SMD LED LTST-C191KSKT-5A データシート - 0.55mm高さ - 順電圧2.0V - 黄色 - 消費電力75mW - 技術文書

1. 製品概要

LTST-C191KSKT-5Aは、現代のスペース制約のある電子機器アプリケーション向けに設計された表面実装デバイス（SMD）LEDです。その主なポジショニングは、高輝度で超小型のインジケータまたはバックライト光源としての役割です。この部品の核心的な利点は、わずか0.55mmという非常に低いプロファイルにあり、垂直方向のクリアランスが重要なアプリケーション、例えば超薄型の民生電子機器、ウェアラブルデバイス、高度なディスプレイパネルなどに適しています。

ターゲット市場には、信頼性が高く明るく小型化された状態表示灯を必要とするオフィス機器、通信機器、家電製品のメーカーが含まれます。本製品はRoHS指令に準拠しており、有害物質規制に関する国際的な環境基準を満たしています。8mm幅のエンボスキャリアテープに巻かれ、直径7インチのリールに収められており、高速自動実装ラインとの完全な互換性があり、大量生産の効率性に不可欠です。

2. 技術パラメータの詳細な客観的解釈

2.1 測光および光学特性

このLEDは、高効率の黄色光を生成することで知られるAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）チップを採用しています。標準試験電流（IF）5mA、周囲温度（Ta）25°Cにおいて、光度（Iv）は最小11.2ミリカンデラ（mcd）から最大45.0 mcdの範囲にあり、参考値として代表値が提供されています。この広い範囲は、後述するビニングシステムによって管理されています。視野角（2θ1/2）は130度と規定されており、広範囲の照明や広い角度からの視認性を必要とするアプリケーションに適した非常に広い発光パターンを示しています。

知覚される色を定義する主波長（λd）は、5mA時で587.0 nmから594.5 nmの間であり、確実に黄色スペクトル内に位置します。ピーク発光波長（λp）は代表値で588 nmです。スペクトル半値幅（Δλ）は約15 nmであり、スペクトルの広がりが最小限の比較的純粋な色の発光を示しています。

2.2 電気的特性

5mA時の順電圧（VF）は代表値で2.00V、許容範囲は1.70Vから2.30Vです。このパラメータは、適切な電流制限を確保するための回路設計において極めて重要です。絶対最大定格の直流順電流は30 mAですが、信頼性の高い長期動作のためには、試験条件である5mA以下で駆動することが標準です。パルス条件下（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）では、80 mAのピーク順電流が許容されます。逆電圧定格は5Vであり、誤った逆バイアスに対する標準的な保護レベルです。このデバイスは、5V逆バイアス時で最大10 μAの低い逆電流（IR）と、0V、1MHz時で代表値40 pFの静電容量（C）を有しています。

2.3 熱および電力特性

最大消費電力は75 mWと定格されています。このパラメータは、デバイスを損傷することなく光と熱に変換できる総電気電力（VF * IF）を定義します。データシートでは、順電流に対して50°Cから始まる0.4 mA/°Cのディレーティング係数が規定されています。これは、50°Cを超える摂氏1度ごとに、過熱を防ぎ寿命を確保するために、許容される最大連続順電流を0.4 mA減らさなければならないことを意味します。動作および保管温度範囲は-55°Cから+85°Cであり、広い環境範囲にわたる堅牢な性能を示しています。

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は主要なパラメータに基づいてビン（区分）に分類されます。これにより、設計者は色や輝度の均一性に関する特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択することができます。

3.1 順電圧ビニング

順電圧は、E2（1.70V - 1.90V）、E3（1.90V - 2.10V）、E4（2.10V - 2.30V）の3つのコードにビニングされます。各ビンには±0.1Vの許容差が適用されます。複数のLEDを共通の電圧源から並列に駆動する場合、同じ電圧ビンからLEDを選択することで、一貫した輝度を維持するのに役立ちます。

3.2 光度ビニング

光度は、L（11.2 - 18.0 mcd）、M（18.0 - 28.0 mcd）、N（28.0 - 45.0 mcd）の3つのビンに分類されます。各ビンには±15%の許容差が適用されます。このビニングは、複数のインジケータ間で均一な知覚輝度が重要なアプリケーションにおいて極めて重要です。

3.3 主波長ビニング

黄色は、主波長ビンJ（587.0 - 589.5 nm）、K（589.5 - 592.0 nm）、L（592.0 - 594.5 nm）によって制御されます。各ビンの許容差は±1 nmです。この精密な制御により、異なる製造ロット間やLEDアレイ内での色のばらつきを最小限に抑えることが保証されます。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（図1、図6）が参照されていますが、その典型的な挙動は、半導体物理学と提供されたパラメータに基づいて記述することができます。

