3011-SR0201H-AM LED データシート - PLCC-2パッケージ - スーパーレッド - 580mcd @20mA - 120°視野角 - 日本語技術文書

1. 製品概要

3011-SR0201H-AMは、主にスペースが限られた車載インテリア照明アプリケーション向けに設計された高性能マイクロサイドビューLEDです。PLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）表面実装パッケージを採用し、現代の電子アセンブリに適したコンパクトなフットプリントを提供します。このデバイスは、標準順電流20ミリアンペア（mA）で駆動した場合、代表光度580ミリカンデラ（mcd）のスーパーレッド光を放射します。120度の広い視野角が主要な特徴であり、均一な光分布を保証します。本コンポーネントは、車載グレード個別半導体のための厳格なAEC-Q101規格に認定されており、過酷な車載環境条件下での信頼性を保証します。また、RoHS（有害物質使用制限指令）およびREACH規則に準拠しており、硫黄耐性を有するため、車載環境で一般的に見られる腐食性雰囲気に対する耐性があります。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、コンパクトなPLCC-2フォームファクタ、そのサイズに対する高輝度出力、パッケージ設計による優れた熱特性、そして車載用途での実証済みの信頼性です。その中核ターゲット市場は自動車産業であり、特にインテリアのアンビエント照明や、スイッチ、ボタン、計器クラスターのバックライト用途です。広い視野角は、車室内の様々な角度から光が見える必要があるアプリケーションにおいて特に有益です。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 測光特性と電気的特性

電気的および光学的性能は、通常、接合部温度（Tj）25°Cという特定の試験条件下で定義されます。順電流（IF）の動作範囲は7 mAから70 mAであり、20 mAが標準試験および推奨動作点です。この電流において、代表順電圧（VF）は1.9ボルトで、最小1.75V、最大2.75Vです。光度（IV）は代表値580 mcdで規定され、最小450 mcdから最大900 mcdの範囲です。主波長（λd）は代表値629ナノメートル（nm）で、627 nmから636 nmの範囲内にあり、そのスーパーレッドの色度点を定義します。視野角（2θ½）は120度で、光度がピーク値の半分に低下する全角として測定されます。

2.2 絶対最大定格と熱管理

絶対最大定格は、それを超えると永久損傷が発生する可能性がある限界を定義します。最大連続順電流は70 mAです。デバイスは、低デューティサイクルで非常に短いパルス（≤10 μs）に対して300 mAのサージ電流（IFM）に耐えることができます。最大接合部温度（Tj）は125°Cです。動作温度範囲（Topr）は-40°Cから+110°Cで、これは車載コンポーネントの標準です。熱管理はLEDの寿命と性能にとって極めて重要です。接合部からはんだ付けポイントまでの熱抵抗（Rth JS）が規定されています。電気的方法による推定値は220 K/Wであり、実測方法による値は250 K/Wです。このパラメータは、LEDチップから熱がどれだけ効果的に導出されるかを示します。値が低いほど優れています。適切なPCB熱設計は、特に高電流で動作する場合に、低いはんだパッド温度を維持するために不可欠です。

3. 性能曲線分析

3.1 順電流対順電圧（IV曲線）

IV曲線は非線形の関係を示します。順電流が0から70 mAに増加するにつれて、順電圧は約1.7Vから2.3Vに増加します。この曲線は、LEDが最大定格を超えずに所望の輝度で動作することを保証するための電流制限回路（通常は抵抗または定電流ドライバ）の設計に不可欠です。

3.2 相対光度対順電流

このグラフは、光出力が電流に対して完全に線形ではないことを示しています。光度は電流とともに増加しますが、発熱の増加により高電流では効率（ルーメン毎ワット）が低下する可能性があります。この曲線は、設計者が輝度、効率、デバイス寿命のバランスを取る最適な動作点を選択するのに役立ちます。

3.3 温度依存性

いくつかのグラフが温度の影響を示しています。相対光度は、接合部温度が上昇すると減少します。例えば、100°Cでは、光度は25°Cでの値の約70-80%になります。順電圧は負の温度係数を持ち、温度の上昇とともに直線的に減少します（約-1.5 mV/°C）。主波長も温度とともに変化し、通常は約0.07 nm/°C増加（赤方偏移）します。これらの特性は、車載インテリアのように広い温度変動を経験するアプリケーションにとって極めて重要です。

