RF-OMRB14TS-AK 赤色LED PLCC2 - サイズ2.2x1.4x1.3mm - 電圧1.8V - 消費電力72mW - 車載グレード

1. 製品概要

RF-OMRB14TS-AKは、PLCC-2パッケージの高性能赤色表面実装型(SMD)LEDであり、要求の厳しい車載内装照明用途向けに設計されています。本コンポーネントは、基板上にAlGaInP(アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン)エピタキシャル技術を採用し、主波長約615nmの豊かな赤色発光を実現します。パッケージ寸法は2.2mm×1.4mm×1.3mm(長さ×幅×高さ)で、コンパクトなPCB設計に適しています。120度の極めて広い視野角を備え、均一な光分布を提供します。AEC-Q101ストレステスト規格に準拠し、過酷条件下での信頼性を保証します。耐湿性レベルはクラス2であり、RoHSおよびREACHに完全準拠しています。

2. 技術パラメータの解釈

2.1 電気的特性

順方向電圧 (V_FF) は、テスト電流20mAにおいて、最小1.8V、標準2.0V、最大2.4Vです。この比較的低い順方向電圧はAlGaInP赤色LEDの特性です。逆電圧5Vにおける逆電流 (I_RR) は10µA未満であり、優れた整流性を示しています。最大許容順方向電流はDC30mA、ピーク順方向電流は100mA(デューティ比1/10、パルス幅10ms)です。総消費電力は72mWに制限されており、熱損傷を避けるためにこの値を順守する必要があります。

2.2 光学特性

20mAにおいて、標準光度 (I_Vv) は800mcd、L2ビンでは最小800mcd、最大1200mcdです。主波長 (λ_Dd) は612.5nm～620nmの範囲で、標準値は615nmであり、深赤色領域の発光を示します。視野角 (2θ_1/2) は120度で、室内アンビエント照明に適した広い放射パターンを提供します。

2.3 熱特性

接合部からはんだ接点までの熱抵抗 (R_thJ-S) は300°C/W(最大)と規定されています。このパラメータは熱管理において重要です。接合温度 (T_Jj) は120°Cを超えてはならず、動作温度範囲は-40°C～+100°Cです。LEDを安全な範囲内に維持するためには、適切な放熱が不可欠です。

3. ビン分けシステムの説明

3.1 順方向電圧ビン

順方向電圧は6つのグループにビン分けされます：B1(1.8～1.9V)、B2(1.9～2.0V)、C1(2.0～2.1V)、C2(2.1～2.2V)、D1(2.2～2.3V)、D2(2.3～2.4V)。これにより、並列ストリング設計においてV_FFが厳密に一致したLEDを選択できます。

3.2 光度ビン

2つの光度ビンが定義されています：L1(800～1000 mcd)とL2(1000～1200 mcd)。指定された標準値(800 mcd)はL1の下限に相当しますが、製造時にはご注文に応じてどちらかのビンが出荷されます。

3.3 波長ビン

主波長は3つのビンに分類されます：C2(612.5～615.0 nm)、D1(615.0～617.5 nm)、D2(617.5～620.0 nm)。標準波長615nmはD1ビンに該当します。厳格なビン分けにより、マルチLEDモジュールでの色の一貫性が確保されます。

4. 性能曲線分析

4.1 順方向電圧 vs 順方向電流

図1-6はほぼ線形の関係を示しています：順方向電流が0から30mAに増加するにつれて、順方向電圧は約1.7Vから2.3Vに上昇します。これはAlGaInP LEDに典型的であり、設計者は定電圧駆動を使用する場合、V_FFの変動を考慮する必要があります。

4.2 相対光度 vs 順方向電流

図1-7は、相対光度が電流とともに増加することを示しています。20mAでは光度が正規化されており、電流を40mAに倍増すると出力もほぼ倍増します(ただし絶対最大電流はDC30mAです)。

4.3 温度依存性

図1-8は、はんだ温度 (T_Ss) の上昇に伴い相対光束が減少することを示しています。100°Cでは、出力は25°C時の約70%まで低下する可能性があります。図1-9は、最大許容順方向電流は55°C以上でディレーティングし、120°Cの接合温度限界を超えないようにする必要があることを示しています。図1-10は、順方向電圧が温度に対して約-2mV/°Cの割合で低下することを確認しています。

