LTST-C194KRKT SMD LED データシート - 外形寸法 1.6x0.8x0.3mm - 電圧 2.4V - 電力 75mW - 赤色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTST-C194KRKTは、チップLEDカテゴリに属する表面実装型（SMD）発光ダイオード（LED）です。その主な特徴は、わずか0.30ミリメートルという極めて低いプロファイルです。これにより、特にZ軸方向のスペース制約が厳しいアプリケーションに適しています。本デバイスは、AlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体材料を用いて赤色光を生成し、ウォータークリアレンズパッケージに封止されています。現代の大量電子実装プロセスとの互換性を考慮して設計されています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの中核的利点は、そのフォームファクタとプロセス互換性に由来します。超薄型設計により、モバイルデバイス、超薄型ディスプレイ、ウェアラブル技術などの薄型民生電子機器への統合が可能となります。8mmテープに巻かれた7インチリールへのパッケージングは、自動化されたピックアンドプレース装置の標準に準拠しており、効率的な実装を促進します。さらに、赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスへの適合性により、他のSMD部品と共に単一のリフローサイクルで実装することが可能です。これはPCB実装における業界標準です。本デバイスはRoHS準拠のグリーン製品としても規定され、環境規制を満たしています。ターゲット市場には、民生電子機器、インジケータ、キーパッドやアイコンのバックライト、信頼性の高い低プロファイルの赤色インジケータを必要とするあらゆるアプリケーションのメーカーが含まれます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

このセクションでは、LTST-C194KRKT LEDに規定された主要な電気的、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生じ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、いかなる条件下でも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半導体接合部の加速劣化を引き起こす可能性があります。
• 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。光学パラメータをテストするための標準動作条件は20 mAであり、10 mAの安全マージンを提供します。
• ピーク順方向電流：80 mA。これはパルス条件下（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。パルス駆動により、平均電力損失限界を超えることなく、より高い瞬間的な輝度を得ることができます。
• 逆電圧（VR）：5 V。LEDは高い逆電圧に耐えるようには設計されていません。逆バイアスで5Vを超えると、PN接合の破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作・保管温度：-30°C ～ +85°C / -40°C ～ +85°C。これらの範囲は、それぞれ信頼性のある動作および非動作時の保管のための環境条件を定義します。

2.2 電気光学特性

Ta=25°C、IF=20mAで測定されたこれらのパラメータは、標準試験条件下でのデバイスの性能を定義します。

• 光度（Iv）：最小11.2 mcdから最大180.0 mcdの範囲です。この広い範囲は、ビニングシステム（セクション3で詳述）によって管理されます。光度は、明所視（人間の目）応答曲線（CIE）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。これはウォータークリアレンズを備えたチップLEDに典型的な非常に広い指向角です。この角度は、光度が軸上（0°）値の半分に低下する点として定義されます。
• ピーク波長（λP）：639 nm。これはスペクトルパワー出力が最も高くなる波長です。発光の物理的な測定値です。
• 主波長（λd）：631 nm。これはCIE色度図から導出された計算値であり、知覚される光の色を表します。ピーク波長と主波長の差は、発光スペクトルの形状によるものです。
• スペクトル半値幅（Δλ）：20 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。20 nmという値は赤色AlInGaP LEDに典型的であり、鮮やかな赤色をもたらします。
• 順方向電圧（VF）：2.4 V（標準）。これは20 mAで駆動したときのLED両端の電圧降下です。電流制限回路を設計する上で重要なパラメータです。
• 逆電流（IR）：10 μA（最大）。5Vを逆バイアスで印加したときのわずかなリーク電流です。

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は性能ビンに分類されます。LTST-C194KRKTは光度のビニングシステムを使用しています。

3.1 光度ビニング

ビンコード（L, M, N, P, Q, R）は、20 mAで測定された光度に基づいてLEDを分類します。各ビンには最小値と最大値があり、各ビン内で+/-15%の許容差が適用されます。例えば、ビン'L'は11.2から18.0 mcdをカバーし、ビン'R'は112.0から180.0 mcdをカバーします。これにより、設計者は特定の輝度要件を満たすビンを選択でき、アセンブリ内での視覚的一貫性を確保できます。このデータシートでは、この特定の品番については主波長や順方向電圧のビニングは示されておらず、これらのパラメータは製造工程で厳密に管理されていることを示唆しています。

