PLCC-4 スーパーレッドLED データシート - 3.5x3.0x1.9mm - 2.35V - 0.1175W - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、PLCC-4（Plastic Leaded Chip Carrier）表面実装パッケージを採用した高性能スーパーレッドLEDの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、主に厳しい要求を満たす自動車照明アプリケーション（車内外）向けに設計されています。その中核的な利点は、高い光度、広い視野角、およびAEC-Q102、耐硫黄性（クラスA1）、RoHS、REACH、ハロゲンフリー要件への適合など、厳格な自動車グレードの信頼性基準を満たす堅牢な構造です。ターゲット市場は、先進的な照明システムを開発する自動車OEMおよびティア1サプライヤーを包含します。

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

LEDの性能は、代表的な順方向電流（IF）50mA下で規定されています。代表的な光度（IV）は1800ミリカンデラ（mcd）で、最小1400 mcd、最大2800 mcdであり、輝度によるビニングの可能性を示しています。順方向電圧（VF）は代表値2.35V、範囲は2.0Vから2.75Vであり、ドライバ回路設計と電力損失計算において重要です。主波長（λd）は630 nm（スーパーレッドスペクトル）を中心とし、範囲は627 nmから639 nmです。重要な特徴は、非常に広い120度の視野角（φ）であり、信号表示や環境照明に適した広く均一な照射を提供します。

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、重要な限界値を超えてはなりません。絶対最大連続順方向電流は70 mA、サージ電流（IFM）はパルス幅≤10 μsで100 mAです。最大接合温度（TJ）は125°C、動作温度範囲（Topr）は-40°Cから+110°Cであり、過酷な自動車環境に適しています。熱管理は極めて重要です。接合からはんだ付けポイントまでの熱抵抗（Rth JS）は、2つの値で規定されています：実測値（代表値 70 K/W、最大 95 K/W）と電気的測定値（代表値 50 K/W、最大 67 K/W）です。このパラメータは、電力損失（Pd = VF * IF）と接合部の温度上昇を直接関連付けます。デレーティング曲線は、はんだパッド温度が上昇するにつれて順方向電流を減らす必要があることを示しており、例えば、パッド温度110°Cでは57 mAに減衰します。

3. 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。

3.1 光度ビニング

3つの光度グループが定義されています：AB（1400-1800 mcd）、BA（1800-2240 mcd）、BB（2240-2800 mcd）。対応する光束範囲（参考値）も提供されています。

3.2 主波長ビニング

波長は3ナノメートル刻みでビニングされ、2730（627-630 nm）から3639（636-639 nm）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。

3.3 順方向電圧ビニング

電圧ビンは0.25V刻みで定義され、1720（1.75-2.00V）から2527（2.50-2.75V）まであります。VFビンを一致させることは、複数LEDアレイにおける電流バランスにとって重要となる場合があります。

4. 性能曲線分析

4.1 IV曲線と相対強度

順方向電流対順方向電圧のグラフは、特徴的な指数関数的関係を示しています。相対光度対順方向電流の曲線は、代表的な50mAまではほぼ直線的であり、通常の動作範囲内で良好な効率を示しています。

4.2 温度依存性

いくつかのグラフが熱性能を示しています。相対順方向電圧対接合温度は負の係数を持ち、150°Cの範囲で約0.2V減少します。これは温度センシングに利用できます。相対光度対接合温度は、温度上昇に伴い出力が減少することを示しており、熱設計における重要な要素です。主波長シフト対接合温度は、加熱に伴う赤方偏移（波長の増加）を示しており、これはAlInGaP LEDに典型的です。

4.3 スペクトル分布と放射パターン

波長特性グラフは、630 nm付近の狭いスペクトルピークを示し、純粋な赤色を確認しています。放射特性の代表図は、120度の視野角パターンを視覚的に表しています。

4.4 パルス耐性

グラフは、様々なデューティサイクルにおける許容パルス電流対パルス幅を詳細に示しています。これは、PWM調光や通信システムなど、パルス動作回路を設計する上で不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

LEDは標準的なPLCC-4パッケージを使用しています。機械図（セクション参照により暗示）には、正確な寸法（典型的には約3.5mm x 3.0mm x 1.9mm）、リード間隔、およびレンズ形状が規定されます。極性は、パッケージ形状および/または上面または下面のマーキングで示されます。信頼性の高いはんだ接合の形成とリフロー中の適切な放熱を確保するために、推奨はんだパッドレイアウトが提供されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

本デバイスは、制御された立ち上がり、ソーク、冷却速度を伴う標準プロファイルに従い、ピーク温度260°Cで30秒間のリフローはんだ付けに適合しています。注意事項には、レンズへの機械的ストレスの回避、汚染の防止、最適な熱伝達のために熱パッドが適切にはんだ付けされていることの確認が含まれます。保管条件は、乾燥環境下で規定の-40°Cから+110°Cの範囲内であるべきです。

