LTST-C194KSKT イエローSMD LED データシート - 外形寸法 1.6x0.8x0.3mm - 順電圧 2.4V - 電力 75mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C194KSKT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デバイス（SMD）発光ダイオード（LED）です。これは超薄型チップLEDのカテゴリーに属し、わずか0.30 mmという非常に低いプロファイルを特徴とします。この特性は、超薄型ディスプレイ、モバイルデバイス、バックライトモジュールなど、部品の高さが重要な設計要素となるアプリケーションにおいて理想的な選択肢となります。

本デバイスは、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。この材料系は、琥珀色から赤色スペクトルにおいて高効率の発光を実現することで知られています。この特定モデルでは、黄色光を発するように設計されています。LEDはウォータークリアレンズパッケージに収められており、最大限の光取り出し効率と広い視野角を実現します。業界標準の8mmテープに実装され、7インチ径リールに供給されるため、量産で使用される高速自動実装機との完全な互換性があります。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、超薄型フォームファクタとAlInGaPチップ技術による高輝度出力を兼ね備えている点です。RoHS（有害物質の使用制限）指令への準拠により、厳しい環境規制を持つ世界市場に適したグリーン製品となっています。また、表面実装技術（SMT）組立ラインで標準的な赤外線（IR）および気相リフローを含む一般的なはんだ付けプロセスとの互換性も考慮されています。

ターゲット市場は、幅広い民生用および産業用電子機器を含みます。主なアプリケーションとしては、状態表示、キーパッドやアイコンのバックライト、パネル照明、そして最小限の厚さが最重要視されるデバイス内の装飾照明などが挙げられます。自動実装機との互換性により、大量生産にも適しています。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、標準試験条件下（Ta=25°C）で定義されたLEDの主要性能パラメータについて、詳細かつ客観的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ておらず、回路設計では避けるべきです。

• 電力損失（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。これを超えると過熱や半導体接合部の加速劣化を引き起こす可能性があります。
• 直流順電流（IF）：30 mA。印加可能な最大連続順電流です。データシートでは、周囲温度25°Cを超えると0.4 mA/°Cのデレーティング係数が指定されており、動作環境が高温になるほど許容連続電流は減少することを意味します。
• ピーク順電流：80 mA。これは過熱なしにより高い光出力を短時間達成するために、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。
• 逆電圧（VR）：5 V。これより大きい逆電圧を印加すると、LED接合部の破壊や不可逆的な損傷を引き起こす可能性があります。
• 動作・保管温度範囲：-55°C から +85°C。これは信頼性のある動作および非動作時の保管における環境限界を定義します。
• はんだ付け耐熱温度：本デバイスは、ピーク温度260°Cで5秒間のウェーブまたはIRリフローはんだ付け、および215°Cで3分間の気相はんだ付けに耐えることができます。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、順電流（IF）20 mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：最小28.0 mcdから最大180.0 mcdの範囲です。特定ユニットの実際の値は、割り当てられたビンコードに依存します（セクション3参照）。光度は、人間の目の明所視応答（CIE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（2θ1/2）：130度。これは、中心軸で測定された光度の値が半分に低下する全角度です。このような広い視野角は、ウォータークリアで拡散されていないレンズの特徴であり、広範囲の照明を提供します。
• ピーク発光波長（λP）：588 nm。これはスペクトルパワー出力が最も高くなる波長です。
• 主波長（λd）：587.0 nm から 597.0 nm。これは、色（この場合は黄色）を定義する人間の目が知覚する単一波長です。これはCIE色度座標から導出されます。ユニットはこの範囲内でビニングされます。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm。これはスペクトル純度を示し、最大パワーの半分における発光スペクトルの幅を測定します。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）：代表値2.00V、20 mA時最大2.40V。これはLEDが動作しているときの両端の電圧降下です。
• 逆電流（IR）：5V逆バイアス印加時、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は主要な光学パラメータに基づいてビンに仕分けられます。LTST-C194KSKTは二次元ビニングシステムを使用しています。

3.1 光度ビニング

LEDは、20mA時のミリカンデラ（mcd）で測定された4つの光度ビン（N, P, Q, R）に分類されます。各ビンには最小値と最大値があり、各ビン内で+/-15%の許容差が認められています。例えば、ビン'R'のユニットは、112.0 mcdから180.0 mcdの間の光度を持ちます。設計者は、複数のLED間で均一な輝度が重要な場合、このばらつきを考慮する必要があります。

3.2 主波長ビニング

同様に、LEDは色の一貫性を制御するために4つの波長グループ（J, K, L, M）にビニングされます。主波長は全ビンを通じて587.0 nmから597.0 nmの範囲です。各特定のビン（例：ビン'K'は589.5 nmから592.0 nmをカバー）は、より厳密な+/- 1 nmの許容差を持ちます。これにより、特定のロット内のすべてのLEDが非常に類似した黄色の色調を持つことが保証されます。

