LTST-C191KRKT SMD LED データシート - サイズ 1.6x0.8x0.55mm - 電圧 2.4V - 電力 75mW - 赤色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C191KRKT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）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、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大きな利点を提供します。

中核的利点：この部品の主な利点は、0.55mmという非常に低い高さであり、超薄型の民生電子機器、ウェアラブルデバイス、薄いパネル背面のインジケータアプリケーションに適しています。AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン化物）半導体材料を利用しており、これは高効率の赤色光を良好な輝度と色純度で生成することで知られています。本デバイスはRoHS（有害物質使用制限）指令に完全に準拠しており、グローバル市場向けのグリーン製品として認定されています。

ターゲット市場：このLEDは、最小限の占有面積で信頼性の高い明るいインジケータを必要とするアプリケーションをターゲットとしています。典型的な使用例には、スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、自動車のダッシュボードクラスター、産業用制御パネル、民生用家電製品の状態インジケータが含まれます。自動実装装置および赤外線リフローはんだ付けプロセスとの互換性により、大量生産の自動化ラインに最適です。

2. 詳細技術パラメータ分析

このセクションでは、データシートに規定されている主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

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発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。通常動作を意図したものではありません。

• 電力損失（Pd）：75 mW。これは、周囲温度（Ta）25°CにおいてLEDパッケージが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リスクがあり、加速劣化または破壊的故障につながる可能性があります。
• 直流順方向電流（IF）：30 mA。印加可能な最大連続順方向電流です。信頼性の高い長期動作のためには、この最大値を下回る、多くの場合20mAの典型的な試験条件でLEDを駆動することが標準的な慣行です。
• ピーク順方向電流：80 mA（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）。この定格により、短時間の高電流パルスが可能となり、マルチプレクシング方式や瞬間的な高輝度の達成に役立ちますが、平均電流は直流定格を尊重する必要があります。
• 逆電圧（VR）：5 V。この値を超える逆バイアス電圧を印加すると、LEDのPN接合の即時破壊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。この広い範囲により、産業用冷凍庫から高温の自動車室内まで、過酷な環境条件にわたって部品の機能性と保管時の完全性が保証されます。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、Ta=25°C、IF=20mA（特に記載がない限り）で測定され、通常動作条件下でのデバイスの性能を定義します。

• 光度（Iv）：54.0 mcd（標準）、範囲は18.0 mcd（最小）から180.0 mcd（最大）。この広い範囲はビニングシステム（セクション3参照）によって管理されます。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。
• 指向角（2θ1/2）：130度（標準）。これは、光度が軸上（0°）で測定された値の半分に低下する全角です。130°の角度は非常に広い視野パターンを示し、軸外位置から見える必要があるインジケータに適しています。
• ピーク波長（λP）：639 nm（標準）。これは、スペクトルパワー出力が最大となる波長です。赤色光の知覚される色合いを定義します。
• 主波長（λd）：631 nm（IF=20mA時標準）。これはCIE色度図から導出される測色量です。LEDの色に一致する単一波長の単色光を表します。色指定においては、ピーク波長よりも関連性の高いパラメータとなることが多いです。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：20 nm（標準）。これは、最大強度の半分で測定されるスペクトル帯域幅（半値全幅 - FWHM）です。20nmの値は、比較的狭いスペクトル放射を示し、AlInGaP技術の特徴であり、飽和した赤色をもたらします。
• 順方向電圧（VF）：2.4 V（標準）、20mA時最大2.4V、最小2.0V。これはLEDが動作時の両端の電圧降下です。電流制限回路の設計に極めて重要です。データシートには、50°C以上での順方向電流のディレーティングが0.4 mA/°Cと記載されており、過熱を防ぐために温度上昇に伴い許容される最大直流電流が減少することを意味します。
• 逆電流（IR）：10 μA（最大）VR=5V時。これは、デバイスが最大定格内で逆バイアスされているときに流れる小さなリーク電流です。
• 静電容量（C）：40 pF（標準）VF=0V、f=1MHz時。この寄生容量は、高速スイッチングやマルチプレクシングアプリケーションに関連する可能性があります。

