LTS-5825CKG-PST1 LEDディスプレイ データシート - 0.56インチ桁高 - AlInGaP グリーン - 順電圧2.6V - 連続電流25mA - 技術文書

1. 製品概要

LTS-5825CKG-PST1は、明確で明るい数値表示を必要とするアプリケーション向けに設計された、高性能な1桁表面実装（SMD）LEDディスプレイです。そのコア技術は、アルミニウムインジウムガリウムリン化物（AlInGaP）半導体材料に基づいており、これは不透明なヒ化ガリウム（GaAs）基板上に成長させたものです。この材料系は、高効率の緑色発光を実現することで知られています。本ディスプレイは、コントラストを高めるための黒面と、最適な光拡散と視認性を実現する白セグメントを特徴としています。桁高0.56インチ（14.22 mm）により優れた文字表示を提供し、スペースが限られているが可読性が重要な、幅広い民生用および産業用電子機器に適しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このディスプレイは、信頼性と性能のために設計されています。主な利点には、低消費電力、高輝度出力、広視野角が含まれ、様々な位置からの視認性を確保します。ソリッドステート構造は、固有の信頼性と長い動作寿命を提供します。輝度によるカテゴリー分けがされており、複数桁アプリケーションでの一貫した輝度マッチングが可能です。主なターゲット市場は、単一の高視認性の桁が必要な計器盤、試験・測定機器、POS端末、産業用制御システム、自動車のダッシュボード表示などです。

2. 技術パラメータの詳細な客観的解釈

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発生する可能性がある限界を定義します。セグメントあたりの最大許容損失は70 mWです。セグメントあたりのピーク順電流は60 mAと定格されていますが、これは熱管理のためにパルス条件（周波数1 kHz、デューティサイクル10%）でのみ許容されます。セグメントあたりの連続順電流（定常動作の安全限界）は、周囲温度（Ta）25°Cで25 mAです。この定格は、周囲温度が25°Cを超えると、摂氏1度上昇するごとに0.28 mAずつ線形に低下します。デバイスは-40°Cから+105°Cの温度範囲内で動作および保管できます。はんだ付け条件では、ピーク温度260°Cでの3秒間のリフロー中に、デバイス本体が実装面から少なくとも1/16インチ以上離れている必要があります。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、標準試験条件Ta = 25°Cで測定され、期待される性能を示します。光度（Iv）は、順電流（IF）1 mAにおいて、最小501 μcdから標準1700 μcdの範囲です。ピーク発光波長（λp）は571 nm、主波長（λd）はIF=20mAで572 nmであり、明確に緑色スペクトルに位置します。スペクトル半値幅（Δλ）は15 nmで、比較的純粋な色を示しています。セグメントあたりの順方向電圧（VF）は、IF=20mAで最大2.6V、標準値は2.05Vです。逆電流（IR）は、逆電圧（VR）5Vで最大100 μAですが、逆バイアス下での連続動作は禁止されています。セグメント間の光度マッチング比は最大2:1と規定されており、桁全体で均一な輝度を確保します。

3. 機械的仕様とパッケージ情報

3.1 パッケージ寸法と構造

デバイスは表面実装パッケージです。特に指定がない限り、重要な寸法公差は±0.25mmです。構造詳細には、プラスチックバリ（最大0.14 mm）とPCB反り（最大0.06 mm）の仕様が含まれます。はんだパッド仕上げは信頼性の高いはんだ付けに重要であり、層状構造で構成されています：最小1200マイクロインチの銅、最小150マイクロインチのニッケル、および4マイクロインチの金メッキです。さらに400マイクロインチの塗装層が施されています。

3.2 ピン接続と内部回路

ディスプレイは10ピン構成で、コモンアノード回路設計を採用しています。内部回路図は、すべてのセグメントアノードが内部で2つのコモンアノードピン（ピン3とピン8）に接続されていることを示しています。各セグメントカソード（A、B、C、D、E、F、G、および小数点DP）には専用のピンがあります。この構成は、複数の桁がドライバラインを共有するマルチプレクシングアプリケーションで一般的です。

