SMD LED LTST-C191TGKT-2A データシート - ウォータークリアレンズ - InGaN グリーン - 高さ0.55mm - 10mA DC - 38mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、自動化されたプリント基板実装およびスペースが厳しく制約されるアプリケーション向けに設計された、超小型表面実装LEDランプの仕様を詳細に説明します。このデバイスは、InGaN（窒化インジウムガリウム）半導体ダイを使用して緑色光を生成する、超薄型の超高輝度LEDです。そのコンパクトなフォームファクタと現代の製造プロセスとの互換性により、幅広い電子機器の汎用部品となっています。

1.1 中核的な利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、超薄型デバイスへの組み込みを可能にする0.55mmという極めて低いプロファイルです。InGaNチップから高い光度を発します。本コンポーネントはRoHS（有害物質使用制限）指令に完全準拠しています。8mm幅のテープに巻き取られ7インチリールに収められており、EIA規格に準拠しているため、高速自動実装機との完全な互換性があります。さらに、表面実装技術（SMT）組立ラインで標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに耐えるように設計されています。

ターゲットアプリケーションは広範で、通信機器、オフィスオートメーション機器、家電製品、産業機器を含みます。具体的な使用例としては、キーパッドやキーボードのバックライト、状態表示灯、マイクロディスプレイ、各種信号やシンボルの照明用途などがあります。

2. 詳細な技術パラメータ分析

このセクションでは、データシートに定義された電気的、光学的、熱的特性について、詳細かつ客観的な解釈を提供します。これらのパラメータを理解することは、信頼性の高い回路設計と長期性能の確保に不可欠です。

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のあるストレスの限界を定義します。通常動作を意図したものではありません。

• 電力損失 (Pd):38 mW。これは、周囲温度 (Ta) 25°CにおいてLEDパッケージが熱として放散できる最大電力です。この限界を超えると、過熱や性能劣化の加速のリスクがあります。
• DC順方向電流 (IF):10 mA。印加可能な最大連続順方向電流です。
• ピーク順方向電流:40 mA。これは、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許容されます。熱損傷なしに、より高い輝度を短時間得ることができます。
• 動作温度範囲:-20°C から +80°C。LEDが正しく動作することが保証される周囲温度の範囲です。
• 保管温度範囲:-30°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。
• 赤外線はんだ付け条件:260°C、10秒間。これは、リフローはんだ付け中にLEDが耐えられるピーク温度と時間プロファイルを定義し、鉛フリー組立プロセスにとって重要です。

2.2 周囲温度25°Cにおける電気光学特性

これらは、標準試験条件下で測定された代表的な性能パラメータです。設計者は回路計算にこれらの値を使用すべきです。

• 光度 (Iv):順方向電流 (IF) 2 mAにおいて、11.2 mcd（最小）から112.0 mcd（最大）の範囲です。この広い範囲はビニングシステム（セクション3参照）によって管理されます。このパラメータは、人間の目で知覚される明るさを測定します。
• 指向角 (2θ1/2):130度。これは、光度が軸上で測定された値の半分に低下する全角です。130度の角度は広い視野パターンを示し、様々な角度から光を見る必要があるアプリケーションに適しています。
• ピーク発光波長 (λP):530 nm。これは、LEDのスペクトル出力が最も強くなる波長です。
• 主波長 (λd):525.0 nm から 545.0 nm (IF=2mA時)。これは、色（緑）を定義する、人間の目が知覚する単一波長です。CIE色度図から導出され、ピーク波長とは異なります。
• スペクトル半値幅 (Δλ):35 nm。これは、発光のスペクトル純度または帯域幅を示し、最大強度の半分の幅として測定されます。
• 順方向電圧 (VF):2.30 V から 3.30 V (IF=2 mA時)。電流が流れているときのLED両端の電圧降下です。この範囲もビニングの対象となります。
• 逆方向電流 (IR):逆方向電圧 (VR) 5V時、10 μA（最大）。このデバイスは逆方向動作用に設計されていません。この試験は品質確認のみを目的としています。回路で逆方向電圧を印加することは避ける必要があり、通常は正しい極性を確保するか、保護回路を使用します。