3. ビニングシステムの説明

半導体製造プロセスにおける自然なばらつきを管理するために、LEDは性能ビンに分類されます。LTST-C191KRKTは、主に光度に対してビニングシステムを使用しています。

光度ビニング：LEDは、20mAで測定された光度に基づいて5つのビン（M、N、P、Q、R）に分類されます。各ビンには定義された最小値と最大値があります（例：ビンM: 18.0-28.0 mcd、ビンR: 112.0-180.0 mcd）。データシートは、各光度ビンに対して+/-15%の許容差を規定しています。このシステムにより、設計者はアプリケーションに応じて一貫した輝度のLEDを選択できます。例えば、均一なパネル照明を必要とする製品では、単一の狭いビン（例：ビンPまたはQ）のLEDを指定し、輝度マッチングがそれほど重要でないコスト重視のアプリケーションでは、より広い範囲の混合を使用するかもしれません。

提供された内容では、データシートは主波長または順方向電圧に対する別個のビニングを示していません。これは、これらのパラメータが公開された最小/標準/最大範囲内に収まるように制御されており、この特定の品番に対してはさらなる選別コードがないことを示唆しています。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフは本文には描かれていませんが、データシートは典型的な特性曲線を参照しています。標準的なLEDの動作と与えられたパラメータに基づいて、予想される傾向を分析できます：

• I-V（電流-電圧）曲線：順方向電圧（VF）は20mA時標準値2.4Vです。曲線は指数関数的な関係を示し、AlInGaPの場合ターンオン電圧（約1.8-2.0V）以下ではほとんど電流が流れず、その後は電圧のわずかな増加で電流が急速に増加します。これは、LEDが電流源または直列の電流制限抵抗を備えた電圧源で駆動されなければならない理由を強調しています。
• 光度 vs. 順方向電流（Iv-IF）：光度は、通常動作範囲内では順方向電流にほぼ比例します。20mAより低い電流でLEDを駆動すると、輝度は比例して減少し、より高い電流（絶対最大定格まで）で駆動すると輝度は増加しますが、より多くの熱を発生させ、寿命を短くする可能性があります。
• 光度 vs. 周囲温度（Iv-Ta）：AlInGaP LEDの光出力は、一般的に周囲温度が上昇すると減少します。これは、高温での内部量子効率の低下によるものです。ディレーティング仕様（50°C以上で0.4 mA/°C）は、性能と信頼性に対するこの熱的影響に対抗するための直接的な対策です。
• スペクトル分布：スペクトルは、639 nm（λP）を中心とした単一のピークと、狭い20 nm（Δλ）の幅を示し、純粋な赤色発光を確認します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは、標準的なEIA（Electronic Industries Alliance）準拠の表面実装パッケージに収められています。主要な機械的特徴は、0.55 mm（H）の高さであり、超薄型としての資格があります。他の主要寸法（長さと幅）は、このクラスのチップLEDとしては典型的で、おそらく約1.6mm x 0.8mmですが、正確な図面はデータシートを参照してください。特に指定がない限り、すべての寸法公差は±0.10 mmです。

5.2 極性識別とパッド設計

データシートには、はんだ付けパッド寸法の提案が含まれています。適切なパッドレイアウトは、信頼性の高いはんだ付けとトゥームストーニング（立ち上がり）の防止に不可欠です。カソード（負極側）は通常、パッケージ本体の緑色の着色や切り欠き/面取りによってマークされています。推奨されるパッド設計には、リフロー時の均一な加熱と安定した機械的接続を確保するためのサーマルリリーフパターンが含まれます。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