3.4 順電流のデレーティングとパルス耐性

デレーティング曲線は信頼性にとって重要です。これは、はんだパッド温度（Ts）の関数としての最大許容連続順電流を示します。例えば、Tsが78°Cの場合、最大電流は70 mAです。110°Cでは、最大電流は22 mAに低下します。この曲線を超えて動作すると、過熱や寿命短縮のリスクがあります。パルス耐性能力チャートは、様々なパルス幅（tp）とデューティサイクル（D）に対する許容ピークパルス電流を示しており、マルチプレクシングや点滅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

生産における色と輝度の一貫性を確保するために、LEDはビンに仕分けられます。

4.1 光度ビニング

光度は英数字コード（例：L1、L2、M1... GA）を使用してビニングされます。各ビンは、ミリカンデラ（mcd）で測定された特定の最小および最大光度の範囲をカバーします。ビンは対数進行に従い、各ステップは約√2倍の増加を表します。3011-SR0201H-AMの場合、代表出力580 mcdはU1ビン（450-560 mcd）またはU2ビン（560-710 mcd）内に収まります。設計者は、非常に均一な輝度を必要とするアプリケーションのために、より狭いビンを指定することができます。

4.2 主波長ビニング

知覚される色を定義する主波長もビニングされます。ビンは4桁のコード（例：2730、3033）で識別されます。最初の2桁は最小波長（10ナノメートル単位）、最後の2桁は最大波長を表します。代表波長629 nmの場合、関連するビンは2730（627-630 nm）および3033（630-633 nm）です。波長ビンの指定は、複数のLED間の色合わせが重要なアプリケーションにおいて重要です。

5. 機械的仕様、パッケージングおよび実装情報

5.1 機械的寸法と極性

LEDは標準のPLCC-2パッケージで提供されます。データシートには、パッケージの長さ、幅、高さ、リード間隔、およびパッドサイズを示す詳細な寸法図が含まれています。コンポーネントには、通常、パッケージ上のノッチまたは面取りされたコーナーである極性インジケータが内蔵されており、正しい向き（アノード対カソード）を確保するために、PCBのシルクスクリーン上の対応するマーキングと合わせる必要があります。

5.2 推奨PCBランドパターン

PCB設計のために、推奨はんだパッドレイアウト（ランドパターン）が提供されています。このパターンは、信頼性の高いはんだ付け、良好な機械的強度、およびPLCCパッケージ底面の熱パッド（存在する場合）からの効果的な放熱のために最適化されています。この推奨に従うことは、リフロー中のトゥームストーニングやはんだ付け不良を防ぐのに役立ちます。

5.3 リフローはんだ付けプロファイルと注意事項

データシートは、鉛フリーはんだと互換性のあるリフローはんだ付けプロファイルを規定しています。主要なパラメータには、プリヒートゾーン、温度上昇、ピーク温度ゾーン（30秒間260°Cを超えない）、および冷却ゾーンが含まれます。このプロファイルに従うことで、LEDへの熱衝撃や損傷を防ぎます。一般的な注意事項には、レンズへの機械的ストレスの回避、汚染の防止、および適切なESD（静電気放電）取り扱い手順の使用が含まれます。このデバイスは2 kV人体モデル（HBM）ESD保護定格を持っています。

6. アプリケーションガイドラインと設計上の考慮事項

6.1 代表的なアプリケーション回路

最も一般的な駆動方法は直列電流制限抵抗です。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算されます：R = (電源電圧 - VF) / IF。ここで、VFは所望の電流IFにおけるLEDの順電圧です。12V車載電源、目標電流20 mA、VF=1.9Vの場合、R = (12 - 1.9) / 0.02 = 505オームです。510オーム抵抗が標準的な選択となります。温度および電源電圧変動にわたるより良い電流調整のためには、定電流ドライバICが推奨されます。

6.2 熱設計上の考慮事項

効果的な放熱が最も重要です。主要な熱経路は、LED接合部からパッケージを通り、はんだパッドへ、そしてPCBの銅トレースへと流れます。熱パッドに接続された十分な銅厚と面積を持つPCBを使用することで、はんだパッド温度（Ts）を下げるのに役立ちます。アプリケーション環境で予想される最大Tsに対して動作電流が安全であることを確認するために、デレーティング曲線を参照する必要があります。

6.3 光学設計上の考慮事項

120度の視野角は、自然なランバート分布に似ています。より集光されたビームを必要とするアプリケーションでは、レンズや導光板などの二次光学部品を使用できます。スーパーレッド色は、その高い視認性から、状態インジケータや警告灯に理想的です。他の色のLEDと併用する場合、設計者は潜在的な色混合を考慮する必要があります。

