赤色LED PLCC4 3.5x2.8x1.85mm - 順方向電圧1.9-2.5V - 消費電力125mW - 光度1500-2800mcd - AEC-Q102準拠

1. 製品概要

この高輝度赤色LEDは、AlGaInP半導体技術に基づき、3.50mm×2.80mm×1.85mmのコンパクトなPLCC4形状にパッケージされています。過酷な車載内外装照明用途向けに設計されており、AEC-Q102ストレステスト認定基準に準拠し、厳しい動作条件下でも高い信頼性を確保します。主波長範囲は627.5nm～635nm、標準視野角は120°で、広範囲に均一な照明を提供します。50mA時の順方向電圧は1.9V～2.5V、光度は1500mcd～2800mcdであり、様々な信号・表示灯用途において効率と明るさのバランスを実現しています。

2. 技術パラメータ分析

2.1 電気的および光学的特性

試験電流50mA、周囲温度25°Cにおいて、電気的および光学的パラメータは以下のように定義されます。

• 順方向電圧 (VF): 最小1.9V、代表値は未提供、最大2.5V。測定許容差は±0.1Vです。
• 逆方向電流 (IR): 逆方向電圧5V時、最大10µA、低漏れ電流を保証します。
• 主波長 (λD): 627.5nm～635nm、深赤色領域をカバー。測定許容差 ±0.005nm。
• 光度 (IV): 1500mcd～2800mcd、測定許容差 ±10%。
• 配光角 (2θ1/2): 標準120°、インジケータやバックライト用途に適した広配光を提供。
• 熱抵抗 (Rth JS real): 標準160°C/W、最大180°C/W（ジャンクション-はんだ間）。電気的測定法では標準80°C/W、最大90°C/W。

2.2 絶対最大定格

25°Cのはんだ付けポイント温度において、本デバイスは以下の限界値を超えて動作させてはなりません。

• 消費電力: 175mW
• 順方向電流: 70mA（連続）、100mA ピーク（1/10 デューティサイクル、10ms パルス幅）
• 逆電圧: 5V
• ESD (HBM): 2000V
• 動作温度範囲: -40°C～+100°C
• 保存温度範囲: -40°C～+100°C
• ジャンクション温度: 120°C

消費電力が絶対最大定格を超えないよう注意する必要があります。動作時の最大電流は、パッケージ温度を測定した上で、ジャンクション温度が最大制限値を下回ることを確認して決定してください。

3. ビニングシステム

3.1 順方向電圧ビン (IF=50mA)

順方向電圧は、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）、E1（2.4-2.5V）の6つのビンに分類されます。

3.2 光度ビン

光度ビンは、M2（1500-1800mcd）、N1（1800-2300mcd）、N2（2300-2800mcd）として定義されます。

3.3 波長ビン

主波長ビン：F2（627.5-630nm）、G1（630-632.5nm）、G2（632.5-635nm）。

これらのビンにより、お客様は量産時における色と明るさの一貫性を確保するため、許容差の厳しいデバイスを選択できます。製品ラベルのビンコードは、VF、IV、および波長ランクの正確な組み合わせを示します。

4. 性能曲線

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流 (V-I曲線)

順方向電圧は電流に対して非線形に増加します。1.9Vでは電流はほぼゼロであり、2.5Vでは約60mAに達します。この曲線は、50mAにおける代表的な順方向電圧が約2.2Vであることを示しています。

4.2 相対光度 vs. 順方向電流

相対光度は、60mAまでの順方向電流に対してほぼ直線的に増加します。50mAにおける相対光度は約100%（基準点）です。電流低減による調光は有効ですが、この範囲では色度シフトが最小限であることに留意してください。

4.3 接合部温度の影響

ジャンクション温度が-40°Cから120°Cに上昇すると、室温と比較して120°Cでの相対光度は約20%低下します。順方向電圧シフト（ΔVF）は温度に対して負の特性を示し、全範囲で約0.2V減少します。主波長は温度上昇に伴い、わずかに（約4～5nm）長波長側へシフトします。これらの特性は、高温の自動車環境における熱管理において重要です。

