LTST-C190TGKT-2A SMD LED データシート - サイズ 1.6x0.8x0.6mm - 電圧 2.4-3.2V - 緑色 - 技術文書

1. 製品概要

LTST-C190TGKT-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)発光ダイオード(LED)です。この部品は、パッケージ高さがわずか0.8mmという超薄型チップLEDファミリーに属します。InGaN(窒化インジウムガリウム)半導体チップを利用して緑色光を生成し、ミニチュアフォームファクタにおいて明るさと効率のバランスを提供します。デバイスは業界標準の8mmテープに載せられ、直径7インチのリールに巻かれて供給され、高速自動実装機との完全な互換性を備えています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、その非常に低いプロファイルです。これは、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、Z方向の高さが制限要因となるアプリケーションにおいて極めて重要です。赤外線(IR)リフローはんだ付けプロセスとの互換性は、標準的な表面実装技術(SMT)組立ラインに適合し、信頼性の高い効率的な製造を保証します。本製品はグリーンプロダクトとして規定されており、有害物質に関する環境規制への適合を示しています。ターゲット市場には、小型パッケージで信頼性の高い明るい表示が必要とされる、民生用電子機器、インジケータランプ、小型ディスプレイのバックライト、各種携帯機器などが含まれます。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、データシートに定義されたLEDの主要な電気的、光学的、熱的特性について、詳細かつ客観的な分析を提供します。すべてのパラメータは周囲温度(Ta)25°Cで規定されています。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、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。これらは動作条件ではありません。

• 消費電力 (Pd):76 mW。これは、LEDパッケージが熱限界を超えずに熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順方向電流 (I_F(PEAK)):100 mA。この電流は、デューティサイクル1/10、パルス幅0.1msのパルス条件下でのみ印加できます。短時間の高輝度フラッシュには有用ですが、連続動作には適しません。
• DC順方向電流 (I_F):20 mA。これは、信頼性の高い長期動作のための推奨最大連続順方向電流です。
• 動作温度範囲:-20°C から +80°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で機能するように設計されています。
• 保管温度範囲:-30°C から +100°C。デバイスは通電されていない状態で、この範囲内で保管できます。
• 赤外線はんだ付け条件:260°Cで10秒間耐える。これは、鉛フリーはんだペーストに典型的なリフローはんだ付けプロセス中のピーク温度耐性を定義します。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、通常条件下でのLEDの性能を定義する典型的な動作パラメータです。

• 光度 (I_V):18.0 - 112.0 mcd (ミリカンデラ) at I_F= 2mA。この広い範囲は、デバイスが異なる輝度ビンで入手可能であることを示します（セクション3参照）。測定には、CIE明所視応答曲線に近似したフィルターが使用されます。
• 視野角 (2θ_1/2):130度。これは非常に広い視野角であり、光出力が狭いビームではなく広い領域に分散されることを意味します。この角度は、強度が軸上（中心）値の半分に低下する点で定義されます。
• ピーク発光波長 (λ_P):530 nm (typical)。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 (λ_d):520.0 - 540.0 nm。これは、人間の目が知覚するLEDの色を定義する単一波長であり、CIE色度図から導出されます。異なるビンがこの範囲をカバーします。
• スペクトル線半値幅 (Δλ):15 nm (typical)。これは、スペクトルピークの半値全幅(FWHM)として測定される、発光の帯域幅を指定します。15nmの値は、比較的純粋な緑色を示します。
• 順方向電圧 (V_F):2.4 - 3.2 V at I_F= 2mA。動作時のLED両端の電圧降下です。特定の範囲にビニングされます。
• 逆電流 (I_R):10 μA (max) at V_R= 5V。このパラメータはテスト目的のみです。LEDは逆バイアスで動作するようには設計されておらず、回路で逆電圧を印加すると損傷する可能性があります。

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ビンに分類されます。これにより、設計者は色、輝度、電圧に関する特定の要件を満たす部品を選択できます。