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

AlInGaPチップは、順電圧が電流に対して対数的に増加する特性のI-V曲線を示します。5mA時の代表的なVFである2.0Vは、重要な動作点です。より高い電流でLEDを駆動すると、VFはわずかに増加し（最大2.3Vに向かって）、光出力は大幅に増加しますが、消費電力と接合温度も増加するため、絶対最大定格内で管理する必要があります。

4.2 温度特性

LEDの光度は、一般に接合温度が上昇すると減少します。ディレーティング仕様（50°C以上で0.4 mA/°C）は、この熱的挙動の直接的な結果です。高い周囲温度や過剰な駆動電流による自己発熱は、光出力を減少させ、限界を超えると劣化を加速させる可能性があります。

4.3 スペクトル分布

スペクトル出力は588 nm（ピーク）を中心とし、15 nmの狭い半値幅を持ちます。これにより、飽和した黄色が得られます。主波長は駆動電流や温度の変化によってわずかにシフトする可能性がありますが、ビニングシステムにより最終的な色が指定された狭いバンド内に収まることが保証されます。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 物理的寸法

このLEDは、業界標準のEIAパッケージフットプリントを備えています。重要な寸法は高さ0.55mmであり、これが超薄型という特性を定義しています。データシートの詳細な機械図面には、PCBランドパターン設計のための長さ、幅、その他の重要な寸法がすべてミリメートル単位で提供されており、特に記載のない限り標準公差は±0.10 mmです。

5.2 はんだパッド設計

データシートには、推奨されるはんだパッド寸法が含まれています。これらの推奨事項に従うことは、リフロー工程中に信頼性の高いはんだ接合を達成し、適切な機械的固定および熱的・電気的接続を確保するために極めて重要です。パッド設計は、部品のサイズと必要なはんだフィレットを考慮しています。

5.3 極性識別

この部品にはアノードとカソードがあります。データシートの図は極性を示しており、通常はデバイス自体にマーキングされているか、内部構造や外部形状によって識別可能です。デバイスが機能するためには、組み立て時の正しい極性方向が必須です。

6. はんだ付けおよび組み立てガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

このLEDは、赤外線（IR）および気相リフローはんだ付けプロセスの両方に対応しています。標準プロセスでは、最高温度260°Cを最大5秒間と規定されています。鉛フリー（Pbフリー）プロセスでは、通常、わずかに高いピーク温度や調整されたランプレートを含む、特定のリフロープロファイルが提案されています。これらのプロファイルに従うことで、LEDのエポキシパッケージと半導体ダイへの熱的損傷を防ぎます。

6.2 注意事項および保管条件

LEDは、30°C以下、相対湿度70%以下の環境で保管する必要があります。元の防湿包装から取り出した後は、672時間（28日）以内にリフローはんだ付けを行うべきです。これにより、湿気の吸収を防ぎ、リフロー中にポップコーン現象や剥離を引き起こすのを防止します。保管期間がこれを超える場合は、湿気を除去するためにベーキング処理（例：60°Cで24時間）が推奨されます。

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。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は許容されます。指定されていない化学薬品は、プラスチックレンズやパッケージの完全性を損なう可能性があります。

7. パッケージングおよび注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

本製品は、幅8mmのエンボスキャリアテープに収められ、標準的な直径7インチ（178mm）のリールに巻かれています。各リールには5000個が含まれています。パッケージングはANSI/EIA 481-1-A-1994仕様に準拠しています。トップカバーテープが部品ポケットを密封しています。連続欠品の最大数や残部品の最小梱包数量に関するガイドラインがあります。

7.2 品番構成

品番LTST-C191KSKT-5Aは、特定の製品属性をコード化しています。完全な社内命名ロジックは独自のものですが、通常はシリーズ識別子（LTST）、サイズ/コード（C191）、色/レンズタイプ（KSKT：黄色AlInGaPチップのウォータークリアレンズ）、およびビンまたはバリアント情報（5A）を含みます。

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

このLEDは、高さに制約があるデバイスにおける状態表示灯、ボタンやシンボルのバックライト、パネル照明に最適です。例としては、スマートフォン、タブレット、超薄型ノートパソコン、リモコン、自動車のダッシュボードインジケータ（パネル背面のスペースが限られている場合）、携帯型医療機器などが挙げられます。

