LTST-C193KRKT-2A SMD LED データシート - 高さ0.35mm - 順電圧1.6-2.2V - 赤色 - 75mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、LTST-C193KRKT-2Aの完全な技術仕様を提供します。これは、最小限の部品高さと信頼性の高い性能を要求する現代の電子機器アプリケーション向けに設計された、高性能表面実装チップLEDです。本デバイスは、明るい赤色光出力を実現するために先進的なAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体技術を利用した超薄型LEDです。その主な設計目標は、光学性能や製造性を損なうことなく、スペースに制約のあるアセンブリへの統合を可能にすることです。

この部品の中核的な利点には、スリムな民生電子機器、ディスプレイ、インジケータ用途にとって重要なパラメータである、0.35mmという極めて低いプロファイルが含まれます。標準的な自動実装ラインおよび大量リフローはんだ付けプロセス（赤外線（IR）および気相法の両方を含む）との互換性を確保するよう設計されています。本製品はグリーン製品に分類され、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、環境配慮型設計およびグローバル市場に適しています。

1.1 主な特徴とターゲット市場

LTST-C193KRKT-2Aは、その用途領域を定義するいくつかの主要な特徴によって特徴付けられます。AlInGaPチップの使用はその性能の中心であり、赤色発光用の従来のLED材料と比較して、より高い発光効率と優れた温度安定性を提供します。パッケージはEIA（Electronic Industries Alliance）規格に準拠して標準化されており、業界の設計ライブラリおよび実装装置との幅広い互換性を保証します。

このLEDのターゲット市場は、幅広い電子機器に及びます。主な用途は、ステータス表示、ボタンのバックライト、または機能照明が必要なオフィスオートメーション機器（プリンタ、スキャナ、コピー機）、通信機器（ルータ、モデム、スイッチ）、および家電製品に見られます。その薄型プロファイルは、特に携帯機器、モニターやテレビの超薄型ベゼル、およびZ方向高さが重要な設計制約となるあらゆるアプリケーションにおいて魅力的です。自動実装およびリフローはんだ付けとの互換性により、大量生産、コスト効率の高い製造に理想的です。

2. 詳細な技術パラメータ分析

信頼性の高い回路設計およびシステム統合のためには、電気的、光学的、熱的パラメータを徹底的に理解することが不可欠です。特に断りのない限り、すべての仕様は周囲温度（Ta）25℃で定義されています。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、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。これらは動作条件ではありません。

• 許容損失（Pd）：75 mW。これは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、半導体接合部およびエポキシレンズへの熱損傷のリスクがあります。
• 順方向直流電流（IF）：30 mA。印加可能な最大連続順方向電流です。パルス動作では、特定の条件下（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）で、より高いピーク順方向電流80 mAが許容されます。
• 順方向電流の温度低減率：25℃から0.4 mA/℃の線形低減。これは熱管理における重要なパラメータです。周囲温度が25℃を超えて上昇すると、最大許容連続電流を低減しなければなりません。例えば、50℃では、最大電流は 30 mA - [0.4 mA/℃ * (50-25)℃] = 20 mA となります。
• 逆電圧（VR）：5 V。これより大きい逆バイアス電圧を印加すると、接合部破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作・保管温度範囲：-55℃ から +85℃。この広い範囲により、過酷な環境下での信頼性が確保されます。
• はんだ付け耐熱性：本デバイスは、260℃で5秒間のフローはんだ付け、260℃で5秒間のIRリフロー、215℃で3分間の気相リフローに耐えることができます。これらのパラメータは、組立プロセスウィンドウを定義する上で極めて重要です。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、通常動作条件下でのLEDの代表的な性能を定義します。

• 光度（Iv）：試験電流（IF）= 2 mAにおいて、最小1.80 mcdから最大11.2 mcdの範囲です。特定ユニットの実際の強度は、そのビンコードによって決定されます（セクション3参照）。測定には、CIEの明所視応答曲線に近似するフィルタをかけたセンサが使用されます。
• 指向角（2θ1/2）：130度。これは、中心軸（0度）での光度値の半分に低下する全角度です。このような広い指向角は、集光ビームではなく、広く拡散した照明を必要とするアプリケーションに適しています。
• ピーク波長（λP）：639 nm。これはスペクトルパワー出力が最大となる波長です。赤色光の知覚される色調を定義します。
• 主波長（λd）：629 nm。CIE色度図から導出され、人間の目が知覚する色を最もよく表す単一波長です。赤色AlInGaP LEDでは、通常、ピーク波長よりわずかに短くなります。
• スペクトル半値幅（Δλ）：20 nm。これは発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。値が小さいほど、より単色性の高い光源であることを示します。
• 順電圧（VF）：IF = 2 mAにおいて、1.60 V から 2.20 V。これは動作時のLED両端の電圧降下です。電流制限回路の設計に極めて重要です。この変動は、通常の半導体製造公差によるものです。
• 逆電流（IR）：VR = 5 Vにおいて、最大10 μA。これは、デバイスが最大定格内で逆バイアスされたときに流れる小さなリーク電流です。
• 静電容量（C）：VF = 0V、f = 1 MHzにおいて、標準40 pF。この寄生容量は、高周波スイッチングアプリケーションに関連する可能性があります。
• ESD耐圧（HBM）：1000 V。この人体モデル定格は、LEDの静電気放電に対する感度を示します。中程度の感度に分類されます。適切なESD取り扱い手順が必須です。