4. はんだ付けと組立ガイドライン

4.1 SMTはんだ付け手順

リフローはんだ付けでは、特定のプロファイルに従う必要があります。予熱段階は120-150°Cの間で、最大120秒間とします。リフロー中のピーク温度は260°Cを超えてはならず、この臨界温度を超える時間は最大5秒に制限する必要があります。重要なことに、リフロープロセスサイクルの回数は2回未満でなければなりません。2回目のリフローが必要な場合（例：両面実装）、1回目と2回目のプロセスの間で、基板を完全に通常の周囲温度まで冷却する必要があります。はんだごてによる手はんだ付けでは、先端温度は300°Cを超えてはならず、接点ごとの接触時間は最大3秒に制限する必要があります。

4.2 推奨はんだパターン

ミリメートル単位の寸法で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。適切なはんだ接合部の形成、機械的安定性、および動作中の熱放散を実現するには、このパターンに従うことが不可欠です。

5. 梱包と取り扱い

5.1 梱包仕様

デバイスは自動組立用にテープおよびリールで供給されます。キャリアテープは厚さ0.30±0.05 mmの黒色導電性ポリスチレン合金製です。キャリアテープのカンバー（反り）は、長さ250 mmあたり1 mm以内に制御されています。13インチリールには700個が含まれ、22インチリール上の総テープ長は44.5メートルです。梱包には、機械給送を容易にするためのリーダーテープとトレーラーテープセクション（それぞれ最小400 mmおよび40 mm）が含まれます。残数ロットの最小梱包数量は200個と規定されています。リールからテープを引き出す方向が明確に示されています。

5.2 湿気感受性とベーキング

表面実装デバイスとして、本ディスプレイは湿気吸収に敏感であり、高温リフロープロセス中にポップコーン現象や層間剥離を引き起こす可能性があります。デバイスは密閉された防湿パッケージで出荷され、保管条件は温度≤30°C、相対湿度≤90%でなければなりません。密閉袋を開封すると、デバイスには限られたフロアライフがあります。保管仕様（30°C未満、相対湿度60%未満）を満たさない条件下で袋が1週間以上開封されている場合、リフロー前にベーキングが必要です。ベーキング条件は梱包状態によって異なります：リール内の部品は60°Cで≥48時間、バルクの部品は100°Cで≥4時間または125°Cで≥2時間です。ベーキングは1回のみ行うべきです。

6. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

6.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このディスプレイは、単一の高視認性の数値桁を必要とするあらゆるアプリケーションに最適です。一般的な用途には、デジタル時計（秒または分表示）、バッテリーレベルインジケーター、1桁カウンター、家電製品のパラメータ設定表示、電子機器のステータスコード表示などがあります。そのSMDフォーマットは、現代のコンパクトなPCB設計に適しています。

6.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：各セグメントカソードには必ず直列の電流制限抵抗を使用してください。抵抗値は、電源電圧、LEDの順方向電圧（VF）、および所望の順方向電流（IF）に基づいて計算する必要があり、IFは連続25 mAを超えてはなりません。
• ドライバ回路：コモンアノード構成により、カソードから電流をシンクするローサイドスイッチ（トランジスタまたはIC）による駆動が簡素化されます。
• 熱管理：特に最大電流付近または高周囲温度で動作する場合、過熱や光度低下を防ぐために、十分なPCB銅面積または熱ビアを確保してください。
• ESD保護：すべての半導体デバイスと同様に、取り扱いおよび組立中は標準的なESD対策を実施してください。

7. 性能曲線分析

データシートは詳細設計に不可欠な典型的な特性曲線を参照しています。提供されたテキストでは具体的なグラフは詳細に説明されていませんが、エンジニアは通常、順電流対順電圧（IV曲線）、光度対順電流、光度対周囲温度、そしておそらくスペクトル分布の曲線を期待します。これらの曲線により、設計者は、効率が電流とともにどのように変化するか、または温度上昇に伴い輝度がどのように低下するかなどの非線形動作を理解し、特定のアプリケーション環境に合わせて駆動条件を最適化することができます。

