LTD-5435CKG-P 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

LTD-5435CKG-Pは、2桁7セグメント表示構成を備えた表面実装デバイス（SMD）です。計器パネル、民生電子機器、産業用制御装置、試験装置など、明確で明るい数値表示を必要とする電子機器での使用が主な用途です。表示部は、赤、オレンジ、黄色、緑色のスペクトル領域で高効率の発光を実現することで知られるアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体技術をLEDチップに採用しています。チップは不透明なヒ化ガリウム（GaAs）基板上に形成されています。デバイスはグレーの面と白いセグメントで構成され、最適な視認性のための高いコントラストを提供します。リバースマウント実装プロセス用に特別に設計されています。

1.1 中核的な利点

• 高輝度・高コントラスト：AlInGaP技術と設計により、優れた光度と文字の鮮明さを実現。
• 低消費電力：標準的な駆動電流での効率的な動作を考慮して設計。
• 広視野角：様々な位置からの視認性を確保。
• 固体信頼性：LED技術により、長い動作寿命と衝撃・振動に対する耐性を提供。
• 選別済み出力：デバイスは光度と色調（主波長）でビニング（選別）されており、アプリケーションにおける一貫性を保証。
• RoHS準拠：パッケージは鉛フリーで、環境規制に適合。

2. 技術仕様詳細

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がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• セグメントあたりの電力損失：70 mW
• セグメントあたりのピーク順電流：60 mA (1 kHz、デューティ比10%時)
• セグメントあたりの連続順電流：25 mA
• 順電流の温度軽減：周囲温度25°C以上で0.28 mA/°C。
• 動作温度範囲：-40°C ～ +105°C
• 保存温度範囲：-40°C ～ +105°C

2.2 電気的・光学的特性

周囲温度（Ta）25°Cで測定した、代表的な性能パラメータです。

• セグメントあたりの平均光度（I_V）：14,000 µcd（最小）、26,000 µcd（代表） I_F= 10 mA時。
• ピーク発光波長（λ_p）：571 nm（代表） I_F= 20 mA時。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm（代表） I_F= 20 mA時。
• 主波長（λ_d）：568 nm ～ 572 nm I_F= 20 mA時。
• セグメントあたりの順方向電圧（V_F）：2.0 V（最小）、2.6 V（代表） I_F= 20 mA時。
• セグメントあたりの逆方向電流（I_R）：100 µA（最大） V_R= 5V時。注記：これは試験条件です。連続的な逆バイアス動作はサポートされていません。
• 光度マッチング比（I_V-m）：2:1（最大） I_F= 10 mA時。セグメント間の輝度均一性を確保。
• クロストーク：≤ 2.5%。隣接セグメントの不要な発光を最小限に抑えます。

3. ビニングシステムの説明

製造における色と輝度の一貫性を保証するため、ディスプレイはビン（選別区分）に分類されます。

3.1 光度ビニング

デバイスは、10 mA時のセグメントあたりの平均光度に基づいて選別されます。

• グレード P：13,701 µcd ～ 21,820 µcd
• グレード Q：21,821 µcd ～ 34,700 µcd
• グレード R：34,701 µcd ～ 55,170 µcd
• 全体の光度許容差は±15%です。

3.2 色調（主波長）ビニング

デバイスは、緑色の色合いを制御するため、20 mA時の主波長によってもビニングされます。

• グレード 5：568.1 nm ～ 570.0 nm
• グレード 6：570.1 nm ～ 572.0 nm
• 各主波長ビンの許容差は±1 nmです。

4. 性能曲線分析

データシートには代表的な特性曲線が含まれています（ここでは図示せず説明のみ）。これらの曲線は主要パラメータ間の関係をグラフで表し、回路設計と性能予測に役立ちます。

• 順電流 vs. 順電圧（I_F-V_F）：非線形関係を示し、電流制限抵抗の選択や定電流ドライバの設計に重要です。
• 光度 vs. 順電流（I_V-I_F）：光出力が電流とともに増加する様子を示します。高電流では発熱効果により一般的に準線形になります。
• 光度 vs. 周囲温度（I_V-T_a）：接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示します。これはアプリケーションにおける熱管理に極めて重要です。
• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、AlInGaP LEDに特徴的な狭い発光ピーク（中心約571 nm）を示します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

デバイスの桁高は0.56インチ（14.22 mm）です。詳細な寸法図には、全体のパッケージサイズ、セグメント配置、リード位置が規定されています。特に断りのない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般公差は±0.25 mmです。

5.2 ソルダーパッド vs. ペイント図

この図はPCBレイアウトに極めて重要です。適切なはんだ接合の形成と短絡防止のために、ソルダーパッド領域とペイント（ソルダーマスク）領域を定義します。主な注意点は以下の通りです：

• プラスチックピンバリ最大：0.14 mm。
• PCB反り最大：0.06 mm。
• ソルダーパッドめっき仕様：銅（Cu）最小1200 µin、ニッケル（Ni）最小150 µin、金（Au）最小4 µin。
• ペイント（ソルダーマスク）厚さ：400 µin。

5.3 ピン接続と内部回路

このディスプレイはマルチプレックス・コモンアノード構成です。内部回路図は、2つのコモンアノード（各桁用に1つ）と、各セグメント（A-G）およびコロン/小数点（L1, L2）用の個別のカソードを示しています。ピン配置は以下の通りです：

