LTW-C191TLA SMD LED データシート - 高さ0.55mm - 順電圧3.4V - 白色 - 消費電力70mW - 技術文書

1. 製品概要

LTW-C191TLAは、コンパクトな形状と高輝度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表面実装デバイス (SMD) LEDです。この製品は超薄型チップLEDのカテゴリーに属し、0.55mmという非常に低いプロファイルを特徴としています。InGaN (窒化インジウムガリウム) 技術を利用して白色光を生成し、スペース制約のある設計に適した性能と小型化のバランスを提供します。

このLEDの中核的な利点には、RoHS (有害物質使用制限) 指令への適合が含まれ、環境に優しいグリーンプロダクトとなっています。その超薄型プロファイルにより、ますます薄型化する民生電子機器、ディスプレイのバックライト、およびインジケータアプリケーションへの統合が可能です。パッケージは、7インチ径リールに巻かれた8mmテープ上で供給され、量産で一般的に使用される高速自動実装機との互換性を確保しています。さらに、標準的な赤外線 (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おり、信頼性の高いPCB実装を容易にします。

ターゲット市場は、信頼性が高く明るくコンパクトな光源が不可欠な、民生電子機器 (スマートフォン、タブレット、ウェアラブルなど)、自動車内装照明、一般的なサイン、制御パネルインジケータなど、幅広い産業を含みます。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 絶対最大定格

これらの限界を超えてデバイスを動作させると、永久損傷を引き起こす可能性があります。主要定格は周囲温度 (Ta) 25°Cで規定されています。

• 消費電力 (Pd):70 mW。これは、LEDが劣化することなく熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流 (I_F(PEAK)):100 mA。これは最大許容瞬間電流であり、通常はパルス条件下 (デューティ比1/10、パルス幅0.1ms) で適用されます。連続定格電流よりも大幅に高くなっています。
• 直流順電流 (I_F):20 mA。これは、信頼性の高い長期動作のための推奨最大連続順電流です。
• デレーティング係数:0.25 mA/°C。周囲温度が25°Cを超える場合、過熱を防ぐために、最大許容直流順電流はこの係数で線形的に低減しなければなりません。
• 逆電圧 (V_R):5 V。この値を超える逆バイアス電圧を印加すると、LED接合部を損傷する可能性があります。
• 動作温度範囲:-20°C から +80°C。LEDが正しく機能するように設計された周囲温度範囲です。
• 保管温度範囲:-40°C から +85°C。非動作時の保管温度範囲です。
• 赤外線はんだ付け条件:260°C、10秒間。推奨されるリフロープロファイルの最大ピーク温度と時間です。

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 (Ta=25°C, I_F=10mA) におけるLEDの性能を定義します。

• 光度 (I_V):112.0 - 300.0 mcd (ミリカンデラ)。これは人間の目で見たLEDの知覚される明るさの尺度です。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)。測定はCIEの視感度曲線に従います。
• 指向角 (2θ_1/2):130度。これは光度が最大値 (軸上) の半分に低下する全角です。130度の角度は、広く拡散した光放射パターンを示します。
• 色度座標 (x, y):x=0.31, y=0.32。CIE 1931色度図上のこれらの座標は、発光の白色点 (色) を定義します。±0.01の許容差が適用されます。
• 順電圧 (V_F):2.80 - 3.40 V。10mAで駆動したときのLED両端の電圧降下です。この範囲もビニングの対象となります。
• 逆電流 (I_R):10 μA (最大)。最大逆電圧 (5V) が印加されたときに流れる小さなリーク電流です。

静電気放電 (ESD) 注意:LEDは静電気および電圧サージに敏感です。潜在的なまたは致命的な故障を防ぐために、取り扱いおよび組立中は、接地リストストラップ、帯電防止マット、機器接地の使用を含む適切なESD取り扱い手順が必須です。

3. ビニングシステムの説明

生産における一貫した性能を確保するために、LEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。LTW-C191TLAは3次元のビニングシステムを使用しています。

3.1 順電圧 (V_F) ビニング

LEDは、10mAでの順電圧降下によって分類されます。これは、特に複数のLEDが直列に使用される場合に、一貫した電流駆動回路の設計に役立ちます。

• ビン 2: V_F= 2.8V から 3.0V
• ビン 3: V_F= 3.0V から 3.2V
• ビン 4: V_F= 3.2V から 3.4V

各ビンの許容差は ±0.1Vです。

3.2 光度 (I_V) ビニング

LEDは輝度出力によって選別されます。ビンコードは包装に印字されています。

• ビン R1:112 mcd から 146 mcd
• ビン R2:146 mcd から 180 mcd
• ビン S1:180 mcd から 240 mcd
• ビン S2:240 mcd から 300 mcd