3.1 順方向電圧ビニング

単位はボルト(V)、2mAで測定。各ビンの許容差は±0.1V。

• ビン D4:2.4V (最小) から 2.6V (最大)
• ビン D5:2.6V から 2.8V
• ビン D6:2.8V から 3.0V
• ビン D7:3.0V から 3.2V

より狭い電圧ビンを選択することで、特に複数のLEDを直列に駆動する場合に、より一貫性のある電流制限回路の設計に役立ちます。

3.2 光度ビニング

単位はミリカンデラ(mcd)、2mAで測定。各ビンの許容差は±15%。

• ビン M:18.0 mcd から 28.0 mcd
• ビン N:28.0 mcd から 45.0 mcd
• ビン P:45.0 mcd から 71.0 mcd
• ビン Q:71.0 mcd から 112.0 mcd

このビニングにより、低電力インジケータから明るい状態表示灯まで、アプリケーションの輝度ニーズに基づいた選択が可能です。

3.3 主波長ビニング

単位はナノメートル(nm)、2mAで測定。各ビンの許容差は±1 nm。

• ビン AP:520.0 nm から 525.0 nm (より緑、青緑に近い)
• ビン AQ:525.0 nm から 530.0 nm
• ビン AR:530.0 nm から 535.0 nm (典型的な緑)
• ビン AS:535.0 nm から 540.0 nm (黄緑)

これは、複数のユニット間で特定の緑色の色調を維持したり、他の部品と一致させたりする必要がある、色が重要なアプリケーションにおいて極めて重要です。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（例：Fig.1, Fig.5）が参照されていますが、その典型的な挙動は、標準的なLEDの物理特性と提供されたパラメータに基づいて説明できます。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

順方向電圧(V_F)は、順方向電流(I_F)と対数的な関係にあります。2mAのテスト条件では、V_Fは2.4Vから3.2Vの間です。電流が増加すると、V_Fはわずかに増加します。LEDはダイオードのような特性を示します：しきい電圧（緑色InGaNの場合約2V）以下では電流は無視でき、その後、電圧のわずかな増加で電流が急速に増加します。したがって、LEDは電圧源ではなく、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

光度(I_V)は、広い範囲で順方向電流にほぼ比例します。2mAで動作させると、ビニングされた強度値が得られます。電流を増やすと光出力は増加しますが、この関係は、発熱や効率低下により、より高い電流では準線形になる可能性があります。最大DC電流20mAは、信頼性を維持するための動作上限のガイドラインを提供します。

4.3 スペクトル分布

LEDは主に可視スペクトルの緑色領域で光を発します。ピーク波長は通常530 nmで、スペクトル半値幅は15 nmです。これにより、比較的純粋な緑色が得られます。知覚される色を定義する主波長(λ_d)は、ビンに応じて520 nmから540 nmの間で変化します。スペクトルは駆動電流にはほとんど依存しませんが、接合温度によってわずかにシフトすることがあります。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは業界標準のチップLEDパッケージを採用しています。主要寸法（ミリメートル単位）には、非常に低いプロファイル高さ0.8mmが含まれます。データシートには、すべての重要な寸法と公差（通常±0.10mm）を示した上面、側面、底面図を含む詳細な機械図面が記載されています。底面図には、アノードとカソードのパッドレイアウトおよび極性マーキングが明確に示されています。

5.2 極性識別

極性は、通常、パッケージ上のマーキングまたは底面の非対称なパッド設計によって示されます。正しい極性は動作に不可欠です。逆電圧を印加すると即座に故障する可能性があります。

5.3 推奨はんだ付けパッドレイアウト

データシートには、PCB設計のため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。このパターンに従うことで、適切なはんだ付け、位置合わせ、機械的安定性が確保されます。設計には通常、はんだ付けおよび動作中の熱管理のためのサーマルリリーフ接続が含まれます。

6. はんだ付け・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

本デバイスは、鉛フリーはんだペーストを使用した赤外線(IR)リフローはんだ付けプロセスと互換性があります。推奨プロファイルが提供されており、一般的にJEDEC標準に従います。主要パラメータは以下の通りです：

