PLCC-2 黄色LED データシート - 120° 視野角 - 2.0V 標準 - 1120mcd @20mA - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、PLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）パッケージを採用した高性能表面実装型黄色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、標準駆動電流20mAにおける1120ミリカンデラ（mcd）の標準光度を特徴とします。主な設計対象は、車載インテリア照明用途（計器盤照明、スイッチのバックライト、汎用インジケータ機能など）であり、一貫した色出力、長期安定性、および車載グレード規格への準拠が求められる分野に最適です。

このLEDの中核的な利点は、車載用途の信頼性を保証するAEC-Q101規格への認定、およびRoHS（有害物質使用制限指令）とREACH（化学物質の登録、評価、認可及び制限に関する規則）の環境指令への準拠です。また、湿気感受性レベル（MSL）2、静電気放電（ESD）耐圧2kV（人体モデル）を備えており、標準的な実装プロセスに適しています。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 光電気的特性

主要な性能指標は、標準試験条件（T_s= 25°C）で定義されています。順方向電流（I_F）の動作範囲は5mAから50mAで、標準値は20mAです。この標準電流において、光度（I_V）は最小710mcdから最大1400mcdの範囲にあり、標準値は1120mcdです。20mA時の順方向電圧（V_F）は1.75Vから2.75Vの間に規定され、標準値は2.00Vです。知覚される黄色を定義する主波長（λ_d）は585nmから594nmの間で、標準値は592nmです。光度がピーク値の半分に低下する視野角（φ）は120度です。

2.2 絶対最大定格

これらの定格は、これを超えると永久損傷が発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。絶対最大電力損失（P_d）は137mWです。最大連続順方向電流は50mAであり、サージ電流（I_FM）100mAは、非常に低いデューティサイクル（D=0.005）でパルス幅≤10μsの場合に許容されます。本デバイスは逆バイアス動作用には設計されていません。最大接合温度（T_J）は125°Cで、動作および保管温度範囲は-40°Cから+110°Cです。リフローはんだ付けの最高温度は260°C、30秒です。

2.3 熱特性

熱管理はLEDの性能と寿命にとって極めて重要です。データシートでは、接合部からはんだ付けポイントまでの2つの熱抵抗値が規定されています：実熱抵抗（R_{th JS real}）160 K/Wと、電気的熱抵抗（R_{th JS el}）120 K/Wで、いずれもI_F=20mAで測定されています。より低い電気的熱抵抗値は、順方向電圧の温度依存性に関連する設計計算に通常使用されます。

3. ビニングシステムの説明

製造時の色と輝度の一貫性を確保するため、LEDはビン（等級）に分類されます。

3.1 光度ビニング

光出力は複数のビンに分類され、各ビンはミリカンデラ（mcd）単位の最小および最大光度の特定の範囲を表します。ビンは英数字コード（例：L1、L2、M1... GAまで）で表されます。この特定の型番では、可能な出力ビンが強調表示されており、標準品はAAビン（1120から1400 mcd）に分類されます。光束測定の許容誤差は±8%です。

3.2 主波長ビニング

黄色の色調は、主波長をビニングすることで制御されます。ビンはナノメートル（nm）単位の波長範囲を表す数値コードで定義されます。主波長の許容誤差は±1nmです。本製品の特定のビンにより、黄色が規定の585-594nm範囲内（標準的に約592nm付近）に収まることが保証されます。

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挙動を示すいくつかのグラフが提供されています。

4.1 分光分布と放射パターン

相対分光分布グラフは、黄色領域（～592nm）にピークを持ち、スペクトルの他の部分での放射は最小限であることを示し、純粋な黄色であることを確認しています。放射パターングラフは極座標プロットで、内蔵レンズを備えたPLCCパッケージに典型的な光強度分布を示し、120度の視野角を実証しています。