4. 性能曲線分析

データシート（図1、図6）で特定のグラフ曲線が参照されていますが、その意味合いはLED技術において標準的なものです。設計者は以下の一般的な関係性を期待できます：

• IV曲線（電流対電圧）：順電圧（VF）は正の温度係数を持ち、またより高い順電流でわずかに増加します。非線形であり、より線形になる前にターンオン・ニーを示します。
• 光度対順電流：光出力は、ある点までは順電流にほぼ比例しますが、その後は加熱効果により効率が低下する可能性があります。
• 光度対温度：AlInGaP LEDの光出力は、一般に接合温度が上昇すると減少します。これは高信頼性または高出力駆動アプリケーションにおいて重要な考慮事項です。
• スペクトル分布：発光スペクトルは、指定された15 nmの半値幅を持つピーク波長（588 nm）を中心としており、黄色の色点を定義します。

5. 機械的・パッケージング情報

5.1 デバイス寸法と極性

このLEDはEIA標準パッケージフットプリントに準拠しています。重要な寸法はその高さ0.30 mmです。データシートの詳細な機械図面には、長さ、幅、パッド間隔が示されています。部品には極性マーキング（通常はパッケージ上のカソードインジケータまたはテープの向きによる）があり、正しい動作を確保するために組立時に遵守する必要があります。

5.2 推奨はんだパッド設計

データシートには、PCB設計のための推奨ランドパターン（はんだパッドレイアウト）が含まれています。このパターンに従うことは、リフロー時に信頼性の高いはんだ接合と適切な位置合わせを実現するために重要です。密接に配置されたパッド間のブリッジングを防ぐため、はんだペースト塗布用のステンシル厚さは最大0.10mmを推奨する注記があります。

5.3 テープ＆リールパッケージング仕様

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープ（幅8mm）に実装され、7インチリールに巻かれて供給されます。各リールには5000個が含まれます。パッケージングはANSI/EIA 481-1-A-1994規格に従います。主要仕様は以下の通りです：空のポケットはカバーテープで密封、残りリールの最小梱包数量は500個、リールあたり連続欠品部品は最大2個まで許容。

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

データシートは、2つの推奨赤外線（IR）リフロープロファイルを提供しています：1つは標準的なスズ鉛（SnPb）はんだプロセス用、もう1つは通常SAC（Sn-Ag-Cu）合金を使用する鉛フリー（Pb-free）はんだプロセス用です。鉛フリープロファイルはより高いピーク温度（約260°C）を必要としますが、熱衝撃を最小限に抑えるために、立ち上がり速度と冷却速度を注意深く制御します。プロファイルは、予熱ゾーン、液相線以上の時間、ピーク温度持続時間（例：最大260°Cで5秒間）を定義します。

6.2 保管および取り扱い上の注意

未開封のリールは、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。元の防湿バッグから取り出した後は、672時間（28日）以内に使用し、湿気吸収（リフロー時にポップコーン現象を引き起こす可能性あり）を避けるべきです。この期間を超えて保管する場合は、はんだ付け前に約60°Cで24時間のベーキング（乾燥）が推奨されます。元のバッグ外での長期保管には、乾燥剤入りの密閉容器または窒素パージ環境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。指定外の化学洗浄剤は、プラスチックレンズやパッケージ材料を損傷する可能性があります。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

7.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。最も重要な設計ルールは、常に電流制限機構を使用することです。データシートでは、複数のLEDが電圧源に並列接続されている場合でも、各LEDに直列抵抗を使用することを強く推奨しています（回路モデルA）。これは、LEDの順電圧（VF）がユニットごとにわずかに異なる可能性があるためです。個別の抵抗がないと、VFが低いLEDが不均衡に多くの電流を引き込み、輝度の不均一や過負荷の可能性を引き起こします（回路モデルB）。高精度アプリケーションでは、定電流ドライバが推奨されます。

7.2 静電気放電（ESD）保護

LEDの半導体接合部は、静電気放電による損傷に対して非常に敏感です。データシートは必須のESD対策を概説しています：作業者は接地リストストラップまたは帯電防止手袋を着用すべき、すべての作業台、設備、保管ラックは適切に接地されなければならない、取り扱い中に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すべき。ESD損傷は即座の故障を引き起こさない場合もありますが、寿命の短縮や不安定な性能につながる可能性があります。

7.3 熱管理

小型デバイスではありますが、75mWの電力損失限界と電流デレーティング曲線は、特に高周囲温度環境や最大連続電流近くで駆動する場合に、熱管理が重要であることを示しています。はんだパッド周囲に十分なPCB銅面積を確保することで、放熱を助けることができます。光度と主波長は接合温度によって変化する可能性があるため、安定した熱環境を維持することは、一貫した光学性能に貢献します。

