SMD LED 0201 ブルー データシート - 寸法 0.6x0.3x0.25mm - 電圧 2.4-3.3V - 電力 99mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、0201パッケージフォーマットの超小型表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。このデバイスは自動プリント基板（PCB）実装用に設計されており、スペースが限られたアプリケーションに最適です。インジウム・ガリウム・ナイトライド（InGaN）半導体材料を利用して青色光を発し、ウォータークリアレンズにより広い視野角を提供します。様々なインジケータやバックライト用途に適しています。

1.1 特徴

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• 自動実装用に、12mmテープに巻き取り、直径7インチのリールにパッケージング。
• 標準化されたEIA（エレクトロニクス産業協会）パッケージフットプリント。
• 標準的な集積回路（IC）ロジックレベルとの入力互換性。
• 自動表面実装設備との互換性を考慮した設計。
• 赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスでの使用に適しています。
• JEDEC（電子デバイス技術合同会議）の湿気感受性レベル3に適合するようプリコンディショニング済み。

1.2 用途

このLEDは、信頼性の高いコンパクトな状態表示が必要な幅広い電子機器を対象としています。代表的な用途分野は以下の通りです：

• 通信機器（例：コードレス電話、携帯電話）。
• オフィスオートメーション機器（例：ノートパソコン、ネットワークシステム）。
• 家電製品および民生用電子機器。
• 産業用制御・監視機器。
• 状態表示および電源インジケータ。
• 信号およびシンボル照明。
• フロントパネルおよびキーパッドのバックライト。

2. 技術パラメータの詳細解釈

2.1 絶対最大定格

opr

• 電力損失（Pd）：99 mW。これは、LEDパッケージが最大接合温度を超えずに熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（I_FP）：100 mA。これは許容される最大瞬間順電流であり、通常は過熱を防ぐためにパルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で規定されます。
• 直流順電流（I_F）：30 mA。これは、信頼性の高い長期動作のために推奨される最大連続順電流です。
• 動作温度範囲（T_opr）：-40°C から +85°C。デバイスが正しく機能するように設計された周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲（T_stg）：-40°C から +100°C。電源が入っていない状態でデバイスを保管する温度範囲です。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、標準周囲温度（T_a）25°Cで測定され、デバイスの代表的な性能を定義します。

• 光度（I_V）：データシートには、様々な条件下でのデバイスの挙動を理解するために不可欠な代表的な性能曲線が参照されています。具体的なグラフは本文では再現されていませんが、その意味合いを以下に分析します。_F= 20mA時。これは、人間の目で知覚されるLEDの明るさを測定したもので、CIE明所視応答曲線に合わせてフィルタリングされています。広い範囲は、ビニングシステムが使用されていることを示します。
• 視野角（2θ_1/2）：110度（代表値）。これは、光度がピーク軸値の半分になる全角です。110°の角度は非常に広い発光パターンを提供します。
• ピーク発光波長（λ_P）：466 nm（代表値）。光出力が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：466 - 476 nm、I_F= 20mA時。これは、CIE色度図から導き出された、光の知覚される色を最もよく表す単一波長です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：35 nm（代表値）。最大強度の半分で測定されるスペクトル帯域幅（半値全幅 - FWHM）。35nmの値はInGaN青色LEDの特徴です。
• 順方向電圧（V_F）：2.4 - 3.3 V、I_F= 20mA時。指定電流で動作するときのLED両端の電圧降下です。この範囲は異なる電圧ビンを示しています。
• 逆方向電流（I_R）：10 μA（最大）、V_R= 5V時。逆バイアスが印加されたときのわずかなリーク電流です。デバイスは逆方向動作用に設計されていません。このパラメータは主にIRテスト検証用です。

3. ビニングシステムの説明

生産の一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに仕分けされます。これにより、設計者は色、明るさ、順方向電圧に関する特定の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順方向電圧（V_F）ランク

テスト電流20mAでビニング。各ビンの許容差は±0.1Vです。

• ビン F4：2.4V（最小）から 2.7V（最大）
• ビン F5：2.7V（最小）から 3.0V（最大）
• ビン F6：3.0V（最小）から 3.3V（最大）

3.2 光度（I_V）ランク

テスト電流20mAでビニング。各光度ビンの許容差は±11%です。

• ビン T2：400.0 mcd（最小）から 540.0 mcd（最大）
• ビン U1：540.0 mcd（最小）から 750.0 mcd（最大）
• ビン U2：750.0 mcd（最小）から 1040.0 mcd（最大）

3.3 色相（主波長）ランク

テスト電流20mAでビニング。各ビンの許容差は±1nmです。

• ビン AC：466.0 nm（最小）から 471.0 nm（最大）
• ビン AD：471.0 nm（最小）から 476.0 nm（最大）

4. 性能曲線分析

The datasheet references typical performance curves which are essential for understanding device behavior under varying conditions. While specific graphs are not reproduced in text, their implications are analyzed below.

