SMD ミドルパワー ディープレッドLED 67-21S データシート - PLCC-2パッケージ - 150mA - 405mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、PLCC-2パッケージを採用した表面実装型（SMD）ミドルパワーLED（ディープレッド発光）の仕様を詳細に説明します。本デバイスは、AlGaInPチップ技術を用い、ウォータークリア樹脂で封止されています。ミドルパワー消費領域において、高効率、広い視野角、コンパクトな形状を必要とする用途向けに設計されています。本コンポーネントは鉛フリーであり、RoHS指令に準拠しています。

1.1 中核的な利点とターゲット市場

本LEDの主な利点は、消費電力に対する効率的な光出力を実現する高い発光効率です。120度の広い視野角は均一な光分布を保証し、広範囲の照明が重要な用途に適しています。コンパクトなPLCC-2パッケージにより、高密度のPCBレイアウトが可能です。これらの特徴を総合的に考慮すると、装飾・エンターテインメント照明、農業照明（例：植物育成補光）、ディープレッドのスペクトル出力が求められる一般照明用途において理想的な選択肢となります。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のある限界値を定義します。動作はこれらの範囲内で維持する必要があります。

• 順電流（I_F)）： 150 mA（連続）。
• ピーク順電流（I_FP)）： 300 mA（パルス、デューティサイクル1/10、パルス幅10ms）。
• 電力損失（P_d)）： 405 mW。これは接合部で許容される最大の電力損失です。
• 動作温度（T_opr)）： -40°C ～ +85°C。
• 保存温度（T_stg)）： -40°C ～ +100°C。
• 熱抵抗（R_{th J-S})）： 50 °C/W（接合部からはんだ付け点まで）。このパラメータは熱設計において極めて重要です。
• 接合温度（T_j)）： 115 °C（最大）。
• はんだ付け温度： リフロー：最大260°C、10秒間。手はんだ：最大350°C、3秒間。デバイスは静電気放電（ESD）に敏感です。

2.2 電気光学特性

はんだ付け点温度（T_soldering）25°Cで測定。代表値は参考として提供され、最小/最大値は保証される性能範囲を定義します。

• 放射束（Φ_e)）： 80 mW（最小）、180 mW（最大） I_F=150mA時。これは総光出力（ミリワット単位）です。許容差は±11%です。
• 順電圧（V_F)）： 1.8V（最小）、2.7V（最大） I_F=150mA時。代表値はこの範囲内に収まります。ビン値からの許容差は±0.1Vです。
• 視野角（2θ_1/2)）： 120度（代表値） I_F=150mA時。これは光度がピーク値の半分になる全角です。
• 逆電流（I_R)）： 50 µA（最大） 逆電圧（V_R）5V時。

3. ビニングシステムの説明

本LEDは、主要パラメータについてビン分類されており、アプリケーション設計における一貫性を確保します。具体的なビンコードは製品注文番号の一部です。

3.1 放射束ビン

I_F=150mAでビニング。コードC1からC5は、出力電力の増加する範囲を表します。

• C1： 80 - 100 mW
• C2： 100 - 120 mW
• C3： 120 - 140 mW
• C4： 140 - 160 mW
• C5： 160 - 180 mW

3.2 順電圧ビン

I_F=150mAでビニング。コード25から33は、順電圧の増加する範囲を表します。

• 25： 1.8 - 1.9 V
• 26： 1.9 - 2.0 V
• ... 最大で33： 2.6 - 2.7 V

3.3 ピーク波長ビン

I_F=150mAでビニング。ディープレッド発光のスペクトルピークを定義します。

• DA2： 650 - 660 nm
• DA3： 660 - 670 nm
• DA4： 670 - 680 nm

主/ピーク波長測定の許容差は±1nmです。

4. 性能曲線分析

4.1 スペクトル分布

提供されるスペクトル曲線は、AlGaInP半導体の特徴である、ディープレッド領域（ビンに応じて約650-680nm）に狭く明確なピークを示しています。他のスペクトル帯域での発光は最小限であり、純粋な赤色光を必要とする用途に適しています。

4.2 順電圧 vs. 接合温度

図1は、順電圧（V_F）が負の温度係数を持つことを示しています。接合温度（T_j）が25°Cから115°Cに上昇すると、V_Fは直線的に約0.25V減少します。これは、温度変化にわたる安定動作を確保するための定電流ドライバ設計において重要な考慮事項です。

4.3 相対放射束 vs. 順電流

図2は、準線形の関係を示しています。放射束は電流とともに増加しますが、熱効果と効率低下の増加により、より高い電流（約100mA以上）では飽和し始めます。定格最大電流（150mA）で動作させても、わずかに低い電流と比較して比例的に高い出力が得られるとは限りません。

4.4 相対光度 vs. 接合温度

図3は、熱消光効果を示しています。T_jが上昇すると、光出力は減少します。115°Cでの光度は、25°Cでの値の約70-80%です。光出力を維持するには、効果的な放熱が不可欠です。