4.4 放射特性図

図1-11は、光軸から±60°の半値角を持つランバート型の放射パターンを示しています。相対光度は±60°まで50%以上を維持しており、広い視野角を確認できます。

4.5 波長 vs 電流

図1-12は、電流の増加に伴い主波長がわずかに長波長側にシフトすることを示しています：約5mAで614nmから30mAで618nmへ。この影響は小さいですが、正確な色合わせが必要な場合は考慮する必要があります。

4.6 スペクトル分布

図1-13は正規化されたスペクトル電力分布を示しています。発光ピークは約630nm、半値全幅(FWHM)は約20nmです。2次ピークはなく、良好な色純度を確認できます。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

上面視寸法は2.2mm×1.4mm、高さは1.3mmです。アノードはパッケージ上のドットで示されています(図1-4)。推奨はんだ付けパッドレイアウト(図1-5)では、2つの長方形パッド(各0.8mm×1.2mm、1.4mm間隔)を使用します。特に記載がない限り、すべての公差は±0.20mmです。

5.2 キャリアテープとリール

LEDは8mmキャリアテープに収められ、1リールあたり3000個が梱包されています。主なテープ寸法：ポケットピッチP0=4.0mm、部品ピッチP1=4.0mm、スプロケット穴ピッチP2=2.0mm、テープ幅W=8.0mm。リール外径は178mm、ハブ径は60mmです。

5.3 ラベルと防湿バッグ

各リールには、品番、仕様番号、ロット番号、ビンコード(VFビン、光度ビン、波長ビン)、数量、およびデートコードを示すラベルが貼付されています。リールは、乾燥剤と湿度インジケーターカードとともに防湿バッグに真空密封され、MSL-2要件を満たします。

6. はんだ付けと実装ガイド

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

推奨リフロープロファイルはJEDEC J-STD-020に準拠します。主要パラメータ：昇温速度≤3°C/s、予熱150°C～200°Cで60～120秒、217°C (T_LL) 以上で60～150秒、ピーク温度 (T_PP) 260°C(最大10秒、T_PPの5°C以内)、冷却速度≤6°C/s。リフローは2回まで許可されます。2回のはんだ付け工程の間隔が24時間を超えると、LEDが損傷する可能性があります。

6.2 手はんだ付けと補修

手はんだ付けが必要な場合は、はんだごて先温度を300°C未満に設定し、接触時間は3秒未満としてください。リワークは1回のみ許可されます。補修には両頭はんだごてを推奨します。シリコンレンズにはんだごてを触れさせないでください。

6.3 保管条件

密封バッグ開封前は、30°C以下、75%RH以下で、密封日から1年以内に保管してください。開封後は、30°C以下、60%RH以下で24時間以内に使用してください。湿度インジケーターカードが過剰な湿気を示した場合、または保管時間を超過した場合は、使用前に60±5°Cで少なくとも24時間ベーキングを行ってください。

7. パッケージと注文情報

標準梱包数量は1リールあたり3000個です。各リールはラベル付きの防湿バッグに入れられます。ラベルには品番(例：RF-OMRB14TS-AK)、仕様番号、ロット番号、ビンコード(VF、IV、WLD)、数量、日付が含まれます。最終出荷用のカートンには複数のリールが収納されます。正確なマッチングが必要な場合、注文コードでは特定のビン要件を指定してください。特定のV_FF、光度、波長ビンの入手可能性については、工場にお問い合わせいただくことを推奨します。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的な用途

主な用途は車載内装照明であり、例えばインパネバックライト、アンビエントライトストリップ、ルームランプ、インジケーターランプなどです。広い視野角は均一なパネル照明に有利です。AEC-Q101認証により、車両寿命期間中の信頼性が保証されます。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流ディレーティング：常にDC30mA未満で動作させ、周囲温度55°C以上では図1-9に従ってディレーティングを行ってください。
• 熱管理：十分な銅パッドとサーマルビアを使用して、はんだ接点温度を85°C未満に保ち、最大の光出力安定性を実現してください。
• ESD保護：本LEDのHBM ESD耐圧は2000Vですが、取り扱いおよび実装中はESD保護を推奨します。接地されたワークステーションと帯電防止パッケージを使用してください。
• 回路設計：熱暴走を防ぐため、LEDごとに電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。異なるV_FFビンのLEDを並列接続すると、電流分布が不均一になる可能性があります。
• 光学設計：ランバート型の放射パターンにより、導光板やディフューザーへの組み込みが容易です。120°の視野角は広い範囲をカバーします。
• 硫黄およびハロゲン管理：相手材中の硫黄含有量は100ppm未満に保つ必要があります。外部材料中の臭素と塩素の含有量はそれぞれ900ppm未満、合計1500ppm未満とし、銀メッキリードフレームの腐食を防止してください。

