SMD PLCC-2 赤色LED G67-21S/R3C データシート - 3.0x2.8x1.9mm - 1.8-2.9V - 150mA - 435mW - 英語技術文書

製品概要

本資料は、PLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）パッケージを採用した表面実装型（SMD）ミドルパワーLEDの技術仕様を詳細に説明する。本デバイスは、AlGaInP半導体チップを用いて赤色光を発光するように設計され、ウォータークリア樹脂で封止されている。コンパクトな形状、その電力クラスに適した高効率、広い視野角を特徴とし、様々な照明用途に対応できる汎用性の高い部品である。本製品は、鉛フリー（Pb-free）、EU REACH規制準拠、ハロゲンフリー（臭素および塩素含有量は規定限界以下）と、厳格な環境基準を遵守している。

技術パラメータ詳細解説

2.1 絶対最大定格

本デバイスの動作限界は、基準はんだ付け温度25°Cにおいて定義されています。最大連続順方向電流（I_F）は150 mA、ピーク順方向電流（I_FP) は、パルス条件下（デューティサイクル 1/10、パルス幅 10ms）で許容される 300 mA です。最大許容損失 (P_d) は 435 mW です。接合部-はんだ付け点間の熱抵抗 (R_{th J-S}) は50°C/Wであり、熱管理設計において重要な値です。最大許容接合温度（T_j) は115°Cです。動作温度範囲は-40°Cから+85°C、保存温度範囲は-40°Cから+100°Cです。本デバイスは2000V（人体モデル）の静電気放電（ESD）耐性を有しますが、適切なESD対策を講じた取り扱いが必須です。はんだ付けパラメータは、リフロー（260°C、10秒間）および手はんだ（350°C、3秒間）の両プロセスについて規定されています。

2.2 電気光学特性

Tで測定_{はんだ付け} = 25°CおよびI_F = 150 mAにおいて、主要性能パラメータが定義される。光束（Φ_v) の典型的な範囲は15.0から24.0ルーメンで、規定公差は±11%です。順方向電圧（V_F) の範囲は1.8Vから2.9Vで、製造公差はより厳密な±0.1Vです。このデバイスは広い視野角（2θ_1/2) 120度を提供します。最大逆方向電流（I_R逆電圧（V）が5V印加時の逆方向電流は50 µAです。_R5Vが印加された場合。

3. ビニングシステムの説明

製品は主要パラメータの一貫性を確保するためビンに分類され、精密な設計と色合わせを可能にします。

3.1 放射束パワー（光束）ビン

光束出力はL6、L7、L8、L9、M3、M4などのコードで示されるビンに分類されます。各ビンはI_F=150mAにおける最小・最大光束値を定義し、例えばL6ビンは15-16 lm、M4ビンは21-24 lmを範囲とします。各ビン内では±11%の許容差が適用されます。

3.2 順方向電圧ビン

順方向電圧は、25から35までの2桁のコードでビン分けされます。各コードは0.1Vステップを表し、例えば、ビン25は1.8-1.9V、ビン26は1.9-2.0Vをカバーし、同様にビン35（2.8-2.9Vカバー）まで続きます。製造公差は各ビンあたり±0.1Vです。

3.3 主波長ビン

色度点はドミナント波長ビンによって制御される。利用可能なビンはO54 (615-620 nm)、R51 (620-625 nm)、およびR52 (625-630 nm)であり、発光される赤色の特定の色調を定義する。ドミナント/ピーク波長の測定許容差は±1 nmである。

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特性曲線が複数記載されています。

4.1 スペクトル分布

グラフは、相対発光強度と波長の関係を示しており、赤色AlGaInP LEDに典型的な、ピークが620-660 nm範囲にあり、特定のスペクトル幅を持つ特性を表しています。

4.2 順方向電圧と接合温度の関係

図1は、接合温度に対する順方向電圧の変化をプロットしたものである。この曲線は通常、負の係数、すなわちV_F はTの上昇とともに減少することを示している。_j 増加します。これは定電流ドライバ設計における重要な要素です。

4.3 相対放射束と順方向電流の関係

図2は、光出力（相対放射束）と順方向電流の間の準線形関係を示しています。出力は電流とともに増加しますが、高電流では効率低下（efficiency droop）と熱的影響により収穫逓減が生じます。

4.4 相対光束対接合温度

図3は、接合部温度の上昇に伴い光束がどのように減少するかを示しています。この熱的デレーティングは、放熱が限られる可能性のある実際のアプリケーションにおける性能予測に不可欠です。

4.5 順方向電流 vs. 順方向電圧 & Thermal Derating

図4は標準的なI-V特性曲線を示しています。図5は信頼性において極めて重要であり、はんだ付け温度の関数としての最大許容駆動順方向電流を示し、組立後の動作中にデバイスが過負荷にならないことを保証します。

