白色PLCC-2 LED データシート - 寸法 2.20x1.40x1.30mm - 電圧 3.0V - 電力 0.06W

1. 製品概要

1.1 一般説明

本コンポーネントは、PLCC-2（プラスチックリードチップキャリア）パッケージを採用した白色発光ダイオード（LED）です。青色半導体チップに蛍光体コーティングを組み合わせて白色光を生成します。コンパクトな表面実装パッケージは、長さ2.20mm、幅1.40mm、高さ1.30mmの寸法であり、スペースが限られたアプリケーションに適しています。

1.2 特徴

• パッケージ：PLCC-2フォームファクタ。
• 視野角：極めて広い視野角、代表値120度。
• 実装互換性：すべての標準的な表面実装技術（SMT）実装とはんだ付けプロセスに対応。
• 包装：自動実装用のテープアンドリール供給が可能。
• 湿気感受性：湿気感受性レベル（MSL）2に定格。
• 環境適合性：RoHS（有害物質使用制限指令）およびREACH（化学物質の登録、評価、認可及び制限）規制に準拠。
• 認定：製品認定試験は、自動車グレード個別半導体のストレステスト認定基準であるAEC-Q101規格に基づいています。

1.3 アプリケーション

このLEDの主なアプリケーションは、自動車内装照明です。これには、ダッシュボードのバックライト、スイッチ照明、アンビエント照明、車室内のインジケータランプなどのアプリケーションが含まれます。

2. 詳細技術パラメータ

2.1 電気的・光学的特性

すべてのパラメータは、はんだ接点温度（Ts）25°Cで規定されています。これは設計計算における重要な基準点です。

• 順電圧（V_F）：順電流（I_F）20mAにおけるLEDの代表的な電圧降下は3.0ボルトです。製造上の最小および最大限界は、それぞれ2.7Vおよび3.3Vです。測定許容差は±0.1Vです。
• 逆電流（I_R）：逆電圧（V_R）5V印加時の最大リーク電流は10µAです。
• 光度（I_V）：I_F=20mAにおける代表的光出力は1200ミリカンデラ（mcd）で、範囲は800mcd（最小）から1500mcd（最大）です。測定許容差は±10%です。
• 視野角（2θ_1/2）：光度がピーク強度の半分となる全角度として定義されます。代表値は120度で、非常に広く均一な照明パターンを提供します。
• 熱抵抗（R_θJ-S）：LED接合部からはんだ接点までの熱抵抗は最大300°C/Wです。このパラメータは過熱を防ぐための熱管理設計において重要です。

2.2 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を定義します。これらの条件下での動作は推奨されません。

• 電力損失（P_D）：最大99mW。
• 連続順電流（I_F）：最大30mA。
• ピーク順電流（I_FP）：最大100mA、デューティサイクル1/10、パルス幅10msの条件下で規定。
• 逆電圧（V_R）：最大5V。
• 静電気放電（ESD）：人体モデル（HBM）定格8000V。
• 動作・保管温度（T_OPR、T_STG）：-40°Cから+100°C。
• 最大接合温度（T_J）：120°C。これは半導体接合部自体で許容される最高温度です。

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDはI_F=20mAで測定された主要な電気的・光学的パラメータに基づいてビンに選別されます。

3.1 順電圧（V_F）ビニング

LEDは、F2、G1、G2、H1、H2、I1と指定されたビンにグループ分けされ、2.7-2.8Vから3.2-3.3Vまでの特定の電圧範囲に対応します。これにより、設計者は特定の回路要件に合わせてより厳密な電圧許容差を持つ部品を選択できます。

3.2 光度（I_V）ビニング

光出力は3つのカテゴリにビニングされます：L1（800-1000mcd）、L2（1000-1200mcd）、M1（1200-1500mcd）。このビニングにより、アセンブリ内の輝度均一性が確保されます。

3.3 色度座標ビニング

白色の色点は、CIE 1931色度図上の特定の領域内で定義されます。データシートでは3つのビン（TC1、TC2、TC3）を定義しており、各ビンは許容されるxおよびy色座標の範囲を指定する四角形領域です。これらの座標の許容差は±0.005です。これにより、白色光の色相および彩度が制御され、複数のLED間で一貫した白色外観が確保されます。