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

I-V特性は非線形で、ダイオードに典型的なものです。順方向電圧（V_F）は正の温度係数を持ちます。つまり、所定の電流に対して、接合温度が上昇するとわずかに減少します。設計者は、温度範囲全体で安定した動作を確保するために、電流制限回路を設計する際にこれを考慮する必要があります。

4.2 光度 vs. 順方向電流

光度は、安全動作領域内では一般に順方向電流に比例します。しかし、非常に高い電流では発熱の増加（ドループ効果）により効率が低下する可能性があります。推奨される20mA以下で動作させることで、最適な効率と長寿命を確保できます。

4.3 スペクトル分布

スペクトル出力曲線は、ピーク波長466nmを中心とし、FWHMは約35nmです。これが青色の純度を定義します。ビニングに使用される主波長は、人間の目の感度で重み付けされたこのスペクトルから計算されます。

4.4 温度特性

LEDの性能は温度に依存します。光度は一般に接合温度が上昇すると減少します。動作および保存温度範囲（それぞれ-40°Cから+85°C、-100°C）は、半導体材料とパッケージの完全性が維持されることを保証します。

5. 機械的およびパッケージング情報

5.1 パッケージ寸法

デバイスは0201パッケージ規格に準拠しています。主要寸法（ミリメートル）は、本体長約0.6mm、幅0.3mm、高さ0.25mmを含みます。特に指定がない限り、すべての寸法公差は±0.2mmです。アノードとカソード端子は、PCBの正しい向きのために明確に指定されています。

5.2 推奨PCB実装パッド

赤外線または気相リフローはんだ付け用のランドパターン（フットプリント）が提供されています。信頼性の高いはんだ接合、リフロー中の適切な自己位置合わせ、LEDダイからの効果的な放熱を実現するには、この推奨パッドレイアウトに従うことが重要です。

5.3 テープおよびリールパッケージング

LEDは幅12mmのエンボスキャリアテープで供給されます。テープは直径7インチ（178mm）のリールに巻き取られています。標準リール数量はリールあたり4000個で、残数ロットの最小梱包数量は500個です。パッケージングは自動実装設備との互換性を確保するため、ANSI/EIA-481仕様に従います。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けプロファイル

鉛フリープロセス用のJ-STD-020Bに準拠した推奨リフロープロファイルが提供されています。主要パラメータは以下の通りです：

• プリヒート：最大150-200°C。
• プリヒート時間：最大120秒。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間：最大10秒（最大2回のリフローサイクルを推奨）。

最適なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、およびオーブンに依存するため、注意が必要です。提供されるプロファイルは、JEDEC標準に基づく一般的な目標として機能します。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、超小型サイズのため細心の注意が必要です。推奨事項は以下の通りです：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：接合部あたり最大3秒。
• LED本体に直接ではなく、PCBパッドに熱を加えます。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、指定された溶剤のみを使用してください。LEDを常温のエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールに1分未満浸漬することは許容されます。指定外の化学薬品はエポキシレンズまたはパッケージを損傷する可能性があります。

6.4 保管および湿気感受性

LEDは湿気感受性（MSL 3）です。

• 未開封パッケージ：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤70%で保管。梱包日から1年以内に使用してください。
• 開封済みパッケージ：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤60%で保管。開封後168時間（7日）以内にIRリフローを完了することを推奨します。
• 長期保管（開封済み）：乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管してください。
• 168時間以上暴露：LEDははんだ付け前に約60°Cで少なくとも48時間ベーキングし、吸収した湿気を除去してリフロー中のポップコーン現象を防止する必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーション回路

このLEDは、順方向電圧よりも高い電圧源から駆動する場合、電流制限機構が必要です。最も簡単な方法は直列抵抗です。抵抗値（R_s）はオームの法則を使用して計算できます：R_s= (V_supply- V_F) / I_F。例えば、電源5V、V_Fが3.0V（代表値）、希望するI_Fが20mAの場合、R_s= (5V - 3.0V) / 0.020A = 100 Ω。抵抗の定格電力は少なくともI_F²* R_s.