これらのガイドラインを遵守することは、デバイスの信頼性を維持し、組立プロセス中の損傷を防ぐために不可欠です。

• リフローはんだ付け：このLEDは、赤外線リフロープロセスと互換性があります。規定の条件は、最大5秒間のピーク温度260°Cです。熱衝撃を最小限に抑えるために、150-200°Cの予熱段階を最大120秒間行うことが推奨されます。デバイスは2回以上のリフローサイクルにさらされるべきではありません。
• 手はんだ付け：必要に応じて、はんだごてを使用できますが、先端温度は最大300°C、はんだ付け時間はリードごとに3秒を超えないようにしてください。これは一度きりの操作であるべきです。
• 洗浄：指定された洗浄剤のみを使用してください。データシートでは、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ています。指定外の化学薬品は、プラスチックレンズやエポキシパッケージを損傷する可能性があります。
• 保管：LEDは、30°C以下、相対湿度60%以下の環境で保管する必要があります。元の防湿梱包から取り出した後は、672時間（28日、MSL 2a）以内にIRリフローを行う必要があります。元の袋の外で長期間保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素デシケーターで保管する必要があります。672時間を超えて保管した場合は、はんだ付け前に少なくとも20時間、60°Cでベーキングを行い、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ぐ必要があります。

7. 梱包および発注情報

LTST-C191KRKTは、自動組立向けの業界標準梱包で供給されます。

• テープ＆リール：デバイスは、13インチ（330mm）直径のリール上の8mm幅エンボスキャリアテープに梱包されています。
• 梱包数量：標準リールには5000個が含まれます。フルリール未満の数量については、残数の最小梱包数量として500個が利用可能です。
• 梱包基準：梱包はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。テープはトップカバーを使用して空の部品ポケットをシールします。テープ内で連続して許容される欠品（欠灯）の最大数は2個です。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

8.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。その輝度は電圧ではなく、順方向電流によって制御されます。特に並列接続の場合、複数のLEDを駆動する際に均一な輝度を確保するには、強く推奨します各LEDに直列に専用の電流制限抵抗を使用することです（回路モデルA）。

回路モデルA（推奨）：[Vcc] -- [抵抗] -- [LED] -- [GND]。この構成は、個々のLED間の順方向電圧（VF）の自然なばらつきを補償します。同じ印加電圧であっても、個別の抵抗なしで並列に接続された場合、わずかに低いVFを持つLEDはより多くの電流を引き、より明るく見えることになります。

回路モデルB（並列接続には非推奨）：複数のLEDを単一の電流制限抵抗に直接並列接続することは推奨されません。I-V特性の違いにより、電流の偏りが生じ、1つのLEDが大部分の電流を引き、輝度の不均一や1つのデバイスの過負荷につながる可能性があります。

8.2 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気放電に敏感です。ESDによる損傷は即座に故障を引き起こさない場合もありますが、性能を低下させ、高い逆リーク電流、低い順方向電圧、または低電流での発光不良につながる可能性があります。

予防対策：

• LEDを取り扱う際は、導電性リストストラップまたは静電気防止手袋を使用してください。
• すべての作業台、設備、保管ラックが適切に接地されていることを確認してください。
• イオナイザーを使用して、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してください。

ESD損傷のテスト：疑わしいLEDは、発光を確認し、非常に低い電流（例：0.1mA）で順方向電圧（Vf）を測定することでテストできます。このAlInGaP製品の場合、良好なLEDは0.1mAでVf > 1.4Vであるべきです。著しく低いVfまたは発光がない場合は、ESD損傷の可能性を示しています。

8.3 適用範囲と信頼性

データシートは、このLEDが一般電子機器（オフィス機器、通信機器、家電製品）向けであ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（航空機、医療機器、安全システム）では、設計前にメーカーに相談する必要があります。この文書は、標準的な動作条件下での製品の堅牢性を確保するために、業界標準に従って実施された標準的な信頼性試験（耐久試験）を参照しています。

