LTW-C191DS5 SMD LED データシート - 高さ0.55mm - 最大3.15V - 72mW - 白色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTW-C191DS5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。その主な特徴は、パッケージ高さがわずか0.55ミリメートルという極めて低いプロファイルです。この超薄型フォームファクタは、薄型の民生電子機器、ディスプレイ用バックライトユニット、垂直方向のクリアランスが限られているインジケータ用途への組み込みに理想的です。

InGaN（窒化インジウムガリウム）半導体材料を利用したこのLEDは、白色光を発します。パッケージはEIA（Electronic Industries Alliance）標準外形に準拠しており、業界標準の自動実装機およびテープ＆リール包装システムとの互換性を保証します。本製品はグリーン製品として規定され、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、鉛、水銀、カドミウムなどの特定の有害物質を使用せずに製造されています。

この部品の主な利点は、小型化されたフットプリント、大量自動組立プロセスとの互換性、および表面実装技術（SMT）組立ラインで標準的に使用される赤外線（IR）リフローはんだ付けへの適合性です。

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生じる可能性のある応力限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、信頼性の高い設計では避けるべきです。

• 電力損失（Pd）：72 mW。これは、LEDパッケージが最大接合温度を超えずに熱として放散できる最大電力です。
• 直流順電流（IF）：20 mA。印加可能な最大連続順電流です。
• ピーク順電流：100 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、短時間の高輝度フラッシュが可能です。
• 逆電圧（VR）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、即座に破壊を引き起こす可能性があります。データシートでは、逆電圧動作は連続的には行えないことが明記されています。
• 動作温度範囲（Topr）：-30°C ～ +85°C。デバイスが機能するように設計された周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲（Tstg）：-55°C ～ +105°C。
• 赤外線はんだ付け条件：260°Cのピーク温度を10秒間耐え、典型的な無鉛リフロープロファイルに適合します。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、周囲温度（Ta）25°Cで測定された典型的な性能パラメータです。設計は、最小・最大限界値に基づいて行うべきであり、典型的な値だけに依存すべきではありません。

• 光度（Iv）：順電流（IF）5 mAにおいて、最小71.0 mcdから典型的に180.0 mcdの範囲です。光度は、CIEの明所視感度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。この広い指向角は、ランバートまたはそれに近い放射パターンを示しており、集光ビームではなく面照明に適しています。
• 色度座標（x, y）：IF=5mAにおける典型的な値はx=0.304、y=0.301で、白色点はCIE 1931色空間の特定の領域内に位置します。これらの座標には±0.01の許容差が適用されます。
• 順電圧（VF）：IF=5mAにおいて、2.70 V（最小）から3.15 V（最大）の間です。この範囲は、駆動回路の設計にとって極めて重要です。
• 逆電流（IR）：逆電圧（VR）5Vを印加した場合、最大10 µAです。

静電気放電（ESD）注意：LEDは静電気や電圧サージに敏感です。取り扱い時には、接地された作業台、リストストラップ、帯電防止包装などの適切なESD対策が必須です。

3. ビニングシステムの説明

半導体製造に内在するばらつきのため、LEDは性能ビンに分類されます。LTW-C191DS5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（VF）ビニング

LEDは、5 mA時の電圧降下に基づいて分類されます。

- ビン A: 2.70V - 2.85V

- ビン B: 2.85V - 3.00V

- ビン C: 3.00V - 3.15V

許容差：各ビンにつき±0.1V。

3.2 光度（Iv）ビニング

LEDは、5 mA時の光出力によって選別されます。

- ビン Q: 71.0 mcd - 112.0 mcd

- ビン R: 112.0 mcd - 180.0 mcd

許容差：各ビンにつき±15%。

3.3 色相（色）ビニング

これは最も複雑なビンで、CIE 1931図上の色座標を定義します。6つのビン（S1からS6）は、（x,y）座標の境界を指定する四角形によって定義されます。提供された図はこれらのビンを視覚的にマッピングしています。典型的な色度点（x=0.304、y=0.301）はS3/S4領域内に収まります。色相の許容差はx座標、y座標ともに±0.01です。