である必要があります。

• 7.2 設計上の考慮事項電流駆動：_FLEDは常に定電流源または直列抵抗を伴う電圧源で駆動してください。V
• を超える電圧源に直接接続すると、過剰電流が流れ急速に故障します。熱管理：
• 電力損失は低いですが、特に高温環境や高電流駆動時には、パッド周囲に十分なPCB銅面積を確保することで放熱を助けます。ESD保護：
• 明示的に敏感とは記載されていませんが、すべての半導体デバイスを適切なESD（静電気放電）対策を講じて取り扱うことは良い習慣です。光学設計：

広い110°の視野角は、広い視認性を必要とするアプリケーションに適しています。集光した光が必要な場合は、外部レンズや光ガイドが必要になる場合があります。

8. 技術比較および差別化

このLEDの主な差別化要因は、極めてコンパクトな0201フットプリントと特定の青色ポイント（466-476nm主波長）です。より大きなパッケージ（例：0603、0805）と比較して、0201はPCB上で大幅なスペース節約を提供し、高密度設計を可能にします。InGaN技術は効率的な青色発光を提供します。広い視野角とクリアレンズの組み合わせにより、視野角が制限されない状態インジケータに最適な明るい拡散光源となります。詳細なビニングシステムにより、複数のLED間で厳密な色や明るさの一致を必要とするアプリケーションでの精密な選択が可能です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？_Pピーク波長（λ_d）は、LEDが最も多くの光パワーを発する物理的な波長です。主波長（λ_d）は、人間の目にLEDの出力と同じ色に見える単色光の単一波長を表す計算値です。したがって、λ

は色仕様やビニングにより関連性が高いです。

9.2 このLEDを30mAで連続駆動できますか？

直流順電流の絶対最大定格は30mAですが、公表されている光学仕様の代表的なテスト条件および推奨動作点は20mAです。30mAで動作させるとより高い光出力が得られる可能性がありますが、より多くの熱を発生させ、寿命を短縮したり色をシフトさせたりする可能性があります。信頼性の高い長期動作のためには、20mA以下で回路を設計することをお勧めします。

9.3 デバイスが逆方向動作用でない場合、なぜ逆方向電流仕様があるのですか？_R逆方向電流（I

）仕様は、生産テスト（IRテスト）中に測定される品質管理パラメータです。これは半導体接合の完全性を保証します。アプリケーションでは、逆電圧を意図的に印加すべきではありません。なぜなら、大きな逆電圧をブロックするように設計されておらず、損傷する可能性があるからです。

9.4 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

一貫した性能のLEDを受け取るためには、設計要件に基づいて、順方向電圧（F4/F5/F6）、光度（T2/U1/U2）、主波長（AC/AD）のビンコードを指定する必要があります。例えば、中電圧、中高輝度、より青みがかった色合いのために、ビンF5、U1、ACからの部品を指定する発注があるかもしれません。

10. 実用的な使用例シナリオ：コンパクトなウェアラブルデバイスの状態インジケータを設計する。_Fデバイスにはスペースが限られた小さなPCBがあります。青色の電源オンインジケータが必要です。最小フットプリントのために0201 LEDが選択されました。設計では、3.3VマイクロコントローラのGPIOピンを使用してLEDを制御します。直列抵抗は、選択された電圧ビン（例：ビンF6最大3.3V）の最大V_Fを使用して計算され、最悪の場合のV_sでも十分な電流が流れるようにします：R_F= (3.3V - 3.3V) / 0.020A = 0 Ω。これは実現不可能です。したがって、より低いV_Fのビン（F4またはF5）を選択するか、電源電圧を上げる必要があります。ビンF5（最大V_s=3.0V）を選択し、3.6Vを供給する小さなブーストコンバータを追加することで、R

= (3.6V - 3.0V) / 0.020A = 30 Ωとすることができます。PCBレイアウトでは、放熱のためにLEDパッド上に適度な銅面を設けます。LEDは、12mmテープリールからの自動ピックアンドプレースを使用して基板上に配置されます。

11. 原理紹介

このLEDは半導体フォトニックデバイスです。インジウム・ガリウム・ナイトライド（InGaN）のヘテロ接合構造に基づいています。順方向バイアス電圧が印加されると、電子と正孔がそれぞれn型およびp型半導体層から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。InGaN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、それが今度は発光の波長（色）を決定します—この場合は青色です。ウォータークリアエポキシレンズは半導体ダイを封止し、機械的保護を提供し、指定された110度の視野角を達成するために光出力パターンを形成します。

12. 開発動向