8.2 回路設計上の考慮事項

LEDは電流駆動デバイスです。特に複数のLEDを並列接続する場合、均一な輝度を確保するために、各LEDに直列の電流制限抵抗を使用することを強く推奨します。電圧源から直接複数のLEDを並列に駆動すること（個別の抵抗なし）は推奨されません。個々のLED間の順電圧（VF）特性のわずかなばらつきが、電流分担、ひいては輝度に大きな差を生じさせる可能性があるためです。簡単な駆動回路は、電圧源、直列抵抗（R = (Vsource - VF) / IF）、およびLEDで構成されます。

8.3 静電気放電（ESD）保護

このLEDは静電気放電に敏感です。取り扱い上の注意を守る必要があります：接地されたリストストラップと作業台を使用し、部品を静電気防止包装で保管し、プラスチックレンズに蓄積する可能性のある静電気を中和するためにイオナイザーを使用してください。ESDイベントは、即時の故障やデバイスの寿命を短縮する潜在的な損傷を引き起こす可能性があります。

9. 技術比較および差別化

LTST-C191KSKT-5Aの主な差別化要因は、その0.55mmの高さです。標準的なチップLEDの高さが0.6mmや0.8mmであることが多いのと比較して、これは最も薄い設計において大幅な低減を表しています。AlInGaP技術の使用は、同じ色の古い技術（GaP上のGaAsPなど）と比較して、より高い効率と明るい黄色光を提供します。標準的なIRリフロープロセスおよびテープ＆リールパッケージングとの互換性により、先進的な薄型プロファイルにもかかわらず、他のSMD部品と同様に容易に組み立てることができます。

10. 技術パラメータに基づくよくある質問

Q: このLEDを20mAで連続駆動できますか？

A: 絶対最大定格の直流順電流は30 mAなので、20mAは限界内です。ただし、消費電力（P = VF * IF）を確認する必要があります。20mA、代表VF 2.0Vでは、電力は40mWとなり、最大75mWを下回ります。周囲温度を考慮し、動作温度が50°Cを超える場合は電流のディレーティングを適用してください。

Q: なぜ光度の範囲が（11.2から45.0 mcd）と広いのですか？

A: この範囲は、全生産品にわたる総ばらつきを表しています。ビニングシステム（L、M、N）を通じて、メーカーは特定の、より狭い強度ビンからLEDを購入することで、アプリケーションにおける一貫性を確保することができます。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λp）は、スペクトルパワー出力が最大となる波長です。主波長（λd）は、CIE図上の色座標から導出され、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。このような狭帯域スペクトルのLEDでは、これらは非常に近い値になることが多いです。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 5mAまたは同様の低電流での典型的な動作では、消費電力が非常に低いため、専用のヒートシンクは必要ありません。PCB自体がヒートシンクとして機能します。最大定格電流付近で動作させる場合は、PCBレイアウトの熱管理に注意することをお勧めします。

11. 実践的な設計および使用事例

新しいスマートウォッチの状態表示灯を設計することを考えてみましょう。メインボードのZ方向高さは非常に限られています。高さ0.55mmのLTST-C191KSKT-5Aは、薄い拡散層の下に収まります。設計者は、すべての時計ユニットが通知アラート用に一貫した快適な黄色の発光を持つようにするために、M強度ビンとK波長ビンから部品を選択します。3.3Vの電源ラインを使用します。直列抵抗はR = (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260オームと計算されます。標準の270オーム抵抗が選択され、電流は約4.8mAとなり、安全に限界内に収まります。130度の広い視野角により、手首を見たときに様々な角度からインジケータが見えることが保証されます。

12. 動作原理の紹介

LEDは、半導体p-n接合ダイオードです。接合の内蔵電位を超える順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に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。光の色は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決まります。このLEDで使用されているAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）材料系は、黄色光に対応するバンドギャップを持っています。ウォータークリアレンズは通常エポキシ製で、半導体チップ内部で生成された光を効率的に取り出すように設計されています。

13. 技術開発動向

インジケータLEDのトレンドは、より高い効率（電気ワット当たりのより多くの光出力）、より小さなフォームファクタ、より低いプロファイルに向かって続いています。このデバイスの0.55mmの高さは、小型化への継続的な推進を表しています。将来の開発には、さらに薄いパッケージ、LEDパッケージ内へのドライバICの統合（スマートLED）、照明アプリケーション向けの拡張された色域や演色性の向上が含まれる可能性があります。さらに、基板材料とチップ設計の進歩は、高電流時の効率低下（効率ドループ）の低減と、より高い動作温度での信頼性向上を目指しています。進化する環境規制に準拠した鉛フリーおよびハロゲンフリー材料のより広範な採用への推進も、依然として業界の重要な焦点です。