SMD LED オレンジ AlInGaP 0603 データシート - 外形寸法 1.6x0.8x0.6mm - 順電圧 1.8-2.4V - 消費電力 72mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、コンパクトで高性能な表面実装デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）の仕様を詳細に説明します。このデバイスは業界標準の0603パッケージフットプリントで設計されており、自動組立プロセスやスペースに制約のあるアプリケーションに適しています。LEDは、効率と色純度に優れたアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体材料を使用して、オレンジスペクトルの光を放射します。

1.1 特徴

• RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠。
• 自動ピックアンドプレース作業を容易にするため、7インチ径リール互換の8mmテープに包装。
• 標準EIA（電子工業会）パッケージ外形。
• 集積回路（IC）ロジックレベルとの入出力互換性。
• 自動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に事前調整済み。これは、バッグ開封後、<30°C/60%RHの環境で168時間のフロアライフがあることを示します。

1.2 用途

このLEDは汎用性が高く、コンパクトで信頼性の高い表示灯が必要とされる幅広い電子機器で使用されます。代表的な用途分野は以下の通りです：

• 通信機器：ルーター、モデム、携帯電話の状態表示灯。
• オフィスオートメーション：プリンター、スキャナー、複合機のパネルランプ。
• 家電製品：電源投入/動作状態表示灯。
• 産業機器：機械の状態および故障表示灯。
• 汎用：状態および信号表示。
• シンボル照明：フロントパネルのアイコンやシンボルのバックライト。
• フロントパネルバックライト：ボタンやディスプレイの照明。

2. 技術仕様詳細

2.1 絶対最大定格

以下の定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のある限界値を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。すべての値は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 消費電力（Pd）：72 mW。これはデバイス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)）：80 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：-40°C から +85°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で機能するように設計されています。
• 保存温度範囲：-40°C から +100°C。デバイスは通電していない状態で、この範囲内で劣化することなく保存できます。

2.2 電気的・光学的特性

以下の表は、特に断りのない限り、Ta=25°C、順電流（I_F）20mAで測定した代表的な性能パラメータを示します。これらは通常の動作条件下での期待値です。

主要パラメータ定義：

• 光度（I_V）：特定の方向に放射される光の知覚される強さの尺度で、ミリカンデラ（mcd）で測定されます。人間の目の分光応答（CIE曲線）を模倣したフィルターを用いて測定されます。
• 指向角（2θ_1/2）：光度が0°（軸上）での値の半分になる総角度（例：110°）。広い角度ほど拡散した光パターンを提供します。
• ピーク発光波長（λ_p）：光出力が最大となる波長（例：611 nm）。
• 主波長（λ_d）：光の知覚される色を定義する単一波長で、CIE色度図から導出されます。色指定のための主要パラメータです。
• スペクトル半値幅（Δλ）：発光スペクトルの最大強度の半分の幅で、色純度を示します（例：17 nm）。値が小さいほど単色光に近いことを示します。
• 順電圧（V_F）：指定された順電流が流れているときのLED両端の電圧降下（例：20mA時で1.8Vから2.4V）。
• 逆電流（I_R）：逆電圧（例：5V）が印加されたときに流れるわずかなリーク電流。デバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。

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異なる性能グループまたはビンに分類されます。これにより、設計者は色、輝度、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 順電圧（V_F）ビニング

LEDは、20mA時の順電圧によって分類されます。これは、電流制限回路の設計や、複数LEDアレイでの均一な輝度を確保するために極めて重要です。

3.2 光度（I_V）ビニング

LEDは、最小光度に基づいて分類されます。このビニングにより、選択した部品の予測可能な最小輝度レベルが保証されます。

3.3 主波長（λ_d）ビニング

これは主要な色ビニングです。LEDは主波長によってグループ化され、各ビン内で±1 nmの厳しい許容差で一貫したオレンジ色調が保証されます。

4. 性能曲線分析

データシートで特定のグラフが参照されていますが、このようなLEDの代表的な性能曲線は貴重な設計上の洞察を提供します：

• I-V（電流-電圧）曲線：順電流と順電圧の関係を示します。非線形であり、特徴的なニー電圧（このデバイスでは約1.8-2.4V）を超えると、わずかな電圧増加で電流が急速に増加します。このため、電流制限抵抗または定電流ドライバの使用が必要です。
• 光度 vs. 順電流：通常、光出力はある点までは電流とほぼ線形に増加し、その後、加熱やその他の影響により効率が低下する可能性があることを示します。
• 光度 vs. 周囲温度：光出力は一般に周囲温度が上昇すると減少することを示します。これは高温環境でのアプリケーションにおける重要な考慮事項です。
• 分光分布：相対光出力対波長のプロットで、611 nm付近にピークを持ち、特徴的な幅（半値幅17 nm）を示します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

デバイスは標準の0603（メートル法1608）パッケージサイズに準拠しています：長さ約1.6mm、幅約0.8mm、高さ約0.6mm。PCBランドパターン設計のための公差（特に記載のない限り±0.2mm）を含む詳細な寸法図が提供されています。