4. 性能曲線分析

提供されたPDF抜粋では代表的な曲線について言及されていますが、具体的なグラフ（例：IV曲線、温度対強度、スペクトル分布）は本文には含まれていません。標準的なLEDの動作と与えられたパラメータに基づき、これらの曲線のおおよその形状を推測することができます。

4.1 順方向電流対順方向電圧（I-V曲線）

LEDのI-V特性は指数関数的です。LTST-C194KRKTの場合、20mAで標準VFが2.4Vであるため、曲線は約1.8V（ターンオン電圧）以下で非常に低い電流を示します。その後、電圧がわずかに増加するにつれて電流は急激に上昇します。この非線形関係のため、LEDは定電圧源ではなく、電流源または電流制限抵抗を介して駆動する必要があります。

4.2 温度特性

LEDの性能は温度に依存します。一般的に、順方向電圧（VF）は負の温度係数を持ち、約2 mV/°Cで減少します。光度（Iv）も接合温度が上昇すると減少します。周囲温度85°Cまでの動作が規定されていることは、設計者が性能と寿命を維持するために、特に最大直流電流付近または最大値で動作させる場合、熱管理を考慮する必要があることを意味します。

4.3 スペクトル分布

AlInGaP赤色LEDの発光スペクトルは、ピーク波長639 nmを中心としたベル型の曲線で、半値幅は20 nmです。これにより、純粋で鮮やかな赤色が得られます。主波長（631 nm）は、異なる波長に異なる重みを付けるCIEの目の感度曲線の形状により、ピーク波長よりわずかに短くなります。

5. 機械的およびパッケージング情報

5.1 パッケージ寸法と極性

このLEDはEIA標準パッケージ外形に準拠しています。重要な寸法は高さ0.30 mmです。フットプリント寸法（長さと幅）はチップLEDに典型的なものです。極性はデバイス自体に表示されています（通常はカソードマーク、例えば緑色の線、切り欠き、または下面の異なるサイズのパッド）。PCBレイアウトはこの極性と一致させる必要があり、自動実装および動作時の正しい向きを確保します。

5.2 推奨はんだパッド設計

データシートには、PCB設計のための推奨ランドパターン（はんだパッド寸法）が含まれています。このパターンに従うことは、リフロー時に信頼性の高いはんだ接合を実現するために重要です。これにより、適切なぬれ、位置合わせ、機械的強度が確保されます。注記では、はんだペースト塗布用のステンシル厚さの最大値を0.10mmと推奨しており、これは塗布されるペーストの量を制御し、はんだブリッジを防止します。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 赤外線リフローはんだ付けプロファイル

本デバイスは、鉛フリー（Pbフリー）IRリフロープロセスに完全に対応しています。通常JEDEC標準リフロー曲線に従う推奨プロファイルが提供されています。主要なパラメータには、プリヒートゾーン（150-200°C）、260°Cを超えないピーク温度への制御された上昇、および適切なはんだ接合を形成するための液相線以上時間（TAL）が含まれます。重要な仕様は、LED本体が260°Cに10秒以上さらされてはならないことです。このプロファイルは、実装で使用される特定のPCB、オーブン、および他の部品に対して特性評価を行う必要があります。

6.2 保管および取り扱い条件

LEDは湿気敏感部品（MSD）です。乾燥剤と共に元の防湿バッグに密封されている場合、保管条件が≤30°C、≤90% RHであれば、1年間の保存寿命があります。バッグを開封した後は、周囲の工場環境（≤30°C、≤60% RH）への暴露時間は、はんだ付けを行う前に672時間（28日）に制限されます。この時間を超えた場合、吸収された湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象（パッケージのひび割れ）を防止するために、60°Cで少なくとも20時間のベーキングが必要です。

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。データシートでは、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。過酷または未指定の化学薬品は、プラスチックレンズやパッケージを損傷する可能性があります。

7. パッケージングおよび注文情報

7.1 テープおよびリール仕様

LEDは、カバーテープ付きのエンボスキャリアテープに供給され、直径7インチ（178 mm）のリールに巻かれています。各リールには5000個が含まれます。テープ寸法とポケット間隔はANSI/EIA 481-1-A-1994規格に準拠しており、標準的な自動フィーダーとの互換性を確保します。仕様では、リール上で連続する空ポケットは最大2つまで許容されます。