4.5 順電流 vs. 順電圧（IV曲線）

図4は、25°Cにおける典型的なダイオードのIV特性を示しています。曲線は、低電流領域での指数関数的関係と、動作電流150mAでのより線形的で抵抗的な挙動を示しており、そこから動的抵抗を推測できます。

4.6 最大駆動電流 vs. はんだ付け点温度

図5は、デレーティング曲線です。はんだ付け点の温度（T_S）が約70°Cを超える場合、許容される最大連続順電流を低減しなければならないことを示しています。例えば、T_S=90°Cでは、最大I_Fは約110mAまでデレートされます。このグラフは、高周囲温度環境での信頼性にとって極めて重要です。

4.7 放射パターン

図6（放射パターン図）は、120°の視野角を持つほぼランバート型の放射パターンを確認しています。強度は広い中心領域でほぼ均一であり、機械軸から±60度で50%に低下します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

PLCC-2パッケージは標準的なフットプリントを持ちます。主要寸法（mm単位、特に記載のない限り許容差±0.1mm）には、全長、全幅、全高、およびパッド間隔とサイズが含まれます。カソードは通常、パッケージ上のマーカーまたは面取りされたコーナーで識別されます。PCBランドパターン設計には、正確な寸法図を参照してください。

5.2 極性識別

正しい動作には適切な向きが必要です。データシートのパッケージ図面には、アノードとカソードのパッドが明確に示されています。はんだ付け時の極性接続の誤りは、LEDが点灯しない原因となり、逆バイアスが印加される可能性があります。

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

最大耐性条件は260°C、10秒間です。ピーク温度260°C以下、液相線以上時間（TAL）を制御した標準的な鉛フリーリフロープロファイルを推奨します。PCB上の熱容量の違いを考慮し、すべてのLEDが同様の熱暴露を受けるようにする必要があります。

6.2 手はんだ

手はんだが必要な場合は、はんだごて先端温度を350°C以下に抑え、LED端子との接触時間をパッドごとに3秒以下に制限してください。低熱容量の技術を使用してください。

6.3 保管条件

デバイスは乾燥剤入りの防湿バリアバッグに梱包されています。密封バッグを開封すると、部品は吸湿に敏感になります（MSL定格）。指定されたフロアライフ内に使用するか、それを超えた場合はIPC/JEDEC規格に従ってリフロー前にベーキングする必要があります。長期保管は、-40°Cから100°Cの温度範囲の乾燥環境で行ってください。

7. 梱包および注文情報

7.1 リールおよびテープ仕様

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。標準的なリール寸法とテープ幅が提供されます。リールあたりの一般的な数量は250、500、1000、2000、3000、4000個であり、自動ピックアンドプレース実装を容易にします。

7.2 ラベルの説明

リールラベルには重要な情報が含まれています：製品番号（P/N）（放射束（CAT）、波長（HUE）、順電圧（REF）の特定のビン選択をコード化）、梱包数量（QTY）、およびトレーサビリティのためのロット番号（LOT No）。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 装飾およびエンターテインメント照明： 建築アクセント照明、舞台照明、ディープレッド色が必要なサインなど。
• 農業照明： 園芸における補光、特に赤色光および遠赤色光に敏感な植物の光形態形成反応（例：開花、茎の伸長への影響）に適しています。
• 一般用途： インジケータランプ、バックライト、信頼性が高く効率的な赤色光源を必要とするあらゆるアプリケーション。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱管理： R_{th J-S}が50°C/Wであるため、PCBは効果的な放熱板として機能しなければなりません。ヒートパッドの下および周囲に十分な銅面積を使用し、高電力または高周囲温度アプリケーションでは、内層または金属基板PCBへの熱ビアを考慮してください。
• 電流駆動：** 常に定電圧源ではなく、定電流ドライバを使用してください。ドライバは、V_Fのビン範囲とその負の温度係数に対応できるように設計する必要があります。必要に応じて調光機能を考慮してください。
• 光学設計： 広い視野角は、ビーム整形や集光が必要な場合、二次光学系（レンズ、反射器）を必要とする可能性があります。ウォータークリア樹脂は良好な光取り出しを可能にします。

9. 信頼性および試験

本データシートは、90%の信頼水準と10%のロット許容不良率（LTPD）で実施される包括的な信頼性試験計画の概要を示しています。試験には以下が含まれます：

• リフローはんだ付け耐性
• 熱衝撃（-10°C ～ +100°C）
• 温度サイクル（-40°C ～ +100°C）
• 高温高湿保管（85°C/85% RH）
• 様々な電流および温度条件下での高温/低温保管および動作寿命試験。

これらの試験は、典型的な製造および動作ストレス下でのLEDの堅牢性を検証し、長期性能を保証します。

10. 技術比較および差別化

PLCC-2パッケージのミドルパワーディープレッドLEDとして、その主要な差別化要因は、性能とサイズのバランスにあります。低電力LEDと比較して、著しく高い放射束を提供します。高電力LEDと比較して、通常、基板への熱抵抗が低く、より低い電流で駆動できるため、ドライバ設計が簡素化されます。AlGaInP技術の使用は、蛍光体変換赤色などの他の技術と比較して、赤色スペクトルで高い効率を提供します。150mAの駆動電流、405mWの電力損失、120°の角度という特定の組み合わせは、このコンパクトな形状において、照明市場の特定のニッチをターゲットとしています。

