SMD LED 0603 ブルー データシート - 外形寸法 1.6x0.8x0.6mm - 電圧 2.8-3.8V - 電力 76mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、0603パッケージサイズの表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）の完全な技術仕様を提供します。本デバイスはウォータークリアレンズを備え、インジウムガリウムナイトライド（InGaN）半導体構造を利用して青色光を発光します。自動組立プロセス向けに設計されており、各種リフローはんだ付け技術と互換性があり、大量生産の電子機器製造に適しています。

1.1 主要な特徴と利点

このLEDは、現代の電子アプリケーションにおける使用性と信頼性を高めるいくつかの主要な特徴を備えています。RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、グリーン製品に分類されます。部品は業界標準の8mmテープに巻かれた7インチ径リールで供給され、自動実装機との互換性を容易にします。この包装規格は効率的な取り扱いを保証し、組立工程中の損傷リスクを低減します。また、本デバイスは、鉛フリー（Pbフリー）組立ラインで一般的な赤外線（IR）および気相リフローはんだ付けプロセスの熱プロファイルに耐えるように設計されています。そのパッケージはEIA（エレクトロニクス工業会）規格に準拠し、その電気的特性は標準的な集積回路（IC）の駆動レベルと互換性があります。

1.2 対象アプリケーションと市場

この青色SMD LEDは、幅広い一般的な電子機器での使用を意図しています。典型的なアプリケーションには、ステータスインジケータ、小型ディスプレイのバックライト、パネル照明、および民生用電子機器、オフィスオートメーション機器、通信機器、家電製品における装飾照明が含まれます。その小型フォームファクタと信頼性は、コンパクトで効率的な照明ソリューションを求める設計者にとって汎用性の高い部品です。重要な点として、このLEDは、故障が生命や健康を脅かす可能性のある、例外的な信頼性を必要とするアプリケーション（航空、医療用生命維持システム、安全が重要な輸送制御など）に対して特別に定格されているわけではありません。そのようなアプリケーションでは、メーカーに相談し、専用製品の使用が必要です。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

電気的および光学的パラメータを十分に理解することは、成功する回路設計と信頼性の高い動作にとって極めて重要です。

2.1 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発生する可能性がある限界を定義します。これらの値を超える条件下でLEDを動作させることは推奨されません。絶対最大定格は、周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 電力損失（Pd）：76 mW。これはLEDパッケージが熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（I_F(peak)）：100 mA。この電流は、デューティサイクル1/10、パルス幅0.1msのパルス条件下でのみ印加できます。DC動作でこれを超えると損傷を引き起こします。
• DC順電流（I_F）：20 mA。これは通常動作における推奨連続順電流です。
• デレーティング：最大許容DC順電流は、周囲温度50°Cを超えると、1°Cあたり0.25 mAの割合で直線的に減少します。これは熱管理にとって重要です。
• 逆電圧（V_R）：5 V。これより高い逆電圧を印加すると、LED接合部を損傷する可能性があります。データシートは、逆電圧動作を連続的に行うことはできないと明記しています。
• 動作温度範囲：-20°C から +80°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作することが保証されています。
• 保存温度範囲：-30°C から +100°C。
• はんだ付け条件：このLEDは、260°Cで5秒間のウェーブはんだ付け、260°Cで5秒間のIRリフロー、および215°Cで3分間の気相リフローに耐えることができます。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、特に断りのない限り、Ta=25°C、I_F=20mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_V）：28.0 から 180.0 mcd（ミリカンデラ）。この広い範囲は、デバイスが異なる輝度ビンで入手可能であることを示しています（セクション3参照）。測定は、CIE明所視感度曲線に近似するフィルターを用いて行われます。
• 指向角（2θ_1/2）：130度。これは、光度が中心軸（0°）で測定された強度の半分になる全角です。広い指向角は、ウォータークリアで拡散していないレンズを持つLEDに典型的です。
• ピーク発光波長（λ_P）：468 nm。これはスペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：465.0 から 475.0 nm。これは、CIE色度図から導出され、光の色を定義する人間の目が知覚する単一波長です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：25 nm。これはスペクトル帯域幅を示します。値が小さいほど、より単色性の高い光源であることを示します。
• 順電圧（V_F）：2.80 から 3.80 V。20mAで駆動したときのLED両端の電圧降下です。このパラメータもビニングされています（セクション3参照）。
• 逆電流（I_R）：10 μA（最大）。逆電圧5Vを印加したときのリーク電流です。