8. 技術比較と差別化

LTS-5825CKG-PST1の主な差別化要因は、緑色発光にAlInGaP技術を使用している点です。従来のGaPなどの古い技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率と輝度を提供します。黒面/白セグメント設計は、特に明るい照明条件下で、明るい色の面を持つディスプレイと比較して優れたコントラスト比を提供します。0.56インチの桁高は、小さなインジケーターと大きなパネルディスプレイの間の特定のニッチを埋めます。その輝度によるカテゴリー分けは品質保証機能であり、複数桁アプリケーションでの一貫性を確保します。これは、基本的なLEDコンポーネントでは必ずしも保証されていない重要な要素です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

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、発光出力が最大となる波長です。主波長（λd）は、発光の知覚色に一致する単色光の単一波長です。このような狭スペクトルLEDでは、これらは非常に近い値です（571 nm 対 572 nm）。

Q: このディスプレイを20mAで連続駆動できますか？

A: はい、20mAは最大連続順電流定格25mAを下回っています。ただし、定格電流は25°Cを超えると低下するため、周囲温度を考慮する必要があります。

Q: 逆方向で動作できないのに、なぜ逆電流仕様が重要ですか？

A: IR仕様は品質およびリークテストパラメータです。高い逆電流は、半導体接合の製造欠陥を示している可能性があります。

Q: 輝度によるカテゴリー分けとはどういう意味ですか？

A: これは、デバイスが標準試験電流での測定された発光出力に基づいてテストおよび選別（ビニング）されることを意味します。これにより、設計者は同じ輝度ビンからディスプレイを選択して、アレイ内で均一な輝度を確保し、ある桁が他の桁よりも暗く見えることを回避できます。

10. 実用的な使用例

1秒分解能のシンプルなデジタルタイマーを設計することを考えてみましょう。ユニットの秒桁はLTS-5825CKG-PST1を使用して実装できます。マイクロコントローラがディスプレイの制御に使用されます。コモンアノードピンは、他の桁をマルチプレクシングする場合は適切な電流制限方式を介して正の電源電圧（例：5V）に接続されます。8つのカソードピン（セグメントA-GおよびDP）は、マイクロコントローラのGPIOピンに、それぞれ専用の電流制限抵抗（例：電源5V、Vf約2.1V、20mAの場合~150Ω）を介して接続されます。ソフトウェアは0から9までの数字を循環させ、毎秒適切なカソードピンの組み合わせをオンにします。高輝度と高コントラストにより、遠くからでも数字が容易に読み取れ、低消費電力はシステム全体の効率に貢献します。

11. 動作原理の紹介

このデバイスは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。接合の内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると（アノードがカソードに対して正）、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、そこで再結合します。AlInGaP LEDでは、この再結合により主に緑色波長範囲の光子（光）の形でエネルギーが放出されます。アルミニウム、インジウム、ガリウム、リン化物の特定の合金組成が、バンドギャップエネルギー、したがって発光色を決定します。不透明なGaAs基板は下方に発せられる光を吸収し、デバイス上面からの全体的な光取り出し効率を向上させます。

12. 技術トレンド

LEDディスプレイ技術のトレンドは、より高い効率、より大きな小型化、および改善された信頼性に向かって進み続けています。AlInGaPは赤、オレンジ、アンバー、緑色LEDのための成熟した効率的な技術ですが、窒化インジウムガリウム（InGaN）などの新しい材料は、緑色や青色を含む可視スペクトル全体を非常に高い効率でカバーできるようになっています。1桁ディスプレイでは、より薄いパッケージ、より高い画素密度（ドットマトリックス英数字ディスプレイ用）、およびドライバICやスマート機能との統合に向かっています。しかし、シンプルで頑丈、高輝度の単一桁を必要とする特定のアプリケーションでは、LTS-5825CKG-PST1のような個別セグメントディスプレイは、費用対効果が高く信頼性の高いソリューションであり続けます。環境への配慮も、有害物質の排除や包装材料のリサイクル性の向上を推進しています。