• プリヒート:120-150°Cの範囲。
• プリヒート時間:最大120秒。ペーストフラックスの活性化と温度安定化を可能にします。
• ピーク温度:最大260°C。
• 液相線以上時間:プロファイルは、LEDのリードがはんだ融点以上にある時間を最大約10秒に制限する必要があります。

このプロファイルは、熱衝撃を防止し、LEDの内部構造やエポキシレンズを損傷することなく、信頼性の高いはんだ接合を確保するように特性付けられています。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意が必要です：

• はんだごて温度:最大300°C。
• はんだ付け時間:パッドあたり最大3秒。
• 頻度:一度だけ行うべきです。繰り返し加熱すると損傷のリスクが高まります。

細い先端のはんだごてと適切なフラックスを使用することをお勧めします。

6.3 洗浄

指定された洗浄剤のみを使用してください。推奨溶剤には、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が含まれます。LEDは1分未満浸漬してください。指定外の化学薬品はプラスチックパッケージやレンズを損傷する可能性があります。

6.4 保管条件

適切な保管はSMD部品にとって重要です：

• 未開封パッケージ:30°C以下、相対湿度(RH)90%以下で保管。防湿バッグ開封後1年以内に使用してください。
• 開封済みパッケージ:元のドライパックから取り出した部品の場合、周囲環境は30°C / 60% RHを超えないようにしてください。IRリフローは1週間以内に完了することをお勧めします。
• 長期保管（開封済み）:乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管してください。
• ベーキング:元の包装から取り出して1週間以上保管されたLEDは、組立前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングし、吸収した湿気を除去して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. 包装・発注情報

7.1 テープ＆リール仕様

本製品は自動組立用に供給されます：

• テープ幅: 8mm.
• リール直径:7インチ (178mm)。
• リールあたり数量:4000個。
• 最小発注数量 (MOQ):残数については500個。
• ポケットシール:空のポケットはトップカバーテープでシールされています。
• 欠品部品:仕様上、連続して最大2個のランプの欠品が許容されます。
• 標準:包装はANSI/EIA-481-1-A-1994仕様に準拠しています。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 状態表示:民生用電子機器（ルーター、充電器、スマートホームデバイス）の電源、接続、動作表示灯。
• バックライト:薄型デバイス内の小型LCDディスプレイやアイコンのエッジライティング。
• 携帯・ウェアラブルデバイス:厚さが重要なスマートフォン、フィットネストラッカー、ヘアラブル内のインジケータランプ。
• パネル表示灯:制御パネルや計器盤上の集合インジケータ。

8.2 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定電流駆動回路を使用してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F の式で計算します。電源電圧が最小の場合でも最小電流が確保されるように、ビンから最大V_Fを使用してください。_電源が最小の場合。
• 熱管理:消費電力は低いですが、特に高周囲温度で最大電流近くで動作する場合は、パッド下に十分なPCB銅面積またはスルーホールを確保してください。
• ESD保護:LEDは静電気放電(ESD)に敏感です。組立および設計中は、ESD安全な取り扱い手順（リストストラップ、接地作業台）を実施してください。アプリケーション環境がESDを起こしやすい場合は、敏感なラインに過渡電圧サプレッション(TVS)ダイオードや抵抗の追加を検討してください。
• 光学設計:130度の視野角は広い拡散を提供します。指向性のある光が必要な場合は、外部レンズや光ガイドが必要になる場合があります。

9. 技術比較・差別化

LTST-C190TGKT-2Aは、主にその超薄型0.8mmプロファイルによって差別化されています。標準的な1.0mmまたは1.2mm高さのLEDと比較して、より薄い最終製品の設計を可能にします。InGaN技術の使用は、緑色用のAlGaInPなどの古い技術と比較して、より高い効率と明るい出力を提供しますが、通常はより高い順方向電圧を必要とします。包括的なビニングシステムにより、設計者は色と輝度の一貫性を細かく制御でき、パラメータのばらつきが大きく未指定のLEDに比べて利点があります。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 このLEDを20mAで連続駆動できますか？

はい、20mAは推奨最大DC順方向電流です。最長寿命と信頼性のためには、熱応力を低減するため、10-15mAなどのより低い電流で動作することが望ましい場合があります。利用可能な場合は、常にデレーティング曲線を参照してください。