4.6 放射パターン

図6は極座標放射パターンを示しており、120°の視野角（強度が軸方向値の50%に低下する角度）と、上面視PLCCパッケージに典型的な対称的なランバート型発光パターンを確認している。

5. Mechanical & Package Information

5.1 パッケージ寸法

PLCC-2パッケージの公称寸法は、長さ3.0 mm、幅2.8 mm、高さ1.9 mmです。詳細な寸法図には、パッド位置、全体的な公差（特記ない限り±0.1 mm）、およびレンズ構造が規定されています。上面図の設計から、光は実装面に対して垂直に放射されることが示されています。

5.2 極性識別

カソードは通常、寸法図に示されているように、パッケージ上のノッチ、ドット、レンズまたはボディの切り欠きなどの視覚的マーカーによって識別されます。組立時には正しい極性の向きが不可欠です。

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

推奨リフローはんだ付けプロファイルは、ピーク温度260°Cで持続時間10秒です。これは標準的な鉛フリー（SnAgCu）プロセス要件です。手はんだ付けが必要な場合は、アースされたこてを使用し、リードごとに350°Cを3秒以内に制限してください。

6.2 保存条件

部品は防湿バリアバッグに乾燥剤と共に梱包されています。バッグ開封前は、LEDは30°C以下、相対湿度90%以下の環境で保管する必要があります。開封後は、指定された時間内に使用するか、MSL（Moisture Sensitivity Level）手順に従ってベーキングを行い、リフロー工程でのポップコーニングを防止してください。

6.3 使用上の注意

Over-current Protection: LEDは電流駆動デバイスです。外部の電流制限抵抗または定電流ドライバーが必須です。ダイオードの指数関数的なI-V特性により、順方向電圧のわずかな増加でも電流が大きく、破壊的なレベルまで増加する可能性があります。
ESD対策： 本デバイスは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱い及び組立時には、ESD対策済み作業台、リストストラップ、包装材を使用してください。

7. Packaging & Ordering Information

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、自動実装用にエンボス加工されたキャリアテープに供給されます。テープ幅、ポケット寸法、スプロケットホールピッチが規定されています。各リールには4000個が収納されています。自動設備との互換性のため、リール寸法（直径、幅、ハブサイズ）が提供されています。

7.2 防湿梱包

完全な梱包工程では、リール巻き部品を乾燥剤と湿度指示カードと共にアルミラミネート防湿バッグに入れ、その後バッグを密封します。

7.3 ラベル説明

リールラベルには以下のコードが含まれます：P/N (製品番号)、QTY (梱包数量)、CAT (光度ランク/ビン)、HUE (主波長ランク/ビン)、REF (順方向電圧ランク/ビン)、および LOT No (トレーサブルロット番号)。

8. アプリケーションの提案

8.1 代表的な適用シナリオ

中程度の出力、良好な効率、広い照射角、コンパクトなサイズを兼ね備えているため、このLEDは以下の用途に適しています：
• 装飾照明およびエンターテインメント照明： 建築物のアクセント照明、看板、ステージ照明効果において赤色が必要とされる場合。
• 農業照明： 園芸における補助照明。赤色スペクトルにおいて植物の光形態形成に影響を与える可能性がある。
• 一般照明： インジケータランプ、ステータスランプ、パネルやスイッチのバックライト、その他信頼性の高い赤色表示を必要とする用途。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱マネジメント： R_{th J-S} が50 °C/Wの場合、PCB上の効果的な熱経路設計（サーマルビア、銅箔の使用）は、低い接合温度を維持し、長期信頼性と安定した光出力を確保するために重要です。
• 電流駆動： 最大Vf（ビニング表に基づく）と目標動作電流から計算された直列抵抗を備えた定電流源または電圧源を常に使用してください。_F ビニング表の最大Vfと目標動作電流に基づいて計算します。
• 光学設計： 120°の視野角とランバートパターンにより、必要に応じたビーム整形のための二次光学設計が簡素化されます。

9. Reliability & Quality Assurance

信頼度90%、LTPD（ロット許容不良率）10%で包括的な信頼性試験を実施しています。試験項目は以下の通りです：
• リフローはんだ付け耐性
• サーマルショック（-10°C ～ +100°C）
• 温度サイクル（-40°C ～ +100°C）
• 高温高湿保存（85°C/85% RH）
• 各種条件及び電流（例：90mA、180mA）における高温・低温動作及び保存寿命試験。
各試験はサンプル数22個、合格/不合格基準0/1で実施され、高い信頼性基準を示しています。

