LTST-C171KGKT SMD LED データシート - 高さ0.8mm - 順電圧2.4V - 緑色 - 消費電力75mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C171KGKTは、現代のスペース制約の厳しい電子アプリケーション向けに設計された表面実装型（SMD）発光ダイオード（LED）です。この製品は、わずか0.80mmという非常に低い高さを特徴とする超薄型チップLEDファミリーに属しています。この特性により、部品高さが重要な設計要素となる薄型の民生電子機器、自動車のダッシュボード、携帯機器におけるバックライトインジケータ、ステータスランプ、装飾照明に最適な選択肢となります。

このLEDは、アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン（AlInGaP）半導体チップを採用しており、これは琥珀色から緑色のスペクトルにおいて高効率の光を生成することで知られる技術です。この特定モデルは緑色光を発します。その構造と材料はRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、厳しい環境規制を持つ世界市場に適合するグリーン製品として分類されます。

8mmテープにパッケージされ、7インチ径のリールに供給されるこの部品は、高速自動実装機との完全な互換性を備えています。また、標準的な赤外線（IR）および気相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、効率的で信頼性の高い大量生産を可能にします。

2. 技術仕様の詳細

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。これらの限界値付近での長時間の動作は推奨されません。

• 消費電力（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総電力です。
• 直流順電流（IF）：30 mA。印加可能な最大連続順電流です。
• ピーク順電流：80 mA。これは過熱を防ぐため、パルス条件（1/10デューティ比、0.1msパルス幅）でのみ許容されます。
• デレーティング：最大直流順電流は、周囲温度が50°Cを超えるごとに1°Cあたり0.4 mAずつ直線的に低減する必要があります。これは高温環境における熱管理において極めて重要です。
• 逆電圧（VR）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部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 ～ +85°C。デバイスは、この広い産業用温度範囲での動作および保管に対して定格付けされています。
• 赤外線はんだ付け条件：260°Cのピーク温度を10秒間耐えます。これは、鉛フリー（Pbフリー）はんだリフロープロファイルの標準です。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、標準的な試験条件であるTa=25°C、IF=20mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：18.0（最小） / 35.0（代表） mcd。これは、人間の目の明所視応答（CIE曲線）に合わせてフィルタリングされたセンサーで測定された、光出力の知覚される明るさです。
• 指向角（2θ1/2）：130°（代表）。この広い指向角は、LEDが広い円錐状に光を放射することを示しており、広範囲の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（λP）：574 nm（代表）。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）：571 nm（代表）。これは、CIE色度計算から導き出された、LEDの知覚される色（緑）を最もよく表す単一波長です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：15 nm（代表）。これはスペクトルの純度を測定するもので、幅が狭いほどより飽和した純粋な色を示します。
• 順電圧（VF）：2.0（最小） / 2.4（代表） V。20 mAを導通しているときのLED両端の電圧降下です。
• 逆電流（IR）：VR=5V時、10 μA（最大）。低い逆リーク電流が望ましいです。
• 静電容量（C）：0V、1 MHz時、40 pF（代表）。この寄生容量は、高周波スイッチ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

大量生産における一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいて性能ビンに分類されます。LTST-C171KGKTは、3次元のビニングシステムを使用しています。

3.1 順電圧ビニング

ビンは、20mA時のVFの範囲を表す数値コード（4から8）によって定義されます。例えば、ビンコード5は、VFが2.00Vから2.10Vの間のLEDをカバーします。各ビンには±0.1Vの許容差が適用されます。回路内でVFビンを一致させることは、LEDを並列接続した際の均一な電流分担を実現するのに役立ちます。

3.2 光度ビニング

ビンは、20mA時のIvの範囲を表す英字コード（M, N, P）によって定義されます。例えば、ビンMは18.0から28.0 mcdをカバーし、ビンNは28.0から45.0 mcdをカバーします。各ビンには±15%の許容差が適用されます。これにより、設計者はアプリケーションに適した輝度グレードを選択できます。

3.3 主波長ビニング

ビンは、20mA時のλdの範囲を表す英字コード（C, D, E）によって定義されます。例えば、ビンDは570.5 nmから573.5 nmをカバーします。各ビンに対して±1 nmの厳しい許容差が維持されており、バッチ内のLED間で非常に一貫した色見えを保証します。

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、その意味合いは標準的なものです。相対光度 vs. 順電流曲線は、低電流域ではほぼ線形の関係を示し、熱的および効率効果により高電流域では飽和する傾向があります。角度別強度分布パターン（図6）は130°の指向角を示し、光強度が中心軸からどのように減少するかを示します。スペクトル分布グラフ（図1）は、574 nmを中心とし、半値幅15 nmのガウス分布に似た曲線を表示し、緑色光の発光を確認します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは、業界標準のEIAパッケージ外形を備えています。主要寸法には、全高0.80 mmが含まれます。詳細な機械図面には、長さ、幅、リード間隔、レンズ形状が規定されており、特に断りのない限り標準公差は±0.10 mmです。これらの正確な寸法は、PCBフットプリント設計において極めて重要です。

