LED PLCC4 赤色 3.5x2.8x1.85mm 1.8-2.4V 0.168W 仕様書 - 日本語技術文書

1. 製品概要

RF-RSRA30TS-CD-Gは、PLCC4パッケージの高性能赤色LEDであり、厳しい自動車照明用途向けに設計されています。寸法は3.50mm x 2.80mm x 1.85mmで、このSMD部品は卓越した明るさと信頼性を提供します。本デバイスは基板上に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627.5nm～637.5nmの範囲で効率的な発光を実現します。主な利点として、120°の極めて広い視野角、自動車用ディスクリート半導体向けのAEC-Q101ストレステスト認定への準拠、およびMSL（耐湿性レベル）2を挙げることができます。本LEDはRoHSおよびREACHに準拠しており、グローバル市場での使用に適しています。

対象アプリケーションは、ダッシュボードインジケータ、室内アンビエント照明、ブレーキランプ、ターンシグナルなどの自動車内装・外装照明システムです。堅牢なパッケージはすべての標準SMT実装およびリフローはんだ付けプロセスをサポートし、自動製造向けにテープ＆リールで提供されます。

2. 技術パラメータの解釈

2.1 電気的特性 (Ts=25°C)

50mAの試験電流における順方向電圧 (VF) は、最小1.8V、標準2.2V、最大2.4Vと規定されています。この比較的低い順方向電圧により、適切な電流制限抵抗と組み合わせることで、自動車の12Vシステムにおける効率的な電力利用が可能になります。VR=5Vでの逆電流 (IR) は10µA未満であり、優れた接合部の完全性を示しています。絶対最大定格は、最大順方向電流70mA DC、ピーク順方向電流100mA（1/10デューティサイクル、10msパルス幅）を示し、パルス動作のための余裕を提供します。消費電力は168mWに制限され、接合部温度は120°Cを超えてはなりません。

2.2 光学特性 (IF=50mA)

光度 (IV) は1200mcd（最小）から2800mcd（最大）の範囲で、標準値は1800mcdです。この高輝度により、直射日光下での視認性が確保されます。主波長 (Wd) は627.5nm～637.5nmに厳密にビニングされ、バッチ間での色の一貫性が保証されます。視野角 (2θ1/2) は標準120°で、標識やアンビエント照明に適した広い照明範囲を提供します。熱抵抗 (RTHJ-S) は最大150°C/Wと評価されており、熱管理設計で考慮する必要があります。

2.3 絶対最大定格

動作温度範囲は-40°C～+100°C、保管温度範囲も-40°C～+100°Cです。静電気放電 (ESD) 耐性は2000V（HBM）で、このレベルでの歩留まりは90%以上ですが、取り扱い時のESD保護は依然として推奨されます。本デバイスは、自動車用ディスクリート半導体向けのAEC-Q101ガイドラインに基づいて認定されています。

3. ビニングシステム

本製品は、順方向電圧、光度、主波長に関してビンに分類され、厳密な性能の一貫性を確保しています。

3.1 順方向電圧ビン (IF=50mA)

6つのビンが定義されています：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)。この細かい粒度により、顧客はドライバ回路の設計に合わせたデバイスを選択できます。

3.2 光度ビン (IF=50mA)

4つのビン：M1 (1200-1500mcd)、M2 (1500-1800mcd)、N1 (1800-2300mcd)、N2 (2300-2800mcd)。より高いビンはより明るい出力を提供し、設計の柔軟性を可能にします。

3.3 主波長ビン (IF=50mA)

4つのビン：F2 (627.5-630nm)、G1 (630-632.5nm)、G2 (632.5-635nm)、H1 (635-637.5nm)。厳密な波長管理により、複数LEDアレイでの均一な色の外観が保証されます。

