LTST-C193KRKT-5A SMD LED データシート - 外形寸法 1.6x0.8x0.35mm - 順電圧 1.7-2.3V - 赤色 - 50mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本ドキュメントは、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超薄型表面実装チップLED、LTST-C193KRKT-5Aの完全な技術仕様を提供します。本デバイスは、高輝度の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）半導体材料を採用しています。その主な設計目標は、小型化、自動化された組立プロセスとの互換性、および標準動作条件下での信頼性の高い性能です。LEDは、高ボリュームのピックアンドプレース製造を容易にするため、業界標準の8mmテープに実装され、7インチリールに巻かれて供給されます。

2. 詳細技術パラメータ分析

LTST-C193KRKT-5Aの性能は、周囲温度（Ta）25°Cで測定された、電気的、光学的、熱的パラメータの包括的なセットによって定義されます。

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発生する可能性のある応力限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

• 消費電力（Pd）：50 mW。これはパッケージが熱として放散できる最大総電力です。
• ピーク順電流（I_F(PEAK)）：40 mA。この電流は、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。
• 連続順電流（I_F）：20 mA。これはDC動作における最大推奨電流です。
• 逆電圧（V_R）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作温度範囲：-30°C ～ +85°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で機能します。
• 保管温度範囲：-40°C ～ +85°C。
• 赤外線リフローはんだ付け条件：ピーク温度260°Cを最大10秒間耐え、鉛フリー（Pbフリー）組立プロセスに対応しています。

2.2 電気・光学特性

これらのパラメータは、代表的な動作条件（I_F= 5mA, Ta=25°C）における光出力と電気的挙動を定義します。

• 光度（I_V）：最小7.1 mcdから最大45.0 mcdの範囲。実際の値はビンコードによって決定されます（セクション3参照）。光度は、人間の目の明所視（CIE）応答曲線に一致するようにフィルタリングされたセンサーを使用して測定されます。
• 視野角（2θ_1/2）：130度。この広い視野角は、ランバートまたは準ランバート放射パターンを示しており、集光ビームではなく広い照明を必要とするアプリケーションに適しています。
• ピーク発光波長（λ_P）：639 nm。これはスペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：631 nm。CIE色度図から導出されたこの単一波長は、LEDの知覚される色（赤）を最もよく表します。
• スペクトル半値幅（Δλ）：20 nm。これはスペクトル純度を示します。幅が狭いほど、より単色性の高い光源であることを示します。
• 順電圧（V_F):5mA時で1.70 Vから2.30 Vの範囲。特定の範囲は順電圧ビンコードによって定義されます。
• 逆電流（I_R）：逆電圧5V印加時、最大10 μA。

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは主要な性能パラメータに基づいてビンに仕分けされます。LTST-C193KRKT-5Aは二次元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

ユニットは、テスト電流5mAにおける順電圧降下に基づいて仕分けられます。これにより、設計者は、定電圧源で駆動する場合に均一な輝度を得るために類似した電気的特性を持つLEDを選択したり、電流制限抵抗の計算を簡素化したりすることができます。

• ビンコード E2： V_F= 1.70V - 1.90V
• ビンコード E3： V_F= 1.90V - 2.10V
• ビンコード E4： V_F= 2.10V - 2.30V
• 各ビン内の許容差は±0.1Vです。

3.2 光度ビニング

これは主要なビニングパラメータであり、5mA時の光出力によってLEDを分類します。設計者は、特定の輝度要件を満たすビンを選択できます。

• ビンコード K： I_V= 7.1 mcd - 11.2 mcd
• ビンコード L： I_V= 11.2 mcd - 18.0 mcd
• ビンコード M： I_V= 18.0 mcd - 28.0 mcd
• ビンコード N： I_V= 28.0 mcd - 45.0 mcd
• 各ビン内の許容差は±15%です。