2.3 熱に関する考慮事項

明示的にグラフ化されていませんが、熱管理は電力損失定格と動作温度範囲から推測されます。低い38mWのPd定格は、これが低電力デバイスであることを強調しています。ただし、高密度レイアウトや密閉空間では、接合温度を安全限界内に保ち、発光出力と寿命を維持するために、PCBパッドを介した十分な放熱を確保することが推奨されます。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と明るさ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（等級）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応じて特定の性能グレードを選択できます。

3.1 順方向電圧 (Vf) ビニング

LEDは、2 mA時の順方向電圧降下によって分類されます。ビンはD4 (2.30V - 2.50V) からD8 (3.10V - 3.30V) まであり、各ビンの許容差は±0.1Vです。厳密なVfビンを選択することで、定電圧源から並列に駆動される複数のLEDの均一な輝度を確保するのに役立ちます。

3.2 光度 (Iv) ビニング

このビニングは輝度出力を制御します。ビンはL (11.2 - 18.0 mcd) からQ (71.0 - 112.0 mcd) まであり、2 mAで測定され、各ビンの許容差は±15%です。定義された光度クラスを持つインジケータなど、特定の輝度レベルを必要とするアプリケーションでは、Ivビンが指定されます。

3.3 色相 (主波長) ビニング

これは色の一貫性を確保します。このグリーンLEDの主波長ビンは次の通りです：AQ (525.0 - 530.0 nm)、AR (530.0 - 535.0 nm)、AS (535.0 - 540.0 nm)、AT (540.0 - 545.0 nm)、許容差±1nm。正確な色合わせが重要なアプリケーション（例：多色ディスプレイや交通信号）では、狭い色相ビンを指定することが不可欠です。

4. 性能曲線分析

データシートには代表的な性能曲線が参照されています。具体的なグラフは提供されたテキストには再現されていませんが、その標準的な解釈は設計にとって重要です。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V カーブ)

この曲線は、LEDを流れる電流とその両端の電圧との非線形関係を示します。本質的に指数関数的です。与えられる代表的なVF値（例：2mA時で約2.8V）は、この曲線上の1点です。設計者はこの曲線を使用して、与えられた電源電圧に対する必要な電流制限抵抗値を決定します。直列抵抗を用いた定電圧駆動よりも、定電流源でLEDを駆動することが一般的に好ましく、より安定した輝度とVf変動に対する耐性が向上します。

4.2 光度 vs. 順方向電流

このグラフは通常、光度が順方向電流とともに増加するが、線形ではないことを示します。より高い電流では、発熱の増加により効率が低下する可能性があります。定格DC電流10mAは、輝度と信頼性の良いバランスが達成される点を表しています。絶対最大定格電流付近で動作すると寿命が短くなります。

4.3 スペクトル分布

スペクトル出力グラフは、強度対波長を示し、35nmの半値幅を持つ530nmピークを中心とします。この情報は、光センサやカラーフィルタシステムなど、特定の波長に敏感なアプリケーションにとって極めて重要です。

4.4 温度依存性

明示的に詳細は記載されていませんが、LEDの性能は温度に敏感です。一般的に、順方向電圧は温度の上昇とともに減少し（負の温度係数）、発光出力も減少します。精密なアプリケーションでは、特にLEDが変動する熱環境で動作する場合、これらの影響を考慮する必要があります。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性

LEDは高さ0.55mmの超薄型プロファイルを有します。パッケージ寸法はデータシートに提供されており、標準公差は±0.1mmです。レンズはウォータークリアです。カソードは通常、パッケージ上の刻印（切り欠き、緑の点、角切りなど）で識別されます。逆バイアス損傷を防ぐため、組立時の正しい極性識別は必須です。

