赤色PLCC LED RF-RSRB14TS-BB データシート - サイズ 2.2x1.4x1.3mm - 電圧 1.8-2.4V - 電力 72mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、表面実装技術（SMT）用途向けに設計された赤色発光ダイオード（LED）の完全な仕様を提供します。本デバイスは、高効率な赤色光を発光するために基板上に成長させたAIGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）半導体材料を利用しています。主要なパッケージは、長さ2.2mm、幅1.4mm、高さ1.3mmのコンパクトな寸法を持つプラスチック・リーデッド・チップ・キャリア（PLCC）です。このLEDは大量生産向けに設計され、自動組立環境において信頼性が高く一貫した性能を必要とするアプリケーションをターゲットとしています。

1.1 中核的な利点とターゲット市場

このLEDは、現代の電子機器製造に適したいくつかの主要な特徴を提供します。極めて広い視野角を特徴とし、均一な光分布を保証します。部品は標準的なSMT組立およびソルダーリフロー工程に完全に対応しており、大量生産を容易にします。自動ピック＆プレース装置用にテープ・アンド・リールで供給されます。デバイスの湿気感受性レベル（MSL）はレベル2であり、標準的な取り扱い上の注意が必要であることを示しています。RoHSおよびREACH環境指令に準拠しています。特筆すべきは、製品認定試験計画がAEC-Q101規格に従っていることであり、特に車載内装照明などの車載グレードアプリケーションでの採用を検討するのに適しています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

LEDの性能は、通常、周囲温度（Ts）25°C、標準試験電流（IF）20mAという特定の試験条件下で特性評価されます。

2.1 電気的・光学的特性

順方向電圧（VF）は、20mA時に最小1.8Vから最大2.4Vの範囲にあり、代表値は特定のビンに依存します。逆方向電流（IR）は、逆方向電圧（VR）5Vが印加されたときに10µA未満であることが保証されています。光度（IV）は、最小530ミリカンデラ（mcd）から最大1000 mcdまでの広い範囲を持ちます。知覚される色を定義する主波長（WD）は、627.5nmから635nmの間の赤色スペクトル内に収まります。デバイスは、代表値で120度という非常に広い視野角（2θ1/2）を提供します。接合部からはんだ付け点までの熱抵抗（RTHJ-S）は、代表値で300°C/Wと規定されています。

2.2 絶対最大定格

これらの定格は、それを超えると永久的な損傷が発生する可能性がある限界を定義します。最大連続順方向電流（IF）は30mAです。パルス条件下（デューティ比1/10、パルス幅10ms）では、ピーク順方向電流（IFP）100mAが許容されます。最大逆方向電圧（VR）は5Vです。総消費電力（PD）は72mWを超えてはなりません。デバイスは、人体モデル（HBM）を用いて2000Vの静電気放電（ESD）に耐えられ、歩留まりは90%以上です。動作温度範囲（TOPR）は-40°Cから+100°Cであり、保管温度範囲（TSTG）と同一です。許容される最大接合部温度（TJ）は120°Cです。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDはIF=20mAで測定された主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

3.1 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、1.8-1.9Vから2.3-2.4Vまでの0.1V範囲ごとに6つのビン（B1、B2、C1、C2、D1、D2）に分割されています。これにより、設計者は直列または並列回路における電流整合のために、より厳密な電圧公差を持つLEDを選択することができます。

3.2 光度ビニング

光度は、K1（530-650 mcd）、K2（650-800 mcd）、L1（800-1000 mcd）の3つのビンに分類されます。これにより、アプリケーションに必要な輝度レベルに基づいた選択が可能になります。

3.3 主波長ビニング

赤色の色合いを決定する主波長は、F2（627.5-630 nm）、G1（630-632.5 nm）、G2（632.5-635 nm）の3つのビンに分類されます。これにより、組立品内での正確な色の一貫性が確保されます。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイスの動作を示すいくつかの特性曲線が提供されています。

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流（IV曲線）

図1-6は、順方向電圧と順方向電流の関係を示しています。この曲線は非線形であり、ダイオードに典型的なものです。電圧は電流とともに増加し、その具体的な傾きは半導体の特性に依存します。設計者はこの曲線を使用して、試験条件とは異なる動作電流における電圧降下を決定します。

4.2 順方向電流 vs. 相対光度

図1-7は、光出力（相対強度）が順方向電流とともにどのように変化するかを示しています。一般的に、光出力は電流とともに増加しますが、特に加熱により効率が低下する可能性のある高電流では、関係が完全に線形ではない場合があります。