7. 梱包および発注情報

梱包は、自動組立用に通常テープ＆リールで行われます。品番の構造は以下のように解読されます：67-41（ファミリー）、SR（スーパーレッド色）、050（50mA試験電流）、1（金リードフレーム）、H（高輝度レベル）、AM（自動車用途）。このコーディングにより、デバイスの性能特性を正確に識別することが可能です。

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

主な用途は、自動車外装照明（例：センター・ハイマウント・ストップ・ランプ - CHMSL、リアコンビネーションランプ、サイドマーカー）および内装照明（例：ダッシュボードバックライト、スイッチ照明、環境照明）です。高輝度と広い視野角により、直接視認と導光板/パイプアプリケーションの両方に適しています。

8.2 設計上の考慮事項

設計者は、通常、定電流ドライバまたは安定した電圧源と直列の抵抗器を使用した電流制限を考慮する必要があります。熱管理は最も重要です。PCBレイアウトは、十分な熱パッドと、場合によっては熱ビアを提供して放熱する必要があります。2kV（HBM）のESD感度は、組立中の標準的なESD取り扱い注意を必要とします。硫黄が豊富な環境では、特定のアプリケーション環境に対してクラスA1の耐硫黄性評価を確認する必要があります。

9. 技術比較と差別化

標準的な赤色LEDと比較して、本デバイスのスーパーレッドフォーミュレーションは、より高い光度とより飽和した色を提供します。PLCC-4パッケージは、0603や0805などの小型パッケージよりも堅牢な機械的および熱的インターフェースを提供します。AEC-Q102認定、広い温度範囲、および耐硫黄性の組み合わせは、特に自動車用途をターゲットとしており、過酷な自動車ライフサイクルに耐えられない可能性のある民生グレードの部品との差別化を図っています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: どのドライバ電流を使用すべきですか？

A: 代表的な動作電流は50mAであり、規定の1800mcdを提供します。より高い出力を得るために最大70mAまで連続駆動できますが、グラフに示すように熱デレーティングを適用する必要があります。5mA以下での動作は避けてください。

Q: 2つの異なる熱抵抗値をどのように解釈すればよいですか？

A: 実測Rth JSは物理的に測定された値であり、より保守的です。電気的Rth JSは電気的パラメータから導出され、低くなる場合があります。信頼性の高い熱設計のためには、より高い実測値（最大 95 K/W）を使用することを推奨します。

Q: PWMを調光に使用できますか？

A: はい、パルス耐性グラフがガイドラインを提供します。例えば、デューティサイクル1%（D=0.01）では、70mAを大幅に超える短いパルスが許容され、効果的なPWM調光が可能です。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 50mA以上の連続動作、特に高い周囲温度では、接合温度を125°C以下に保ち、光出力と寿命を維持するために、PCBの熱パッドを介した効果的な放熱が不可欠です。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：CHMSL（センター・ハイマウント・ストップ・ランプ）の設計

設計者は、CHMSLアレイに15個のLEDを必要としています。色の一貫性のために、BA光度ビン（1800-2240 mcd）と3033波長ビン（630-633 nm）のLEDを選択します。13.8Vの車両電気システムを使用し、LEDあたり50mAを目標として、5個のLEDを直列に接続した3つの並列ストリングを持つ回路を設計します。代表的なVF 2.35V（5 * 2.35V = 11.75V）に基づいて、各ストリングの直列抵抗値を計算します。抵抗値は（13.8V - 11.75V）/ 0.05A = 41オームです。LEDの熱パッドの下にソリッドな銅面を配置したPCBを設計し、デレーティング曲線に従って完全な50mA動作を可能にするために、はんだパッド温度を80°C以下に保つヒートシンクとして機能させます。

12. 動作原理の紹介

これは、リン化アルミニウム・インジウム・ガリウム（AlInGaP）半導体をベースとした発光ダイオードです。バンドギャップエネルギーを超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。AlInGaP層の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、これが放出される赤色光の波長（約630 nm）に対応します。PLCCパッケージのエポキシレンズは、光出力を成形して120度の視野角を実現します。

13. 技術トレンドと開発動向

自動車用LEDのトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、増加した電力密度、およびより大きな統合（例：マルチチップパッケージ、統合ドライバ）に向かっています。また、温度や寿命にわたる色安定性の向上も推進されています。さらに、適応型走行ビーム（ADB）やマイクロプロジェクションなどのアプリケーションに必要なより高い電力レベルを扱うために、セラミック基板や高度な成形パッケージなど、改善された熱性能を持つ新しいパッケージフォーマットが登場しています。AEC-Q102などの規格への準拠と特定の化学的耐性（硫黄、湿度）は、自動車グレード部品の重要な差別化要因であり続けています。