5.2 極性識別とソルダーパッド設計

部品にはアノードとカソードがあります。データシートには、推奨されるソルダーパッドのランドパターンが含まれています。このパターンは、リフロー時の信頼性の高いはんだ接合部の形成に最適化されており、適切なぬれ性と機械的強度を確保しながら、はんだブリッジを防止します。この推奨フットプリントに従うことは、製造歩留まりにとって不可欠です。

5.3 テープおよびリールパッケージング

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープ（ピッチ8mm）に収められ、7インチ（178 mm）径のリールに巻かれて供給されます。各リールには3000個が含まれます。パッケージングはANSI/EIA 481-1-A-1994規格に準拠しています。主要な注意点には、空のポケットはカバーテープで密封されること、残数の最小発注数量は500個であること、リールあたり最大2個までの連続した欠品部品が許容されることなどが含まれます。

6. はんだ付け・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

鉛フリープロセス向けの推奨赤外線リフロープロファイルが提供されています。主要パラメータには、150-200°Cの予熱ゾーン、最大120秒の予熱時間、260°Cを超えないピーク温度、液相線温度（通常~217°C）以上の時間は最大10秒が含まれます。LEDはこのプロファイルを最大2回まで耐えることができます。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、温度が300°Cを超えないはんだごてを使用し、接合部ごとはんだ付け時間を3秒以内に制限する必要があります。これは、プラスチックパッケージへの熱損傷を避けるために1回のみ行うべきです。

6.3 洗浄

指定された洗浄剤のみを使用してください。推奨溶剤は、常温でのエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールです。LEDは1分未満浸漬してください。指定外の化学薬品は、エポキシレンズやパッケージを損傷する可能性があります。

6.4 保管と湿気感受性

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。元の防湿バッグから取り出した後、部品は672時間（28日、MSL 2a）以内にIRリフロー処理を受けるべきです。元のバッグ外でより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雰囲気中で保管する必要があります。672時間を超えて保管された部品は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも24時間ベーキングを行い、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止する必要があります。

7. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

7.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。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ためには、強く推奨します、各LEDに直列に個別の電流制限抵抗を使用することです。データシートではこれを回路モデルAとして示しています。単一の抵抗から複数のLEDを並列駆動しようとする試み（回路モデルB）は推奨されません。なぜなら、各LEDの順電圧（VF）特性のわずかなばらつきが、電流分配に大きな不均衡を引き起こし、輝度の不均一や一部のデバイスへの過剰なストレスの原因となるからです。

7.2 静電気放電（ESD）保護

AlInGaP半導体構造は静電気放電に敏感です。ESD損傷は、高い逆リーク電流、異常に低い順電圧、または低電流での点灯不良として現れる可能性があります。ESD損傷を防止するには：

• 作業者は導電性リストストラップまたは帯電防止手袋を着用する必要があります。
• すべての作業台、設備、保管ラックは適切に接地されていなければなりません。
• 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ます。

潜在的なESD損傷をテストするには、LEDが点灯するかどうかを確認し、非常に低い電流（例：0.1mA）でそのVFを測定します。健全なAlInGaP LEDは、この条件下でVFが1.4V以上であるはずです。

7.3 適用範囲

このLEDは、OA機器、通信機器、家電製品を含む汎用電子機器向けに設計されています。故障が生命や健康に危険を及ぼす可能性のある、例外的な信頼性を必要とするアプリケーション（例：航空、医療システム、安全装置）では、設計採用前にメーカーとの特定の認定および協議が必要です。

8. 技術比較と差別化

LTST-C171KGKTの主な差別化機能は、その超低0.8mmプロファイルと、緑色光のためのAlInGaP技術の使用です。古い技術や厚いパッケージと比較して、より薄い製品設計を可能にします。AlInGaPは、緑色/琥珀色に対して高効率と良好な温度安定性を提供します。その広い130°の指向角は、狭い指向角のLED（より焦点を絞ったビームアプリケーションに適している）と比較して、広く均一な照明を提供します。包括的なビニングシステムにより、ビニングされていない、または緩くビニングされた部品と比較して、生産ロット内でのより厳密な色と輝度のマッチングが可能になります。

9. よくある質問（FAQ）

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。常に直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。抵抗値は R = (Vcc - VF) / IF で計算されます。例えば、5V電源（Vcc）、VF=2.4V、希望IF=20mAの場合、R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 オームです。標準の130または150オームの抵抗が適しています。

