SMD LED LTST-C193KSKT-5A データシート - 外形寸法 1.6x0.8x0.35mm - 電圧 1.7-2.3V - 電力 50mW - 黄色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、表面実装デバイス（SMD）LEDランプであるLTST-C193KSKT-5Aの仕様を詳細に説明します。この部品は、自動化されたプリント基板（PCB）実装プロセスおよびスペースが厳しく制限されるアプリケーション向けに特別に設計された、ミニチュアLEDファミリーに属します。コンパクトなフォームファクターと信頼性の高い性能により、幅広い現代の電子機器への統合に適しています。

1.1 特徴と中核的利点

LTST-C193KSKT-5Aは、要求の厳しいアプリケーションにおける使用性と性能を向上させるいくつかの主要な技術的利点を提供します。

• RoHS準拠：本デバイスは、特定有害物質使用制限指令（RoHS）を満たすように製造されており、鉛、水銀、カドミウムなどの特定の有害物質を含みません。
• 超薄型プロファイル：高さがわずか0.35mmのエクストラシンなチップLEDであり、極薄の民生用電子機器やディスプレイでの使用を可能にします。
• 高輝度AlInGaPチップ：リン化アルミニウムインジウムガリウム（AlInGaP）半導体材料を採用しており、黄色、オレンジ、赤のスペクトル領域で高効率の光を良好な安定性で生成することで知られています。
• 業界標準パッケージング：7インチ径リール上の8mmテープで供給され、大量生産電子機器製造で使用される標準的な自動実装機と互換性があります。
• プロセス互換性：表面実装部品の組み立てにおける標準である赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスと互換性を持つように設計されています。また、駆動特性の点で集積回路（I.C.）とも互換性があります。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

小型サイズ、高輝度、および高信頼性の組み合わせにより、様々な分野で数多くのアプリケーションの可能性が広がります。

• 通信機器：コードレス電話、携帯電話、ネットワーク機器の状態表示。
• コンピューティングおよびオフィスオートメーション：ノートパソコンのキーパッドやキーボードのバックライト、各種周辺機器の状態表示。
• 民生用電子機器および家電製品：オーディオ/ビデオ機器、キッチン家電、その他の家庭用機器の電源、モード、または機能表示。
• 産業機器：機械および制御システムのパネル表示。
• 表示技術：マイクロディスプレイや、記号・信号表示用の発光源として適しています。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

このセクションでは、LEDの電気的、光学的、および環境的限界と特性の詳細な内訳を提供します。

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応力限界を定義します。これらの定格またはそれを超える状態での動作は推奨されません。すべての定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• 電力損失（Pd）：50 mW。これはLEDパッケージが熱として放散できる最大電力です。
• 連続順方向電流（IF）：20 mA DC。印加可能な最大定常状態電流です。
• ピーク順方向電流：40 mA。より高い光出力を一時的に達成するために、パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許容されます。
• 逆電圧（VR）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作温度範囲：-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：-40°C ～ +85°C。
• 赤外線はんだ付け条件：リフローはんだ付け中、ピーク温度260°Cを最大10秒間耐えます。

2.2 電気光学特性

これらは、特定の試験条件下（特に記載がない限りTa=25°C、IF=5 mA）で測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：7.1 ～ 45.0 ミリカンデラ（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3参照）によって管理されます。光度は、人間の目の明所視応答（CIE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。これは、光度が軸上で測定された値の半分に低下する全角であり、非常に広い視野パターンを示しています。
• ピーク発光波長（λP）：591.0 nm。LEDのスペクトル出力曲線の最高点における波長です。
• 主波長（λd）：587.0 - 594.5 nm。これは、色（黄色）を定義する人間の目が知覚する単一波長です。CIE色度座標から導出されます。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm。スペクトル純度の尺度であり、値が小さいほど単色性の高い光源であることを示します。
• 順方向電圧（VF）：5 mA時で1.7 - 2.3 V。動作時のLED両端の電圧降下です。
• 逆電流（IR）：5V逆バイアス印加時、最大10 μA。