4.4 はんだ温度ディレーティング

最大順方向電流は、はんだ接合部温度の上昇に伴いディレーティングする必要があります。はんだ温度100°Cでは、許容電流は25°C時の70mAから約20mAに低下します。

4.5 放射パターン

放射特性図は、半値角±60°の典型的なランバートパターンを示しており、広い120°の視野角を確認できます。放射コーン全体にわたって強度は均一です。

4.6 スペクトル分布

スペクトル分布のピークは約630nmにあり、半値全幅（FWHM）は約20～25nmです。副発光は観測されず、色純度が保証されています。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはPLCC4パッケージに封入されており、寸法は長さ3.50mm、幅2.80mm、高さ1.85mmです。上面図には極性マーク（ドット）があり、カソードを示しています。下面図には4つの端子があり、極性図に従い、パッド1（カソード）、パッド2（アノード）、パッド3（アノード）、パッド4（カソード）となっています。極性はパッケージ角の面取りによっても示されています。

5.2 推奨半田付けランドパターン

推奨PCBランドパターンは4つのパッドで構成されます。内側の2つのアノードパッド（各2.20mm x 0.80mm）と外側の2つのカソードパッド（各2.60mm x 0.80mm）です。全体のフットプリントは4.60mm x 1.60mmで、パッド間のスペースは0.70mmです。特に指定がない限り、公差は±0.05mmです。

5.3 キャリアテープとリール

デバイスは、4mmピッチのスプロケット穴を持つ幅8mmのキャリアテープで供給されます。テープ寸法：幅8.00mm、ポケットピッチ4.00mm、キャビティサイズ3.50mm×2.80mm×1.85mm。各リール（直径330mm）には2000個が収納されています。リールハブの内径は60mmで、ハブ穴は13.6mmです。

6. 半田付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフロー半田付けプロファイル

推奨リフロープロファイル（鉛フリー）は以下の通りです。

• 平均昇温速度：Tsmin（150°C）からTpまで最大3°C/s
• 予熱：150°C～200°Cで60～120秒
• 217°C (TL) 以上の時間：最大60秒
• ピーク温度 (Tp)：260°Cで最大10秒
• 冷却降温速度：最大6°C/秒
• 25°Cからピーク温度までの時間：最大8分

リフローはんだ付けは2回までとする。2回のはんだ付けの間に24時間以上経過した場合、LEDが吸湿し損傷する可能性がある。加熱中は機械的ストレスを加えないこと。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、300°C未満のこて先で3秒未満、1回のみ行ってください。

6.3 保管と耐湿性

耐湿性レベルはレベル2です。アルミバッグ開封前は、製造日から1年間、30°C以下、相対湿度75%以下で保管してください。開封後は、30°C以下、相対湿度60%以下で24時間以内に使用してください。保管条件を超えた場合は、60±5°Cで24時間以上のベーキングが必要です。

7. 梱包および注文情報

本製品は、2000個単位でリールに梱包されます。各リールは、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密封されます。外装箱には複数のリールが収納されます。各リールおよびバッグには、品番、仕様番号、ロット番号、ビンコード、数量、およびデートコードが表示されています。ビンコードは、光度、色度（波長）、および順方向電圧の特定のランクをコード化したものです。

