LTST-C191KFKT オレンジ SMD LED データシート - 外形寸法 1.6x0.8x0.55mm - 電圧 2.4V - 電力 75mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C191KFKT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。これは、わずか0.55ミリメートルという非常に低いプロファイル高さを特徴とする、超薄型チップLEDのカテゴリーに属します。この特性により、垂直方向のスペースが限られている薄型の民生電子機器、自動車内装、携帯機器におけるバックライトインジケータ、ステータスランプ、装飾照明に最適な選択肢となります。

このLEDは、発光領域にAlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体材料を採用しています。この技術は、琥珀色から赤橙色のスペクトルにおいて、優れた輝度と色安定性を備えた高効率の光を生成することで知られています。デバイスは、高い光出力と広い視野角を可能にするウォータークリアレンズパッケージに収められています。RoHS（有害物質使用制限）指令に完全に準拠しており、厳しい環境規制を持つ世界市場に適合するグリーン製品として分類されます。

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、小型化と性能の組み合わせに由来します。超薄型0.55mmプロファイルは最も特徴的な点であり、従来のLEDが収まらない製品への設計統合を可能にします。小型でありながら、典型的な値で90ミリカンデラ（mcd）に達する高い光度を発します。パッケージはEIA（エレクトロニクス工業会）標準寸法に準拠しており、大量生産で使用される自動化されたピックアンドプレース装置の広範なエコシステムとの互換性を保証します。さらに、プリント基板（PCB）への表面実装部品の組み立てにおける標準的な方法である、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。この組み合わせは、民生電子機器（スマートフォン、タブレット、ウェアラブル）、自動車のダッシュボードや制御パネルの照明、産業用制御パネル、信頼性が高く明るくコンパクトな光源を必要とする汎用インジケータアプリケーションなどの市場をターゲットとしています。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

このセクションでは、LEDの動作限界と性能を定義する電気的、光学的、熱的パラメータの詳細な分析を提供します。

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値を指定します。通常動作での使用を意図したものではありません。

• 電力損失（Pd）：75 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、半導体接合部の過熱のリスクがあります。
• 直流順方向電流（IF）：30 mA。直流条件下でLEDに印加できる最大連続順方向電流です。
• ピーク順方向電流：80 mA。この高い電流は、パルス条件下、具体的には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。この定格は、マルチプレクシングやPWM（パルス幅変調）調光アプリケーションに関連します。
• 動作温度範囲：-30°C から +85°C。LEDが仕様通りに動作することが保証される周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲：-40°C から +85°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、無鉛リフローはんだ付けプロセス中にLEDが損傷なく耐えられるピーク温度と時間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、標準周囲温度25°Cで測定され、デバイスの典型的な性能を定義します。

• 光度（Iv）：IF=20mA時、45.0（最小）、90.0（標準）mcd。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ます（セクション3参照）。
• 視野角（2θ1/2）：130度（標準）。これは、光度が中心軸（0度）での値の半分に低下する全角度です。130度の角度は、領域照明や広視野角のインジケータに適した、非常に広く拡散した光放射パターンを示します。
• ピーク発光波長（λP）：611 nm（標準）。LEDの光出力が最大となる特定の波長です。このオレンジLEDの場合、可視スペクトルのオレンジ～赤の部分に該当します。
• 主波長（λd）：605 nm（標準）。これはCIE色度図から導出され、光の知覚される色を最もよく表す単一波長です。色指定のための重要なパラメータです。
• スペクトル半値幅（Δλ）：17 nm（標準）。これは、発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。17nmの値はAlInGaP LEDに典型的で、飽和したオレンジ色をもたらします。
• 順方向電圧（VF）：IF=20mA時、2.0（最小）、2.4（標準）V。指定された電流が流れているときのLED両端の電圧降下です。これは電流制限回路を設計する上で重要です。
• 逆方向電流（IR）：VR=5V時、10 µA（最大）。逆方向電圧が印加されたときに流れる小さなリーク電流です。最大逆方向電圧（明記されていませんが、通常5V程度）を超えると、即座に損傷を引き起こす可能性があります。

3. ビニングシステムの説明

大量生産における一貫性を確保するため、LEDは性能別にビン（区分）に仕分けられます。データシートには、特に光度に関するビンコードリストが提供されています。

3.1 光度ビニング

光度は、20mA順方向電流という標準試験条件で測定されます。ビンは以下のように定義されます：

• ビンコード P：45.0 mcd（最小）から 71.0 mcd（最大）
• ビンコード Q：71.0 mcd（最小）から 112.0 mcd（最大）
• ビンコード R：112.0 mcd（最小）から 180.0 mcd（最大）
• ビンコード S：180.0 mcd（最小）から 280.0 mcd（最大）