8. アプリケーション設計推奨事項

8.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。複数のLEDを駆動する最も信頼性の高い方法は、各LEDと直列に個別の電流制限抵抗を使用することです（データシートの回路A）。これにより、LED間の順方向電圧（VF）の自然なばらつきを補償します。複数のLEDを単一の共有抵抗と直接並列に接続すること（回路B）は推奨されません。最も低いVFを持つLEDがより多くの電流を引き、輝度の不均一や過剰ストレスの原因となるためです。

8.2 静電気放電（ESD）保護

抜粋では詳細に説明されていませんが、AlInGaP LEDは一般的に静電気放電に敏感です。実装中は標準的なESD取り扱い予防策を遵守する必要があります：接地された作業台、リストストラップ、導電性容器の使用。

8.3 適用範囲と制限

このLEDは、汎用電子機器向けに設計されています。故障が安全性を脅かす可能性のある、例外的な信頼性を必要とするアプリケーション（例：航空、医療機器、交通制御）では、より厳格な部品認定とアプリケーション固有のコンサルテーションが必要となります。本デバイスの仕様は、標準的な商業環境で検証されています。

9. 技術比較と差別化

LTST-C194KRKTの主な差別化要因は、その超低0.3mmプロファイルです。標準的なSMD LED（例：高さが0.6-0.8mmの0603や0402パッケージ）と比較して、このデバイスはより薄い製品設計を可能にします。AlInGaP技術の使用は、GaAsPなどの古い技術と比較して、赤色光に対してより高い効率と優れた温度安定性を提供します。ウォータークリアレンズと広い130度の指向角の組み合わせは、広く均一な照明パターンを提供し、複数の角度からの視認性が重要なインジケータやバックライトアプリケーションに適しています。

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。3.3V電源で目標電流20mAの場合、抵抗値は R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 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（11.2から180 mcd）がこれほど広いのですか？

A: これは生産全体のばらつきです。ビニングシステム（LからR）を通じて、特定のより狭い強度範囲のLEDを購入することで、アプリケーション内での一貫性を確保できます。

Q: 30mAの直流電流定格は推奨動作点ですか？

A: いいえ。標準的な試験条件は20mAです。30mA定格は絶対最大値です。信頼性の高い長期動作のためには、この最大値以下、例えば20mAで動作させるように定格を下げて使用することをお勧めします。

Q: ウォータークリアレンズ色はどのように解釈すればよいですか？

A: ウォータークリア（透明）レンズは、消灯時にはLEDチップの本来の色が見え、点灯時には発光に対して可能な限り広い指向角を提供します。拡散レンズや着色レンズとは異なります。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：薄型Bluetoothイヤホンケースのステータスインジケータの設計ケースの内部高さは非常に限られています。標準的なLEDは高すぎます。LTST-C194KRKTは0.3mmの高さで、内部PCBに実装できます。ビンMまたはNのLED（18-45 mcd）は、小さな窓から見える充電/満充電インジケータに十分な輝度を提供します。設計者は、マイクロコントローラのGPIOピンに接続された直列抵抗を備えた駆動回路を実装します。PCBランドパターンはデータシートの推奨に従い、実装業者は提供されたIRリフロープロファイルガイドラインを使用します。LEDは自動実装のために7インチリールで注文され、工場はバッグ開封後の672時間のフロアライフを遵守してはんだ付け品質を確保します。

12. 技術原理の紹介

LTST-C194KRKT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、これが直接発光の波長（色）を定義します—この場合、約631-639 nmの赤色です。ウォータークリアエポキシレンズは、半導体ダイを保護し、光出力ビームを形成（130度指向角）、およびダイをパッケージリードに接続するワイヤーボンディングの機械的安定性を提供する役割を果たします。

13. 業界動向と発展

インジケータおよび小信号LEDのトレンドは、小型化と高効率化に向かって続いています。このデバイスの0.3mm高さは、ますます薄くなる最終製品のために部品プロファイルを低減する継続的な取り組みを表しています。さらに、エネルギー効率の要求に駆られて、すべての色においてより高い発光効率（単位電力入力あたりのより多くの光出力）を求める動きが続いています。パッケージングの標準化（ここで使用されているEIA標準やテープ＆リール仕様など）とプロセス互換性（IRリフロー）も主要なトレンドであり、LEDを高速実装ラインにおける標準的なSMD部品として扱うことを可能にしています。この製品に見られるように、鉛フリーおよびRoHS準拠材料への移行は、現在では業界全体の普遍的な要件となっています。