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

自動車内装照明（ダッシュボード表示灯、アンビエント照明）、外装照明（ブレーキランプ、ウインカー、テールランプ）、スイッチ類、および一般信号表示。広い視野角と高輝度により、エッジライトパネルやバックライト用途に適しています。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱管理： 熱抵抗が160°C/Wであるため、最大電流付近で駆動する場合は適切な放熱が必要です。はんだ接合部温度を100°C未満に保ち、ジャンクション温度が120°Cを超えないようにしてください。
• 電流制限： 過電流を防ぐため、必ず直列抵抗または定電流ドライバーを使用してください。急峻なI-V曲線により、わずかな電圧変動でも大きな電流変化が生じます。
• ESD保護： 本デバイスは2kV HBM定格です。取り扱いおよび実装時には適切なESD対策を講じてください。
• 硫黄およびハロゲン制限： 腐食や光束低下を防ぐため、硫黄含有量は100ppm未満、臭素は900ppm未満、塩素は900ppm未満、合計は1500ppm未満に抑えてください。
• 揮発性有機化合物（VOCs）： シリコーン封止材に浸透し変色を引き起こす可能性のある有機蒸気を放出する接着剤やポッティング材は避けてください。
• 洗浄： はんだ付け後の洗浄にはイソプロピルアルコールを推奨します。LEDを損傷する可能性があるため、超音波洗浄は使用しないでください。

9. 技術比較

GaAsPやGaPをベースとした従来の赤色LEDと比較して、このAlGaInPデバイスは大幅に高い発光効率（50mAで標準1500～2800mcd）と優れた温度安定性を提供します。広い120°の視野角を持つPLCC4表面実装パッケージは、スペースに制約のある自動車用モジュールに設計の柔軟性をもたらします。AEC-Q102認証により、熱衝撃、寿命試験、高湿度動作を含む厳格な自動車用信頼性要件を満たすことが保証されています。

10. よくある質問

Q: このLEDの推奨最大動作電流はいくらですか？
A: 絶対最大連続順方向電流は70mAですが、長寿命で信頼性の高い動作のためには、周囲温度と熱管理に基づいたディレーティングが必要です。適切な放熱があれば、通常50mAが安全な公称電流です。

Q: このLEDはPWM信号で駆動できますか？
A: はい、このLEDはパルス幅変調による調光が可能です。ピーク電流が100mAを超えず、デューティサイクルを制限して平均電力が175mW以下になるようにしてください。

Q: 異なる輝度ビン間での色の一貫性はどうなっていますか？
A: 波長ビンは輝度ビンとは独立しています。色と輝度の一貫性を得るには、お客様は波長ビンと輝度ビンの両方を選択する必要があります。電流と温度による典型的な波長シフトは、規定範囲内では最小限です。

11. 実用的なユースケース

ケース1: 自動車用リアコンビネーションランプ
設計者は、テールランプにこれらの赤色LEDを3直列6並列構成で18個使用しました。各ストリングは定電流ICで40mA駆動されました。熱シミュレーションにより、周囲温度50°C下で接合部温度が85°C未満に保たれることが示されました。広い視野角により、二次光学系は不要でした。

ケース2: 車内アンビエント照明
センターコンソールのアクセントライトとして、ライトガイドの背後に2つのLEDを配置した。120°の放射角により、ガイドに沿って均一な照明を実現した。低い順方向電圧により、各LEDに22Ωの抵抗を直列接続して3.3V電源から直接駆動でき、30mAで各LEDあたり1500mcdを達成した。

12. 動作原理

赤色LEDは、活性層材料として直接遷移型半導体であるAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）を使用する。順方向バイアスが印加されると、n型層の電子がp型層の正孔と再結合し、光子の形でエネルギーを放出する。AlGaInPのバンドギャップエネルギーは、インジウム組成を調整することで赤色領域（約630nm）の発光に調整可能である。多重量子井戸構造は再結合効率を高め、中程度の電流でも高い光度を実現する。透明基板と最適化されたチップ設計により、光取り出し効率が向上する。

13. 開発動向

自動車用途における赤色LEDのトレンドは、より高い効率（lm/W）と、よりコンパクトな照明設計を可能にする小型パッケージへと向かっている。AlGaInPのエピタキシャル成長とチップ形状の改善により、赤色の光束効率は100 lm/Wを超え続けている。さらに、パッケージ内へのESD保護機能の統合が一般的になりつつある。AEC-Q102および類似の規格の採用により、これらのLEDが過酷な自動車環境に耐えられることが保証されている。今後の開発には、単一のPLCCパッケージ内に複数のチップを使用した、全スペクトル調整可能な赤・琥珀・緑モジュールが含まれる可能性がある。