2.3 熱に関する考慮事項

熱抵抗（θJA）の観点では明示的に詳細化されていませんが、最大電力損失50 mWと動作温度範囲が熱動作ウィンドウを定義します。特に最大定格電流付近で動作する場合、適切なPCBレイアウト（放熱のための十分な銅面積を含む取り付けパッドを含む）は放熱にとって重要です。最大接合温度を超えると、光出力の劣化を加速し、動作寿命を短縮します。

3. ビニングシステムの説明

大量生産における一貫性を確保するために、LEDは性能ビンに分類されます。LTST-C193KSKT-5Aは、順方向電圧、光度、および主波長（色相）の3次元ビニングシステムを使用しています。

3.1 順方向電圧（VF）ビニング

ビニングにより、回路内のLEDが同様の電圧降下を持つことが保証され、並列接続時の均一な輝度を促進します。ビンごとの許容差は±0.1Vです。

ビン E2: 1.7V - 1.9V

ビン E3: 1.9V - 2.1V

ビン E4: 2.1V - 2.3V

3.2 光度（Iv）ビニング

これは、標準試験電流（5mA）での光出力によってLEDをグループ化します。ビンごとの許容差は±15%です。

ビン K: 7.1 - 11.2 mcd

ビン L: 11.2 - 18.0 mcd

ビン M: 18.0 - 28.0 mcd

ビン N: 28.0 - 45.0 mcd

3.3 色相 / 主波長（λd）ビニング

色が重要なアプリケーションにとって重要であり、このビニングにより一貫した黄色の色合いが保証されます。ビンごとの許容差は±1 nmです。

ビン J: 587.0 - 589.5 nm

ビン K: 589.5 - 592.0 nm

ビン L: 592.0 - 594.5 nm

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフィカル曲線が参照されていますが、その意味合いはここで説明します。

4.1 電流-電圧（I-V）特性

順方向電圧（VF）は正の温度係数を持ち、電流とともに増加します。5mA時の典型的なVF範囲1.7-2.3Vは、電流制限回路を設計する際に考慮する必要があります。LEDを最大DC電流20 mAで駆動すると、より高い順方向電圧が生じ、電源またはドライバーの設計をそれに応じて調整する必要があります。

4.2 温度依存性

すべての半導体と同様に、LEDの性能は温度に敏感です。AlInGaP LEDの光度は、一般に接合温度が上昇すると減少します。したがって、LED接合部から周囲環境への低熱抵抗経路を維持することが、安定した長期的な輝度を達成する鍵です。規定された動作温度範囲-30°C～+85°Cは、この関係に対する環境限界を定義します。

4.3 スペクトル分布

LEDは、591 nm（ピーク）を中心とする半値幅15 nmの狭い帯域で発光し、その黄色を定義します。主波長（λd）は、色相ビニングに使用されるパラメータです。スペクトルは電流に対してほぼ不変ですが、ピーク波長は温度によってわずかにシフトする可能性があります。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDはコンパクトなチップスケールスタイルのパッケージを採用しています。主要寸法（ミリメートル）は、長さ約1.6mm、幅約0.8mm、非常に低いプロファイル高さ0.35mmです。正確な公差（通常±0.1mm）やカソード識別マークなどの特徴については、詳細な機械図面を参照してください。

5.2 推奨PCB実装パッドレイアウト

信頼性の高いはんだ付けと機械的安定性を確保するために、PCB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。このパターンには通常、良好なはんだフィレット形成を容易にするために、デバイス端子よりもわずかに大きなパッドが含まれます。この推奨事項に従うことは、リフロー中のトゥームストーニング（部品が一端で立ち上がる現象）を防ぐのに役立ちます。

5.3 極性識別

デバイスにはアノードとカソードがあります。データシートにはカソードを識別する方法が示されており、これは組み立て時および回路動作時の正しい向きにとって不可欠です。極性を誤るとLEDは点灯せず、5Vを超える逆電圧を印加すると損傷する可能性があります。

6. はんだ付けおよび組み立てガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

本デバイスは、ピーク温度260°C、最大10秒間の赤外線（IR）リフローはんだ付けに適合しています。通常JEDEC標準に従う推奨リフロープロファイルが提供されています。これには以下が含まれます：