このビニングにより、設計者は電気的・光学的特性が厳密に管理されたLEDを選択でき、特に色と輝度の均一性が重要なマルチLEDアレイなどのアプリケーションで一貫した性能を実現できます。

4. 機械的仕様および包装情報

4.1 パッケージ寸法

データシートには、LEDパッケージの詳細な寸法図が含まれています。主な特徴は、最大高さ0.55mmと、自動ハンドリングのためのEIA標準フットプリントです。特に指定のない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、標準公差は±0.10mmです。

4.2 推奨はんだパッドレイアウト

PCB用の推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。この設計に従うことは、信頼性の高いはんだ接合を実現し、トゥームストーニング（一端が浮き上がる現象）を防止し、リフロー時の適切な位置合わせを確保するために極めて重要です。

4.3 テープ＆リール包装

LEDは、エンボス加工されたキャリアテープに供給され、カバーテープで密封され、直径7インチ（178mm）のリールに巻き取られています。標準リール数量は5,000個です。包装はANSI/EIA 481-1-A-1994規格に準拠しています。組立機のフィーダー設定に必要な主要なテープおよびリール寸法が提供されています。

5. 組立、取り扱い、および信頼性ガイドライン

5.1 はんだ付けプロセス

本コンポーネントは、赤外線リフローはんだ付けプロセスに完全に対応しています。推奨リフロープロファイルが提供されており、主要パラメータは以下の通りです：

- プリヒート：150-200°C

- プリヒート時間：最大120秒

- ピーク温度：最大260°C

- 260°C以上での時間：最大10秒

- リフローサイクル数：最大2回。

データシートは、プロファイル開発のためのJEDEC規格を参照しており、最終的なプロファイルは、使用する特定のPCB設計、部品、はんだペーストに対して特性評価されなければならないことを強調しています。

はんだごてによる手動リワークの場合、先端温度は300°Cを超えてはならず、接触時間は3秒以内に1回のみに制限する必要があります。

5.2 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。LEDを室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は許容されます。指定外の化学薬品の使用は、LEDパッケージを損傷する可能性があります。

5.3 保管および湿気感受性

LEDは湿気感受性デバイスです。厳格な保管条件が概説されています：

- 密封バッグ内：30°C以下、相対湿度90%以下で保管。バッグ開封後1年以内に使用すること。

- バッグ開封後：30°C以下、相対湿度60%以下で保管。IRリフローは672時間（28日）以内に完了することが推奨されます。

- 長期保管（開封後）：乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーター内で保管してください。

- 672時間以上暴露した場合：はんだ付け前に、吸収した湿気を除去し、"ポップコーン現象"（リフロー中のパッケージ割れ）を防止するために、約60°Cで少なくとも20時間のベーキングが必要です。

6. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

6.1 典型的な用途

LTW-C191DS5は、以下のような一般的な電子機器向けに設計されています：

- 民生電子機器（電話機、タブレット、ルーター）の状態インジケータ。

- 薄型デバイスにおけるLCDディスプレイ、キーパッド、パネルのバックライト。

- 家電製品の装飾照明。

- 汎用インジケータランプ。

重要な用途制限：データシートでは、このLEDは、故障が生命や健康を危険にさらす可能性のある用途（例：航空、医療生命維持装置、輸送安全システム）向けに設計されていないことが明記されています。そのような高信頼性用途の場合は、専用製品についての相談が必要です。

6.2 回路設計

1. 電流制限：LEDは電流駆動デバイスです。電源電圧が変動しても最大直流順電流（20 mA）を超えないようにするために、直列の電流制限抵抗または定電流駆動回路が不可欠です。設計では順電圧ビン（A、B、またはC）を考慮する必要があります。

2. 逆電圧保護：最大逆電圧はわずか5Vであるため、特にACまたは双極性信号アプリケーションでは、LEDが逆バイアスにさらされないように回路設計に注意を払う必要があります。並列（カソード同士）の保護ダイオードが必要になる場合があります。

3. 熱管理：電力損失は低い（72mW）ですが、LEDの熱パッド（該当する場合）の下に十分なPCB銅面積または熱ビアを確保することは、接合温度を低く保つために役立ち、長期的な光出力の安定性と寿命にとって重要です。