5.2 推奨PCBパッド設計

信頼性の高いはんだ付けと機械的安定性を確保するために、ランドパターン（フットプリント）の推奨が提供されています。この設計に従うことは、適切なはんだフィレットの形成、放熱管理、トゥームストーニング（リフロー中に部品の一端が浮き上がる現象）の防止に重要です。パッド設計はまた、自動実装時の部品位置合わせにも役立ちます。

6. はんだ付け、組立、取り扱いガイド

6.1 はんだ付けプロセスガイドライン

このLEDは赤外線リフローはんだ付けに対応しています。鉛フリープロセス向けの推奨プロファイルが提供されており、主要パラメータは以下の通りです：

• プリヒート:150-200°C。
• プリヒート時間:最大120秒で、基板と部品を徐々に加熱します。
• ピーク温度:最大260°C。
• 液相線以上時間 (ピーク時):最大10秒。プロファイルは信頼性を確保するためJEDEC規格に準拠すべきです。

はんだごてによる手はんだ付けも可能ですが、制御が必要です：温度≤300°C、時間≤3秒、単一操作のみ。はんだごてからの過度の熱は、LEDやそのエポキシレンズを容易に損傷する可能性があります。

6.2 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。データシートでは、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を推奨しています。指定外の溶剤や強力な化学薬品は、パッケージ材料や光学レンズを損傷する可能性があります。

6.3 保管と湿気感受性

LEDは湿気に敏感です。未開封の防湿袋（乾燥剤入り）の状態では、保管温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で、1年以内に使用してください。元の梱包を開封した後は、保管環境は30°C / 60% RHを超えないようにしてください。元の梱包から取り出した部品は、672時間（28日、MSL2aレベル）以内にIRリフローを行う必要があります。元の袋の外でそれ以上保管した場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングして吸収した湿気を除去し、"ポップコーン"現象（リフロー中の蒸気圧によるパッケージ割れ）を防止する必要があります。

6.4 静電気放電 (ESD) 対策

このLEDは静電気放電（ESD）や電気的サージによる損傷を受けやすいです。接地されたリストストラップまたは帯電防止手袋を使用してデバイスを取り扱うことを推奨します。すべての取り扱い設備、作業台、機械は、静電気の蓄積を防ぐために適切に接地されていなければなりません。

7. 梱包と発注情報

7.1 テープ&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収められ、直径7インチ（178mm）のリールに巻き取られて供給されます。標準リール数量は5,000個です。テープ幅は8mmです。梱包はANSI/EIA-481規格に準拠しています。残数に対する最小梱包数量や、テープ内の連続欠品部品の最大数に関するガイドラインがあります。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮点

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) は次のように計算されます：R = (電源電圧 - LEDのVF) / 希望電流。例えば、電源5V、代表的なVF 2.8V、希望電流5mAの場合：R = (5 - 2.8) / 0.005 = 440 オーム。470オームの標準抵抗が適切でしょう。温度や電源電圧変動にわたるより良い輝度安定性のためには、トランジスタまたは専用LEDドライバICを使用した単純な定電流源が推奨されます。特に複数のLEDや輝度が重要なアプリケーションでは有効です。

8.2 設計上の考慮点

• 電流駆動:常に制御された電流で駆動し、直接固定電圧で駆動しないでください。絶対最大定格は限界として使用し、目標値として使用しないでください。
• 熱管理:特に最大定格電流付近で動作する場合、LEDパッドがヒートシンクとして機能する十分な銅面積をPCBレイアウトで確保してください。
• 光学設計:広い130度の指向角は、軸外れ方向からの良好な視認性を提供します。集光が必要な場合は、外部レンズや導光板が必要になる場合があります。
• 逆電圧保護:逆電圧が印加される可能性がある場合（例：AC回路や誘導性負荷）、LEDと並列に（カソードからアノードへ）保護ダイオードが必要です。