- プリヒート：150-200°Cで最大120秒間、基板を徐々に加熱し、フラックスを活性化します。

- リフロー（液相）：ピーク温度は260°Cを超えず、260°C以上の時間は最小限に抑えます。

- 冷却：制御された冷却期間。

プロファイルは、基板の厚さ、部品密度、はんだペーストの種類を考慮して、特定のPCBアセンブリに対して特性評価する必要があります。

6.2 手はんだ

手動修理が必要な場合は、温度が300°Cを超えないはんだごてを使用してください。LED端子との接触時間は、1回の操作で最大3秒間に制限し、プラスチックパッケージと半導体ダイへの熱損傷を防ぐ必要があります。

6.3 保管および取り扱い条件

- 湿気感受性レベル（MSL）：本デバイスはMSL 2aに適合しています。元の防湿バッグを開封した後、部品は工場フロア条件（≤30°C/60% RH）下で672時間（28日）以内にIRリフローはんだ付けを行う必要があります。

- 長期保管：元のバッグから出して672時間を超えて保管する場合は、部品を乾燥キャビネットまたは乾燥剤入りの密閉容器に保管する必要があります。

- ベーキング：フロアライフを超えた部品は、はんだ付け前に約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。

- ESD対策：LEDは静電気放電（ESD）に敏感です。接地リストストラップ、帯電防止マット、導電性容器などの適切なESD対策を使用して取り扱ってください。

6.4 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。エポキシレンズやパッケージを損傷する可能性のある未指定または強力な化学洗浄剤は避けてください。

7. パッケージングおよび注文情報

7.1 標準パッケージング

製品は、自動取り扱いのための業界標準のエンボスキャリアテープで供給されます。テープ幅は8mmです。このテープは7インチ（178mm）径のリールに巻かれています。

7.2 リール仕様と数量

7インチフルリール1本あたり、LTST-C193KSKT-5A LEDが5000個含まれています。テープには、輸送および取り扱い中に部品を保護するためのカバーテープが付いています。パッケージングはANSI/EIA-481規格に準拠しています。

7.3 最小注文数量および品番

標準品番はLTST-C193KSKT-5Aです。接尾辞-5Aは、特定のビン組み合わせまたはその他の製品バリエーションを示している可能性があります。フルリール以外の注文の場合、通常、残数に対して500個の最小梱包数量が利用可能です。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 電流制限

LEDは電流駆動デバイスです。動作電流を設定するには、常に直列の電流制限抵抗または定電流ドライバ回路を使用してください。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (電源電圧 - LEDのVF) / 希望電流。損失に適した抵抗の電力定格を選択してください。例えば、典型的なVFが2.0VのLEDを3.3V電源から5mAで駆動する場合：R = (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260Ω。270Ωの標準値抵抗が適切です。

8.2 設計における熱管理

高電流（例：20mA付近）または高周囲温度で動作するアプリケーションでは、熱管理が重要です。推奨されるPCBパッドレイアウトを使用し、熱パッドを十分な面積の銅箔（ヒートシンクとして機能）に接続してください。これはLED接合部からの熱を伝導し、輝度と寿命を維持するのに役立ちます。

8.3 光学設計

130度の指向角は非常に広い発光パターンを提供し、様々な角度から見られることを意図した状態表示に理想的です。より指向性の高いビームを必要とするアプリケーションでは、二次光学系（LED上に取り付けるレンズなど）が必要になります。このLEDのウォータークリアレンズは、バックライトアプリケーションにおける光ガイドや拡散板との使用に適しています。

9. 技術比較および差別化

LTST-C193KSKT-5Aの主な差別化要因は、その超薄型0.35mmの高さおよび黄色発光のためのAlInGaP技術の採用です。

• 標準SMD LED（例：0603、0402）との比較：このチップLEDは標準的な高さ0.6mmのLEDでさえ大きすぎる、スペース制約の厳しい製品の設計を可能にするほど、著しく薄型です。
• 他の黄色LED技術との比較：従来の黄色リン化ガリウム（GaP）LEDと比較して、AlInGaPは大幅に高い発光効率と優れた温度安定性を提供し、より明るく一貫した光出力をもたらします。
• 白色LEDとの比較：純粋な黄色表示（例：特定の警告記号）を必要とするアプリケーションでは、単色の黄色AlInGaP LEDは、黄色フィルターを備えた蛍光体変換白色LEDよりも効率的で色飽和度が高くなります。

