SMD LED 0201 グリーン データシート - サイズ 0.6x0.3x0.25mm - 電圧 2.8-3.8V - 電力 80mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、0201パッケージサイズ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。これらのLEDは、自動プリント基板（PCB）実装用に設計されており、設置スペースが限られた用途に最適です。本デバイスは、インジウム・ガリウム・窒素（InGaN）技術を利用して緑色光を発光します。

1.1 特長

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• 自動ハンドリング用に、直径7インチのリールに巻かれた12mm幅テープに包装。
• 標準EIA（エレクトロニクス工業会）パッケージ外形。
• 集積回路（IC）ロジックレベルとの入力互換性。
• 自動ピックアンドプレース実装装置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に加速するための前処理済み。

1.2 用途

本LEDは、様々な電子機器における幅広いインジケータおよびバックライト機能に適しています。具体的には以下のような機器が挙げられます：

• 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）。
• 家電製品。
• 産業用制御システム。
• ネットワーク機器。
• 屋内サインおよびシンボル照明。
• フロントパネルの状態表示およびバックライト。

2. パッケージ寸法および機械的情報

LEDは超小型の0201パッケージに収められています。レンズはウォータークリアです。全ての寸法図および公差は、元のデータシートの図面に記載されています。主な注意点は以下の通りです：

• 全ての寸法はミリメートルで指定されており、括弧内にインチ単位の値が記載されています。
• 図面に別段の記載がない限り、標準公差は±0.2 mm（±0.008インチ）です。

3. 技術パラメータおよび特性

3.1 絶対最大定格

定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。これらの値を超えると、永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 電力損失（Pd）：80 mW
• ピーク順電流（IFP）：100 mA（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms時）
• 連続順電流（IF）：20 mA
• 動作温度範囲：-40°C ～ +85°C
• 保存温度範囲：-40°C ～ +100°C

3.2 電気的・光学的特性

代表的な性能は、指定された試験条件下でTa=25°Cにおいて測定されます。

• 光度（Iv）：280 - 710 mcd（代表値、IF=20mA時）。CIEの明所視応答に近似したセンサー/フィルターを用いて測定。
• 指向角（2θ1/2）：110度（代表値）。光度が軸方向の値の半分に低下する全角として定義されます。
• ピーク発光波長（λp）：518 nm（代表値）。公差は±1 nmです。
• 主波長（λd）：520 - 535 nm（IF=20mA時）。CIE色度座標から導出されます。
• スペクトル半値幅（Δλ）：35 nm（代表値）。
• 順方向電圧（VF）：2.8 - 3.8 V（IF=20mA時）。公差は±0.1 Vです。
• 逆方向電流（IR）：最大10 μA（VR=5V時）。本デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。

3.3 推奨IRリフロープロファイル

鉛フリープロセスに対応したJ-STD-020Bに準拠したリフローはんだ付けプロファイルを推奨します。主なパラメータとして、ピーク温度は260°Cを超えないようにしてください。詳細な温度-時間グラフは元の文書に記載されています。

4. ビンランクシステム

デバイスは、アプリケーションにおける一貫性を確保するため、主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

4.1 順方向電圧（VF）ランク

IF=20mAでビニング。各ビンの公差は±0.10Vです。
ビン例：D7（2.8-3.0V）、D8（3.0-3.2V）、D9（3.2-3.4V）、D10（3.4-3.6V）、D11（3.6-3.8V）。

4.2 光度（Iv）ランク

IF=20mAでビニング。各ビンの公差は±11%です。
ビン例：T1（280-355 mcd）、T2（355-450 mcd）、U1（450-560 mcd）、U2（560-710 mcd）。

4.3 主波長（WD）ランク

IF=20mAでビニング。各ビンの公差は±1 nmです。
ビン例：AP（520.0-525.0 nm）、AQ（525.0-530.0 nm）、AR（530.0-535.0 nm）。

5. 性能曲線分析

データシートには、以下のような代表的な特性曲線（特に記載がない限り25°C）が含まれています：
- 相対光度 vs. 順方向電流。
- 順方向電圧 vs. 順方向電流。
- 相対光度 vs. 周囲温度。
- スペクトル分布（相対強度 vs. 波長）。
これらの曲線は、電流や温度の上昇に伴う光度の低下など、異なる動作条件下でのデバイスの挙動を理解するために不可欠です。

6. ユーザーガイドおよび取り扱い

6.1 洗浄

指定された洗浄剤のみを使用してください。必要に応じて、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可能です。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。

6.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

適切なはんだ接合部の形成と位置合わせを確保するため、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図が提供されています。

6.3 包装：テープおよびリール

LEDは、保護カバーテープ付きのエンボスキャリアテープに供給されます。主な仕様：
- テープ幅：12 mm。
- リール直径：7インチ。
- 1リールあたりの数量：4000個。
- 端数最小発注数量：500個。
- ANSI/EIA-481規格に準拠。
テープポケットおよびリールの詳細な寸法図が含まれています。