5.2 極性識別とパッド設計

カソードは通常、デバイス上にマーキングされています。適切なはんだ接合の形成、部品の位置合わせ、はんだ付け時の熱緩和を確保するために、赤外線または気相リフローはんだ付け用の推奨PCBランドパターン（パッドレイアウト）が提供されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

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

• 予熱：150-200°C、最大120秒間で、基板を徐々に加熱し、フラックスを活性化します。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間（TAL）：通常60-90秒ですが、具体的な時間はプロファイルに依存します。
• 総はんだ付け時間：ピーク温度での最大10秒、最大2回のリフローサイクルが許可されます。

注意：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します。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、温度が300°Cを超えないはんだごてを使用してください。接触時間は最大3秒に制限し、LEDチップとパッケージへの熱ダメージを防ぐため、これは1回のみ行ってください。

6.3 洗浄

指定された洗浄剤のみを使用してください。洗浄が必要な場合は、室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。エポキシレンズやパッケージを損傷する可能性のある未指定の化学薬品は避けてください。

6.4 保存条件

• 未開封パッケージ：≤30°C、≤70%相対湿度（RH）で保存。乾燥剤入りの元の防湿バッグに保存した場合、製造日コードから1年間の推奨使用期限があります。
• 開封済みパッケージ：密封バッグから取り出した部品については、保存環境は30°C、60% RHを超えないようにしてください。大気暴露後168時間（1週間）以内にIRリフロープロセスを完了することを強く推奨します。
• 長期保存（開封後）：168時間を超えて保存する場合は、部品を乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターに入れてください。元のバッグから取り出して168時間以上保存した部品は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも48時間ベーキングを行い、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止する必要があります。

7. 包装および発注情報

7.1 テープおよびリール仕様

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。

• リールサイズ：標準7インチ（178mm）径。
• 1リールあたりの数量：4000個。
• 最小発注数量（MOQ）：残数については500個。
• テープ寸法：8mmピッチテープ幅。ポケット、テープ、リールの詳細寸法は、ANSI/EIA-481仕様に準拠して提供されます。
• 品質：空の部品ポケットはシールされています。リール上の連続して欠落する部品（スキップ）の最大数は2個です。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

8.1 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_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。最悪条件下でも電流が所望のI_F（例：20mA）を超えないようにするため、データシート（または特定のビン）の最大V_Fを使用してください。一貫した輝度や広い電圧範囲での動作を必要とするアプリケーションでは、定電流ドライバの使用が推奨されます。

8.2 設計上の考慮事項

• 熱管理：小型ですが、LEDは熱を発生します。特に最大電流付近または高温環境で動作する場合、性能と寿命を維持するために、十分なPCB銅面積または熱ビアを確保してください。
• ESD（静電気放電）保護：LEDはESDに敏感です。組立および組み込み時には適切なESD対策を講じて取り扱ってください。
• 光学設計：広い110度の指向角は拡散光を提供します。集光が必要な場合は、外部レンズやライトパイプが必要になる場合があります。

9. よくある質問（FAQ）

9.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_p)）は、放射される光出力が最も高い物理的な波長です。主波長（λ_d)）は、人間の目に見える色を定義する知覚上の波長で、CIE図から計算されます。このオレンジLEDのような単色LEDでは、これらはしばしば近い値ですが、λ_dが色指定とビニングの標準です。

9.2 電流制限抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

No.LEDの順電圧は負の温度係数を持ち、個体によって異なります。わずかにV_Fを上回る電圧源に直接接続すると、過剰な電流が流れ、急速な過熱と故障を引き起こします。直列抵抗または定電流回路は必須です。

9.3 バッグ開封後に保存時間制限があるのはなぜですか？

SMDパッケージは大気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部圧力が発生してパッケージが割れる（ポップコーン現象）可能性があります。168時間の制限とベーキング手順は、この故障モードに対する予防策です。

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？

部品番号とともに、V_F、I_V、およびλ_dの所望のビンコード（例：ビンD3、S1、Rを要求）を指定することで、アプリケーションに必要な特定の順電圧範囲、最小輝度、および色波長を持つLEDを受け取り、生産ロット全体で一貫性を確保できます。

10. 技術原理とトレンド

10.1 動作原理

このLEDは、AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体構造に基づいています。順電圧が印加されると、電子と正孔がそれぞれn型およびp型材料から活性領域に注入されます。それらが再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP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、放射される光の波長（色）を定義します—この場合はオレンジ（~611 nm）です。

10.2 業界トレンド

小型SMD LEDの市場は進化し続けています。主要なトレンドは以下の通りです：

• 効率向上：継続的な材料およびエピタキシャル成長技術の改善により、より高い発光効率（入力電力あたりのより多くの光出力）が得られています。
• 小型化：0603より小さいパッケージ（例：0402、0201）が、超コンパクトデバイスでより一般的になっています。
• 信頼性向上：改良されたパッケージ材料とプロセスにより、より長い動作寿命と過酷な環境条件下でのより優れた性能が実現されています。
• ビニングの厳密化：ディスプレイや看板などのアプリケーションでの一貫した色と輝度への需要から、より狭いビニング許容差の必要性が高まっています。
• 統合化：LEDは、制御ICと統合されたり、スマート照明ソリューション向けにマルチチップアレイにパッケージされたりすることが増えています。