9. 技術比較と差別化

LTST-C191KRKTの主な差別化は、その属性の組み合わせにあります：

• 標準厚LEDとの比較：0.55mmの高さが重要な利点であり、従来の1.0mm以上の高さのLEDでは不可能な設計を可能にします。
• 他の赤色LED技術との比較：古いGaAsPやGaP技術と比較して、AlInGaPの使用は、より高い発光効率（mAあたりのより多くの光出力）、より良い色飽和度（狭いスペクトル）、高温での優れた性能を提供します。
• リール梱包されていないLEDとの比較：8mmテープオンリール梱包により、高速ピックアンドプレースマシンとの互換性が確保され、バルクやスティック梱包と比較して大量生産効率の重要な要素となります。

10. 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のロジック電源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電源で目標電流20mA（VF 標準=2.4V）の場合、抵抗値は R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 オームとなります。標準の47オーム抵抗が適しています。

Q: なぜ光度の範囲がこれほど広いのですか（18-180 mcd）？

A: これは製造プロセスの自然なばらつきを反映しています。ビニングシステム（MからR）により、アプリケーションの一貫性のニーズに合わせて、特定の狭い輝度範囲内にあることが保証されたLEDを購入することができます。

Q: 260°Cのリフロー温度は要件ですか、それとも最大値ですか？

A: これはパッケージが5秒間耐えられる最大ピーク温度です。典型的なリフロープロファイルでは、安全マージンを確保するために、これよりわずかに低いピーク（例：245-250°C）まで上昇します。

Q: マルチLEDアレイで均一な輝度を確保するにはどうすればよいですか？

A: 回路モデルAを使用してください：各LEDに個別の電流制限抵抗を使用します。また、サプライヤーから同じ光度ビンのLEDを指定してください。

11. 実践的な設計と使用例

例1: スマートフォン通知LED：超薄型0.55mmの高さにより、このLEDは現代のスマートフォンのますます薄くなるガラスやOLEDディスプレイの背面に配置することができます。130°の広い指向角により、スマートフォンがテーブルに平らに置かれている場合でも通知の光が見えます。設計者は、所望の輝度レベルを達成するために特定の光度ビン（例：ビンPまたはQ）を選択し、スマートフォンのPMIC（電源管理IC）によって駆動される適切な電流制限抵抗と組み合わせます。

例2: 自動車用空調制御パネルのバックライト：複数のLTST-C191KRKT LEDを使用して、ボタンやアイコンのバックライトに使用できます。IRリフローとの互換性により、他の部品と同じPCBにはんだ付けすることができます。-55°Cから+85°Cまでの広い動作温度範囲により、すべての気候条件下での車内での信頼性の高い動作が保証されます。設計者は、ヒーターベント付近の高温環境での順方向電流のディレーティングを考慮する必要があります。

12. 技術原理の紹介

LTST-C191KRKTはAlInGaP半導体技術に基づいています。PN接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入されます。それらの再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。半導体結晶中のアルミニウム、インジウム、ガリウム、リン化物層の特定の組成が、バンドギャップエネルギーを決定し、これが直接放出される光の波長（色）を決定します—この場合、約639 nmの赤色です。ウォータークリアレンズ材料は通常、無色のエポキシまたはシリコーンであり、チップの固有の色を変えず、純粋な赤色光を効率的に透過させます。薄型パッケージは、発光チップとレンズ上面の間の距離を最小限に抑える高度な成形およびダイアタッチ技術によって実現されています。

13. 業界動向と発展

インジケータおよびバックライトLEDのトレンドは、より高い効率、より小さな占有面積、より低い高さに向かって続いています。このデバイスの0.55mmの高さは、民生電子機器によって推進される小型化トレンドの一歩を表しています。また、小型の信号LEDであっても、より高い発光効率（ワットあたりのより多くのルーメン）を追求する動きが続いており、バッテリー駆動デバイスの消費電力を削減しています。さらに、統合もトレンドであり、一部のアプリケーションでは、内蔵電流制御と診断機能を備えたLEDドライバーに移行しています。しかし、LTST-C191KRKTのようなディスクリート部品は、設計の柔軟性、大量アプリケーションにおけるコスト効率、およびグローバルな組立インフラと互換性のある標準化されたパッケージでの実績のある信頼性のために、依然として不可欠です。