7. 重要な注意事項およびアプリケーションノート

7.1 想定用途

これらのLEDは、一般的な電子機器用に設計されています。事前の協議および特定の認定なしに、故障が生命や健康を脅かす可能性のある安全至上の用途（例：航空、医療用生命維持装置）には推奨されません。

7.2 保管条件

未開封パッケージ：30°C以下、相対湿度70%以下で保管。防湿バッグ開封後1年以内に使用してください。
開封済みパッケージ：30°C以下、相対湿度60%以下で保管。168時間を超えて大気にさらされた部品については、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも48時間のベーキングを推奨します。長期保管の場合は、乾燥剤入り密閉容器または窒素雰囲気を使用してください。

7.3 はんだ付けガイドライン

リフローはんだ付け：
- 予熱：150-200°C。
- 予熱時間：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）。
手はんだ付け（はんだごて）：
- はんだごて温度：最大300°C。
- リードあたりのはんだ付け時間：最大3秒（1回のみ）。
信頼性のためには、JEDECプロファイルの制限値およびはんだペーストメーカーの推奨事項を遵守することが極めて重要です。

8. 設計上の考慮点および技術的洞察

8.1 電流制限

絶対最大連続順電流は20 mAです。回路設計では、この値を超えないようにするため、常に直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。抵抗値は、電源電圧とLEDの順方向電圧（VF）に基づいて計算されます。計算には代表的なVFを使用することが出発点となりますが、最大VFを基準に設計することで、いかなる条件下でも電流制限値を超えないことが保証されます。

8.2 熱管理

電力損失の上限が80 mWであるため、特に高密度レイアウトや高周囲温度環境では、熱に関する考慮が重要です。光度と周囲温度の関係を示す低下曲線は、温度上昇に伴い出力が大幅に低下することを示しています。十分なPCB銅面積を放熱用に確保し、他の発熱部品の近くに配置しないことで、性能と寿命を維持するのに役立ちます。

8.3 光学設計

広い110度の指向角により、本LEDは広範囲の視認性を必要とする用途に適しています。より焦点を絞った照明が必要な場合は、外部レンズや導光板が必要になる場合があります。緑色InGaNチップを搭載したウォータークリアレンズは、その主波長ビンによって定義される鮮やかな色度点を提供します。

8.4 一貫性のためのビニング

複数のLED間で均一な色や輝度を必要とする用途（例：バックライトアレイ）では、主波長（WD）と光度（Iv）について厳しいビンを指定することが重要です。範囲の異なる端のビンを混在させると、目に見える色や輝度の不一致を引き起こす可能性があります。

9. 比較および選定の文脈

0201パッケージは、標準化されたSMD LEDフットプリントの中で最小クラスの一つであり、超小型設計を可能にします。0402や0603などのより大きなパッケージと比較すると、0201 LEDはそのサイズゆえに通常、最大定格電流および光出力は低くなりますが、可能な限り最小のフットプリントと高さを提供します。緑色に使用されるInGaN技術は、GaP（リン化ガリウム）などの旧来の技術と比較して、より高い効率と優れた色鮮やかさを提供します。

10. よくある質問（パラメータに基づく）

Q: より高い輝度を得るために、このLEDを30 mAで駆動できますか？
A: できません。絶対最大連続順電流は20 mAです。この定格を超えると、致命的な故障のリスクがあり、信頼性仕様は無効となります。

Q: 順方向電圧範囲は2.8-3.8Vです。抵抗値はどのように選定すればよいですか？
A: データシートの最大VF（3.8V）を使用して電流制限回路を設計してください。これにより、たとえ低電圧ビンのLEDを受け取った場合でも、最悪条件下で電流が20 mAを決して超えないことが保証されます。

Q: リールを開封した後、これらのLEDをどのくらいの期間保管できますか？
A: 最良のはんだ付け結果を得るためには、工場環境（<30°C/60% RH）にさらされてから168時間（7日）以内にIRリフローを完了してください。この時間を超えてさらされた場合は、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、60°Cで48時間のベーキングを推奨します。

Q: このLEDは自動車のダッシュボード照明に適していますか？
A: 動作温度範囲（-40°C ～ +85°C）は、多くの自動車内装用途をカバーしています。ただし、自動車用途では通常、この一般的なデータシートには記載されていない特定のAEC-Q102認定が必要です。自動車グレード製品については、メーカーへの相談が必要です。

11. 技術原理およびトレンド

原理：このLEDは、InGaN半導体材料に基づいています。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合し、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、ひいては発光の波長（色）を決定します。この場合は緑色です。

トレンド：光エレクトロニクス産業は、より小さなパッケージサイズ（0201や01005など）、より高い発光効率（ワットあたりの光出力の向上）、および信頼性の向上に向けて進化を続けています。また、高解像度ディスプレイや一貫した美的照明の要求を満たすため、色と強度についてより厳しいビニングを行う傾向もあります。さらに、パッケージ内での駆動電子回路やインテリジェント制御との統合は、現在進行中の開発分野です。