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、LEDが最も多くの光パワーを発する物理的な波長です。主波長（λd）は、CIEチャート上で人間の目が知覚する色に対応する計算値です。λdは、色表示アプリケーションにおいてより関連性が高いことがよくあります。

Q: 品番のビンコード（例：KGKT）をどのように解釈すればよいですか？

A: 品番のサフィックスは、通常、輝度、波長、時には電圧のビン選択をエンコードしています。特定のビンマッピング（例：輝度用のK、波長用のG）はメーカーの内部コーディングシステムで定義されており、正確な性能範囲についてはデータシートのビンコードリストと照合する必要があります。

Q: はんだ付け前には常にベーキングが必要ですか？

A: ベーキングは、部品が元の密封された防湿バッグの外で、指定されたフロアライフ（MSL 2aでは672時間）を超えて大気にさらされた場合にのみ必要です。適切に密封されたバッグからこの期間内に使用する場合は、ベーキングは必要ありません。

10. 設計採用ケーススタディ例

シナリオ：携帯型医療機器のステータスインジケータパネルを設計しています。パネルには、異なる動作モードを示す10個の緑色LEDを一列に配置するスペースがあります。デバイス筐体の内部総高制約は2.5mmです。

部品選択の根拠：LTST-C171KGKTは、主にその0.8mmの高さのために選択されました。これは、PCBと拡散板の余地を残しながら、機械的制約内に容易に収まります。その広い130°の指向角は、デバイスを持ったりテーブルに置いたりしたときに、さまざまな角度からインジケータが見えることを保証します。緑色（主波長571 nm）は、準備完了またはオン状態の標準色です。

回路設計：10個のGPIOピンを備えたマイクロコントローラユニット（MCU）がLEDを駆動します。各GPIOピンは、150オームの直列抵抗を介して1つのLEDのアノードに接続されます。カソードはすべてグランドに接続されます。このLEDごとの個別抵抗構成（回路A）は、より多くの抵抗を使用するにもかかわらず採用されます。なぜなら、わずかなVFのばらつきに関係なく、各LEDに同一の電流、したがって同一の輝度を保証するからです。MCUピンは、必要な約20mAを供給するために、オープンドレインまたはプッシュプル出力として設定されます。

PCBレイアウト：データシートの推奨ソルダーパッド寸法がPCBフットプリントで使用されます。はんだブリッジを防ぐために、パッド間に十分なクリアランスが確保されています。LEDはPCBの上面に配置され、その上に光ガイドまたは拡散フィルムが置かれ、筐体のインジケータ窓全体に光を均一に混ぜ合わせます。

11. 技術原理の紹介

LTST-C171KGKTは、アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン（AlInGaP）半導体技術に基づいています。この材料システムは、アルミニウム・ガリウム・インジウム・リンを合金化することによって形成され、エンジニアはこれらの元素の比率を調整することによってバンドギャップエネルギーを調整することができます。より大きなバンドギャップは、より短い波長（より高いエネルギー）の光発光に対応します。緑色光（~571 nm）には、特定の組成が使用されます。

ダイオードのオン電圧（AlInGaP緑色では約2V）を超える順電圧が印加されると、電子がn型領域からp型領域に注入され、正孔が逆方向に注入されます。これらの電荷キャリアは、半導体の活性領域で再結合します。AlInGaPのような直接遷移型バンドギャップ材料では、この再結合により、エレクトロルミネセンスと呼ばれるプロセスを通じて光子（光）の形でエネルギーが放出されます。放出される光子の波長（色）は、活性領域の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。エポキシレンズは、チップを保護し、光出力ビームを整形し、光取り出し効率を向上させる役割を果たします。

12. 業界動向と発展

インジケータおよびバックライト用途のSMD LEDのトレンドは、小型化と高効率化に向かって進み続けています。パッケージ高は0.8mm以下に縮小し、より薄い最終製品を可能にしています。また、発光効率（入力電力あたりの光出力）の向上も推進されており、これにより消費電力と発熱が低減されます。これは、チップ設計（例：フリップチップ構造）の改善、より優れた内部反射器、白色LEDのための高度な蛍光体技術を通じて達成されています。AlInGaPは赤-琥珀-緑色に対して成熟しており効率的ですが、インジウム・ガリウム・ナイトライド（InGaN）技術は青色、緑色、白色LED市場を支配しており、緑色効率の継続的な改善が見られ、一部の緑色アプリケーションでAlInGaPに挑戦する可能性があります。さらに、統合もトレンドであり、複数LEDパッケージとLEDドライバを単一モジュールに組み合わせて設計を簡素化し、基板スペースを節約しています。