LTST-C193TGKT SMD LED データシート - 外形寸法 3.2x1.6x0.4mm - 電圧 2.8-3.6V - 色 緑 - 電力 76mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C193TGKTは、現代のスペース制約のある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。高さわずか0.4mmという非常に低いプロファイルを特徴とする超薄型LEDファミリーに属します。この特徴は、垂直方向のクリアランスが限られている薄型の民生電子機器、自動車内装、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、装飾照明に理想的な選択肢となります。

このLEDは、高効率と高輝度で知られるInGaN(窒化インジウムガリウム)半導体材料を使用して緑色光を発します。パッケージはウォータークリアレンズを採用しており、光を拡散させないため、チップ自体からのより集束された強力な発光出力が得られます。RoHS(有害物質使用制限)指令に準拠しており、環境に配慮した製品として分類されます。

2. 技術パラメータ詳細解釈

2.1 測光・光学特性

主要な光学パラメータは、標準環境温度(Ta)25°C、順方向電流(IF)20mA(推奨連続動作電流)で測定されます。

• 光度(Iv):最小112.0ミリカンデラ(mcd)から最大450.0 mcdの範囲です。代表値はこの範囲内に収まります。光度は、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を使用して測定されます。
• 指向角(2θ_1/2):このLEDは130度という非常に広い指向角を持ちます。角度θ_1/2は、光度が中心軸(0°)で測定された値の半分に低下するオフ軸角度として定義されます。
• ピーク波長(λ_P):発光出力が最大となる波長で、このデバイスの場合、典型的には525 nmです。
• 主波長(λ_d):知覚的により関連性の高い色の尺度で、CIE色度図から導出されます。知覚される色を最もよく表す単一波長を指定します。LTST-C193TGKTの場合、520.0 nmから535.0 nmの範囲です。
• スペクトル半値幅(Δλ):光源のスペクトル純度を測定します。発光スペクトルの最大出力の半分の高さにおける幅です。この緑色InGaN LEDでは、35 nmが典型的な値です。

2.2 電気的特性

• 順方向電圧(V_F):20mAで駆動した場合、LEDのアノードとカソード間の電圧降下は2.80V(最小)から3.60V(最大)の範囲です。このパラメータは、駆動回路設計と電力損失計算において極めて重要です。
• 逆方向電流(I_R):5Vの逆バイアスを印加した場合のリーク電流は最大10 µAです。このLEDは逆電圧下での動作を想定していないことに注意することが重要です。この試験条件は特性評価のみを目的としています。

2.3 絶対最大定格と熱特性

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がある限界を定義します。通常動作を意図したものではありません。

• 電力損失(P_d):パッケージが放散できる最大許容電力は、周囲温度25°Cで76 mWです。
• 順方向電流:最大連続DC順方向電流は20 mAです。100 mAというより高いピーク順方向電流は、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。
• 温度範囲:デバイスは周囲温度-20°Cから+80°Cで動作可能です。保管時はより広い範囲で、-30°Cから+100°Cです。
• はんだ付け耐熱限界:このLEDは、ピーク温度260°C、最大10秒間の赤外線リフローはんだ付けに耐えることができ、一般的な無鉛(Pbフリー)実装プロセスに適合しています。

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。LTST-C193TGKTは3次元のビニングシステムを使用しています。

3.1 順方向電圧ビニング

ユニットは、20mA時の順方向電圧(V_F)に基づいて4つのビン(D7からD10)に仕分けされ、各ビンは0.2Vの範囲と±0.1Vの許容差を持ちます。これにより、並列構成で均一な電流分担を必要とするアプリケーション向けに、より厳密な電圧マッチングを持つLEDを選択することが可能になります。

3.2 光度ビニング

LEDは明るさに基づいて3つのカテゴリ(R, S, T)にビニングされ、各ビンの範囲には±15%の許容差があります。ビン'T'は最高強度グループ(280-450 mcd)を表します。このビニングは、複数のインジケータ間で一貫した輝度レベルを必要とするアプリケーションに不可欠です。

3.3 主波長ビニング

色(色合い)は、主波長を3つのグループ(AP, AQ, AR)にビニングすることで制御され、各グループは5 nmの範囲と±1 nmの許容差を持ちます。これにより、生産ロット内のすべてのユニットで一貫した緑色の外観が保証されます。

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。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

関係は指数関数的であり、ダイオードに典型的です。オンしきい値を超えたわずかな電圧の増加は、電流の大幅な増加を引き起こします。したがって、LEDは熱暴走や破壊を防ぐために、定電圧源ではなく、電流制限された電源で駆動する必要があります。

4.2 光度 vs. 順方向電流

光出力は、定格最大値まで順方向電流にほぼ比例します。20mAを超えて動作すると輝度は増加する可能性がありますが、接合温度の上昇により寿命と信頼性が低下します。

4.3 温度依存性

LEDの性能は温度に敏感です。接合温度が上昇すると:

• 順方向電圧(V_F):わずかに減少します。
• 光度(Iv):減少します。温度が上昇すると効率が低下します。
• 主波長(λ_d):わずかにシフトし、微妙な色の変化を引き起こす可能性があります。

PCB上での適切な熱管理(例: サーマルリリーフパッド)は、性能と長寿命を維持するために極めて重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは、EIA標準のチップLEDパッケージフットプリントに準拠しています。主要寸法は本体サイズが約3.2mm x 1.6mmで、決定的な特徴は0.4mmという超低高さです。PCBレイアウト用に、±0.10mmの公差を持つ詳細な寸法図が提供されています。

5.2 パッドレイアウトと極性識別

データシートには、信頼性の高いはんだ付けと適切な位置合わせを確保するための推奨はんだパッド寸法が含まれています。LEDは極性を持ちます。アノード(+)端子とカソード(-)端子は、通常、パッケージ上にマークされているか、フットプリント図で示されています。回路動作には正しい向きが不可欠です。

5.3 テープ＆リール包装

製品は、業界標準の8mmキャリアテープに巻かれた7インチ(178mm)直径のリールで供給されます。各リールには5000個が含まれます。包装はANSI/EIA 481-1-A-1994仕様に従っており、大量生産に不可欠な自動実装機との互換性を確保しています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

無鉛プロセス向けの推奨赤外線(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:150°Cから200°Cで最大120秒間、基板と部品を徐々に加熱し、熱衝撃を最小限に抑えます。
• ピーク温度:最大260°C。
• 液相線以上時間:はんだが溶融している時間を制御する必要があります。
• 臨界限界:部品本体温度が260°Cを超える時間は10秒を超えてはなりません。

このプロファイルはJEDEC標準に基づいており、信頼性を確保しています。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、最大300°Cに設定された温度制御付きはんだごてを使用してください。リードごとのはんだ付け時間は3秒を超えてはならず、プラスチックパッケージと半導体ダイへの熱ダメージを避けるため、一度だけ行うべきです。

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分未満浸漬するようにします。指定外の化学洗浄剤は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

• ESD(静電気放電)感受性:LEDは静電気による損傷を受けやすいです。取り扱い時には適切なESD対策(リストストラップ、接地された作業台、導電性フォーム)が必須です。
• 湿気感受性:表面実装デバイスとして、湿気感受性レベル(暗示的)を持ちます。元の密封防湿バッグを開封した場合、LEDは672時間(28日)以内に使用するか、はんだ付け時の"ポップコーン"現象を防ぐためにリフロー前にベーキングする必要があります。
• 保管条件:開封済み包装での長期保管には、乾燥剤入りの密閉容器または窒素雰囲気を使用してください。

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

• ステータスインジケータ:スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、ウェアラブル機器の電源オン、バッテリー充電、ネットワークアクティビティランプ。
• バックライト:薄型民生製品におけるメンブレンスイッチ、小型LCDディスプレイ、ロゴの照明。
• 装飾照明:自動車のダッシュボード、内装トリム、または家電製品のアクセント照明。
• パネルインジケータ:スペースが限られている産業用制御パネル、医療機器、通信機器。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動:常に直列の電流制限抵抗または専用の定電流LEDドライバICを使用してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F の式を使用して計算し、データシートの最大V_Fを使用して、最悪条件下でも電流が20mAを超えないようにします。
• 熱管理:小型ですが、電力損失(20mA、3.6Vで最大72mW)により熱が発生します。特に複数のLEDを使用する場合や周囲温度が高い場合には、はんだパッド周囲に十分な銅面積を確保してヒートシンクとして機能するようにPCBレイアウトを設計してください。
• 光学設計:ウォータークリアレンズは、狭く強力なビームを生成します。より広いまたは拡散した照明が必要な場合は、外部レンズや光ガイドが必要になる場合があります。
• ビニング選択:色や輝度の均一性を必要とするアプリケーションでは、発注時に必要なビンコード(V_F, I_v, λ_d)を指定してください。

8. 技術比較と差別化

LTST-C193TGKTの主な差別化要因は、その0.4mmの超薄型プロファイルです。高さが0.6mmまたは0.8mmであることが多い標準的なチップLEDと比較して、この33-50%の高さ削減は、現代の超薄型デバイス設計にとって重要です。また、130度という広い指向角は、オフ軸視認性が重要な場合に、狭い指向角のLEDよりも優位です。InGaN技術(緑色発光用)、RoHS準拠、標準的な無鉛リフロープロセスとの互換性を組み合わせることで、グローバルな電子機器製造における汎用的で将来性のあるコンポーネントとなっています。

9. よくある質問 (技術パラメータに基づく)

