形し環境保護を提供する成形エポキシレンズが組み込まれています。

13. 技術トレンド

車載および高信頼性LEDのトレンドは、より高い効率（電力入力ワットあたりの光出力の増加）、より小さなパッケージでのより高い駆動電流を可能にする改善された熱性能、および強化された色の一貫性と彩度に向かって続いています。また、二次光学部品とのより良い光制御と統合を容易にするパッケージの開発にも焦点が当てられています。小型化への要望は続く一方で、露出熱パッドや先進的な基板材料など、エンドデザイナーにとって熱管理を簡素化するパッケージの必要性もあります。