SMD LED 0201 赤色 AlInGaP データシート - 外形寸法 2.0x1.25x0.8mm - 順電圧 2.0V - 消費電力 120mW - 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。本デバイスは、アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン (AlInGaP) 半導体材料を利用して赤色光を発光します。自動組立プロセスに対応するように設計されており、信頼性の高い状態表示やバックライトを必要とする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。

1.1 中核的利点とターゲット市場

この部品の主な利点は、極めてコンパクトな占有面積、大量生産向け自動ピックアンドプレースおよび赤外線リフローはんだ付け装置との互換性、RoHS環境指令への準拠です。その超小型サイズは、現代の高密度電子アセンブリへの統合に理想的です。ターゲットアプリケーションは多岐にわたり、通信機器（携帯電話など）、ポータブルコンピューティングデバイス（ノートパソコンなど）、ネットワークハードウェア、家電製品、屋内看板や表示パネルなど、状態表示、信号灯、フロントパネルバックライトとして機能する用途が含まれます。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

2.1 絶対最大定格

デバイスは、長期信頼性を確保するために特定の環境限界下で特性評価されています。絶対最大定格は、それを超えると永久的な損傷が発生する可能性のあるストレス限界を定義します。主な限界値には、消費電力120 mW、連続DC順電流30 mA、パルス条件下（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）でのピーク順電流100 mAが含まれます。最大逆電圧は5 Vです。動作周囲温度範囲は-30°Cから+85°C、保管温度範囲は-40°Cから+100°Cと規定されています。これらの定格を超えてデバイスを動作させることは推奨されません。

2.2 電気・光学特性

性能は、周囲温度25°C、順電流 (I_F) 20 mAの標準試験条件で規定されています。光度 (I_V) は、通常200から400ミリカンデラ (mcd) の範囲です。視野角は、強度が軸上の値の半分に低下する角度として定義される2θ_1/2で約110度であり、広い視野パターンを示しています。ピーク発光波長 (λ_p) は631 nmを中心としています。知覚される色を定義する主波長 (λ_d) は、619 nmから629 nmの間にあります。20 mA時の順電圧 (V_F) は、代表値が2.0 V、最大値が2.4 Vです。デバイスは、2 kV（人体モデル）の静電気放電 (ESD) 耐圧を提供します。

3. ビンランクシステムの説明

アプリケーション設計の一貫性を確保するために、LEDは主要な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、設計者は電圧降下や輝度に関する特定の回路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

順電圧は、20 mAで測定された定義された最小値と最大値を持ついくつかのビンに分類されます。例えば、ビンコードVA1はV_Fが1.8Vから1.9Vをカバーし、VC2は2.3Vから2.4Vをカバーします。各ビン内には±0.10 Vの許容差が適用されます。このビニングは、安定した定電流ドライバを設計し、複数のLEDを並列接続した際の均一な輝度を確保するために重要です。

3.2 光度 (I_V) ビニング

発光出力は、20 mAで測定された2つの主要グループにビニングされます。ビンP1には強度200 mcdから300 mcdのLEDが含まれ、ビンP2には300 mcdから400 mcdのLEDが含まれます。各強度ビンには±11%の許容差が規定されています。これにより、設計者は高視認性インジケータ用か低消費電力状態表示灯用かに関わらず、アプリケーションに適した輝度レベルを選択できます。

4. 性能曲線分析

データシートで参照されている特定のグラフ曲線（スペクトル分布の図1、視野角の図5など）はありますが、その典型的な挙動を説明できます。順電流 (I_F) と順電圧 (V_F) の関係は、ダイオードに特徴的な指数関数的な関係です。光度は、規定された動作範囲内では順電流にほぼ比例します。主波長はわずかな負の温度係数を示す可能性があり、接合温度が上昇すると長波長側（赤方偏移）にシフトすることがあります。このパッケージタイプの視野角パターンは通常ランバートまたはそれに近く、広く均一な照明を提供します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

デバイスは、EIA標準0201パッケージ外形に準拠しています。主要寸法には、代表的な本体長2.0 mm、幅1.25 mm、高さ0.8 mmが含まれます。特に断りのない限り、寸法公差は通常±0.2 mmです。レンズはウォータークリアで、AlInGaPチップからの発光色は赤色です。

5.2 推奨PCB実装パッドと極性

赤外線または蒸気相リフローはんだ付け用のランドパターン設計が提供されています。この設計は、適切なはんだ接合部の形成と機械的安定性を確保します。部品にはアノード端子とカソード端子があり、実装時には正しい極性を守る必要があります。データシートには、ソルダーマスクと銅パッドの寸法を含む、推奨パッド形状の図が含まれています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 IRリフローはんだ付けプロファイル

