LTST-C193KGKT-2A チップLED データシート - 外形寸法 1.6x0.8x0.35mm - 順電圧 1.6-2.2V - 緑色 - 技術文書

1. 製品概要

LTST-C193KGKT-2A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デバイス（SMD）チップLEDです。その主な機能は、信頼性の高い明るい緑色光源を提供することです。この部品の核心的な利点は、わずか0.35mmという極薄のプロファイルにあり、超薄型ディスプレイ、モバイルデバイス、ウェアラブル技術など、垂直方向のスペースが限られるアプリケーションに適しています。発光領域には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おり、これは緑色から琥珀色のスペクトルで高効率の光を生成することで知られています。デバイスは業界標準の8mmテープに7インチリールに巻かれてパッケージングされており、高速自動実装装置との互換性を確保しています。グリーン製品に分類され、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しています。

2. 技術パラメータの詳細な客観的解釈

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。これらの限界値以上での動作は保証されません。

• 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。これを超えると過熱や寿命の短縮を招きます。
• 直流順電流（IF）：30 mA。LEDに印加できる最大連続電流です。
• ピーク順電流：80 mA、ただしパルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ。これにより、熱損傷なしに短時間の高輝度動作が可能になります。
• デレーティング：最大順電流は、周囲温度が25°Cを超える度ごとに0.4 mAずつ直線的に低減しなければなりません。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。これより高い逆電圧を印加すると、LED接合部が即座に致命的に破損する可能性があります。
• 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内での動作と保管に対して定格付けされています。
• はんだ付け耐熱温度：LEDは、260°Cで最大5秒間のウェーブまたは赤外線リフローはんだ付け、および215°Cで最大3分間の気相はんだ付けに耐えることができます。これは一般的なPCB実装プロセスとの互換性を定義します。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、特に断りのない限り、Ta=25°C、標準試験電流（IF）2mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：最小1.80 mcdから最大11.2 mcdの範囲です。特定の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、明所視（人間の目）応答曲線に近似したフィルターを用いて測定されます。
• 指向角（2θ1/2）：130度。これは非常に広い指向角であり、発光が狭いビームではなく広い領域に分散することを意味します。この角度は、光度が光軸上（0度）の値の半分に低下する点として定義されます。
• ピーク発光波長（λP）：574 nm。これはLEDが最大の光出力を発する特定の波長です。
• 主波長（λd）：564.5 nm から 573.5 nm の範囲です。これは、色（この場合は緑色）を定義する人間の目が知覚する単一波長です。これは全スペクトル出力とCIE色度図から導出されます。特定のビンがこの範囲内で定義されています。
• スペクトル半値幅（Δλ）：15 nm。これは発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。値が小さいほど、より単色（純色）の光源であることを示します。
• 順電圧（VF）：IF=2mA時、1.60 V から 2.20 V の範囲です。これはLEDが電流を導通しているときの両端の電圧降下です。定電流回路を設計する上で重要なパラメータです。
• 逆電流（IR）：VR=5V時、最大10 μA。これはLEDが最大定格内で逆バイアスされたときに流れるわずかなリーク電流です。
• 静電容量（C）：0Vバイアス、1 MHzで測定した値は40 pF。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。
• 静電気放電（ESD）耐量（HBM）：1000 V（人体モデル）。これは中程度のESD感受性を示します。潜在的または即時の損傷を防ぐため、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

量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仕分けされます。これにより、設計者は輝度と色の特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択できます。

3.1 光度ビニング

ユニットは、2mAで測定された光度に基づいて4つのビン（G、H、J、K）に分類されます。各ビンには最小値と最大値があり、各光度ビンには+/-15%の許容差があります。

• ビン G：1.80 - 2.80 mcd
• ビン H：2.80 - 4.50 mcd
• ビン J：4.50 - 7.10 mcd
• ビン K：7.10 - 11.20 mcd

3.2 主波長ビニング

ユニットはまた、緑色の正確な色合いを定義する主波長に基づいて3つのグループ（B、C、D）にビニングされます。各ビンの許容差は+/- 1 nmです。

• ビン B：564.5 - 567.5 nm
• ビン C：567.5 - 570.5 nm
• ビン D：570.5 - 573.5 nm

完全な型番（例：LTST-C193KGKT-2A）にはこれらのビンコードが組み込まれており、精密な選択が可能です。"K"は光度ビンを示し、続く文字（データシート例では暗黙的）が波長ビンを示します。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（図1、図6）が参照されていますが、その典型的な挙動は技術に基づいて説明できます。

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

AlInGaP LEDは、低電流（2mA）で順電圧（VF）が1.6-2.2Vの範囲にある特徴的なI-V曲線を示します。順電流が増加すると、VFは対数的に増加します。この非線形関係のため、LEDは定電圧源ではなく、定電流源または直列の電流制限抵抗で駆動しなければなりません。