9.1 抵抗なしで3.3V電源でこのLEDを駆動できますか？

いいえ、これは推奨されず、LEDを破壊する可能性が高いです。順方向電圧は2.8Vから3.6Vの範囲です。V_Fが2.9VのLEDに3.3V電源を直接接続すると、電圧差(0.4V)によって非常に高く制御不能な電流が流れ、20mAの最大値をはるかに超えてしまいます。単純なDC駆動には常に直列抵抗が必要です。

9.2 ピーク電流定格(100mA)がDC電流定格(20mA)より高いのはなぜですか？

半導体接合は、微小なダイの熱時定数が非常に短いため、短時間の高電流パルスでも過熱することなく処理できます。1/10デューティサイクルでの100mA定格は、より高い輝度の短いパルス(例: マルチプレックス表示や信号用)を可能にしつつ、平均電力と温度を安全限界内に保ちます。連続動作は20mAを超えてはなりません。

9.3 "ウォータークリア"レンズは光出力にどのような影響を与えますか？

"ウォータークリア"または非拡散レンズとは、エポキシ封止材が透明であることを意味します。これにより、拡散粒子によって光が散乱されないため、パッケージから可能な限り高い光出力が得られます。ビームパターンはLEDチップの形状と反射カップによってより明確に定義され、正面から見ると明るい小さなスポットとして現れることが多いです。

9.4 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

アプリケーションで一貫した結果を得るためには、電圧(V_F)、強度(I_v)、主波長(λ_d)の希望するビンコードを指定する必要があります。例えば、ビンD8(3.0-3.2V)、S(180-280 mcd)、AQ(525-530 nm)を要求すると、中程度の電圧、中高輝度、特定の緑色の色合いを持つLEDが得られます。指定しない場合は、生産ロットからの混合品を受け取ることになります。

10. 実践的な設計と使用事例

事例: 薄型Bluetoothスピーカーのステータスインジケータ設計

デザイナーが、厚さわずか5mmのアルミケーシングを持つコンパクトなBluetoothスピーカーを設計しています。電源、ペアリング、バッテリーレベルを示す多色ステータスLEDが必要です。フロントグリルの裏側のスペースは非常に限られています。

解決策:LTST-C193TGKT(緑)が、同様の赤色および青色の超薄型LEDとともに選択されました。それらの0.4mmの高さにより、制約された内部スペースに完璧に収まります。デザイナーは以下のようにします:

1. LEDをメインPCB上にグリル近くに配置します。
2. 各色に対してマイクロコントローラのGPIOピンを使用し、3.3Vシステム用に計算された100Ωの直列抵抗を使用します(最大V_Fを3.6Vと仮定すると、安全電流は約10mAになります)。
3. すべての3色に対して同じ強度ビン(例: 'S')を指定し、バランスの取れた輝度を確保します。
4. PCB上のLEDパッドの下に小さな銅面を設け、わずかな熱拡散を行います。
5. 組立時に推奨リフロープロファイルに従い、信頼性を確保します。

結果として、洗練された工業デザインを損なうことなく、明るく均一なステータスインジケータが実現します。

11. 原理紹介

発光ダイオード(LED)は、エレクトロルミネセンスによって光を発する半導体デバイスです。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子が活性領域でp型材料からの正孔と再結合します。この再結合により、光子(光)の形でエネルギーが放出されます。光の特定の色(波長)は、使用される半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決定されます。LTST-C193TGKTは、窒化インジウムガリウム(InGaN)化合物半導体を使用しており、緑色光(約520-535 nm)に対応するバンドギャップを持つように設計されています。ウォータークリアエポキシ封止材は、半導体ダイを保護し、レンズとして機能し、出力を変更するための蛍光体を含む場合があります(このクリアレンズの場合は含まれません)。

12. 開発動向

民生電子機器向けのインジケータおよびバックライトLEDの動向は、このコンポーネントの特徴と強く一致しています:

• 小型化と低プロファイル化:より薄いデバイスへの継続的な需要が、この0.4mmコンポーネントのような、より小さなフットプリントと高さを持つLEDの開発を推進しています。
• 高効率化:エピタキシャル成長とチップ設計の改善により、ワットあたりのルーメンが増加し、同じ電流でより明るい出力、または同じ輝度でより低い消費電力と少ない熱が実現可能になっています。
• 色の一貫性の向上:高度なビニング技術とより厳密なプロセス制御により、メーカーは波長と強度に関して非常に狭い公差を持つLEDを提供できるようになり、フルカラーディスプレイや環境照明などのアプリケーションに不可欠です。
• 過酷な環境下での信頼性向上:このLEDは標準アプリケーション向けですが、産業界では自動車および産業用途向けに、より高い温度定格と堅牢性を持つバージョンも開発されています。
• 統合化:複数のLEDチップ(RGB)を単一パッケージに統合したり、LEDをドライバICやセンサーと組み合わせたりする動向があります。

LTST-C193TGKTは、主流の電子機器における小型化と性能という主要なニーズに対応する、現在の世代のソリューションを代表しています。