鉛フリープロセスに対応したJ-STD-020B準拠の推奨リフロープロファイルが提供されています。主要パラメータには、150°Cから200°Cの間の予熱温度、最大120秒までの予熱時間、260°Cを超えないピークボディ温度、217°C（液相線）以上の時間を最大10秒に制限することが含まれます。基板設計と熱容量が最終的なプロファイルに影響を与えるため、PCB固有の特性評価に従うことが重要です。

6.2 保管および取り扱い

LEDは湿気に敏感です。乾燥剤入りの元の密閉防湿バッグで保管する場合、保管条件は30°C以下、相対湿度70%以下とし、1年以内に使用してください。バッグを開封した後は、保管環境が30°C、60%RHを超えないようにしてください。周囲環境に168時間以上さらされた部品は、リフロー時のポップコーンクラックを防ぐために、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも48時間ベーキングすることを推奨します。

6.3 洗浄

はんだ付け後に洗浄が必要な場合は、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されたアルコール系溶剤のみを使用してください。LEDは常温で1分未満浸漬してください。指定外の化学洗浄剤は、パッケージのエポキシ樹脂を損傷する可能性があります。

7. 梱包および発注情報

部品は自動組立用に梱包されて供給されます。12 mm幅のエンボス加工キャリアテープに実装され、7インチ（178 mm）径のリールに巻かれています。各リールには4000個が含まれます。テープポケットはトップカバーテープで密封されています。梱包はANSI/EIA-481仕様に従います。フルリール未満の発注数量の場合、残数用に最小梱包数量500個が用意されています。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーション回路

LEDは電流駆動デバイスです。特に複数のLEDを並列に使用する場合、一貫した輝度を得るためには、各LEDを直列に接続された専用の電流制限抵抗で駆動することを強く推奨します。簡単な回路図は、電圧源 (V_CC)、抵抗 (R_S)、およびLEDが直列に接続されていることを示します。抵抗値は、R_S= (V_CC- V_F) / I_Fとして計算されます。ここで、V_Fは所望の電流I_F.

におけるLEDの順電圧です。

8.2 設計上の考慮事項

設計者は熱管理を考慮する必要があります。小型ではありますが、120 mWの消費電力は、PCBの熱経路が不十分な場合、接合温度を上昇させ、光出力と寿命を低下させる可能性があります。広い視野角（110°）は、インジケータを様々な角度から確認する必要があるアプリケーションに適しています。2 kVのESD定格は民生用部品としては一般的です。過酷な環境では、追加の外部ESD保護が必要になる場合があります。

9. 技術比較と差別化

より大きなSMD LED（0603、0805など）と比較して、0201パッケージは基板スペースを大幅に削減し、より高密度の設計を可能にします。AlInGaP技術は、GaAsPなどの古い技術と比較して、赤/オレンジ/琥珀色スペクトル範囲で高い発光効率を提供します。赤外線リフローはんだ付けおよびJEDECプリコンディショニング（レベル3）との互換性は、業界で一般的な標準的な高信頼性組立プロセスへの適合性を示しています。

10. 技術パラメータに基づくよくある質問

Q: このLEDを3.3Vまたは5Vのロジック出力から直接駆動できますか？

A: できません。LEDは電流制限付きで駆動する必要があります。電圧源に直接接続すると過剰な電流が流れ、デバイスを破壊します。常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？_pA: ピーク波長 (λ_d) は、スペクトルパワー分布が最も高い波長です。主波長 (λ_d) は、CIE色度図から導出され、LEDの知覚される色に一致する純粋な単色光の単一波長を表します。色の仕様にはλ

がより関連します。

Q: 温度は性能にどのように影響しますか？

A: 一般的に、接合温度が上昇すると、順電圧はわずかに低下し、発光出力は減少します。主波長もシフトする可能性があります。安定した性能のためには、規定された温度範囲内で動作することが不可欠です。

11. 実践的な設計と使用例

複数の低消費電力状態インジケータ（電源、Bluetooth接続、バッテリー警告）を必要とするコンパクトなウェアラブルデバイスを考えてみましょう。0201赤色LEDを使用することで、デバイスの端に密集した配列で配置することができます。オープンドレイン出力として設定されたマイクロコントローラのGPIOピンは、各LEDに対して100Ωの直列抵抗を介して3.3Vレールから電流をシンクし、(3.3V - 2.0V)/100Ω = 約13 mAの制御された電流を供給します。これは安全動作領域内であり、十分な輝度を提供します。広い視野角により、デバイスを装着しているときでもインジケータが視認可能です。

12. 動作原理の紹介

このAlInGaP LEDにおける発光は、エレクトロルミネセンスに基づいています。p-n接合に順方向バイアス電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入されます。そこでそれらは再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。AlInGaP半導体合金の特定のバンドギャップエネルギーが、発光の波長（色）を決定し、この場合は赤色スペクトル（ピーク約631 nm）です。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、光出力パターンを形成します。

13. 技術トレンド