4.2 光度対順電流

光出力（光度）は、実用的な動作範囲において順電流にほぼ比例します。しかし、非常に高い電流では、発熱の増加（ドループ効果）により効率が低下します。定格直流電流30mAは、効率と長寿命を維持するための安全な動作点を定義します。

4.3 温度特性

LEDの順電圧（VF）は負の温度係数を持ち、接合温度が上昇すると減少することを意味します。逆に、光度と主波長も温度とともに変化します。一般的に、温度が上昇すると光度は減少し、波長はわずかに増加（赤方偏移）する可能性があります。デレーティング仕様（0.4 mA/°C）は、これらの熱的影響を管理する必要性から直接生じています。

5. 機械的・パッケージング情報

5.1 パッケージ外形寸法

LEDはEIA標準のチップパッケージ形状を持ちます。主要寸法は、長さ1.6mm、幅0.8mm、そして重要な高さ0.35mmを含みます。特に指定のない限り、すべての寸法公差は通常±0.10mmです。パッケージはウォータークリアレンズを備えており、基板のAlInGaPチップの色を変えず、本来の緑色光を通します。

5.2 極性識別とパッド設計

データシートには、PCB設計のための推奨はんだパッドレイアウト（ランドパターン）が含まれています。信頼性の高いはんだ接合とリフロー時の適切な位置合わせを実現するには、このパターンに従うことが不可欠です。LED自体にはアノードとカソードのマーキング（通常、カソード近くの切り欠き、面取り、またはドット）があります。逆接続は動作を妨げ、逆電圧定格を超えた場合にはデバイスを損傷する可能性があるため、組立時には正しい極性を守らなければなりません。

5.3 テープおよびリールパッケージング

部品は、7インチ（178mm）径のリールに巻かれた8mm幅のエンボスキャリアテープ上で供給されます。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規格に準拠しており、自動供給装置との互換性を確保しています。テープには部品を汚染から保護するためのカバーシールがあります。仕様では、連続して最大2個の欠品と、残りリールの最小梱包数量500個が許容されます。

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プロファイル

データシートには、通常（はんだ鉛）および鉛フリー（SnAgCu）はんだプロセス両方のための推奨赤外線（IR）リフロープロファイルが提供されています。主要パラメータは以下の通りです：

• プリヒート：フラックスを活性化し熱衝撃を最小限に抑えるため、ソーク温度（例：120-150°C）まで徐々に上昇させます。
• ピーク温度：260°Cを超えないこと。液相線温度以上（鉛フリーはんだの場合、約217°C）の時間とピーク温度での時間は、LEDのプラスチックパッケージおよび内部ワイヤーボンドへの損傷を防ぐために制御する必要があります。推奨は260°Cで最大5秒です。
• 冷却速度：制御された冷却段階も、接合部の信頼性にとって重要です。

6.2 ウェーブはんだ付けおよび手はんだ付け

ウェーブはんだ付けの場合、最大100°Cで最大60秒のプリヒートが推奨され、はんだウェーブは最大260°Cで最大10秒です。はんだごてによる手修理の場合、先端温度は300°Cを超えず、接点時間は過度の熱伝達を防ぐため、1接点あたり3秒以内、1回のみに制限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、エチルアルコールやイソプロピルアルコールなどの指定されたアルコール系溶剤のみを使用してください。LEDは常温で1分未満浸漬する必要があります。指定外の化学洗浄剤は、エポキシレンズやパッケージ材料を損傷する可能性があります。

6.4 保管および取り扱い

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）以内にリフローはんだ付けする必要があります。これは、湿気の吸収を避け、リフロー中のポップコーン現象を防ぐためです。元のバッグ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雰囲気中で保管しなければなりません。672時間以上保管した場合は、組立前に少なくとも24時間、60°Cでベーキングして湿気を除去する必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

この超薄型で明るい緑色LEDは、以下の用途に理想的です：

• 状態表示：民生電子機器（スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、ウェアラブル）の電源、接続、またはモードインジケータ。
• バックライト：極薄ディスプレイパネルのエッジライティングやキーパッド照明。
• 自動車室内照明：ダッシュボードインジケータ、スイッチバックライト（スペースが限られる場所）。
• 産業用制御パネル：制御ユニットおよび人機インターフェース（HMI）上の状態および故障表示。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動：LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列に使用する場合に均一な輝度を確保するには、各LEDに直列に個別の電流制限抵抗を使用しなければなりません（回路モデルA）。順電圧（VF）のばらつきにより電流分配が不均一になり、結果として輝度が不均一になるため、LEDを直接並列に接続すること（回路モデルB）は推奨されません。
• 熱管理：低電力であっても、特に最大定格付近または高周囲温度で動作する場合、熱を放散する適切なPCBレイアウトが重要です。電流デレーティング曲線に従ってください。
• ESD保護：LEDが露出した場所（例：フロントパネルインジケータ）にある場合は、回路にESD保護対策を実装してください。組立時には常にESD安全な取り扱い手順に従ってください：接地リストストラップ、帯電防止マット、適切に接地された設備を使用します。