8. 技術比較と差別化

LTST-C194KSKTの主な差別化要因は、AlInGaPイエローLEDカテゴリー内での0.30mmプロファイルです。しばしば高さ0.6mmまたは1.0mmである標準SMD LEDと比較して、これは高さを50-70%削減しています。これは、広い視野角とインジケータ用途に適した輝度レベルを依然として提供しているため、光学性能を大幅に犠牲にすることなく達成されています。標準リフロープロセスとの互換性により、特殊な組立技術を必要とする一部の超薄型デバイスとは異なり、スペースアップグレードシナリオにおいてより厚い部品のドロップイン代替品となります。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを3.3Vまたは5Vのロジック出力から直接駆動できますか？

A: いいえ。直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、3.3V電源、20mA時の代表VF 2.0Vの場合、抵抗値は R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65 オームとなります。標準の68オーム抵抗が適しています。

Q: なぜ光度の範囲（28から180 mcd）がこれほど広いのですか？

A: これは全生産品にわたる総範囲です。特定の注文では、より狭いビン（例：ビン R: 112-180 mcd）を要求することで、アプリケーション内での輝度の一貫性を確保できます。

Q: ウォータークリアレンズは、広く均一なライトバーに適していますか？

A: ウォータークリアレンズは広い視野角（130°）を提供しますが、拡散レンズと比較してより焦点の合ったホットスポットを生成する可能性があります。完全に均一なバーのためには、LEDと組み合わせて二次光学素子や導光板がよく使用されます。

Q: はんだ付けプロファイルグラフはどのように解釈すればよいですか？

A: グラフはY軸に温度、X軸に時間を示しています。線は、LEDパッケージがリフロー炉を通過する際に経験すべき目標温度を定義します。重要なポイントは、最大立ち上がり速度、予熱ソーク温度と持続時間、はんだの融点以上の時間、ピーク温度、最大冷却速度です。

10. 実践的な設計と使用例

例1: ウェアラブルデバイス内の状態表示

スマートウォッチやフィットネストラッカーでは、基板の実装面積と厚さが厳しく制限されています。GPIOピンと直列抵抗を介して10-15 mAで駆動される単一のLTST-C194KSKTは、有意な厚さを追加することなく、明確な通知（充電、メッセージ、バッテリー低下）を提供できます。その広い視野角により、手首上の様々な角度から光が見えることが保証されます。

例2: メンブレンスイッチパネルのバックライト

メンブレンキーパッド付き産業用制御パネルでは、複数のイエローLEDを半透明キーアイコンの下に配置できます。超薄型プロファイルにより、メンブレンシートの後ろの浅いキャビティに収めることが可能です。同じ光度および波長ビン（例：ビン Q、ビン K）のLEDを指定することで、すべてのキー間で一貫した色と輝度を実現できます。

例3: 装飾的エッジ照明

薄型の民生電子機器（例：スピーカー、ルーター）では、これらのLEDを内部エッジに沿って一列に配置し、導光板または拡散板と組み合わせることで、均一な発光アクセントラインを作成できます。0.3mmの高さにより、製品の外殻に極めて近い位置に配置することが可能です。

11. 動作原理の紹介

LTST-C194KSKTにおける発光は、AlInGaP材料で作られた半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスに基づいています。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活性領域に注入され、そこで再結合します。AlInGaPのような直接遷移型半導体では、この再結合イベントによりエネルギーが光子（光）の形で放出されます。放出される光の特定の波長（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定され、これは黄色スペクトル（~588-597 nm）になるように結晶成長プロセス中に設計されます。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、光出力パターンを形成します。

12. 技術トレンドと背景

LTST-C194KSKTの開発は、光エレクトロニクスおよび電子機器製造におけるいくつかの主要なトレンドと一致しています。薄型スマートフォン、タブレット、ウェアラブルに対する消費者の需要によって駆動される、小型化と低プロファイル部品への推進は止みません。AlInGaP技術は、高効率の琥珀色、黄色、赤色LEDに対する支配的な解決策であり続けていますが、蛍光体変換青色LED（pc-LED）の進歩により、一部の黄/緑色アプリケーションに対して代替手段が提供されるようになりました。RoHS準拠とグリーン製造への重点は、今や普遍的な標準です。さらに、詳細なビニングシステムと標準化されたパッケージング（テープ＆リール、EIAフットプリント）は、グローバルサプライチェーンの需要を満たすための、大量、自動化、一貫性のある生産に対する業界の必要性を反映しています。鉛フリーはんだ付けの特定プロファイルの包含は、業界が鉛ベースプロセスから完全に移行したことを強調しています。