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は性能ビンに仕分けられます。LTST-C193KRKT-2Aは、主に光度に対してビニングシステムを使用しています。

光度は、IF = 2 mAの標準試験条件で測定されます。ユニットは以下のビンに仕分けられます：

• ビン G：1.80 mcd（最小） から 2.80 mcd（最大）
• ビン H：2.80 mcd から 4.50 mcd
• ビン J：4.50 mcd から 7.10 mcd
• ビン K：7.10 mcd から 11.20 mcd

各ビンの限界値には+/-15%の公差が適用されます。このビニングにより、設計者はアプリケーションに必要な保証された最低輝度を持つLEDを選択でき、特に複数のLEDを並べて使用する場合の最終製品の外観の一貫性を確保できます。色合わせが重要なアプリケーションでは、データシートが主に強度ビンを詳細に説明しているため、特定の色度ビニング情報についてはメーカーに問い合わせることを推奨します。

4. 性能曲線分析

データシートは表形式のデータを提供しますが、特性曲線を通じてパラメータ間の関係を理解することは、堅牢な設計にとって不可欠です。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

順方向電流（IF）と順方向電圧（VF）の関係は非線形で本質的に指数関数的であり、ダイオードに典型的です。2mAでの指定VF範囲1.6V-2.2Vは、重要な動作点を提供します。設計者は、所定の電流に対してVFが温度の上昇とともに減少する（負の温度係数）ことに注意する必要があり、適切に考慮されない場合、単純な抵抗制限回路で流れる電流に影響を与える可能性があります。

4.2 光度 vs. 順方向電流

光出力（光度）は、代表的な動作範囲内では順方向電流にほぼ比例します。ただし、効率（ルーメン毎ワット）は特定の電流でピークに達し、その後、熱的および電気的効果により低下する可能性があります。推奨DC電流以下で動作させることで、最適な効率と長寿命を確保します。

4.3 温度依存性

LEDの性能は温度に大きく影響されます。主な影響には以下が含まれます：

• 光度：接合温度が上昇すると出力が減少します。順方向電流の低減率は、輝度と信頼性を維持するためにこの熱効果を管理することに直接関連しています。
• 順電圧：VFは通常、温度の上昇とともに減少します（負の温度係数）。
• 波長：ピーク波長および主波長は、温度の上昇とともにわずかに（通常はより長い波長に）シフトし、精密アプリケーションでの色知覚に影響を与える可能性があります。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と極性

LEDは非常にコンパクトな表面実装パッケージに収められています。決定的な機械的特徴は、わずか0.35 mmの高さです。詳細な寸法図（長さ、幅、光学レンズの位置を含む）がデータシートに提供されています。パッケージは標準的なチップLEDのフットプリントに従います。極性は、パッケージ上のマーキングまたは面取りされたコーナーによって示されます。組立時の正しい向きは重要であり、逆バイアスを印加するとデバイスが損傷する可能性があります。

5.2 推奨はんだパッド設計

リフロー時の信頼性のあるはんだ接合と適切な位置合わせを確保するために、特定のはんだパッドレイアウト（ランドパターン）が提案されています。データシートにはこれらの寸法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（部品の一端がパッドから浮き上がる現象）や位置ずれなどの問題を防ぐのに役立ちます。はんだペーストの堆積量を制御するために、推奨ステンシル厚さは最大0.10mmと指定されています。

6. はんだ付け・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

データシートには、通常（スズ-鉛）はんだプロセス用と無鉛はんだプロセス用の2つの推奨赤外線（IR）リフロープロファイルが提供されています。無鉛プロファイルは通常、SAC（Sn-Ag-Cu）などの無鉛合金のより高い融点に対応するため、より高いピーク温度（例：260℃）を持ちます。両方のプロファイルには、以下の重要なパラメータが含まれます：