4. 性能曲線分析

4.1 順電流対順電圧（IV曲線）

特性曲線は非線形関係を示しています。順電圧は電流とともに増加し、非常に低い電流では約2.5Vから始まり、最大連続電流30mAでは約3.2Vまで上昇します。この曲線は、ドライバ設計、特に定電流ドライバにおいて、必要なコンプライアンス電圧を理解するために不可欠です。

4.2 順電流対相対光度

この曲線は、動作範囲内で光出力が電流にほぼ比例することを示しています。しかし、完全に線形ではなく、効率（単位電力あたりの光出力）は発熱増加により非常に高い電流では通常低下します。この曲線は、20mAが良好な効率と出力を提供する標準動作点であることを確認しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

PLCC-2パッケージの本体サイズは2.20mm（長さ）×1.40mm（幅）×1.30mm（高さ）です。図面に別段の指定がない限り、すべての寸法許容差は±0.20mmです。パッケージには、広い120度の視野角を形成する成型レンズが含まれます。

5.2 極性識別およびはんだ付けパターン

カソード（負端子）は、パッケージ上の緑色のドット、ノッチ、または図に示すように面取りされたコーナーなどの特徴的なマーカーで識別されます。PCBレイアウト用に推奨はんだパッドランドパターン（フットプリント）が提供されています。このパターンは、リフローはんだ付け時の信頼性のあるはんだ接合と適切な位置合わせを確保するために設計されています。

6. SMTリフローはんだ付けおよび取扱いガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

MSLレベル2コンポーネントとして、このLEDは湿気敏感バッグを開封後、工場床条件（<30°C/60% RH）下で168時間（1週間）以内にはんだ付けする必要があります。標準的な鉛フリー（SAC305）リフロープロファイルが適しています。主要パラメータには、予熱ランプ、フラックスを活性化するソークゾーン、通常260°Cを超えないピーク温度、制御された冷却フェーズが含まれます。液相線温度以上（例：217°C）の特定時間は、コンポーネントへの熱ストレスを最小限に抑えるために制御する必要があります。

6.2 取扱いおよび保管上の注意

• ESD保護：デバイスは高いESD耐圧（8000V HBM）を有していますが、潜在的な損傷を防ぐため、取扱い中は標準的なESD予防措置（リストストラップ、導電マット、イオナイザー）を遵守する必要があります。
• 動作中の熱管理：最大動作電流は、アプリケーションにおける実際のパッケージ温度を測定後に決定する必要があります。接合温度（T_J）は絶対最大定格である120°Cを超えてはなりません。設計者は熱抵抗を考慮し、PCBパッドおよびトレースを介した十分な放熱を確保する必要があります。
• 洗浄：はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、プラスチックパッケージ材料と互換性のある方法および溶剤を使用し、レンズの損傷や変色を避けてください。

7. 包装および発注情報

7.1 テープアンドリール仕様

コンポーネントは、エンボス加工されたキャリアテープに巻かれたリールで供給されます。データシートには、キャリアテープポケット、テープ幅、ピッチ、リール直径の正確な寸法が記載されています。この情報は、自動ピックアンドプレースマシンのプログラミングに不可欠です。

7.2 信頼性試験

製品はAEC-Q101ガイドラインに基づく一連の信頼性試験を実施しています。これらの試験には、高温動作寿命（HTOL）、温度サイクル（TC）、高温高湿度逆バイアス（H3TRB）、および自動車条件下での性能を検証するためのその他のストレステストが含まれる場合があります（ただしこれらに限りません）。

8. アプリケーション設計提案

8.1 代表的なアプリケーション：自動車内装照明

ダッシュボード照明の場合、広い視野角は大型パネルや記号全体に均一な光分布を確保するのに有利です。定電圧/抵抗器の組み合わせよりも定電流ドライバの使用を強く推奨します。これにより、順電圧や温度のわずかな変動に関係なく安定した光出力が得られます。ドライバは、熱的考慮に基づき、通常20-30mAの安全レベルに電流を制限するように設計する必要があります。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：常に直列抵抗、または可能であれば能動的な定電流ドライバを使用してください。
• 熱経路：PCB上のLEDの熱パッド（はんだ接点）に接続された銅面積を最大化し、ヒートシンクとして機能させてください。
• 光学設計：所望の照明効果を得るために、光導波路、拡散板、またはレンズを設計する際に120度の放射パターンを考慮してください。