4.3 温度依存性

図1-8および図1-9は、それぞれはんだ付け点温度（Ts）が相対光束および順方向電流に及ぼす影響を示しています。LEDの効率は通常、温度が上昇すると低下します。図1-10は、順方向電圧が温度の上昇とともに減少する様子を示しており、これは半導体に共通の負の温度係数です。

4.4 放射パターンとスペクトル

図1-11は、光強度の角度分布を示す放射図（極座標プロット）であり、広い120度の視野角を確認できます。図1-12は、主波長が順方向電流とともにシフトする様子を示しており、この材料系では通常ごくわずかです。図1-13は、スペクトルパワー分布を示しており、主波長を中心とした単色LEDに特徴的な狭いピーク特性を示しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と公差

LEDパッケージの本体サイズは、2.2mm（長さ）x 1.4mm（幅）x 1.3mm（高さ）です。特に指定がない限り、すべての寸法公差は±0.20mmです。資料には、物理的な外形を詳細に示す上面図、側面図、底面図（図1-1、1-2、1-3）が含まれています。

5.2 極性識別とパッド設計

図1-4は極性を示しています。カソードは通常、パッケージ上の切り欠き、ドット、または緑色のマーキングなどで表示されます。図1-5は、PCB設計のための推奨はんだパッド（ランドパターン）寸法を提供しており、リフロー時の適切なはんだ付けと機械的安定性を確保します。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 SMTリフローはんだ付け手順

専用のセクションで、SMTリフローはんだ付けの手順が概説されています。抜粋部分では具体的な温度プロファイルの詳細（予熱、ソーク、リフローピーク、冷却）は提供されていませんが、製品がすべてのSMTプロセスに適していることを強調しています。ユーザーははんだペーストメーカーの推奨事項を参照し、特に接合部温度限界120°Cを含むデバイスの最大温度定格を超えないようにプロファイルを設定する必要があります。

6.2 取り扱い上の注意

一般的な取り扱い上の注意事項が列挙されています。MSLレベル2の定格のため、デバイスは防湿バッグを開封後、指定時間内に使用するか、はんだ付け前に標準的なIPC/JEDECガイドラインに従ってベーキングする必要があります。2000V HBM定格で規定されているように、取り扱い中はESD保護対策が必要です。レンズおよびリードへの機械的ストレスを避けるよう注意が必要です。

7. 梱包と信頼性

7.1 梱包仕様

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープに載せられ、リールに巻かれて供給されます。データシートには、標準的なSMTフィーダーに対応するためのキャリアテープポケット、リール直径、ハブサイズの寸法が含まれています。ラベルフォーム仕様により、品番、数量、日付コードなどの情報によるトレーサビリティが確保されます。

7.2 防湿梱包と箱詰め

デバイスは、乾燥剤と湿度指示カードを入れた防湿バッグに梱包され、保管および輸送中のMSLレベル2の完全性を維持します。これらのバッグは、その後、段ボール箱に詰められて出荷されます。

7.3 信頼性試験項目と条件

本製品は、AEC-Q101ガイドラインに基づく一連の信頼性試験を受けます。抜粋部分では具体的な試験と条件（例：高温動作寿命試験、温度サイクル試験、湿度試験など）は詳細に記載されていませんが、それらが含まれていることは、製品が車載内装などの過酷な環境での長期性能を確保するために厳格な認定を受けていることを示しています。

8. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

主に記載されているアプリケーションは、車載照明（内装）です。これには、ダッシュボードのバックライト、インジケータランプ、スイッチ照明、アンビエント照明、センターコンソールディスプレイなどが含まれます。そのAEC-Q101認定により、このようなアプリケーションの候補となります。また、信頼性の高い赤色SMT LEDが必要な一般的な民生電子機器、サイン、インジケータにも使用される可能性があります。

8.2 設計上の考慮事項

電流制限：常に直列の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。最大連続電流は30mAです。長寿命のためには、20mAまたはそれ以下で動作させるのが標準的です。
熱管理：熱抵抗が300°C/Wであるため、消費電力の管理が必要です。20mA、代表的なVF 2.1Vでは、電力は42mWです。特に複数のLEDを使用する場合や高電流で動作させる場合は、PCB設計が十分な放熱対策（銅パッドなど）を提供していることを確認してください。
光学設計：120度の視野角は非常に広いです。集光が必要な場合は、二次光学系（レンズ）が必要になる場合があります。均一性の要件については、放射強度パターンを確認する必要があります。
ビニング選択：均一な外観を必要とするアプリケーションでは、主波長と光度について厳密なビンを指定してください。コスト重視のアプリケーションでは、より広いビンが許容される場合があります。