9. 技術比較

GaAsPやGaP技術を用いた従来の赤色LEDと比較して、AlGaInPベースのRF-OMRB14TS-AKはより高い発光効率(20mAで最大40lm/W)と優れた温度安定性を提供します。PLCC-2パッケージは従来のスルーホール部品よりも小型であり、自動SMT実装に対応します。120°の視野角は多くの競合赤色LED(通常110°以下)よりも広く、均一照明のための設計柔軟性が向上します。AEC-Q101認証により民生用LEDと一線を画し、安全性が要求される車載用途に適しています。

10. よくある質問

Q: このLEDを30mAで連続駆動できますか？
A: はい、絶対最大順方向電流はDC30mAですが、接合温度が120°C未満であることを確認する必要があります。最大定格電力72mW(30mA×2.4V)では、温度上昇は72mW×300°C/W=21.6°C(はんだ接点からの上昇)です。はんだ接点が85°Cの場合、接合部は106.6°Cとなり安全です。ただし、周囲温度が高い場合はディレーティングが必要になる場合があります。

Q: 20mA時の標準順方向電圧は？
A: 標準順方向電圧は2.0Vですが、ビンにより1.8V～2.4Vの範囲になります。このばらつきを考慮して回路を設計してください。

Q: このLEDを車載外装照明に使用できますか？
A: データシートでは車載内装のみの認証が記載されています。外装用途には追加の認定(例：AEC-Q102)が必要になる場合があります。ただし、適切に湿気や熱応力から保護すれば、チップ自体は使用可能かもしれません。

Q: はんだ付け後、PCBをどのように洗浄すればよいですか？
A: イソプロピルアルコールを使用してください。超音波洗浄はLEDを損傷する可能性があるため避けてください。他の溶剤を使用する場合は、シリコン封止材との適合性を確認してください。

11. 実際の使用事例

11.1 インパネアンビエント照明モジュール

あるティア1自動車部品サプライヤーは、12個のRF-OMRB14TS-AK LEDを10mm間隔で配置したリニア導光板を、インパネアンビエントストリップ用に設計しました。各LEDは15mAで駆動され、セグメントあたり400mcdを達成しました。広い120°視野角により、導光板全体で均一な明るさが得られ、ホットスポットは発生しませんでした。このモジュールは85°C/85%RHの1000時間寿命試験を、10%未満の光束減退率で合格しました。

11.2 センターコンソールバックライト

センターコンソールの設計では、本LEDを静電容量式タッチボタンの直接バックライトとして使用しました。LEDの3mm上部に拡散フィルムを配置しました。20mAでの輝度は500cd/m²を超えました。LEDあたり800mcdの高い光束密度により、旧世代のLEDと比較して部品点数を削減でき、コスト削減につながりました。

12. 原理の説明

RF-OMRB14TS-AKは、活性層材料としてAlGaInP(アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン)を使用しています。順方向バイアスが印加されると、量子井戸領域で電子と正孔が再結合し、赤色スペクトル領域に対応するエネルギーの光子を放出します。AlGaInPのバンドギャップは、アルミニウムとインジウムの組成を調整することで調整可能であり、615nm付近の赤色発光に対しては、高い内部量子効率を達成するように組成が最適化されています。基板(おそらくGaAsまたはGaP)は発光に対して透明であり、底面からの光取り出しも可能です。PLCC-2パッケージは、透明なシリコン封止材を使用してチップを保護し、レンズとしても機能します。カソードとアノードは銀メッキリードフレームを介して接続されています。

13. 開発動向

車載LED市場は、より高い効率と小型パッケージへと移行しています。本製品ファミリーの将来のバージョンでは、エピタキシャル設計の改善と電流広がりの向上により、さらに高い発光効率(例：>50lm/W)が期待されます。さらに、パッケージ内へのESD保護ダイオードの統合により、基板レベルの設計が簡素化される可能性があります。ミニLEDやマイクロLEDバックライトへのトレンドは最終的に車載内装にも及ぶ可能性がありますが、PLCC-2パッケージは大量のアンビエント照明にはコスト効率が良いままです。将来の自動車信頼性規格(例：光生物学的安全性に関するAEC-Q102)への準拠が必要となるでしょう。