各光度ビンには+/-15%の許容差が適用されます。これは、ビンQと表示されたLEDの実際の光度が約60.4 mcdから128.8 mcdの間にある可能性があることを意味します。設計者は、アプリケーションの輝度レベルを指定する際にこの変動を考慮し、性能を保証するために選択したビンの最小値を基準に設計することが一般的です。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（例：図1、図6）が参照されていますが、その典型的な挙動は技術に基づいて説明できます。

4.1 電流対電圧（I-V）特性

すべてのダイオードと同様に、LEDは非線形のI-V曲線を持ちます。順方向電圧閾値（AlInGaPの場合約1.8-2.0V）以下では、ほとんど電流は流れません。電圧がVF（標準2.4V）に近づき超えると、電流は指数関数的に増加します。これが、LEDを電流源で駆動するか、直列の電流制限抵抗を介して電圧源で駆動しなければならない理由です。電圧の小さな変化が、大きく、破壊的となる可能性のある電流の変化を引き起こすからです。

4.2 光度対順方向電流

光出力（光度）は、広い範囲で順方向電流にほぼ比例します。ただし、チップ内での発熱増加により、非常に高い電流では効率が低下する可能性があります。定格20mAの試験条件は、輝度、効率、信頼性をバランスさせる標準的なポイントです。

4.3 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。接合温度が上昇すると：

• 順方向電圧（VF）：わずかに低下します。
• 光度（Iv）：低下します。AlInGaP LEDは他のいくつかのタイプよりも熱消光が少ないですが、出力は温度上昇とともに依然として低下します。
• 主波長（λd）：わずかにシフトする可能性があり、通常はより長い波長側（赤方偏移）に移動します。

5. 機械的・パッケージ情報

LTST-C191KFKTは、標準的なチップLEDパッケージフォーマットを使用しています。

5.1 パッケージ寸法

主要な寸法は次の通りです：長さ：1.6mm、幅：0.8mm、高さ：0.55mm。特に断りのない限り、すべての公差は通常±0.10mmです。パッケージ底部にははんだ付け用の2つの金属化端子（アノードとカソード）があります。極性は通常、パッケージ上部のマーキングまたは面取りされたコーナーで示されます。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

データシートには、PCB用の推奨ランドパターン（はんだパッド）設計が含まれています。このガイドラインに従うことは、信頼性の高いはんだ接合を実現し、トゥームストーニング（一端が浮き上がる現象）を防止し、自動組み立て中の適切な位置合わせを確保するために重要です。パッド設計は、必要なはんだフィレットを考慮し、2つの密接に配置された端子間のはんだブリッジを防止します。

6. はんだ付け・組み立てガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

このLEDは、SMD組み立ての標準である赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに対応しています。無鉛はんだ（SnAgCu）のJEDEC標準に準拠した推奨プロファイルが提供されています。主要なパラメータは以下の通りです：

• プリヒート：150-200°Cで基板と部品を徐々に加熱し、フラックスを活性化させ、熱衝撃を最小限に抑えます。
• プリヒート時間：最大120秒。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間：はんだが溶融している時間で、通常60-90秒、260°Cでのピークは最大10秒です。

6.2 手はんだ付け

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：

• はんだごて温度：最大300°C。
• はんだ付け時間：接合部あたり最大3秒。
• 制限：プラスチックパッケージや内部ワイヤーボンドへの熱ダメージを防ぐため、はんだ付けサイクルは1回のみが推奨されます。

6.3 洗浄

指定された洗浄剤のみを使用してください。指定外の化学薬品は、プラスチックレンズやエポキシ封止材を損傷する可能性があります。はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、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ます。

6.4 保管と取り扱い

LEDは湿気に敏感なデバイス（MSD）です。パッケージは乾燥剤とともに密封されています。開封後は、制御された湿度（<60% RH）下で672時間（28日）以内に使用するか、使用前に吸収した湿気を除去するためにベーキングする必要があります。吸湿したままリフローするとポップコーン現象（パッケージのひび割れ）を引き起こす可能性があります。静電気による損傷を防ぐため、接地リストストラップやワークステーションの使用など、適切なESD（静電気放電）対策が必須です。

