LTST-C191TBKT-2A ブルー SMD LED データシート - 外形寸法 3.2x1.6x0.55mm - 順電圧 2.45-2.95V - 消費電力 76mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C191TBKT-2Aは、現代のスペース制約の厳しい電子機器アプリケーション向けに設計された表面実装型（SMD）発光ダイオード（LED）です。その中核技術は、青色光を発光させる窒化インジウムガリウム（InGaN）半導体チップに基づいています。この部品の主な市場は、信頼性が高く、明るく、コンパクトな光源を必要とする、民生用電子機器、インジケータランプ、小型ディスプレイのバックライト、および様々な携帯機器を含みます。

このLEDの決定的な特徴は、わずか0.55ミリメートルという非常に低い高さです。この超薄型フォームファクタにより、垂直方向のスペース制限が厳しい製品にも組み込むことができ、より洗練された薄型の最終製品設計を可能にします。パッケージはウォータークリアのレンズ材料を使用しており、光を拡散させないため、微小な光源から高い光度を必要とするアプリケーションに適した、より焦点の合った強力なビームを実現します。

1.1 中核的利点

• 小型化：0.55mmの高さは、超薄型製品設計において大きな利点です。
• 高輝度：超高輝度InGaNチップを採用し、小型パッケージで高い光度を提供します。
• 互換性：自動実装機および標準的な赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスとの互換性を考慮して設計されており、大量の自動組立を容易にします。
• 標準化：EIA（Electronic Industries Alliance）標準パッケージ外形に準拠しており、PCB（プリント基板）レイアウトおよび組立の予測可能性を確保します。
• 環境適合性：本製品はRoHS（有害物質の使用制限）指令に適合し、グリーン製品として分類されており、国際的な環境規制を満たしています。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、データシートに規定されている主要な電気的、光学的、および熱的パラメータについて客観的な分析を提供します。これらの値を理解することは、適切な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生じる可能性がある限界を定義します。通常動作条件ではありません。

• 消費電力（Pd）：76 mW。これは、LEDパッケージが性能や寿命を劣化させることなく熱として放散できる最大電力です。この限界を超えると熱損傷のリスクがあります。
• ピーク順電流（I_FP）：100 mA。この電流は、パルス条件下（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許容されます。短時間の高強度フラッシュを必要とするアプリケーションに使用されます。
• 連続順電流（I_F）：20 mA。これは、連続DC動作における最大推奨電流です。ドライバ回路をこの電流以下で動作するように設計することで、長期信頼性が確保されます。
• 動作温度範囲（T_opr）：-20°C ～ +80°C。LEDは、この周囲温度範囲内で規定されたパラメータ内で動作することが保証されています。
• 保存温度範囲（T_stg）：-30°C ～ +100°C。デバイスは動作させずにこれらの限界内で保存することができ、損傷を受けません。
• IRリフローはんだ付け条件：ピーク温度260°C、最大10秒間。これは、PCB組立プロセス中に部品が耐えられる熱プロファイルを定義します。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、特に断りのない限り、周囲温度25°C、順電流（I_F）2 mAの標準試験条件で測定されます。

• 光度（I_V）：4.5 - 18.0 mcd（ミリカンデラ）。これは、人間の目で見たLEDの知覚される明るさを測定します。広い範囲は、ビニングシステムが使用されていることを示しています（セクション3参照）。
• 指向角（2θ_1/2）：130度。これは、光強度が最大値（軸上）の半分に低下する全角です。130度の角度は、比較的広い視野パターンを示しています。
• ピーク波長（λ_P）：468 nm（標準値）。これは、光出力が最も高くなる特定の波長です。これはInGaN半導体材料の特性です。
• 主波長（λ_d）：465.0 - 475.0 nm。これは、人間の目が知覚する色（CIE色度座標）から導き出され、LEDの色を最もよく表す単一波長です。これもビニングの対象となります。
• スペクトル半値幅（Δλ）：25 nm（標準値）。これは、ピーク周辺で放射される波長の範囲を示します。25nmの値は、青色InGaN LEDでは典型的です。
• 順電圧（V_F）：2.45 - 2.95 V。これは、試験電流2mAで駆動したときのLED両端の電圧降下です。半導体製造公差により変動し、ビニングされます。
• 逆電流（I_R）：逆電圧（V_R）5V時、100 µA（最大）。LEDは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータはリーク電流特性のためだけです。逆電圧を印加するとデバイスを損傷する可能性があります。

3. ビニングシステムの説明

半導体製造における自然なばらつきを管理するために、LEDは性能グループまたはビンに分類されます。これにより、製造ロット内の一貫性が確保されます。LTST-C191TBKT-2Aは、3次元のビニングシステムを使用しています。

3.1 順電圧ビニング

I_F= 2mAでビニング。5つのビン（1から5）が2.45Vから2.95Vの範囲を0.1Vステップでカバーし、各ビンには+/-0.1Vの公差があります。これにより、設計者は一貫した電圧降下を持つLEDを選択でき、特に並列アレイにおける電流制限回路設計にとって重要です。