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は主要パラメータに基づいてビンに分類されます。これにより、設計者はアプリケーションにおける色と輝度の均一性に関する特定の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順電圧ビニング

LEDは、20mA時の順電圧（V_F）によって分類されます。ビンコード（D7からD11）は、各ビン内で±0.1Vの許容差を持つ電圧範囲を表します。例えば、ビンD8には、V_Fが3.00Vから3.20Vの間のLEDが含まれます。複数のLEDを並列接続する場合、同じ電圧ビンからLEDを選択することで、より均一な電流分担を実現するのに役立ちます。

3.2 光度ビニング

これは輝度の一貫性にとって重要なビンです。ビン（N, P, Q, R）は最小および最大光度値を定義し、それぞれ±15%の許容差があります。ビンNは28.0-45.0 mcdをカバーし、ビンRは112.0-180.0 mcdの最高輝度範囲をカバーします。均一な知覚輝度が重要なアプリケーションでは、同じ強度ビンからのLEDを使用することが不可欠です。

3.3 主波長ビニング

このビニングは色の一貫性を保証します。2つのビン、AC（465.0-470.0 nm）とAD（470.0-475.0 nm）は、±1 nmの厳しい許容差を持ちます。ビンACはやや短くより純粋な青色を表し、ビンADはやや長くわずかに緑がかった青色を表します。色が重要なインジケータアプリケーションや色を混合する場合には、一貫した波長選択が鍵となります。

4. 性能曲線分析

データシートは代表的な特性曲線を参照していますが、提供されたデータから性能傾向の分析が可能です。

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

20mA時の指定V_F範囲2.8-3.8Vに基づくと、このLEDはダイオードに典型的な指数関数的I-V曲線を示します。順電圧は負の温度係数を持ち、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することを意味します。

4.2 光度対順電流

光度は、通常動作範囲（最大20mAまで）では順電流にほぼ比例します。しかし、非常に高い電流では、接合温度の上昇やその他の非線形効果により効率が低下する可能性があります。50°C以上のデレーティング仕様は、光出力と寿命を維持するためにこの熱効果を管理することに直接関連しています。

4.3 スペクトル分布

ピーク波長468 nm、主波長範囲465-475 nmで、このLEDは可視スペクトルの青色領域で発光します。スペクトル半値幅25 nmは比較的狭い発光帯域を示しており、これはInGaNベースの青色LEDの特徴です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは業界標準の0603パッケージフットプリントを使用し、公称寸法は長さ1.6mm、幅0.8mm、高さ0.6mmです。特に指定のない限り、すべての寸法公差は±0.10mmです。パッケージはウォータークリアエポキシレンズを備えています。

5.2 極性識別とパッド設計

カソードは通常、パッケージの対応する側の緑色の着色や、テープリールポケットの切り欠きなどでマークされています。データシートには、信頼性の高いはんだ接合とリフロー中の適切な位置合わせを確保するための推奨はんだ付けパッド寸法が含まれています。これらのランドパターンの推奨事項に従うことは、良好なはんだ付け歩留まりと機械的安定性にとって不可欠です。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

データシートは、2つの推奨赤外線（IR）リフロープロファイルを提供しています：通常（スズ-鉛）プロセス用と、SnAgCuはんだペーストを使用した鉛フリープロセス用です。鉛フリープロファイルは通常、より高いピーク温度（最大260°C）を持ちますが、液相線以上の時間は同様です。これらのプロファイルを遵守することは、LEDエポキシや半導体ダイへの熱損傷を防ぐために重要です。

6.2 洗浄と保管

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、常温で1分未満、エチルアルコールやイソプロピルアルコールなどの指定溶剤のみを使用してください。指定外の化学薬品はパッケージを損傷する可能性があります。保管については、元の防湿バッグから取り出したLEDは、1週間以内にリフローする必要があります。元の包装外で長期間保管する場合は、乾燥環境（例えば乾燥剤と共に）で保管し、組立前に吸収した湿気を除去しリフロー中のポップコーン現象を防ぐためにベーキングプロセス（例：60°Cで24時間）が必要になる場合があります。