7. パッケージングと発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

LEDは、自動組み立てを容易にするため、産業標準のエンボス加工キャリアテープに巻かれた7インチ（178mm）直径のリールで供給されます。

• ポケットピッチ：標準8mmテープ。
• リールあたりの数量：5000個。
• 最小発注数量（MOQ）：残数については500個。
• カバーテープ：空のポケットはトップカバーテープで密封されています。
• 欠品ランプ：仕様（ANSI/EIA 481）により、連続して最大2個までのLED欠品が許容されます。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• ステータスインジケータ：超薄型ノートPC、タブレット、スマートフォンにおける電源、接続状態、バッテリー充電、モード表示。
• バックライト：自動車ダッシュボード、産業用制御パネル、医療機器上のメンブレンスイッチ、キーパッド、アイコンの照明。
• 装飾照明：薄型フォームファクターが不可欠な民生電子機器におけるアクセント照明。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動：LEDは電流駆動デバイスです。電圧源から駆動する場合は、常に直列の電流制限抵抗を使用してください。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、Vccは電源電圧、VFはLED順方向電圧、IFは所望の順方向電流（例：20mA）です。
• 並列接続：単一の電流源から複数のLEDを直接並列に接続することは避けてください。個々のLED間のVFのわずかなばらつきが、深刻な電流不均衡を引き起こし、1つのLEDがほとんどの電流を消費して故障する可能性があります。各LEDに個別の電流制限抵抗を使用するか、複数チャネルを持つ専用のLEDドライバICを使用してください。
• 熱管理：PCBレイアウトが十分な放熱対策を提供していることを確認してください。電力は低い（最大75mW）ですが、高温環境での連続動作は光出力と寿命を低下させる可能性があります。LEDを他の発熱部品の近くに配置しないでください。

9. 技術比較と差別化

LTST-C191KFKTの主な差別化点は、その超薄型0.55mmプロファイルにあります。通常の高さが0.6-0.8mmである標準的な0603や0402パッケージLEDと比較して、このデバイスは高さを約30%削減しています。これは、ますます薄くなる電子製品のトレンドにおいて決定的な利点です。AlInGaP技術の使用は、GaAsPなどの古い技術と比較して、オレンジ/琥珀色の範囲でより高い効率と優れた色安定性を提供します。さらに、標準的なIRリフローおよびピックアンドプレースプロセスとの互換性は、一部の特殊な超薄型部品とは異なり、特別な装置や手順を必要とせずに既存の大量生産ラインに統合できることを意味します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

10.1 このLEDを30mAで連続駆動できますか？

直流順方向電流の絶対最大定格は30mAですが、標準試験条件および典型的な動作点は20mAです。30mAで連続動作すると、より多くの熱が発生し、発光効率と長期信頼性が低下する可能性があります。最適な性能と寿命のためには、一般的に20mA以下で設計することを推奨します。

10.2 なぜ光度仕様（45-280 mcd）にこれほど広い範囲があるのですか？

この範囲は、すべてのビンコード（PからS）にわたる総ばらつきを表しています。特定の注文は単一のビン（例：ビンQ: 71-112 mcd）に対して行われます。ビニングシステムにより、メーカーは性能別に部品を仕分け、顧客はアプリケーションとコスト要件に合った輝度グレードを選択できます。発注時には常に希望のビンコードを指定してください。

10.3 ピーク波長（611nm）と主波長（605nm）の違いは何ですか？

ピーク波長（λP）は、光出力が最も高い物理的な波長です。主波長（λd）は、人間の色知覚（CIE図）に基づいて計算された値で、知覚される色に最もよく一致します。LEDのような単色光源では、これらはしばしば近い値になりますが、設計目的でLEDの色を指定するために使用される標準パラメータはλdです。

11. 実践的な設計と使用事例

シナリオ：薄型Bluetoothスピーカーのステータスインジケータの設計設計では、ペアリングモードを示す低消費電力のオレンジLEDが必要です。前面グリルの裏側の利用可能スペースはわずか0.6mmです。標準的なLEDは収まりません。高さ0.55mmのLTST-C191KFKTが選択されました。回路は3.3VマイクロコントローラのGPIOピンを使用します。直列抵抗は次のように計算されます：R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45オーム。標準的な47オーム抵抗が選択され、電流は約19mAになります。PCBランドパターンはデータシートの推奨に従って設計されます。LEDは、オーディオアンプICからの熱が最小限の場所に配置されます。選択されたビンコードはQで、ビン範囲の下限でも十分な輝度が得られるようにします。組み立てでは、ピーク温度250°Cの標準的な無鉛リフロープロファイルを使用します。

12. 動作原理の紹介

LEDは半導体p-n接合ダイオードです。順方向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接合領域（AlInGaPで作られた活性層）に注入されます。これらの電子と正孔が再結合すると、光子（光）の形でエネルギーを放出します。発光の特定の波長（色）は、活性層で使用される半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決定されます。AlInGaPは、スペクトルの赤、オレンジ、琥珀、黄色の部分に対応する光のバンドギャップを持っています。ウォータークリアエポキシレンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力ビームを形成します。

13. 技術トレンド

インジケータおよびバックライト用LEDのトレンドは、さらなる小型化、高効率化（電気ワットあたりのより多くの光出力）、および演色性と一貫性の向上に向かって続いています。また、内蔵の電流制限抵抗やドライバICを備えたLEDなど、統合化への動きもあります。超薄型アプリケーションでは、本質的には保護コーティングを施した裸の半導体ダイであるチップスケールパッケージ（CSP）LEDが、パッケージサイズと高さを削減する次のフロンティアを表しています。しかし、LTST-C191KFKTのようなデバイスは、現在の幅広いアプリケーションにおいて、極端な小型化、製造可能性、信頼性、コストの間で優れたバランスを提供します。