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のマイクロコントローラピンから直接駆動できますか？

A: いいえ。常に直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。直接接続すると過剰な電流が流れようとし、LEDとマイクロコントローラの出力ピンの両方を損傷する可能性があります。

Q: なぜ光度（7.1～45.0 mcd）にこれほど広い範囲があるのですか？

A: これは生産全体のばらつきです。ビニングプロセス（K、L、M、Nビン）を通じて、アプリケーションに均一な輝度を確保するために、はるかに狭い強度範囲のLEDを選択することができます。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λP）は、発光スペクトルの物理的なピークです。主波長（λd）は、色知覚に基づく計算値です。人間の目が見る色に一致する単一波長です。λdは色仕様とビニングにより関連性があります。

Q: このLEDを何回リフローはんだ付けできますか？

A: データシートでは、はんだ付けプロセスは最大2回まで実行可能で、ピーク温度は毎回260°Cを10秒間超えないことが規定されています。複数回のリフローは熱ストレスを増加させます。

11. 実用的な使用例

事例1: 超薄型タブレットキーボードのバックライト：設計者がタブレット用の着脱式キーボードを作成しています。キーキャップ下の部品の高さ予算は非常に限られています。LTST-C193KSKT-5Aの0.35mmプロファイルにより、標準LEDが収まらない場所に収めることができます。半透明キーキャップの下のフレキシブルPCB上に複数のLEDが配置されます。これらは定電流ドライバICを介して5-10mAで駆動され、均一で低電力のバックライトを提供します。広い指向角により、各キーの下に光がよく広がります。

事例2: 産業用センサー状態表示：コンパクトな産業用近接センサーには、電源および検出状態を示すための明るく信頼性の高い状態表示LEDが必要です。AlInGaP黄色LEDは、明るい環境でも良好な視認性を提供する高輝度を実現します。設計者は高輝度NビンのLEDを使用し、センサーの24V電源から（トランジスタをスイッチとして使用して）電流制限抵抗を介して15mAで駆動します。頑丈なSMDパッケージは、産業環境に典型的な振動や温度変動に耐えます。

12. 技術紹介および動作原理

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネセンスと呼ばれるプロセスを通じて光を発する半導体デバイスです。LTST-C193KSKT-5Aのコアは、リン化アルミニウムインジウムガリウム（AlInGaP）で作られたチップです。このIII-V族化合物半導体材料は、効率的な発光に適した直接遷移型のバンドギャップを持っています。

動作原理：ダイオードの接合電位（VF）を超える順方向電圧が印加されると、n型半導体からの電子とp型半導体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（電子と正孔）が再結合すると、エネルギーを放出します。AlInGaP LEDでは、このエネルギーは主にスペクトルの黄色/オレンジ/赤色部分の光子（光）として放出されます。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定され、結晶成長中にアルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの比率を調整することで設計されます。生成された光はエポキシレンズを通って外部に出て、同時に環境保護も提供します。

13. 業界動向と発展

LTST-C193KSKT-5AのようなSMD LEDの市場は、いくつかの主要なトレンドによって進化し続けています：

• 小型化：民生用電子機器（スマートフォン、ウェアラブル、超薄型ノートパソコン）によって駆動され、より薄く小さなLEDへの需要は止まりません。チップスケールパッケージ（CSP）やさらに薄いバリエーションは、継続的な開発分野です。
• 効率向上：エピタキシャル成長、チップ設計、光取り出し技術の改善により、AlInGaPのような有色LEDの発光効率（ルーメン毎ワット）はさらに高まり、より明るい光またはより低い消費電力を可能にしています。
• 高信頼性要求：LEDがより重要なアプリケーション（自動車内装、医療機器）で使用されるにつれて、長期信頼性、温度および時間に対する色安定性、過酷な条件下での性能の向上に焦点が当てられています。
• 統合：複数のLEDチップ（例：カラーミキシング用のRGB）を単一パッケージに統合したり、LEDをドライバICおよび制御ロジックと組み合わせてスマートLEDモジュールにする傾向があります。
• 先進的なパッケージング：ますます高出力になるミニチュアLEDからの熱をより適切に管理し、パッケージから直接より精密な光制御を提供するために、新しいパッケージ材料と方法が開発されています。