10. Technical Comparison & Positioning

このミドルパワーPLCC-2 LEDは特定のニッチを占めています。低電力SMD LED（例：0603、0805）と比較して、はるかに高い光束を提供し、単なる表示ではなく照明に適しています。高電力LEDと比較すると、複雑な熱管理や駆動回路を必要とせず、多くの用途で有用な光出力を実現します。AlGaInP技術は、類似サイズの蛍光体変換白色LEDと比較して、赤/オレンジ/琥珀色スペクトルで高い効率を提供します。広い120°の視野角は、より狭く焦点を絞ったビームを持つLEDとの重要な差別化要因です。

11. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: どの駆動電流を使用すべきですか？
A: 絶対最大連続電流は150 mAです。効率、寿命、光出力の最適なバランスのため、60-120 mA間での動作が一般的ですが、基板の熱性能に基づくデレーティング曲線（図5）を常に参照してください。
Q: 注文時のビニングコードはどのように解釈すればよいですか？
A: ラベルコードCAT、HUE、REFは、セクション3.1、3.2、3.3の光束、主波長、順方向電圧のビンテーブルに直接対応しています。これにより、受け取ったLEDの正確な性能範囲を知ることができます。
Q: このLEDを3.3Vまたは5Vのロジック電源から直接駆動できますか？
A: いいえ。直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。抵抗値は R = (V_供給 - V_F) / I_F. 最大Vを使用する_F 常に十分な電圧降下を確保するために、使用する電圧範囲から選択してください。
Q: 接合温度が性能に与える影響は何ですか？
A: 図3に示すように、Tが上昇すると光出力は減少します。_j さらに、高温は光束減衰を加速し、デバイスの寿命を短縮する可能性があります。低いTを維持することが重要です。_j 適切な放熱処理は、一貫した長期性能を維持するために極めて重要です。

12. デザインイン事例紹介例

シナリオ: 低コスト、バッテリー駆動の赤色安全ビーコンの設計。
要件： 全方向からの視認性、低消費電力、簡素な駆動回路、コンパクト。
設計選択：
1. LEDの選択: このPLCC-2赤色LEDは、120°の視野角（優れた全方向性）、中程度の電力（明るさとバッテリー寿命のバランスが良い）、およびSMDパッケージ（小型で組み立てが容易）のために選定されました。
2. 駆動回路： 3Vコイン電池、スイッチング用MOSFET、直列抵抗を用いたシンプルな回路。抵抗値は、I = 100 mA、R = (3.0V - 2.5V) の条件で算出。_F = 100 mA using R = (3.0V - 2.5V_タイプ) / 0.1A = 5Ω。5.1Ω、1/4Wの抵抗が選択される。
3. Thermal & PCB Design: ビーコンは短いパルス（デューティサイクル10%）で動作し、平均電力と熱負荷を低減しています。PCBはシンプルな2層設計で、LEDパッドはボトム層の小さな銅面に接続され、わずかな放熱を実現しています。
4. 結果： LEDの指定された特性を活用し、サイズ、コスト、パフォーマンスの目標を満たす、機能的で信頼性の高いビーコン。

13. 動作原理

これはAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン化物）ヘテロ構造に基づく半導体光デバイスである。ダイオードのターンオン電圧を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔がそれぞれn型層とp型層から活性領域に注入される。これらの電荷キャリアは活性領域の量子井戸内で再結合し、光子の形でエネルギーを放出する。AlGaInP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、それが発光波長（色）を直接定義する。本ケースでは、赤色スペクトル（615-630 nm）である。透明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、出力光束を形成する。

14. 技術動向

PLCC-2タイプのようなミドルパワーSMD LEDは進化を続けている。業界全体のトレンドとしては以下が挙げられる：
• 効率向上： 内部量子効率、光取り出し効率、パッケージ設計の継続的な改善により、ルーメン毎ワット（lm/W）が向上し、同じ光束出力に対してエネルギー消費量が削減されます。
• 色の一貫性の向上： 高度な製造プロセス制御により実現された波長と光束のより厳密なビニング公差により、マルチLEDアレイにおいて手動選別なしで優れた色合わせが可能になります。
• 信頼性の向上： より堅牢なパッケージ材料（モールドコンパウンド、リードフレーム）の開発と、チップレベルの信頼性向上により、より高い駆動電流と温度条件下でも長い動作寿命（L70、L90指標）が実現されます。
• 小型化と性能： より小型で高密度なLEDアレイへの要求により、光出力を維持または向上させつつパッケージサイズは縮小されますが、これは熱マネジメントの課題を一層深刻化させます。
• Smart & Integrated Solutions: 広範な市場では、ドライバー、コントローラー、またはセンサーを統合したLEDの成長が見られるが、これは高電力または特殊セグメントでより一般的である。