7. 比較と選択ガイダンス

サイドビューLEDを選択する際の主要な比較ポイントには、パッケージサイズ（3011は3.0mm x 1.1mmフットプリントを指す）、輝度（特定電流でのmcd定格）、視野角、色（波長）、動作温度範囲、および認定規格（例：AEC-Q101）が含まれます。3011-SR0201H-AMは、車載グレードの信頼性、硫黄耐性、およびコンパクトなパッケージでのバランスの取れた性能によって差別化されています。非車載または要求の低い環境では、AEC-Q101認定のない商用グレード同等品がコスト効果の高い代替となる可能性があります。

8. よくある質問（FAQ）

Q: このLEDが点灯するために必要な最小電流は何ですか？

A: デバイスは7 mAまで特性評価されていますが、これより低い電流でも可視光を放射する可能性があります。ただし、安定した規定の性能のためには、7 mAから70 mAの間での動作が推奨されます。

Q: 調光のためにPWM信号でこのLEDを駆動できますか？

A: はい、パルス幅変調（PWM）は効果的な調光方法です。周波数は可視フリッカーを避けるために十分に高くする必要があります（通常 >100 Hz）。各パルスのピーク電流が定格を超えないことを確認するために、パルス耐性能力チャートを参照してください。

Q: 部品番号3011-SR0201H-AMをどのように解釈すればよいですか？

A: 正確な企業の命名規則は異なる場合がありますが、通常は次のように分解されます：\"3011\"（パッケージサイズ/スタイル）、\"SR\"（スーパーレッド）、\"02\"（おそらく性能ビニングに関連）、\"01H\"（視野角などの特定の属性を示す可能性あり）、\"AM\"（しばしば自動車市場または特定のリビジョンを表す）。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 最大値（70 mA）に近い電流での連続動作の場合、十分な銅を持つ適切に設計されたPCBがヒートシンクとして必要です。PCB熱設計が良好であれば、このパッケージタイプでは通常、別個の金属ヒートシンクは必要ありません。

9. 実用的なアプリケーション例

シナリオ: 車載空調制御スイッチパネルのバックライト。

設計では、ボタンバックライト用に10個の赤色インジケータLEDが必要です。システム電圧は12V（車両バッテリー）です。目標は、周囲温度85°Cまでの環境で均一な輝度を実現することです。

設計ステップ:

1. 電流選択:高温での長寿命を確保するために、電流をデレートします。デレーティング曲線から、推定Ts 90°Cでは、最大電流は約50 mAです。15 mAを選択することで、良好な安全マージンと十分な輝度を提供します。

2. 回路設計:各LEDに直列抵抗を使用します。R = (12V - 1.9V) / 0.015A ≈ 673オーム。標準の680オーム抵抗を使用します。

3. 熱設計:LEDの熱パッドに接続された大きな銅面を持つPCBを設計して放熱します。

4. ビニング:サプライヤーから、狭い光度ビン（例：U1またはU2）と狭い波長ビン（例：2730）を指定して、10個のスイッチすべてが一致する色と輝度を持つことを保証します。

5. 検証:車両の動作温度範囲（-40°Cから+85°C）でプロトタイプをテストし、性能を確認します。

10. 技術原理とトレンド

10.1 動作原理

このLEDは半導体ダイオードです。バンドギャップエネルギーを超える順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（赤/オレンジ/黄色の場合は通常、リン化アルミニウムガリウムインジウム - AlGaInPベース）で再結合します。この再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。特定の材料組成が放出される光の波長（色）を決定します。プラスチックパッケージはチップを封止し、機械的保護を提供し、120度の視野角を達成するために光出力を成形する成形レンズを組み込んでいます。

10.2 業界トレンド

車載インテリア照明LEDのトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、より薄いデザインを可能にする小型パッケージサイズ、改善された色の一貫性と彩度、および動的カラー照明のための単一パッケージへの複数チップ（RGB）の統合に向かっています。より優れた熱性能とさらに小さなフットプリントを提供するチップスケールパッケージやフリップチップ設計への推進もあります。車両がより多くのアンビエントおよび機能照明を組み込むにつれて、AEC-Q102（光電子デバイス向け）などの車載規格に認定された信頼性の高い長寿命コンポーネントへの需要は引き続き成長しています。