10.2 5V電源にはどの抵抗が必要ですか？

公式 R = (V_電源- V_F) / I_F を使用します。目標I_Fが5mA、最大V_Fが3.2V（ビンD7）の場合： R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360オーム。目標が10mAの場合： R = (5V - 3.2V) / 0.01A = 180オーム。常に次に高い標準抵抗値を選択し、定格電力(P = I²R)を考慮してください。

10.3 逆電圧を印加すべきでないのに、なぜ逆電流仕様があるのですか？

V_R=5VでのI_R仕様は、製造中に行われる品質およびリークテストパラメータです。これは半導体接合の完全性を検証します。実際の回路では、LEDに逆バイアスをかけるべきではありません。デバイスの低い逆降伏電圧を超えるわずかな逆電圧でさえ、即座に壊滅的な故障を引き起こす可能性があるためです。

10.4 発注時のビンコードはどのように解釈すればよいですか？

完全な発注コードは、V_F、I_V、λ_dのビンを指定する場合があります（例：D5-N-AR）。これは、順方向電圧2.6-2.8V、光度28-45 mcd、主波長530-535 nmのLEDを指定します。正確な発注構文についてはメーカーにご確認ください。

11. 実践的設計ケース

シナリオ:3.7Vリチウムイオン電池で駆動される携帯機器用の低バッテリーインジケータを設計します。インジケータは明確に視認可能であるべきですが、消費電力を最小限に抑える必要があります。設計手順:

1. 電流選択:輝度と低消費電力の良いバランスのために、I_F= 5mAを選択します。
2. 電圧考慮:バッテリー電圧は約4.2V（満充電）から約3.0V（低電圧）の範囲です。最悪ケースの抵抗計算には最小システム電圧(3.0V)を使用し、LEDが確実に点灯するようにします。
3. 抵抗計算（最悪ケース）:V_FビンD7のLED（最大V_F= 3.2V）を使用すると仮定します。低バッテリー時(3.0V)では、LEDを順方向バイアスするのに十分な電圧がありません(3.0V<3.2V)。したがって、より低いV_Fビン（例：D4：最大2.6V）を選択するか、バッテリー範囲全体で一貫した性能を得るためにチャージポンプ/LEDドライバを使用します。低バッテリー時に最大V_F=2.6VのビンD4を使用する場合： R = (3.0V - 2.6V) / 0.005A = 80オーム。満充電時(4.2V)： I_F= (4.2V - 2.4V_最小) / 80 = 22.5mA (最大20mAを超過)。これは、変動する電圧源からLEDを直接駆動することの課題を示しています。最適な性能とLEDの安全性のためには、定電流回路またはより洗練されたドライバの使用をお勧めします。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオードは、電気エネルギーを直接光に変換する半導体デバイスであり、このプロセスをエレクトロルミネセンスと呼びます。LTST-C190TGKT-2AはInGaN（窒化インジウムガリウム）化合物半導体を使用しています。p-n接合に順方向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に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、光子（光）の形でエネルギーを放出します。発光の特定の波長（色）は、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。InGaN材料は、スペクトルの青色、緑色、紫外線部分の光を生成するために使用されます。このLEDの緑色は、その活性層中のインジウム、ガリウム、窒素の特定の組成の結果です。

13. 技術トレンド

LTST-C190TGKT-2AのようなLEDの開発は、いくつかの主要な業界トレンドに沿っています。より薄く小さな最終製品を可能にする小型化への継続的な推進があります。InGaN材料の効率改善は、より高い発光効率（電気ワットあたりのより多くの光出力）につながっており、これはバッテリー駆動デバイスにとって重要です。もう一つのトレンドは、ビニングの洗練化とより厳密なパラメータ制御であり、量産におけるより一貫した性能を可能にし、厳格な色や輝度の均一性要件を持つアプリケーションを可能にします。最後に、強化された信頼性と鉛フリー高温はんだ付けプロセスとの互換性は、世界的な環境規制と現代の製造基準を満たすために不可欠です。