PLCC-2 スカイブルーLED データシート - パッケージ 3.2x2.8x1.9mm - 電圧 2.9V - 電力 75mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、PLCC-2（プラスチック・リード・チップ・キャリア）表面実装パッケージを採用した高輝度スカイブルーLEDの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、過酷な環境下での信頼性と性能を追求して設計されており、広い120度の視野角と、車載部品向けAEC-Q101規格への適合を特徴とします。主な用途は、車載インテリアの環境照明、スイッチやインジケータのバックライト、均一な色と輝度が求められる一般的な照明用途などです。

1.1 中核的な利点

• 高輝度効率：標準駆動電流10mAにおいて、典型的な光度355ミリカンデラ（mcd）を実現し、明るく視認性の高い出力を保証します。
• 広視野角：120度の視野角により、均一な光分布を提供し、パネル照明やインジケータに最適です。
• 車載グレード：AEC-Q101認定により、広い温度範囲や振動など、車載アプリケーションに典型的な過酷な条件下での信頼性が保証されています。
• 環境規制適合：本製品はRoHS（有害物質使用制限指令）およびREACH規制に準拠しており、環境配慮型の製造をサポートします。
• 堅牢なESD保護：最大8kV（人体モデル）までの静電気放電（ESD）に耐え、取り扱いおよび実装時の信頼性を高めています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 測光および色特性

LEDの中核的性能は、標準条件（T_s=25°C、I_F=10mA、別途指定がある場合を除く）で測定された測光および測色パラメータによって定義されます。

• 標準光度（I_V）：355 mcd。これは輝度の主要な指標です。標準試験条件下での最小値と最大値はそれぞれ140 mcdおよび560 mcdであり、製造上のばらつきを示しています。
• 色度座標（CIE x, y）：標準的な色度座標は（0.16, 0.08）であり、スカイブルーの特定の色合いを定義します。これらの座標の許容差は±0.005であり、ユニット間の厳密な色の一貫性を保証します。
• 視野角（φ）：120度。これは光度がピーク値の半分に低下する全角（多くの場合2θ_1/2と表記）です。±5度の許容差が適用されます。

2.2 電気的および熱的パラメータ

• 順方向電圧（V_F）：10mA時で標準2.90V、範囲は2.75V（最小）から3.75V（最大）です。このパラメータは電流制限回路の設計に極めて重要です。
• 順方向電流（I_F）：推奨連続動作電流は10mA（標準）で、絶対最大定格は20mAです。動作には最低2mAの電流が必要です。
• 電力損失（P_d）：許容最大電力損失は75 mWであり、熱管理要件を規定します。
• 熱抵抗：2つの値が提供されています：R_{th JS(el)}（電気モデル）は最大125 K/W、R_{th JS(real)}（実条件）は最大200 K/Wです。これらの値は、熱がLED接合部からはんだ接合部へどれだけ効率的に移動するかを表します。

2.3 絶対最大定格

これらの定格は、永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 接合部温度（T_J）：125 °C
• 動作/保管温度（T_opr/T_stg）：-40 °C ～ +110 °C
• 逆方向電圧（V_R）：本デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。
• サージ電流（I_FM）：低デューティサイクル（D=0.005）でパルス幅≤10μsの場合、300 mA。
• はんだ付け温度：リフローはんだ付け中、30秒間260°Cに耐えます。

3. 性能曲線分析

3.1 スペクトルおよび放射分布

相対スペクトル分布グラフは、青色波長領域に狭いピークを示しており、スカイブルー色を生成するための蛍光体コーティングを施した青色LEDの特性です。放射特性の標準図は、ランバート型に近い放射パターンを図示し、滑らかな強度減衰を伴う広い120度の視野角を確認しています。

3.2 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

このグラフは、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。この曲線により、設計者は所定の駆動電流に対する正確な電圧降下を決定でき、消費電力の計算や適切なドライバ部品の選択に不可欠です。