4. 性能曲線分析

データシートは、設計をガイドするために（特に記載がない限り）Ts=25°Cにおいていくつかの標準的な曲線を提供します：

• 順方向電圧対順方向電流（図1-7）：この曲線は、LEDに特有の非線形関係を示しています。1.8Vでは電流はほぼゼロ、2.2Vでは電流は約50mA、2.4Vでは電流は70mAを超えます。設計者は、電流制限抵抗または定電流ドライバを使用する必要があります。
• 順方向電流対相対強度（図1-8）：相対強度は、0から70mAの間で順方向電流にほぼ比例して増加し、50mA基準に対して70mAで約120%に達します。これにより、PWMによる調光が可能になります。
• はんだ温度対相対強度（図1-9）：はんだ点温度 (Ts) が20°Cから120°Cに上昇すると、相対光束は120°Cで約80%まで低下します。光束を維持するには熱管理が重要です。
• はんだ温度対順方向電流（図1-10）：周囲温度の上昇に伴い、許容最大順方向電流をディレーティングする必要があります。Ts=100°Cでは、推奨最大電流は約40mAです（25°Cでは70mA）。
• 順方向電圧対はんだ温度（図1-11）：順方向電圧は温度上昇とともに約-2mV/°Cの割合で低下し、定電圧設計での熱暴走を防ぐのに役立ちますが、定電流回路では考慮する必要があります。
• 放射ダイアグラム（図1-12）：角度強度分布はほぼランバート分布で、半値角は±60°であり、120°の視野角を確認できます。相対強度は±60°で50%に低下します。
• 順方向電流対主波長（図1-13）：電流が0から70mAに増加すると、主波長はわずかに長波長側（レッドシフト）に約2nmシフトします。この効果は、試験条件近傍の電流では最小限（<1nm）です。
• スペクトル分布（図1-14）：スペクトルパワー分布は約630nmでピークとなり、半値全幅 (FWHM) は約20nmと狭く、AlGaInP赤色LEDの特徴を示しています。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDの寸法は3.50mm x 2.80mm x 1.85mm（長さ x 幅 x 高さ）です。上面図に極性マークが示されています。底面図には4つの端子：ピン1（アノード）、ピン2（カソード）、および追加の2つのリード（ピン3と4は未接続または機械的サポートとして機能）が示されています。推奨されるんだ付けパターン（フットプリント）の寸法が提供されています：各パッドの幅2.60mm x 高さ1.60mm、全体幅4.60mm。特に記載がない限り、すべての寸法の公差は±0.2mmです。

5.2 キャリアテープおよびリール仕様

LEDは、ピッチ4.00mm、幅8.0mm、ポケット寸法3.50mm x 3.50mmのキャリアテープで供給されます。各リールには2000個収納されます。リールの直径は330mm ±1mm、ハブ直径100mm ±1mm、幅13.0mm±0.5mmです。リールのラベルには、品番、ロット番号、ビンコード、数量が表示されます。

5.3 防湿包装

LEDは、開封前の湿気レベルを維持するために、乾燥剤と湿度インジケータカードを同梱した防湿バッグに梱包されています。保管条件：開封前は30°C以下、75%RH以下で最長1年間保管可能。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。24時間以内に使用しない場合は、60±5°Cで24時間以上ベークしてください。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

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規格に基づいています。主要パラメータ：プリヒートは150°Cから200°Cまで60～120秒；昇温速度 ≤3°C/s；217°C (TL) を超える時間は60秒以内；ピーク温度 (TP) 260°Cで、ピークの5°C以内の時間は最大10秒；冷却速度 ≤6°C/s。25°Cからピークまでの総時間は8分以内。リフローはんだ付けは2回までです。はんだ付けサイクル間が24時間以上経過した場合、吸湿によりLEDが損傷する可能性があります。

6.2 手はんだ付けおよびリペア

手はんだ付けが必要な場合は、はんだごてを300°C以下で3秒未満、かつ1回のみ使用してください。リフロー後のリペアは推奨されません。やむを得ない場合は、両頭はんだごてを使用し、LED特性に損傷がないことを確認してください。

6.3 取り扱い上の注意

LEDの封止材はシリコーンであり、柔らかいです。ピックアンドプレースや取り扱い時にレンズ表面に過度の圧力をかけないでください。反りがあるPCBへの実装は避けてください。はんだ付け後の冷却中に機械的ストレスや振動を加えないでください。急速冷却は推奨されません。相手材の硫黄含有量は100PPM以下、臭素および塩素はそれぞれ<900PPM、合計<1500PPM以下とする必要があります。固定材からの揮発性有機化合物 (VOC) はシリコーンを変色させる可能性があるため、適合する接着剤を使用してください。

7. 包装および注文情報

標準包装：1リールあたり2000個のLED。リールは防湿バッグに入れられ、ラベルが貼られ、その後段ボール箱に梱包されます。ラベルには、品番、規格番号、ロット番号、ビンコード（光束、色度、順方向電圧、波長）、数量、日付が含まれます。注文時には、完全な品番RF-RSRA30TS-CD-Gを使用します。カスタムビン選択については、ご要望に応じて対応可能な場合があります。