完全な型番には、正確な性能グレードを指定するためにこれらのビンコードが通常含まれます。

4. 性能曲線分析

データシートで具体的なグラフデータが参照されていますが、代表的な関係は以下のように説明できます：

• 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）：AlInGaP材料は約1.7-2.3V付近に特徴的なターンオン電圧を示し、その後電流は電圧に対して指数関数的に増加します。安定した発光出力のためには定電流駆動が不可欠です。
• 光度 vs. 順電流：推奨動作範囲（最大20mAまで）では、光度は一般に電流に対して線形的に増加します。最大電流を超えると、効率低下や劣化の加速を引き起こします。
• 光度 vs. 周囲温度：すべてのLEDと同様に、接合温度が上昇すると光出力は減少します。PCB設計における適切な熱管理は、一貫した輝度と長寿命を維持するために重要です。
• スペクトル分布：発光スペクトルは639 nm（ピーク）を中心とし、典型的な半値幅は20 nmで、高効率かつ良好な色飽和度を提供するAlInGaP赤色LEDの特徴です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LTST-C193KRKT-5Aは、超薄型チップスケールパッケージを採用しています。

• パッケージ高さ（H）：最大0.35 mm。この超低プロファイルは、スマートフォン、タブレット、超薄型ディスプレイなどの薄型デバイスでのアプリケーションにおいて重要です。
• フットプリント：パッケージはチップLEDのEIA（Electronic Industries Alliance）標準寸法に準拠しており、標準的なPCBランドパターンおよび自動光学検査（AOI）システムとの互換性を確保しています。

5.2 極性識別とパッド設計

データシートには詳細な寸法図が含まれています。極性は通常、パッケージ上面のマーキングまたは非対称なパッド設計（カソードパッドが大きい、または独特の形状）によって示されます。信頼性の高いはんだ接合の形成とリフロー中の適切な位置合わせを確保するために、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。はんだペースト塗布用の推奨ステンシル厚さは最大0.10mmです。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

本LEDは、特に鉛フリー（Pbフリー）はんだペースト用に設計された赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに対応しています。一般的にJEDEC標準に従う推奨プロファイルが提供されています：

• 予熱：周囲温度から150-200°Cまで上昇。
• ソーク/予熱時間：最大120秒で、フラックスを活性化し、基板温度を均一化します。
• リフロー（液相）：ピーク温度は260°Cを超えてはなりません。
• 液相以上時間（TAL）：はんだの融点以上での時間は制御され、ピーク温度での最大時間は10秒です。
• リフローサイクル数：最大2回。

熱プロファイルは特定のPCB設計、はんだペースト、およびオーブンに依存するため、提供されたプロファイルは目標として使用し、基板レベルの特性評価を行うことを推奨します。

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：パッドごとに最大3秒。
• 回数：1回のみ。繰り返し加熱すると、LEDまたははんだ接合部を損傷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。指定外の化学薬品はプラスチックパッケージを損傷する可能性があります。

• 推奨洗浄剤：エチルアルコールまたはイソプロピルアルコール。
• 手順：はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、LEDを常温で1分未満浸漬します。

6.4 保管および取り扱い

• ESD（静電気放電）対策：LEDはESDに敏感です。取り扱い時にはリストストラップ、静電気防止マット、適切に接地された設備を使用してください。
• 湿気感受性：本パッケージは湿気感受性です。
  • 未開封パッケージ：≤30°C、≤90% RHで保管。1年以内に使用してください。
  • 開封済みパッケージ：防湿バッグから取り出した部品については、保管環境は30°C / 60% RHを超えないようにしてください。IRリフローは672時間（28日）以内に完了することを推奨します。
  • 長期保管/ベーキング：672時間を超えて暴露された場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間のベーキングを行い、リフロー中のポップコーン現象を防止する必要があります。

7. 包装および発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

本製品は自動化組立用に供給されます。

• キャリアテープ幅：8 mm。
• リール直径：7インチ。
• 1リールあたりの数量：5000個。
• 最小発注数量（MOQ）：残数については500個。
• 包装標準：ANSI/EIA-481仕様に準拠。空のポケットはカバーテープで密封されています。
• 品質：テープ内の連続欠品部品の最大数は2個です。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