3.3 相対光度 vs. 順方向電流

光出力は、より高い電流で飽和する可能性がある前に、電流に対して超線形的に増加します。この曲線は、効率を理解し、平均電流で輝度を制御するパルス幅変調（PWM）調光設計にとって極めて重要です。

3.4 温度依存性

いくつかのグラフが、温度による性能変化を詳細に示しています：

• 相対順方向電圧 vs. 接合部温度：V_Fが温度上昇に伴い直線的に減少する（負の温度係数）ことを示しており、温度センシングに利用できます。
• 相対光度 vs. 接合部温度：温度が上昇すると光出力が減少することを示しており、高輝度または密閉アプリケーションにおける熱管理の重要な要素です。
• 色度シフト vs. 接合部温度：CIE xおよびy座標の変化をプロットし、最小限のシフトを示しています。これは、温度変化に対して安定した色を必要とするアプリケーションにおいて重要です。

3.5 デレーティングおよびパルス耐性

順方向電流デレーティング曲線は、はんだパッド温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、許容最大連続電流をどのように低減しなければならないかを規定します。許容パルス耐性グラフは、様々なデューティサイクルにおいて、非常に短いパルス幅（t_F）に対して許容されるピーク電流（I_p）を定義しており、ストロボやマルチプレクシングアプリケーションに有用です。

4. ビニングシステムの説明

製造上のばらつきを管理するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

4.1 光度ビニング

L1からGAまでのコードで定義された包括的なビニング構造があります。各ビンは、最小および最大の光度（mcd）範囲を指定します。例えば、ビンT1は280～355 mcd、T2は355～450 mcdをカバーします。標準品（355 mcd）はT2ビンの下限境界に位置します。設計者は、アプリケーションでの輝度の一貫性を確保するために、発注時に必要なビンを指定する必要があります。

4.2 色ビニング

データシートは標準スカイブルー色ビン構造を参照しています（提供された抜粋では特定のCIEチャートは完全には詳細化されていません）。通常、これはCIE 1931色度図上の定義された領域であり、LEDの（x, y）座標がその範囲内に収まらなければなりません。±0.005の厳しい許容差により、色ビン内のすべてのユニットが視覚的に一致することが保証されます。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 機械的寸法

LEDは標準的なPLCC-2表面実装パッケージを使用します。主要寸法（ミリメートル単位）には、通常、本体サイズ（例：3.2mm x 2.8mm）、高さ（例：1.9mm）、リード間隔が含まれます。正確な寸法図は、PCBフットプリント設計に不可欠です。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

信頼性の高いはんだ付けと適切な放熱を確保するために、ランドパターン設計が提供されています。この推奨事項に従うことで、トゥームストーニングや位置ずれを防止し、強固な機械的および電気的接続を保証します。

5.3 極性識別

PLCC-2パッケージには、通常、本体の切り欠きまたは面取りされた角などの極性インジケータが内蔵されています。カソード（負極）リードは、通常、このマーカーによって識別されます。正しい向きは回路動作にとって極めて重要です。

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

リフローはんだ付けのための詳細な温度-時間プロファイルが規定されています。主要パラメータは以下の通りです：

• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間（TAL）：通常、指定範囲内（例：217-260°C）で30-60秒。
• 昇温および降温速度：部品への熱衝撃を防ぐために制御されます。

6.2 使用上の注意

• ESD対策：デバイスは静電気放電に敏感であるため、ESD安全な手順および設備を使用して取り扱ってください。
• 電流制限：順方向電流を規定値に制限するために、常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。電圧源に直接接続しないでください。
• 熱管理：特に高電流または高温環境下で動作する場合、接合部温度を限界内に保つために、十分なPCB銅面積または放熱対策を確保してください。
• 洗浄：LEDパッケージ材料と適合する適切な洗浄溶剤を使用してください。