7. 包装と発注情報

LEDは、7インチ（178mm）径リールに巻かれた8mm幅のエンボスキャリアテープ上で供給されます。各リールには3000個が含まれます。テープとリールの仕様はANSI/EIA 481-1-A-1994に準拠しています。テープ内の空のポケットはカバーテープで密封されています。許容される連続欠品（スキップ）の最大数は2個です。フルリール未満の数量については、残数ロットに対して最小包装数量500個が規定されています。

8. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

8.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを駆動する最も信頼性の高い方法は、各LEDに直列の電流制限抵抗を使用することです（データシートの回路モデルA）。これにより、個々のLEDの順電圧（V_F）の変動にもかかわらず、均一な輝度が確保されます。個別の抵抗なしで複数のLEDを直接並列接続すること（回路モデルB）は推奨されません。V_Fのわずかな違いが大きな電流不平衡を引き起こし、不均一な輝度や、最も低いV_F.

を持つLEDでの過電流の原因となる可能性があるためです。

8.2 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気放電に敏感です。取り扱いおよび組立中のESD損傷を防ぐため、以下の予防措置が必須です：作業者は接地リストストラップまたは帯電防止手袋を着用すること、すべての作業台、設備、保管ラックは適切に接地すること、作業環境内の静電気を中和するためにイオナイザーの使用が推奨されます。

9. 技術比較と差別化

従来のLED技術と比較して、このInGaNベースの青色LEDは、小型の0603パッケージで高効率と高輝度を提供します。鉛フリー、高温リフロープロセスとの互換性は、現代の環境規制と製造トレンドに適合しています。厳密な電気的および光学的ビンの入手可能性は、一貫性が最も重要である高精度アプリケーションを可能にします。広い130度の指向角は、集光ビームではなく広い照明を必要とするアプリケーションに適しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを3.3Vで直接駆動できますか？

A: 可能性はありますが、確実ではありません。順電圧は2.8Vから3.8Vの範囲です。3.3Vでは、D11ビン（3.6-3.8V）のLEDは全く点灯しない可能性があり、D7ビン（2.8-3.0V）のLEDは深刻な過駆動状態になります。供給電圧に関わらず、電流を正確に20mA（またはそれ以下）に設定するために、常に直列抵抗を使用してください。

Q: なぜ光度（28から180 mcd）にこれほど広い範囲があるのですか？

A: これは生産全体のばらつきです。特定の注文では、ビン（N, P, Q, R）を選択して、はるかに狭い範囲のLEDを受け取ります。このビニングプロセスにより、プロジェクトに一貫した輝度のLEDが供給されることが保証されます。

Q: 製品で均一な色を実現するにはどうすればよいですか？

A: 同じ主波長ビン（ACまたはAD）からLEDを発注してください。ビンを混在させると、視覚的に異なる色合いの青色になる可能性があります。

11. 実践的な設計と使用例

1. シナリオ: 10個の青色LEDを使用したステータスインジケータパネルの設計輝度要件：

2. 必要な輝度を決定します。高周囲光環境の場合は、ビンQまたはR（71-180 mcd）を選択します。薄暗い環境の場合は、ビンNまたはPで十分かもしれません。色の一貫性：

3. 単一の主波長ビン（例：AC）を指定して、すべてのインジケータが同じ色合いの青色になるようにします。回路設計：_{5V電源を使用します。各LEDの直列抵抗を計算します：R = (V}supply_F- V_F) / I_F。選択した電圧ビンから最悪ケースのV_F（例：D9の最大3.4V）を使用すると、R = (5V - 3.4V) / 0.020A = 80オーム。最も近い標準値（82オーム）を使用します。これにより、たとえLEDのV

4. がビンの下限値であっても、どのLEDも20mAを超えないことが保証されます。レイアウト：

5. 信頼性の高いはんだ付けのために、データシートの推奨パッドレイアウトに従います。組立：

該当する場合は推奨される鉛フリーリフロープロファイルに従います。すぐに使用しない場合は、開封したリールを乾燥キャビネットに保管します。

12. 動作原理の紹介

このLEDは、インジウムガリウムナイトライド（InGaN）で作られた半導体ヘテロ構造に基づいています。順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合プロセスは、光子（光）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、それが直接発光の波長（色）に対応します。青色発光には、比較的広いバンドギャップ（〜2.7 eV）を持つ材料が必要です。ウォータークリアエポキシレンズは、半導体ダイを保護し、光出力を形成する役割を果たし、広い指向角をもたらします。

13. 技術トレンドと開発動向