各ビンの許容差は ±15%です。

3.3 色調 (色) ビニング

白色LEDは、色温度 (暖白色、昼白色など) にわずかなばらつきを持つことがあります。これはCIE 1931図上の色度座標 (x, y) によって定義されます。データシートは、特定の座標境界を持ついくつかの色調ビン (A0, B3, B4, B5, B6, C0) を定義しています。色度図上のグラフィカル表現は、これらのビンがカバーする領域を示しています。色調の許容差はx座標、y座標ともに±0.01です。このビニングは、複数のLED間で均一な色見えを必要とするアプリケーションで極めて重要です。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線が参照されていますが (例: 指向角のFig.6、色度のFig.1)、代表的な性能傾向はパラメータから推測できます。

• 電流対光度 (I-V曲線):InGaN LEDの場合、光度は一般に順電流とともに増加しますが、線形ではありません。推奨直流電流 (20mA) を超えて動作させると、効率低下の増加、接合温度の上昇、寿命の短縮につながる可能性があります。
• 温度依存性:LEDの光出力と順電圧は温度に敏感です。接合温度が上昇すると、光度は通常減少し、順電圧はわずかに低下する可能性があります。0.25 mA/°Cのデレーティング係数は、この熱的影響を管理するための直接的な手段です。
• 分光特性:InGaNベースの白色LEDとして、青色発光チップと蛍光体コーティングを組み合わせて白色光を生成している可能性が高いです。色度座標 (x=0.31, y=0.32) は、昼白色または中性白色領域にあると思われる白色点を示唆しています。

5. 機械的仕様と包装情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDはEIA (Electronic Industries Alliance) 標準パッケージフットプリントを備えています。主要な機械的特徴は、0.55mmという超薄型の高さです。詳細な寸法図はデータシートに提供されており、すべての単位はミリメートルです (インチは括弧内に記載)。特に指定がない限り、標準許容差±0.10mm (.004") が適用されます。これらの正確な寸法は、PCBレイアウトおよび自動機械による適切な実装を確保するために重要です。

5.2 パッドレイアウトと極性

データシートには、PCB設計のための推奨はんだ付けパッドレイアウト (ランドパターン) が含まれています。このパターンに従うことで、信頼性の高いはんだ接合部の形成とリフロー中の適切な位置合わせが確保されます。LEDパッケージにはアノードとカソードのマーキングがあります。デバイスが機能するように、組立中に正しい極性を守らなければなりません。パッド設計は、LEDダイからの放熱にも役立ちます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

このLEDは赤外線 (IR) リフロープロセスと互換性があります。推奨される最大条件は、ピーク温度260°C、持続時間10秒以内です。推奨プロファイルには、150-200°Cでの最大120秒までの予熱段階が含まれます。重要な点として、LEDはこれらの条件下で2回を超えるリフローサイクルにさらされてはなりません。はんだごてによる手動はんだ付けの場合、先端温度は300°Cを超えてはならず、接触時間は3秒以内に制限し、1回のみとします。

6.2 保管および取り扱い

湿気感受性:LEDは乾燥剤入りの防湿バッグに包装されています。密封状態では、保管温度は30°C以下、相対湿度90%以下で、1年以内に使用する必要があります。バッグを開封した後は、保管環境は30°C以下、相対湿度60%以下とします。周囲環境に672時間 (28日) 以上さらされた部品は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングして吸収した湿気を除去し、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。

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。LEDを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。指定外の化学洗浄剤は、LEDパッケージやレンズを損傷する可能性があります。

7. 包装および発注情報

標準包装形式は、7インチ (178mm) 径リール上の8mmエンボスキャリアテープです。各リールにはLTW-C191TLA LEDが5000個含まれています。フルリール未満の数量の場合、最小包装数量は500個です。テープおよびリール仕様はANSI/EIA 481-1-A-1994に準拠しています。テープはトップカバーを使用して空のポケットを密封します。包装階層は通常、内箱の中に防湿バッグがあり、それらがマスターカートンに梱包されます。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• バックライト:超薄型ディスプレイ、キーパッド、制御パネルにおけるエッジライト式またはダイレクトライト式バックライトに最適です。
• 状態インジケータ:民生電子機器、ネットワーク機器、産業用制御装置における電源、接続性、状態インジケータ。
• 装飾照明:低プロファイルが重要な家電製品、自動車内装、建築物のアクセント照明。
• 一般照明:低照度の環境照明またはタスク照明用のアレイとして使用できます。

8.2 設計上の考慮点

• 電流制限:常に直列抵抗または定電流ドライバを使用して、順電流を20mA DC以下に制限してください。回路は、使用するLEDの順電圧ビンを考慮に入れる必要があります。
• 熱管理:低電力であるにもかかわらず、特に複数のLEDが密集している場合や高温環境で動作する場合は、PCBが十分な放熱を提供することを確認してください。電流デレーティングガイドラインに従ってください。
• 光学設計:130度の指向角は広い拡散を提供します。集光した光が必要な場合は、二次光学部品 (レンズ、導光板) が必要になります。
• ESD保護:LEDがユーザーがアクセス可能な領域にある場合、組立中の適切な取り扱いに加えて、敏感なラインにESD保護ダイオードを組み込んでください。