7. 包装および発注情報

7.1 包装仕様

LEDは自動実装用にテープおよびリールで供給されます。標準リール数量（例：リールあたり2000個または4000個）およびテープ寸法は、標準的なピックアンドプレース装置と互換性があるように規定されています。

7.2 品番構成

品番57-11-SB0100L-AMは特定の属性をコード化しています：

• 57-11：製品シリーズまたはパッケージタイプ（PLCC-2）を示す可能性があります。
• SB：スカイブルー色を示します。
• 0100L：輝度ビンまたは特定の性能グレードに関連する可能性があります。
• AM：車載グレードまたは特定のリビジョンを示す可能性があります。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

8.1 標準的なアプリケーション回路

最も基本的な駆動回路は、電圧源（V_CC）、電流制限抵抗（R_S）、およびLEDを直列に接続したものです。抵抗値は次のように計算されます：R_S= (V_CC- V_F) / I_F。例えば、5V電源で目標I_Fが10mAの場合：R_S= (5V - 2.9V) / 0.01A = 210 Ω。210Ωまたは最も近い標準値（220Ω）の抵抗が使用されます。特に車載アプリケーションでは、より優れた安定性と効率のために、定電流ドライバICの使用が推奨されます。

8.2 車載環境向け設計

• 電圧トランジェント：車両の電気システムは、負荷ダンプやその他のトランジェントを経験します。LEDの電圧/電流を仕様内に保つために、ドライバ回路に保護（例：TVSダイオード、堅牢なレギュレータ）を含めることを確保してください。
• 温度サイクル：-40°Cから+110°Cまでの熱膨張/収縮応力に耐えるように、PCBおよび実装を設計してください。
• 耐振動性：推奨パッドレイアウトおよびリフロープロファイルに従って達成される堅牢なはんだ接合が不可欠です。

8.3 調光技術

輝度は以下の方法で制御できます：

• パルス幅変調（PWM）：推奨される方法です。目に見えないほど高い周波数（通常>100Hz）でLEDをオン/オフします。平均電流、したがって輝度は、デューティサイクルに比例します。この方法は一貫した色を維持します。
• アナログ調光：DC駆動電流を減少させます。これはより単純ですが、特性グラフに示されているように、色度座標および順方向電圧にわずかなシフトを引き起こす可能性があります。

9. よくある質問（FAQ）

9.1 光度（mcd）と光束（lm）の違いは何ですか？

光度は特定の方向における明るさ（カンデラ）を測定し、光束は全方向に放射される総可視光（ルーメン）を測定します。このLEDのデータシートは、定義された視野角を持つ指向性光源であるため、光度を指定しています。光束は推定できますが、この部品タイプの主要な指定指標ではありません。

9.2 このLEDを20mAで連続駆動できますか？

絶対最大定格は20mAですが、この電流での連続動作には、接合部温度が125°Cを超えないようにするための注意深い熱管理が必要です。実際のはんだパッド温度に基づいてデレーティング曲線を参照する必要があります。信頼性の高い長期動作のためには、標準的な10mA付近での駆動が推奨されます。

9.3 発注時にビニングコードをどのように解釈すればよいですか？

輝度ビン（例：T1、T2）と色ビンコードの両方を指定する必要があります。正確な色ビンコードおよびそれに対応するCIE領域は、完全なビニング情報で定義されています。品番のみで発注するとデフォルトのビンが提供される可能性があります。生産ロット間で一貫した結果を得るためには、必要なビンを明示的に指定することが必要です。

9.4 ヒートシンクは必要ですか？

適度な環境温度での低電流動作（例：10mA）の場合、PCBパッドを通る熱経路で十分なことが多いです。より高い電流、高温環境、または複数のLEDを密接に配置する場合には、パッド下に熱ビアを追加したり、PCB上の銅面積を増やしたりすることが効果的なヒートシンクとして機能します。極端な場合には、専用の金属基板PCBが必要になることがあります。