• プリヒート/ランプアップ：基板と部品を徐々に温度まで上げる制御された加熱段階で、熱衝撃を最小限に抑え、はんだペーストの飛散を防止します。
• ソーク/プリリフロー：はんだペースト中のフラックスの活性化と揮発分の除去、およびアセンブリ全体の温度均一化を可能にする温度プラトーです。
• リフロー/ピーク：温度がはんだの液相点を超え、はんだが溶けてパッドと部品端子をぬれ、適切な金属接合を形成します。液相点以上の時間（TAL）とピーク温度は、LEDの耐性（最大260℃で5秒）内で制御する必要があります。
• 冷却：接合部を固化させ、熱応力を最小限に抑えるための制御された冷却です。

6.2 保管および取り扱い上の注意

はんだ付け性を維持するためには、適切な保管が不可欠です。元の防湿包装から取り出されたLEDは吸湿性があり、湿気を吸収する可能性があります。ドライパックの外で長期間（672時間または28日以上）保管した場合は、リフロー前にベーキング（例：60℃で24時間）を行い、湿気を除去し、高温はんだ付けプロセス中のポップコーン現象やパッケージのひび割れを防止する必要があります。長期保管には、乾燥剤入りまたは窒素雰囲気の密閉容器を使用してください。

6.3 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。過酷または未指定の化学薬品は、エポキシレンズ材料を損傷し、曇り、ひび割れ、または変色を引き起こす可能性があります。

7. パッケージングおよび発注情報

LTST-C193KRKT-2Aは、自動組立用の業界標準パッケージで供給されます。

• テープ＆リール：部品はエンボス加工されたキャリアテープに配置され、カバーテープで密封されます。テープ幅は8mmです。
• リールサイズ：直径7インチ。
• 1リールあたりの数量：5000個。
• 最小発注数量（MOQ）：端数数量の場合、500個。
• パッケージング規格：ANSI/EIA-481-1-A仕様に準拠しており、実装機の標準テープフィーダーとの互換性を保証します。

型番LTST-C193KRKT-2A自体が特定の製品属性をコード化していますが、完全な命名規則の詳細は通常、別の製品選択ガイドに記載されています。

8. アプリケーション設計推奨事項

8.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。駆動回路の最も重要な側面は電流制御です。直列抵抗器は最も一般的な方法ですが、その設計には注意が必要です。

直列抵抗器（R_S）の計算：

R_S= (V_SUPPLY- V_F) / I_F

ここで：

V_SUPPLY= 電源電圧

V_F= LED順電圧（保守的な設計のため、データシートの最大値2.2Vを使用）

I_F= 希望の順方向電流（≦ 30 mA DCでなければならない）

例：5V電源、目標電流20 mAの場合：

R_S= (5V - 2.2V) / 0.020 A = 140 Ω。最も近い標準値（例：150 Ω）を選択し、結果としてわずかに低い電流になります。

重要な考慮事項 - 並列接続：複数のLEDを単一の電流制限抵抗で直接並列接続することは推奨されません（データシートの回路B）。個々のLED（同じビンからであっても）のI-V特性の自然なばらつきにより、1つのLEDが他のLEDよりも著しく多くの電流を引き、輝度の不均一や1つのデバイスの過負荷を引き起こす可能性があります。推奨される方法は、各LEDに個別の直列抵抗器を使用することです（回路A）。複数のLEDを効率的に駆動するには、定電流ドライバICまたは専用LEDドライバ回路が望ましいです。

8.2 熱管理

低電力であるにもかかわらず、長寿命と安定した性能のためには効果的な熱管理が重要です。0.4 mA/℃の低減率は、LED付近の周囲温度が大幅に上昇することが予想される設計（例：密閉筐体内、他の発熱部品付近）で適用する必要があります。PCBレイアウトで十分な空気流または放熱対策を確保することで、温度上昇を緩和できます。

8.3 ESD保護

ESD耐圧が1000V（HBM）であるため、LEDは一般的な静電気放電による損傷を受けやすいです。ESD保護対策の実施は必須です：

• 接地された作業台、導電性フロアマット、リストストラップを使用してください。
• 部品は静電気防止包装で保管および輸送してください。
• LEDがESDイベントにさらされる可能性のある外部インターフェースに接続されている場合は、PCBに過渡電圧サプレッション（TVS）ダイオードまたは他の保護回路を組み込むことを検討してください。