8. アプリケーション推奨事項

この赤色LEDは、自動車の内装および外装照明に最適です。内装用途（例：ダッシュボードインジケータ、アンビエント照明）では、広い視野角により均一な照明を実現します。外装用途（例：ブレーキランプ、ターンシグナル）では、高光度（最大2800mcd）が必要な明るさを提供します。設計者は、接合部温度を120°C未満に保つために熱管理を組み込む必要があります。適切な電流制限抵抗を備えた定電流ドライバを使用してください。パルス動作（例：PWM調光）の場合、低デューティサイクルではピーク順方向電流を最大100mAまで上げることができます。組み立ておよび取り扱い時にはESD保護を確保してください。

9. 技術比較

標準的なエポキシ封止の赤色LEDと比較して、このPLCC4デバイスはより広い視野角（120°対標準90°）と自動車環境向けの高い信頼性を提供します。AEC-Q101認定は、民生用グレードのLEDと区別し、熱サイクル、高温、湿度下での性能を保証します。シリコーン封止は、エポキシよりも熱ストレスやUV劣化に対する耐性に優れています。厳密なビニング（VFは0.1V刻み、IVは300-500mcd刻み、波長は2.5nm刻み）により、生産バッチ間での優れた色および明るさの一貫性が保証されます。

10. よくある質問

Q: このLEDの推奨順方向電流は？
A: 試験電流は50mAですが、絶対最大DC電流は70mAです。長期寿命のためには50mA推奨。パルス動作の場合、10%デューティサイクル（10msパルス）で最大100mAまで許容されます。

Q: このLEDは屋外の自動車用途で使用できますか？
A: はい。AEC-Q101に基づき自動車用に認定されており、動作温度範囲は-40°C～+100°Cで、外装照明に適しています。

Q: 使用前にLEDをベークする必要がありますか？
A: 防湿バッグを開封してから24時間以上経過した場合、または湿度インジケータが過剰な湿気を示した場合のみ必要です。60±5°Cで24時間以上のベークを推奨します。

Q: アプリケーションに適したビンを選択するにはどうすればよいですか？
A: ビニングテーブルを使用してください。一貫した赤色を得るには、1つの波長ビン（例：G1 630-632.5nm）を選択します。明るさにはM2以上を選択してください。電圧ビンをドライバ出力に合わせてください。

11. 設計ケーススタディ：自動車内装アンビエント照明

10個のLEDを使用した車のセンターコンソールアンビエント照明ストリップの設計を考えます。各LEDは50mA（標準）で駆動されます。順方向電圧2.2Vの場合、ストリップ全体の順方向電圧（直列接続の場合）は22Vとなり、12Vバッテリからの昇圧コンバータが必要です。または、2個のLEDを直列にした5並列ストリングを使用し、各ストリングの電圧は約4.4Vで、電流制限抵抗を使用します。熱解析：総消費電力 = 10 * 50mA * 2.2V = 1.1W。周囲温度85°Cの場合、LED1個あたりの接合部温度上昇 = 電力 * 熱抵抗 (150°C/W) = 0.11W * 150°C/W = 16.5°C、接合部温度 = 101.5°C (<120°C)。放熱のためのPCB銅領域を確保してください。広い120°視野角により、二次光学系なしで均一な配光が実現します。

12. 動作原理

この赤色LEDは、基板（通常はGaAsまたは透明基板）上に成長させたAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）多重量子井戸 (MQW) 構造を使用しています。活性層は、順方向バイアス時に電子-正孔再結合を介して光を放出します。波長はAlGaInP材料のバンドギャップによって決定され、アルミニウムとインジウムの組成によって調整されます。PLCC4パッケージは、光取り出し効率を高める反射キャビティを提供し、シリコーンレンズが放射パターンを規定の120°視野角に整形します。

13. 開発動向

自動車用LED技術は、より高い発光効率 (lm/W) とより優れた熱管理に向けて進化し続けています。赤色LEDでは、AlGaInPエピタキシーの改良により効率が向上し、新しいパッケージ設計（例：チップスケールパッケージ）により小型化が可能になっています。アダプティブ照明やマトリックスLEDヘッドランプへのトレンドは、より厳密なビニングとより高い信頼性を要求しています。さらに、AEC-Q102（Q101よりも厳格）の採用が進んでいます。このLEDのAEC-Q101準拠は現在の自動車設計に適しており、将来のバージョンには統合ESD保護やより高い電流能力が含まれる可能性があります。