6.3 光学設計

130度の広い指向角は、広く拡散した光パターンを提供します。より指向性の高いビームを必要とする用途では、LEDの上に二次光学部品（レンズ、導光板）を設計・配置する必要があります。超薄型プロファイルは、狭い光学アセンブリや薄い導光板（LGP）の後ろに組み込む際に有利です。

7. 技術比較およびポジショニング

LTW-C191DS5の主な差別化要因は、その0.55mmの高さです。通常の高さが0.8-1.0mmである標準的な0603または0402パッケージLEDと比較して、Z高さが大幅に削減されています。これにより、より薄い最終製品が可能になります。そのInGaN技術は、従来技術と比較して、現代的で効率的な白色光源を提供します。包括的なビニング構造は、ビニングされていない、または大まかにビニングされたLEDと比較して、品質に敏感なアプリケーションにより良い一貫性を提供します。標準SMTプロセスとの互換性により、多くの設計においてより厚いLEDのドロップイン置換品となり、製品の小型化への直接的な道筋を提供します。

8. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを20mAで連続駆動できますか？

A: はい、20mAは最大連続直流順電流定格です。最適な寿命と熱効果を考慮して、より低い電流（例：10-15 mA）で駆動することが推奨されることがよくあります。

Q: 光度ビンQとRの違いは何ですか？

A: ビンRのLEDは、同じ5mAの試験電流でより高い最小光度（112 mcd 対 71 mcd）を持ちます。ビンRを選択すると、より明るい出力が保証されますが、わずかにコストが高くなる可能性があります。

Q: バッグを開封した後の保管湿度がなぜそれほど重要なのですか？

A: LEDパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に蒸気に変わり、内部の剥離やプラスチックパッケージの割れ（"ポップコーン現象"）を引き起こす可能性があります。指定された保管条件とベーキング要件は、この故障モードを防止します。

Q: 色相ビニング図はどのように解釈すればよいですか？

A: CIE 1931図は色をプロットします。6つのラベル付き四角形（S1-S6）は、その色相ビンに属するLEDの許容色座標領域を表します。LEDの測定された（x,y）座標は、割り当てられたビンの多角形内に収まらなければなりません。これにより、同じ色相ビンでラベル付けされたすべてのLEDが、標準条件下で人間の目に同じ色に見えることが保証されます。

9. 設計および使用事例

シナリオ: 超薄型Bluetoothトラッカーの状態インジケータを設計する。

製品の工業デザインでは、インジケータLEDアセンブリの内部高さがわずか0.6mmしか許容されません。標準的なLEDは収まりません。

解決策：高さ0.55mmのLTW-C191DS5が選択されました。設計者はパッケージ寸法を使用してPCBの切り欠きを作成し、LEDがボードと面一になるようにして、貴重な0.数ミリメートルを節約します。バッテリー電圧降下に関係なく一貫した輝度を確保するために、5mAに設定された定電流駆動ICが使用されます。部品表には、すべての生産ユニットで明るく均一な白色光を保証するために、ビンRおよび色相ビンS3のLEDが指定されています。組立工場は推奨リフロープロファイルと672時間のフロアライフルールに従い、高い製造歩留まりと現場での信頼性の高い性能を実現しています。

10. 技術紹介およびトレンド

InGaN技術：窒化インジウムガリウムは、この白色LEDで使用されている半導体材料です。通常、青色発光のInGaNチップが、パッケージ内部の黄色蛍光体コーティングと組み合わされます。青色光が蛍光体を励起し、黄色光を再放出します。青色と黄色の混合は、人間の目には白色として知覚されます。これは、固体素子から白色光を生成する非常に効率的な方法です。

業界トレンド：電子機器の小型化への推進は衰えることを知りません。LTW-C191DS5のようなコンポーネントは、受動部品および能動部品のZ高さ（厚さ）を削減し、より薄いスマートフォン、タブレット、ウェアラブル、IoTデバイスを可能にする継続的なトレンドを表しています。さらに、精密なビニングへの重点は、消費財におけるより高い品質と視覚的一貫性に対する市場の需要を反映しています。RoHS準拠および無鉛高温リフロープロセスとの互換性の統合は、世界的な環境規制によって推進され、現在では基本的な要件となっています。