9. 技術比較と差別化

LTST-C193KRKT-2Aは、主にその超薄型0.35mmプロファイルによって市場で差別化されています。高さが0.6mmまたは1.0mmであることが多い標準的なチップLEDと比較して、これは40-65%の削減を表し、新しい工業デザインの可能性を可能にします。AlInGaP技術の使用は、従来のGaAsP（ガリウムヒ素リン）赤色LEDに比べて、より高い効率（mAあたりのより多くの光出力）、より優れた温度安定性、より鮮やかで真の赤色を提供するという利点があります。無鉛高温リフロープロセスとの互換性により、規制および現代の製造ラインに対して将来性があります。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: このLEDを3.3Vマイコン端子から直接駆動できますか？

A: 可能ですが、計算が必要です。典型的なVFが約1.9Vの場合、電流を制限するために直列抵抗器が必要になります。ただし、マイコン端子自体の仕様を超えずに必要な電流（例：20mA）を供給できることを確認する必要があります。スイッチとしてトランジスタを使用する方が、より安全で柔軟なアプローチとなることが多いです。

Q2: なぜ光度はそのような低い電流（2mA）で規定されているのですか？

A: 2mAは、低電流インジケータLEDの標準試験条件です。異なる製品間の容易な比較を可能にし、基準を提供します。より高い電流では強度は高くなりますが、関係は完全に線形ではなく、効率が低下する可能性があります。

Q3: データシートには広い指向角（130°）が示されています。より集光したビームが必要な場合はどうすればよいですか？

A: この特定のパッケージは広角発光用に設計されています。より狭いビームが必要な場合は、異なるパッケージのLED（例：より小さなレンズまたは内蔵反射器を持つもの）を選択するか、外部の二次光学部品（コリメータレンズなど）を使用する必要があります。

Q4: 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？

A: アプリケーションに必要な最低輝度に基づいて、必要な強度ビン（G、H、J、またはK）を指定してください。例えば、設計が少なくとも5.0 mcdを必要とする場合、ビンJ（4.50-7.10 mcd）またはビンK（7.10-11.20 mcd）を発注する必要があります。標準輝度で発注すると、どのビンでも受け取る可能性があり、製品内で輝度の不一致を引き起こす可能性があります。

11. 実践的な設計と使用例

例1: 携帯機器のステータスインジケータ

薄型のスマートフォンやタブレットでは、ガラスやプラスチックのファシアの後ろのスペースは非常に限られています。このLEDの0.35mmの高さにより、薄い導光板や拡散フィルムの下のメインPCB上に直接配置でき、デバイスの厚さを増やすことなく、充電状態、通知アラート、または静電容量式ボタンのバックライトを表示できます。

例2: メンブレンスイッチのバックライト

メンブレンキーパッドを備えた産業用制御パネルや医療機器では、各キーの下の均一な照明が重要です。複数のLTST-C193KRKT-2A LEDをスイッチパネルの端の周りに配置できます。その広い指向角は、キー領域全体にわたる均一なバックライトの作成に役立ちます。LEDごとの個別抵抗駆動方法により、VFのばらつきに関係なく、すべてのキーが一貫した輝度を持つことが保証されます。

例3: 超薄型ベゼルディスプレイへの統合

現代のモニターやテレビは、わずか数ミリメートルの幅のベゼルを目指しています。このLEDは、ディスプレイパネルの端に沿って走るフレキシブルプリント基板（FPC）に実装でき、アンビエントバイアス照明または控えめな電源インジケータを提供し、スリムなプロファイルを損なうことなく洗練された美学に貢献します。

12. 技術原理の紹介

LTST-C193KRKT-2Aは、AlInGaP半導体技術に基づいています。この材料システムは基板上にエピタキシャル成長されます。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、そこで再結合します。AlInGaPでは、この再結合は主に可視スペクトルの赤から黄橙色の部分で光子（光）の形でエネルギーを放出します。結晶格子中のアルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの特定の比率が、バンドギャップエネルギー、したがって発光波長を決定します。ウォータークリアレンズは通常、発光波長に対して透明なエポキシまたはシリコーンで作られており、光出力パターン（この場合は広い指向角）を形成するように成形されています。

13. 業界動向と発展

インジケータおよび機能照明用LEDのトレンドは、小型化、高効率化、およびより高い統合に向かって続いています。この部品の0.35mmの高さは、より薄いパッケージへの継続的な推進を表しています。将来の発展には、LEDダイが従来のプラスチックパッケージなしで直接実装される、さらに薄いチップスケールパッケージ（CSP）が含まれる可能性があります。自動車および産業用途によって推進される、より高い温度動作条件下でのより高い信頼性と長寿命への強いトレンドもあります。さらに、ディスプレイバックライトや建築照明など、色合わせが重要なアプリケーションでは、正確な色の一貫性とより厳しいビニング公差に対する需要が高まっています。基礎となるAlInGaP技術は、より高い効率のために改良が続けられており、将来の世代では所定の光出力に対する消費電力を削減する可能性があります。