9. 技術比較と差別化

LTW-C191TLAの主な差別化要因は、その0.55mmの高さです。高さが0.8-1.0mmであることが多い標準的な0603または0402パッケージLEDと比較して、これはZ方向高さの大幅な削減を表し、より薄い最終製品を可能にします。この超薄型プロファイルと比較的高い光度 (最大300 mcd) の組み合わせが主要な利点です。さらに、標準的なIRリフローおよびテープ&リール包装との互換性により、特別な低温プロセスを必要とせず、ボード上の他の部品を損なう可能性のあることなく、より厚い同等品と同じくらい簡単に組立が可能です。

10. よくある質問 (技術パラメータに基づく)

Q1: より明るくするために、このLEDを30mAで駆動できますか？

A: できません。直流順電流の絶対最大定格は20mAです。この値を超えると、接合温度が上昇し、光束維持率の低下が加速し、早期故障につながる可能性があります。より高い輝度が必要な場合は、より高い光度ビン (例: S2) のLEDを選択するか、複数のLEDを使用してください。

Q2: ピーク順電流と直流順電流の違いは何ですか？

A: 直流順電流 (20mA) は連続動作用です。ピーク順電流 (100mA) は、短時間のパルス定格 (デューティ比1/10、パルス幅0.1ms) であり、マルチプレクシングや短い信号フラッシュに使用されます。時間平均電流は、消費電力と熱的限界を依然として尊重しなければなりません。

Q3: ビニングはなぜ重要で、どのビンを指定すべきですか？

A: ビニングは、アプリケーションにおける色と輝度の均一性を確保します。単一のインジケータの場合、どのビンでも十分かもしれません。複数LEDアレイ (例: バックライト) の場合、隣接するLED間で輝度や色の目に見える違いを避けるために、同じV_F、I_V、および色調ビンを指定しなければなりません。適切な性能範囲を選択するために、ビンコード表を参照してください。

Q4: データシートは260°Cリフローについて言及しています。これは鉛フリーですか？

A: はい、ピーク温度260°Cは鉛フリー (RoHS準拠) はんだリフロープロファイルに典型的です。このプロセスとの互換性は、現代の鉛フリー組立ラインへの適合性を確認しています。

11. 実践的な設計と使用事例

事例: 超薄型タブレット状態インジケータバーの設計

設計者は、タブレットベゼルの端に沿って3つの白色LED (電源、Wi-Fi、バッテリー) を必要としています。機械設計では、PCBの上に0.6mmのスペースしか許容されません。高さ0.55mmのLTW-C191TLAは完璧に適合します。設計者は、推奨パッドレイアウトに一致するPCBフットプリントを作成します。V_Fにはビン3 (3.0-3.2V)、輝度にはビンS1 (180-240 mcd)、一貫した中性白色には色調ビンB5を指定します。3.3V電源と15mA駆動電流 (保守的に20mA最大値以下) に対して、限られたスペースでの長寿命と熱管理を確保するために、単一の電流制限抵抗が計算されます。LEDは8mmテープリールから自動装置を使用して実装されます。組立体は、デバイスの定格内である250°Cピークの標準鉛フリーリフロープロファイルを受けます。結果は、厳しい厚さ要件を満たす、明るく均一で信頼性の高いインジケータセットです。

12. 技術原理の紹介

LTW-C191TLAはInGaN (窒化インジウムガリウム)半導体技術に基づいています。InGaN LEDは、スペクトルの青色および緑色領域で高効率の発光ができることで知られています。白色光を生成するために、一般的な方法が使用されます: 青色発光InGaN LEDチップに黄色蛍光体 (多くの場合YAG:Ce) の層がコーティングされます。チップからの青色光の一部が蛍光体に吸収され、黄色光として再放出されます。残りの青色光と変換された黄色光の組み合わせが、人間の目には白色に見えます。蛍光体の組成と厚さを調整することで、白色の異なる色合い (相関色温度) を実現でき、これは色調ビニングシステムに反映されています。この蛍光体変換白色LED技術は、効率、色品質、および製造可能性の良いバランスを提供します。

13. 技術開発動向

民生電子機器向けSMD LEDの動向は、明確に小型化と効率向上に向かっています。この製品の0.55mmの高さは、より薄いデバイスへの要求に対する直接的な対応です。将来の開発では、これがさらに低くなる可能性があります。同時に、同じまたはより少ない電力からより多くの光を提供し、携帯機器のバッテリー寿命を改善するために、発光効率 (ルーメン毎ワット) を向上させる取り組みがあります。もう一つの動向は、演色性と一貫性の改善であり、より厳しいビニング仕様につながっています。さらに、統合が重要な動向であり、LEDに内蔵ドライバ、コントローラ、さらにはセンサをパッケージに組み込むものもあります。このデータシートは個別部品を説明していますが、基礎となるInGaNおよび蛍光体技術は進歩を続けており、これらの性能と統合の改善を可能にしています。