11. よくある質問（技術パラメータに基づく）

11.1 どの駆動電流を使用すべきですか？

指定された全出力を得るには、150mAの定電流を使用してください。ただし、寿命の延長または熱負荷の低減のために、より低い電流（例：100-120mA）で駆動することも可能で、その出力は相対放射束 vs. 電流曲線（図2）を参照してください。150mA連続を超えないでください。

11.2 品番のビンコードをどのように解釈すればよいですか？

品番（例：NDR3C-P5080C1C51827Z15/2T）は、特定のビンをコード化しています。英数字コードをセクション3.1、3.2、および3.3のビンテーブルと照合し、その注文可能品目の放射束、順電圧、ピーク波長について保証される最小値と最大値を決定する必要があります。

11.3 LEDが熱くなると光出力が減少するのはなぜですか？

これは、図3に示すように、熱消光または効率低下として知られる半導体材料の固有の特性によるものです。温度が上昇すると、非放射再結合が増加し、内部量子効率が低下します。適切な放熱により接合温度の上昇を最小限に抑え、より高い光出力を維持します。

11.4 複数のLEDを直列または並列に接続できますか？

定電流ドライバを使用する場合、同じ電流がすべてのLEDを流れるため、直列接続が一般的に推奨されます。ただし、順電圧の許容差（ビン）が累積するため、十分なコンプライアンス電圧を持つドライバが必要です。V_Fの不一致により電流の偏りや輝度の不均一、故障を引き起こす可能性があるため、個別の電流制限抵抗または専用チャネルなしでの並列接続は推奨されません。

12. 実践的な設計ケーススタディ

シナリオ： 周囲温度が最大40°Cの温室で、補助赤色光用の園芸用ライトバーを設計する。

設計ステップ:

1. 選択： ターゲットスペクトル（例：フィトクローム活性化に関連するビンDA3：660-670nm）のために、このディープレッドLEDを選択します。
2. 熱解析： 良好な寿命のために、最大接合温度（T_j）を85°Cを目標とします。T_ambient=40°C、R_{th J-S}=50°C/W、P_d≈ V_F*I_F（例：2.2V * 0.15A = 0.33W）とします。はんだ付け点から接合部までの温度上昇：ΔT = P_d* R_{th J-S}= 0.33W * 50°C/W = 16.5°C。したがって、はんだ付け点温度（T_S）は、T_j - ΔT = 85°C - 16.5°C = 68.5°C未満に保たなければなりません。
3. PCB設計： LEDのヒートパッドに接続された大きく連続した銅パッドを持つPCBを設計します。内層のグランドプレーンまたは専用の熱層への複数の熱ビアを使用して、T_Sambient_{=40°CのときにT}を68.5°C未満に保ちます。計算されたT_S.
4. に対して駆動電流が許容可能であることを確認するために、図5を参照してください。ドライバ設計_F： 1ストリングあたり150mAを供給できる定電流ドライバを選択します。10個のLEDを直列に接続する場合、ドライバの出力電圧コンプライアンスは、選択したビンの最大V
5. の合計（例：10 * 2.3V = 23V）に加えて、ある程度のヘッドルームをカバーする必要があります。光学レイアウト

： 120°の視野角を考慮し、植物キャノピー全体で所望の光強度均一性を達成するために、バー上にLEDを適切に配置します。

13. 動作原理

本LEDは、リン化アルミニウムガリウムインジウム（AlGaInP）材料に基づく半導体p-n接合ダイオードです。ダイオードのオン閾値を超える順電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアは放射再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。AlGaInP合金の特定のバンドギャップエネルギーが、この場合はディープレッドスペクトル（650-680 nm）にある発光の波長を決定します。ウォータークリアエポキシ樹脂封止材は、半導体チップを保護し、機械的安定性を提供し、光出力パターンを形成します。

14. 技術トレンド

• このようなミドルパワーLEDは、低電力インジケータLEDと高電力照明LEDの間のギャップを埋める、固体照明における重要なトレンドを表しています。このセグメントに影響を与える主要な業界トレンドには以下が含まれます：効率の向上
• ： 継続的な材料およびパッケージング研究は、電気入力（mA）単位あたりのより高い放射束（mW）を提供し、同じ光出力に対するエネルギー消費を削減することを目指しています。熱管理の改善
• ： パッケージ設計（例：強化されたヒートパッド）およびPCB材料（例：絶縁金属基板、熱クラッドボード）の進歩により、より良い放熱が可能になり、より高い駆動電流または標準電流での信頼性の向上が可能になります。狭いスペクトルピークと新しい波長
• ： 園芸では、植物の光受容体（例：660nm、730nm）に一致する非常に特定の狭い発光ピークを持つLEDへの需要があります。これらのターゲット波長での効率を最適化するための開発が続いています。小型化と統合