超薄型プロファイルと高輝度により、本LEDは以下の用途に適しています：

• バックライト：携帯電話、リモコン、ポータブル民生電子機器におけるキーパッド、アイコン、または小型ディスプレイのバックライト。
• 状態表示：様々なデバイスにおける電源、充電、接続、動作状態の表示。
• パネル表示：制御パネル上のボタン、スイッチ、シンボルの照明。
• 民生電子機器：家電、オフィス機器、通信機器における一般的な照明および信号表示。

重要注意：データシートは、これらのLEDが一般的な電子機器を対象としていることを規定しています。故障が生命や健康を危険にさらす可能性のある、例外的な信頼性を必要とするアプリケーション（航空、医療、安全システム）では、設計導入前にメーカーに相談が必要です。

8.2 駆動方法と回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。均一な光度を確保し、損傷を防ぐためには、電圧ではなく制御された電流で駆動する必要があります。

• 定電流駆動：推奨される方法です。専用のLEDドライバICまたはシンプルな電流制限回路を使用してください。
• 電流制限抵抗：電圧源（V_CC）を使用する場合は、直列抵抗（R_S）が必須です。オームの法則を使用して計算します：R_S= (V_CC- V_F) / I_F。ユニット間のばらつきがあってもI_Fが制限値を超えないようにするため、ビンから最大のV_Fを使用してください。
• PWM調光：輝度制御には、パルス幅変調（PWM）が有効です。可視フリッカーを避けるために、周波数は十分に高く（通常>100Hz）してください。

8.3 熱管理

消費電力は低い（最大50mW）ですが、適切な熱設計は寿命を延ばし、色安定性を維持します。

• PCBレイアウト：放熱を助けるために、銅箔に接続されたサーマルリリーフパッドを使用してください。
• 過駆動の回避：最大DC電流（20mA）付近または最大値で動作すると、より多くの熱が発生します。動作電流を減額（例：10-15mA）することで、寿命と信頼性が大幅に向上します。

9. 技術および材料概要

9.1 AlInGaP半導体技術

LTST-C193KRKT-5AはAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）チップを使用しています。この材料システムは、琥珀色、赤色、橙色の波長範囲で高効率のLEDを生成することで知られています。GaAsPなどの旧来の技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率（電気ワットあたりの光出力が大きい）、優れた温度安定性、および優れた長期信頼性を提供します。ウォータークリアのレンズ材料により、チップの本来の色が見え、飽和した赤色の外観が得られます。

10. よくあるご質問 (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（λ_P）：LEDが最も多くの光パワーを放射する単一波長。スペクトルからの物理的測定値です。
主波長（λ_d）：知覚される色を表すCIE色座標から計算された値。単色光源の場合、これらは同一です。スペクトル幅を持つLEDの場合、λ_dは人間の目が色として知覚するものであり、色ビニングに使用される標準パラメータです。

10.2 3.3V電源でこのLEDを直接駆動できますか？

いいえ、直接接続してはいけません。典型的なV_Fが~2.0Vであるため、電流制限抵抗なしで3.3Vに接続すると過剰な電流が流れ、LEDはほぼ瞬時に破壊されます。常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。

10.3 袋を開封後、672時間（28日）のフロアライフがあるのはなぜですか？

プラスチックLEDパッケージは空気中の湿気を吸収します。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、パッケージを割る（ポップコーン現象）可能性のある内部圧力を発生させます。672時間の制限は、このリスクが許容できなくなる前に部品が工場の環境条件（≤30°C/60% RH）に暴露できる時間です。この時間を超える場合は、湿気を除去するためにベーキングが必要です。

10.4 正しいビンコードはどのように選択しますか？

選択はアプリケーションの要件に依存します：

• アレイでの均一な輝度の場合：すべてのユニットに同じ光度ビン（K, L, M, N）を指定してください。シンプルな抵抗駆動方式を使用する場合は、同じ順電圧ビン（E2, E3, E4）も指定することが望ましい場合があります。
• コスト重視のアプリケーションの場合：より広いビン（例：K-N）が許容され、より安価になる場合があります。
• 正確な色要件の場合：主波長仕様が要件を満たしていることを確認してください。データシートには代表値が記載されています。重要な色アプリケーションの場合は、詳細な色度ビニング情報についてメーカーに相談してください。