4.2 順方向電流 vs. 順方向電圧（IV曲線）

このグラフは、順方向電圧と電流の間の指数関数的関係を示しています。これは定電流回路を設計する上で不可欠です。この曲線により、設計者は動作範囲内の任意の電流におけるV_Fを推定することができます。

4.3 温度依存性

複数のグラフが、接合温度による性能変化を詳細に示しています：

• 相対光度 vs. 接合温度：温度が上昇すると光出力が減少することを示しており、これは全てのLEDに共通する特性です。これは熱設計において考慮する必要があります。
• 相対順方向電圧 vs. 接合温度：V_Fが負の温度係数を持ち、温度上昇に伴い直線的に減少することを示しています。これは間接的な温度センシングに利用できます。
• 相対波長 vs. 接合温度：主波長が温度に応じてわずかにシフトする（通常数ナノメートル）ことを示しており、色が重要な用途では重要です。
• 主波長 vs. 順方向電流：駆動電流の変化による色の変動が最小限であることを示しています。

4.4 デレーティングとパルス耐性

順方向電流デレーティング曲線は信頼性にとって極めて重要です。これは、はんだパッド温度に対する最大許容連続順方向電流をプロットしたものです。例えば、はんだ付けポイント温度（T_S）が110°Cの場合、最大電流は約34mAまでデレートされます。この曲線は、5mA以下の電流を使用しないことを明示しています。許容パルス耐性能力グラフは、様々なデューティサイクルにおけるパルス電流の安全動作領域を定義しており、マルチプレクサやストロボ用途での短時間の過電流駆動を可能にします。

5. 機械的・パッケージ情報

このLEDは標準的なPLCC-2表面実装パッケージを使用しています。機械図面（セクション7で示唆）には、長さ、幅、高さ、リード間隔などの正確な寸法が提供されます。パッケージは、120度の視野角を形成する内蔵レンズを備えた成形プラスチックボディを特徴とします。極性はパッケージ形状および/またはマーキングで示され、通常カソードが識別されます。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 推奨はんだパッドレイアウト

適切なはんだ付け、機械的安定性、およびLEDからプリント基板（PCB）への最適な熱伝達を確保するために、推奨フットプリント（ランドパターン）が提供されています。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

データシートでは、最高温度260°C、最大30秒のリフロープロファイルが規定されています。これは標準的な鉛フリーはんだ付けプロファイルです。プラスチックパッケージおよび内部ダイとワイヤボンドへの熱損傷を防ぐため、このプロファイルへの遵守が必要です。

6.3 使用上の注意

一般的な取り扱い上の注意事項には、組立中の適切なESD保護の使用、レンズへの機械的ストレスの回避、および使用前にMSL-2定格に従ってデバイスを乾燥環境で保管することが含まれます。

7. 包装および発注情報

包装情報（セクション10）では、LEDが通常テープアンドリールで供給され、自動ピックアンドプレース実装に適していることが詳細に説明されています。型番構造（57-21-UY0200H-AM）には、パッケージタイプ、色、輝度ビン、その他のバリアントコードなどの主要属性がコード化されています。発注情報セクションでは、発注時に希望する光度および波長のビンを指定する方法が説明されています。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

主な用途は、車載インテリア照明であり、以下を含みます：

• 計器クラスタおよびダッシュボードのバックライト。
• ボタン、スイッチ、コントロールパネルのバックライト。
• 汎用ステータスおよびインジケータランプ。
• アンビエント照明のアクセント。

8.2 設計上の考慮事項

電流駆動：より優れた安定性と長寿命のため、直列抵抗を用いた定電圧源よりも定電流ドライバの使用を強く推奨します。設計はIV曲線と絶対最大定格を参照する必要があります。熱管理：デレーティング曲線と熱抵抗値を使用して、アプリケーションにおける最大接合温度を計算する必要があります。特に最大電流付近で駆動する場合、はんだ付けポイント温度を低く保つために、十分なPCB銅面積（サーマルパッド）と可能な気流が必要です。光学設計：120度の視野角は広い照射を提供します。集光が必要な場合は、二次光学部品が必要になる場合があります。複数のLED間で均一な外観が求められる用途では、ビン間の光度および波長のばらつきを考慮する必要があります。