3.2 光度ビニング

I_F= 2mAでビニング。3つのビン（J, K, L）が最小輝度レベルを定義します：4.50-7.10 mcd（J）、7.10-11.2 mcd（K）、11.2-18.0 mcd（L）。各ビン内には+/-15%の公差が適用されます。これは、複数のLED間で均一な輝度を必要とするアプリケーションにとって極めて重要です。

3.3 主波長ビニング

I_F= 2mAでビニング。2つのビンが色調を定義します：AC（465.0 - 470.0 nm）およびAD（470.0 - 475.0 nm）、公差は+/-1 nm。ビンACはやや濃い青色を、ビンADはやや明るい青色を生成します。これにより、複数LED設置における色の一貫性が確保されます。

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（例：図1、図6）について、その典型的な意味合いをここで分析します。

4.1 光度 vs. 順電流（I-V曲線）

LEDの光出力（光度）は電流に線形比例しません。低電流では急速に増加しますが、効率低下や熱効果により、高電流では増加率が通常低下します。推奨される20mA連続電流を大幅に超えて動作させると、輝度の向上が限定的になる一方で、熱が劇的に増加し、寿命が短縮されます。

4.2 スペクトル分布

参照されるスペクトルグラフ（図1）は、約468 nm（青色光）を中心とした単一の支配的なピークを示し、典型的なスペクトル半値幅は25 nmです。可視スペクトルの他の部分での放射は無視できるはずであり、純粋な青色出力であることを確認します。

4.3 指向角パターン

極座標図（図6）は、130度の指向角を示しています。LEDを直接見たとき（軸上）に強度が最も高く、視野角が増加するにつれて対称的に減少し、軸から+/-65度でピークの50%に低下します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはEIA標準チップLEDフットプリントに準拠しています。主要寸法には、標準的な長さ3.2mm、幅1.6mm、そして重要な高さ0.55mmが含まれます。詳細な機械図面には、パッド位置、レンズ形状、および公差（通常±0.10mm）が規定されています。

5.2 極性識別

SMD LEDにはアノード（+）とカソード（-）があります。データシートには、部品本体上の極性マーキングを示す図が含まれており、PCB組立時の正しい向きにとって必須です。極性を間違えるとLEDは点灯せず、逆電圧が印加された場合は損傷する可能性があります。

5.3 推奨PCBランドパターン

信頼性の高いはんだ接合、リフロー時の適切な位置合わせ、十分な放熱を確保するために、推奨されるはんだパッドレイアウトが提供されています。このパターンに従うことで、トゥームストーニング（一端がパッドから浮き上がる現象）を防ぎ、一貫したはんだ付け結果を確保するのに役立ちます。

6. はんだ付け・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

本コンポーネントは、鉛フリーはんだプロセスと互換性があります。詳細な推奨リフロープロファイルが提供されており、通常以下を含みます：フラックスを活性化するための予熱ランプ、基板を均一に加熱するためのソークゾーン、ピーク（最大260°C、≤10秒）への急速な温度上昇、および制御された冷却フェーズ。特に液相線以上の時間とピーク温度については、このプロファイルに従うことが、LEDのプラスチックパッケージや内部ワイヤボンドへの熱損傷を防ぐために重要です。

6.2 手はんだ付けに関する注意

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払う必要があります。推奨は、はんだごてを最大温度300°Cで3秒以内、1回のみ適用することです。過度の熱や時間は、レンズを溶かしたり、半導体ダイを損傷したりする可能性があります。

6.3 洗浄

指定された洗浄剤のみを使用してください。データシートでは、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を推奨しています。過酷なまたは未指定の化学薬品は、プラスチックパッケージを損傷し、レンズのひび割れや曇りの原因となる可能性があります。

6.4 保管・取り扱い

• ESD（静電気放電）感受性：LEDはESD損傷を受けやすいです。取り扱いは、リストストラップと接地された機器を使用したESD保護作業台で行う必要があります。
• 湿気感受性：リールは密封されていますが、一度開封すると、LEDは周囲湿度にさらされます。パッケージを開封してから672時間（28日）以内にIRリフローを完了することを推奨します。元の袋から出して長期間保管する場合は、乾燥キャビネットまたは乾燥剤入りの密閉容器に保管する必要があります。672時間を超えて保管された部品は、リフロー前に吸収した湿気を除去するためにベーキングサイクル（例：60°Cで20時間）が必要になる場合があり、これによりポップコーン現象（蒸気圧によるパッケージのひび割れ）を防ぎます。

7. 包装・発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、7インチ（178mm）直径のリールに巻かれた8mm幅のエンボスキャリアテープ上で供給されます。標準リール数量は5,000個です。テープはトップカバーを使用して部品ポケットを密封します。包装はANSI/EIA 481-1-A-1994規格に準拠しています。