8. 技術比較および差別化

LTST-C193KGKT-2Aの主な差別化要因は、その0.35mmの高さおよびAlInGaP技術です。従来の標準GaP（リン化ガリウム）緑色LEDなどの技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより明るい出力を実現します。超薄型プロファイルは、多くの標準チップLED（しばしば0.6mm以上）に対する重要な利点であり、次世代の薄型デバイスでの設計を可能にします。鉛フリー高温リフロープロセスとの互換性も、現代のRoHS準拠製造ラインに適しています。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: 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。電流を制限するために直列抵抗を使用しなければなりません。例えば、3.3V電源、2mA時の代表VF 1.9Vの場合、必要な抵抗値は R = (3.3V - 1.9V) / 0.002A = 700 オームです。電流が希望値を超えないようにするため、常に最大VFに基づいて計算してください。

Q2: なぜ光度の範囲が（1.8から11.2 mcd）と広いのですか？

A: これは生産全体のばらつきです。ビニングシステム（G、H、J、K）により、アプリケーションに応じて特定の狭い輝度範囲を選択し、製品内のすべてのユニットの一貫性を確保できます。

Q3: このLEDは屋外使用に適していますか？

A: 動作温度範囲（-55°C ～ +85°C）は多くの屋外環境をサポートします。しかし、プラスチックパッケージは、非常に長期間にわたって紫外線劣化や湿気の侵入を受けやすい可能性があります。過酷な屋外用途では、特に屋外用に認定されたパッケージを持つLEDを検討すべきです。

Q4: 5Vの逆電圧を超えるとどうなりますか？

A: LED接合部はアバランシェ降伏を起こし、即座に永久的な故障（開放または短絡）を引き起こす可能性が高いです。回路設計では常に、この定格を超える逆バイアスがかからないようにしてください。

10. 実践的な設計事例

シナリオ：バッテリー駆動のIoTセンサーモジュール用の状態表示器を設計。インジケータは非常に小型で低電力、かつ明確に視認可能である必要があります。アクティブ/正常状態のために緑色LEDが選択されました。

実装：

1. 部品選択：0.35mmの高さと低電流での良好な輝度から、LTST-C193KGKT-2Aが選択されました。

2. 回路設計：モジュールは3.0Vのコインセルバッテリーを使用。電力節約のため、駆動電流2mAを選択。保守的な設計のために最大VF 2.20Vを使用： R = (3.0V - 2.20V) / 0.002A = 400 オーム。標準の390オーム抵抗を使用。

3. PCBレイアウト：データシートの推奨はんだパッド寸法を使用。視認性のためにLEDは基板の端近くに配置。リフロー時のはんだ吸い上げ問題を防ぐため、LEDの下の小さなグランドパターンは避けました。

4. 結果：インジケータは最小限の電力消費（LEDと抵抗で合計約6mW）で十分な輝度を提供し、超薄型パッケージはデバイスの薄い筐体に収まります。

11. 原理紹介

AlInGaP LEDにおける発光は、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。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（量子井戸）に注入されます。電子が正孔と再結合すると、エネルギーが光子の形で放出されます。この光子の特定の波長（色）は、活性領域で使用されるAlInGaP合金組成のバンドギャップエネルギーによって決定されます。広いバンドギャップはより短い波長（青みがかった）の光を生成します。このLEDの特定の合金は、ピーク約574 nmの緑色光を生成するように設計されています。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、光出力を広い130度の指向角に形成するのに役立ちます。

12. 開発動向

民生および産業用電子機器向けチップLEDの動向は、以下の方向に進み続けています：

1. 効率向上（lm/W）：AlInGaPおよびInGaN（青色/白色用）技術における継続的な材料科学の進歩により、単位電力入力あたりの光出力が増加し、電力消費と発熱が減少します。

2. 小型化：3. 色の一貫性とビニングの改善：

波長と輝度のより厳しいビニング公差が標準となりつつあり、複数のLEDを使用するアプリケーションでより均一な視覚的外観が可能になります。4. 信頼性の向上：

より高温のリフロープロファイル（鉛フリー組立用）およびより過酷な環境条件に耐えるためのパッケージ材料（エポキシ、シリコーン）の改善。5. 統合化：

個別のLEDは依然として重要ですが、スマート照明アプリケーション向けに、内蔵ドライバー、コントローラー、および複数の色を単一パッケージに統合したLEDモジュールへの並行的な動向があります。While discrete LEDs remain vital, there is a parallel trend toward integrated LED modules with built-in drivers, controllers, and multiple colors in a single package for smart lighting applications.