9. 技術比較および利点

一般的な非自動車グレードLEDと比較して、本コンポーネントは以下の主要な差別化要素を提供します：

• 自動車認定（AEC-Q101）：これは主要な利点であり、デバイスが自動車アプリケーションで見られる過酷な環境条件（極端な温度、振動、湿度）に耐えるように試験されていることを示します。
• 制御されたビニング：詳細な順電圧および光度ビニングは予測可能な性能を提供し、視覚的一貫性を必要とするアプリケーションにおいて重要です。
• 広い視野角：120度の角度は、二次光学系を必要とせずに広く均一な照明を必要とするアプリケーションに有利です。
• 堅牢なパッケージ：PLCC-2パッケージは優れた機械的安定性と信頼性のあるはんだ接合フットプリントを提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 このLEDに必要なドライバ電圧は？

ドライバは、最悪条件下でのLEDストリングの最大順電圧よりも高い電圧を供給する必要があります。単一LEDの場合、最大V_Fが3.3Vであり、若干のマージンを考慮して、少なくとも3.5Vの電源が推奨されます。

10.2 5V電源と抵抗でこのLEDを駆動できますか？

はい、ただし注意深い計算が必要です。例えば、5V電源で典型的なV_Fが3.0V、目標20mAの場合：R = (5V - 3.0V) / 0.020A = 100Ω。抵抗の電力定格はP = I^2 * R = (0.02^2)*100 = 0.04Wなので、1/8Wまたは1/10Wの抵抗で十分です。ただし、効率は低く（〜60%）、光出力はV_Fビンおよび電源電圧変動によって変化します。

10.3 いくつのLEDを直列接続できますか？

数はドライバのコンプライアンス電圧によります。12Vドライバの場合、若干のヘッドルームを考慮して：N = (12V - ヘッドルーム) / 最大V_F。ヘッドルーム2V、最大3.3Vを使用：(12-2)/3.3 ≈ 3個のLEDを直列接続。常にドライバのデータシートを確認してください。

11. 実践設計ケーススタディ

11.1 自動車HVACコントロールバックライトの設計

シナリオ：空調制御パネル上の4つのボタン記号を照明します。均一な輝度と色が重要です。

設計手順：

1. 同じ光度ビン（例：L2: 1000-1200mcd）および色度ビン（例：TC2）からLEDを選択し、一貫性を確保します。

2. 合計80mA出力（4LED × 20mA）が可能な専用LEDドライバICを使用したシンプルな定電流ドライバ回路を設計します。

3. LEDをPCB上に配置し、その中心をボタン記号の拡散領域の下に整列させます。

4. LED周囲のPCBに白色ソルダーマスクを使用し、光を上方に反射させ効率を向上させます。

5. 密閉空間は気流を制限する可能性があるため、LEDパッドに接続された十分な熱用銅パターンをPCBに確保します。

このアプローチにより、信頼性が高く、均一で長寿命の照明が確保されます。

12. 技術原理紹介

これは蛍光体変換白色LEDです。基本光源は、順バイアス時に青色光を発する窒化インジウムガリウム（InGaN）半導体チップです。この青色光は、チップ上またはその近くに堆積されたセリウム添加ヤグアルミニウムガーネット（YAG:Ce）蛍光体層に衝突します。蛍光体は青色光子の一部を吸収し、黄色光として再放射します。残りの青色光と変換された黄色光の組み合わせが、人間の目には白色光として知覚されます。正確な白色の色合い（クール、ニュートラル、ウォーム）は、青色光と黄色光の比率によって決定され、これは蛍光体の組成と厚さによって制御されます。

13. 技術動向

自動車および一般照明向けのこのようなSMD LEDのトレンドは以下の方向に向かっています：

高効率化（lm/W）：電気ワットあたりの光出力を向上させ、エネルギー消費と熱負荷を削減。

演色性（CRI）の向上：色をより正確に再現する光を生成するための多蛍光体ブレンドの使用。内装アンビエント照明において重要。

色の一貫性の向上：蛍光体塗布およびビニングプロセスの進歩により、色度座標の変動が非常に小さいLEDが実現。

電力密度の増加：より優れた熱管理材料と設計により、同じまたはより小さなフットプリントでより高い駆動電流を処理できるパッケージの開発。

統合化：複数のLEDチップまたはドライバ部品を単一パッケージモジュールに統合。