7.2 型番の解釈

部品番号LTST-C191TBKT-2Aは特定の属性をコード化しています：LTSTは製品ファミリーを示し、C191はおそらくパッケージサイズを参照し、TBは色（ブルー）を示し、KTはテープ＆リール包装を指し、2Aはリビジョンまたは性能コードである可能性があります。正確な内訳は、メーカーの部品番号ガイドで確認する必要があります。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 状態表示：スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、ウェアラブル機器の電源、接続、または機能状態ランプ。
• バックライト：非常に薄いキーパッド、アイコン、または小型LCDディスプレイのエッジライトまたはダイレクトバックライト。
• 民生用電子機器：オーディオ機器、ゲームコントローラー、スマートホームデバイスにおける装飾照明または通知LED。
• パネルインジケータ：スペースが限られている産業用制御パネル上のクラスタードインジケータ。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：連続動作のためには、常に直列抵抗または定電流ドライバを使用して順電流を20mA以下に制限してください。抵抗値は、R = (V_supply- V_F) / I_F.
• 熱管理：消費電力は低いですが、はんだパッド周囲に十分なPCB銅面積を確保することで、特に高温環境下または最大定格近くで駆動する場合に、熱を逃がすのに役立ちます。
• 光学設計：ウォータークリアレンズは焦点の合ったビームを生成します。より広く、拡散した光パターンが必要な場合は、外部の拡散板または導光板を製品設計に組み込む必要があります。

9. 技術比較・差別化

従来のLED技術や大型パッケージと比較して、LTST-C191TBKT-2Aの主な差別化要因は、その0.55mmの高さとInGaNチップによる高輝度です。他の超薄型LEDと比較すると、設計互換性のための標準化されたEIAフットプリント、色/輝度の一貫性のための特定のビニングオプション、および鉛フリーリフロー組立のための明確なドキュメントを含む利点があります。130度の指向角は、広い視野角と適切な軸上強度の間の良いバランスを提供します。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 このLEDを20mAで連続駆動できますか？

はい、20mAは最大推奨連続順電流（DC）です。最適な寿命と信頼性のためには、15-18mAなど、やや低い電流で動作させることをお勧めします。

10.2 順電圧と光度に範囲があるのはなぜですか？

これらは半導体製造に内在するばらつきです。ビニングシステムは、類似した特性を持つグループにLEDを分類します。設計者は、アプリケーションでの均一性を確保するために、発注時に希望するビンコードを指定する必要があります。

10.3 指定よりも高い温度や長時間ではんだ付けした場合はどうなりますか？

260°C、10秒のリフロー限界を超えると、いくつかの故障が発生する可能性があります：プラスチックパッケージが変形または変色する、内部の金ワイヤボンドが破断するまたは金属間化合物の成長により弱くなる、エポキシレンズが曇るなどです。常に推奨プロファイルに従ってください。

10.4 このLEDを逆電圧保護やツェナーダイオードとして使用できますか？

No.このデバイスは逆動作用に設計されていません。最大逆電圧定格（I_R試験用の5V）は特性評価のみのためのものです。逆バイアスを印加すると、LED接合部が即座に致命的に損傷する可能性があります。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：超薄型Bluetoothイヤホンケースの状態表示器を設計。表示器は青色で、日中でも視認可能であり、全キャビティ高さ0.8mm内に収まる必要がある。

部品選定：LTST-C191TBKT-2Aは、主にその0.55mmの高さのために選択され、導光板/拡散板用に0.25mmを残します。青色はブランディング要件を満たします。

回路設計：ケースは3.3Vレギュレータを使用。輝度とバッテリー寿命のバランスを考慮して、順電流を15mAに設定。典型的なV_Fを2.7V（ビン3から）として、直列抵抗を計算：R = (3.3V - 2.7V) / 0.015A = 40オーム。標準の39オーム抵抗を選択。

PCBレイアウト：データシートの推奨ランドパターンを使用。デバイスが密閉されるため、カソードパッドの下に追加の放熱ビアを配置し、熱を内部グランドプレーンに放散させます。

発注：すべての生産ユニットで均一な色と輝度を確保するために、発注時にはビンを指定：光度ビンL（最輝度）および主波長ビンAD（希望の青色調）。

12. 技術原理紹介

LTST-C191TBKT-2Aは、InGaN（窒化インジウムガリウム）半導体技術に基づいています。LEDのp-n接合に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。放出される光の特定の波長（色）は、InGaN材料のバンドギャップエネルギーによって決定され、これは結晶成長中にインジウムとガリウムの比率を調整することで設計されます。インジウム含有量が高いと、放射はより長い波長（緑色）にシフトしますが、ここで使用されている組成は青色光を生成します。ウォータークリアエポキシパッケージはレンズとして機能し、光出力を整形し、環境保護を提供します。

13. 業界動向と発展

民生用電子機器向けSMD LEDのトレンドは、さらなる小型化、効率向上（電力入力あたりの光出力の増加）、および信頼性の向上に向かって続いています。また、より厳密な色の一貫性（より狭いビニング範囲）と高温での性能向上への取り組みもあります。鉛フリーはんだ付けおよび両面実装に関連するより高いリフロー温度に耐えるための先進的なパッケージ材料の採用が標準となっています。このコンポーネントは標準的な青色インジケータ用の成熟かつ最適化された技術を表していますが、継続的な研究開発は、マイクロLEDや量子ドットなどの新しい材料に焦点を当てており、これらは将来のディスプレイや照明アプリケーションにおいて、さらに小さなピクセルピッチとより純粋な色を要求します。