9. 技術比較と差別化

一般的な非車載用PLCC-2 LEDと比較して、本デバイスの主な差別化要因は、AEC-Q101認定および拡張された動作温度範囲（-40°C ～ +110°C）であり、これらは車載エレクトロニクスに必須です。1120mcdの標準光度は、標準的なPLCC-2黄色LEDとしては比較的高く、良好な輝度効率を提供します。包括的なビニング構造により、メーカーは最終製品の色と輝度の一貫性をより厳密に制御できます。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを5Vや12Vの車載電源レールから直接駆動できますか？A: できません。電流制限回路を使用する必要があります。単純な直列抵抗（オームの法則：R = (V_supply- V_F) / I_Fで計算）または、望ましくは専用の定電流LEDドライバICを使用して、電流を所望のレベル（例：20mA）に設定する必要があります。

Q: 最小電流仕様（5mA）があるのはなぜですか？A: LEDを極端に低い電流で駆動すると、光出力が不安定になり、色ずれが生じる可能性があります。5mAの最小値は、信頼性が高く一貫した動作を保証します。

Q: 2つの異なる熱抵抗値をどのように解釈すればよいですか？A: 電気的熱抵抗（120 K/W）は、順方向電圧の温度変化から導出され、電気的モデリングに使用されます。実熱抵抗（160 K/W）は、接合部からはんだ付けポイントへの熱流れをより直接的に測定したものであり、接合温度上昇（ΔT_J= P_d× R_{th JS real}）を推定するための主要な熱設計計算に使用すべきです。

Q: MSL 2は保管において何を意味しますか？A: 湿気感受性レベル2は、パッケージを乾燥環境（

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：ダッシュボードスイッチのバックライトを設計。要件：4個の黄色LEDを使用、中程度の輝度で均一、高温環境（PCB周囲温度最大～85°C）での長寿命。設計ステップ： 1. 電流選択：発熱を抑え寿命を延ばしつつ、十分な光を提供するため、15mA（標準20mAより低い）を選択。 2.ドライバ回路：60mA（4x15mA）を供給可能な単一の定電流ドライバICを使用し、全てのLEDに同一の電流を流して輝度を均一に。 3.熱解析：LEDあたりの電力損失を計算：P_d≈ V_F× I_F= 2.0V × 0.015A = 30mW。接合温度上昇：ΔT_J= 0.03W × 160 K/W = 4.8K。はんだ付けポイントでの周囲温度T_ambient= 85°Cの場合、T_J≈ 90°Cとなり、最大125°Cを大幅に下回る。 4.ビニング：発注時に、狭い光度ビン（例：R1またはR2）と特定の主波長ビンを指定し、4つのスイッチすべてで視覚的一貫性を保証。

12. 動作原理

これは半導体発光ダイオード（LED）です。バンドギャップ電圧を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体チップの活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。半導体の特定の材料組成（黄色光では通常AlInGaPベース）が、発光の波長、すなわち色を決定します。PLCCパッケージの内蔵エポキシレンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、出力ビームを整形します。

13. 技術トレンド

このような部品の一般的なトレンドは、より高い発光効率（電力入力あたりの光出力の向上）、改善された色の一貫性と彩度、および強化された信頼性指標に向かっています。パッケージングは、より高い電力密度とより優れた熱管理を可能にするように進化しています。さらに、オンボード制御回路（I2Cアドレス可能LEDなど）との統合がより一般的になりつつありますが、この特定のデバイスは標準的なディスクリート部品です。車載照明がより高度かつ広範になるにつれ、AEC-Q101認定部品への需要は引き続き成長しています。