8.3 アプリケーション制限

データシートには、これらのLEDは一般的な電子機器を対象としているという注意書きが含まれています。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（航空機、医療機器、重要な安全システム）では、設計採用前にメーカーに相談する必要があります。これは民生用グレードコンポーネントの標準的な免責事項です。

9. 技術比較と差別化

AlGaInP（リン化アルミニウムガリウムインジウム）ベースの従来技術のグリーンLEDと比較して、このInGaNベースのグリーンLEDは、一般的に高い発光効率と優れた性能安定性を提供します。高さ0.55mmは市場における重要な差別化要因であり、標準的な0.6mmや0.8mm高さのLEDを使用する設計よりも薄い設計を可能にします。標準的なIRリフローおよびテープ&リール梱包との互換性は、特殊な取り扱いを必要とする一部の特殊LEDとは異なり、主流のコスト効率の高いSMT組立に適合しています。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長 (λP) 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 (λd) は、人間の色知覚（CIE図表）に基づいて計算された値で、私たちが見る色を最もよく表します。単色のグリーンLEDでは、これらはしばしば近い値ですが、同一ではありません。

10.2 より高い輝度を得るために20mAで駆動できますか？

できません。DC順方向電流の絶対最大定格は10 mAです。20mAで動作するとこの定格を超え、過度の発熱、急速な光度低下、および破壊的故障の可能性があります。より高い輝度が必要な場合は、より高いIvビン（例：Qビン）のLEDを選択するか、より高い電流定格の製品を選択してください。

10.3 ビニングが重要な理由は？

製造上のばらつきにより、個々のLED間でVf、Iv、色に違いが生じます。ビニングは、厳密に制御されたパラメータを持つグループにそれらを分類します。複数のLEDを使用する製品（バックライトアレイなど）では、同じビンのLEDを使用することで均一な輝度と色が確保され、美的および機能的な品質にとって重要です。

10.4 "赤外線はんだ付け条件"の定格はどのように解釈すればよいですか？

これは、LEDが、部品本体温度が最大260°Cに達するリフローはんだ付けプロファイルを最大10秒間耐えられることを意味します。これは、従来のスズ鉛はんだよりも融点が高い鉛フリー（はんだペースト）の標準的な要件です。

11. 実践的な設計と使用例

11.1 モバイル機器キーパッドのバックライト

携帯電話のキーパッドでは、複数のLEDが導光板の下に配置されることがよくあります。同じIvおよび色相ビン（例：輝度用Nビン、色用ARビン）のLEDを使用することで、すべてのキーが同じ色調で均一に照らされることが保証されます。高さ0.55mmは、超薄型筐体に収めるためにここで重要です。これらは、個々の直列抵抗または定電流を供給する専用バックライトドライバICによって並列に駆動されます。

11.2 ネットワークルーターの状態表示灯

単一のLEDを使用して、電源、ネットワーク活動、またはエラー状態を示すことができます。広い130度の指向角により、部屋のほぼどの方向からでも状態を見ることができます。マイクロコントローラのGPIOピン、直列抵抗（例：3.3V電源から5mAを得るための330オーム）、およびLEDからなる単純な回路で十分です。ソフトウェアで点滅パターンを制御できます。

12. 動作原理の紹介

このLEDは半導体フォトニックデバイスです。InGaNヘテロ構造に基づいています。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体ダイの活性領域に注入されます。それらは再結合し、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）を定義します—この場合は緑色です。ウォータークリアのエポキシレンズはチップを封止し、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

InGaN材料の開発は、高効率の緑色および青色LEDを実現するための画期的なものであり、白色LED（蛍光体変換による）およびフルカラーディスプレイを可能にしました。SMD LEDの現在のトレンドは、より高い効率（ワット当たりの光出力）、より良い電力処理のための低い熱抵抗、そしてさらに小さなパッケージサイズに向かって続いています。照明アプリケーションでは、演色性と一貫性の向上にも焦点が当てられています。民生電子機器における小型化への要請は、この0.55mmコンポーネントに例示されるように、パッケージをより薄い高さとより小さなフットプリントに押し進めています。