9. 技術比較と差別化

標準的な赤色LEDと比較して、このデバイスは以下の特定の利点を提供します：
材料（AIGaInP）：従来技術と比較して、高効率と温度・電流に対する優れた色安定性を提供します。
パッケージ（PLCC 2.2x1.4）：より小型のチップスケールパッケージと比較して、優れた機械的安定性と放熱性を提供する堅牢で一般的なパッケージです。
車載認定（AEC-Q101）：これは重要な差別化要因であり、民生グレードのLEDよりも厳格なプロセス管理と信頼性試験を意味し、過酷な環境に適しています。
広視野角：120度の角度は、二次光学系なしで広い照明を必要とするアプリケーションに優れています。

10. よくある質問（FAQ）

Q: 推奨動作電流はどれくらいですか？
A: 標準試験条件は20mAであり、これは一般的で信頼性の高い動作点です。絶対最大定格は連続30mAです。

Q: アノードとカソードはどのように識別しますか？
A: データシートの図1-4（極性）を参照してください。カソードは通常、パッケージ本体にマーキングされています。

Q: ヒートシンクは必要ですか？
A: 通常の周囲条件下で20mA以下で動作させる場合、専用のヒートシンクは通常必要ありません。ただし、特に複数のLEDを使用する場合や周囲温度が高い場合は、良好なPCB熱設計（銅パッド）が推奨されます。

Q: 車載外装照明に使用できますか？
A: データシートでは特に車載照明（内装）と記載されています。外装アプリケーションでは、通常、温度範囲、湿度、紫外線暴露に対してより厳格な要件があります。外装グレード製品についてはメーカーにご相談ください。

Q: 典型的な寿命はどれくらいですか？
A: 明示的には記載されていませんが、AEC-Q101規格に認定されたLEDは、規定定格内で動作させた場合、通常非常に長い寿命（数万時間）を示します。

11. 実用的な使用例

シナリオ: ダッシュボードインジケータクラスタの設計
設計者は、複数の赤色警告/ステータスインジケータを必要としています。車載認定と広い視野角のためにこのLEDを選択します。均一な明るさと色を確保するために、光度についてはL1ビン（800-1000 mcd）、主波長についてはG1ビン（630-632.5 nm）を指定します。図1-5の推奨パッドレイアウトを使用してPCBを設計します。各LEDは、約18mA（マージンを考慮して20mA試験点よりわずかに低い）に計算された電流制限抵抗を介して5V電源で駆動されます。パッドの下には、熱を内部のグランドプレーンに放散するための熱ビアが配置されます。MSLレベル2の要件は、リフローはんだ付け前の適切な取り扱いを確保するために組立業者に伝達されます。

12. 動作原理

これは半導体光源です。中核は、基板上に成長させたAIGaInP層で作られたチップです。ダイオードの閾値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に注入され、そこで再結合します。この再結合プロセスにより、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。AIGaInP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが直接、この場合は赤色（約630 nm）の放出光の波長（色）を定義します。プラスチックPLCCパッケージはチップを封止し、機械的保護を提供し、電気的接続のためのリードフレームを収め、広い視野角を実現するために光出力を成形する成形レンズを組み込んでいます。

13. 技術トレンド

LED技術は進歩を続けています。赤色インジケータLEDのトレンドには以下が含まれます：
効率向上：継続的な材料およびエピタキシャル成長の改善により、より高い発光効率（電気ワット当たりのより多くの光）が得られています。
小型化：PLCCパッケージは標準的ですが、高密度基板向けにさらに小型のチップスケールパッケージ（CSP）への推進があります。
信頼性の向上：AEC-Q101を超えるより厳格な認定基準、例えば拡張された温度範囲やより長い寿命試験が、車載および産業用途で一般的になりつつあります。
統合ソリューション：内蔵の電流制限抵抗、保護ダイオード（逆電圧用ツェナーダイオード）、さらにはドライバICを備えたLEDが利用可能であり、回路設計を簡素化します。この特定のデバイスは、SMTインジケータLEDの分野において、成熟した、信頼性が高く、十分に特性評価されたコンポーネントを代表しています。