• ピン 1: 未接続（NC）
• ピン 2: カソード E
• ピン 3: コモンアノード 桁1
• ピン 4: カソード D
• ピン 5: カソード C
• ピン 6: カソード L1, L2（コロン）
• ピン 7: コモンアノード 桁2
• ピン 8: カソード B
• ピン 9: カソード A
• ピン 10: NC
• ピン 11: カソード F
• ピン 12: カソード G

6. はんだ付けと実装ガイドライン

6.1 SMTはんだ付け手順

信頼性のため、適切なはんだ付けが不可欠です。

• リフローはんだ付け（最大2サイクル）：
  • 予熱：120–150°C
  • 予熱時間：最大120秒
  • ピーク温度：最大260°C
  • 液相線以上時間：最大5秒
• 手はんだ付け（はんだごて、最大1サイクル）：
  • 温度：最大300°C
  • 時間：最大3秒
• 2回目のリフローサイクルが必要な場合、1回目と2回目の間には室温への冷却期間が必要です。

6.2 推奨はんだパターン

PCB設計用にランドパターン図が提供されており、信頼性の高いはんだフィレットと機械的強度を確保するための最適な銅パッド寸法（mm単位）が規定されています。

7. 包装と取り扱い

7.1 包装形態

• リール寸法：自動実装に使用されるテープ＆リール包装の仕様。
• キャリア寸法：部品を保持するエンボス加工キャリアテープの詳細。
• 引き出し方向：フィーダー設定時の損傷を防ぐため、明確に指示されています。

7.2 湿気感受性とベーキング

このSMDディスプレイは湿気感受性（MSL）があります。乾燥剤入りの密閉防湿バッグで出荷されます。

• 保管：未開封のバッグは、温度≤30°C、相対湿度≤90%で保管してください。
• フロアライフ：バッグを開封したら、部品は指定時間内（温度<30°C、相対湿度<60%の管理条件下で1週間が想定）に使用するか、リフロー前にベーキングする必要があります。
• ベーキング条件：
  • リール状態：60°Cで48時間以上。
  • バルク状態：100°Cで4時間以上、または125°Cで2時間以上。
  • 熱ストレスによる劣化を避けるため、ベーキングは1回のみ行ってください。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• デジタルマルチメータ・試験装置：明確で明るい数値表示用。
• 産業用制御パネル：温度、圧力、カウントなどのプロセス変数の表示。
• 民生家電：電子レンジ、洗濯機、オーディオ機器の表示部。
• 自動車アフターマーケット表示器：高輝度と広視野角が有利な用途。

8.2 設計上の考慮点

• 駆動回路：マルチプレックス・コモンアノード設計を考慮し、各セグメント/アノードの組み合わせに対して定電流ドライバまたは適切な電流制限抵抗を使用してください。順方向電圧と電流定格は遵守する必要があります。
• 熱管理：特に最大電流付近または高温環境で動作する場合、光度が温度とともに低下するため、PCB設計が十分な放熱を可能にすることを確認してください。
• 視野角：広視野角は利点ですが、エンドユーザーの視認性を最大化するために、実装高さとベゼル設計を考慮する必要があります。
• ESD保護：LEDは静電気放電に敏感なため、組立時には標準的なESD取り扱いおよび保護対策を実施してください。

9. 技術比較と差別化

従来のGaPや新しいInGaNベースの緑色LEDなどの他の技術と比較して、LTD-5435CKG-PのAlInGaP技術には以下の特定の利点があります：

• 従来のGaP緑色LEDとの比較：AlInGaPは、著しく高い発光効率と輝度、より優れた色純度（狭いスペクトル）、および向上した信頼性を提供します。
• InGaN（青色/黄色蛍光体）緑色LEDとの比較：AlInGaP緑色LEDは、一般的に純緑色スペクトル（約570 nm）でより高い効率を持ち、蛍光体の経時劣化や色ずれの影響を受けません。独特の、鮮やかな緑色を提供します。
• 主要な差別化要因：高輝度（グレードRビンまで）、優れたコントラスト（グレー面/白セグメント）、そして実績あるAlInGaP技術の信頼性の組み合わせにより、このディスプレイは長寿命と一貫した性能を要求する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）

10.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_p）：スペクトルパワー分布が最大となる単一波長（代表値571 nm）。主波長（λ_d）：LEDの知覚色に一致する単色光の波長。色調ビニングに使用されるパラメータです（568-572 nm）。

10.2 5V電源でこのディスプレイを駆動できますか？

はい、ただし直接は駆動できません。代表的な順方向電圧は20 mA時で2.6Vです。各セグメント/アノード経路に直列に電流制限抵抗を使用する必要があります。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F で計算されます。5V電源、目標電流20 mAの場合：R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ω。抵抗の電力損失は常に確認してください。

10.3 リフローサイクル数に制限があるのはなぜですか？

複数のリフローサイクルは、部品に繰り返し熱ストレスを与え、内部ワイヤーボンドの損傷、LEDチップの劣化、またはパッケージ材料の剥離を引き起こす可能性があります。2サイクルの制限は信頼性上の予防措置です。

10.4 光度で選別済みとは、私の設計にとって何を意味しますか？

これは、発注時に特定のビン（P、Q、R）を選択できることを意味します。すべてのユニット間で輝度の均一性が重要な製品では、より狭いビン（例：グレードQのみ）を指定することになります。これはコストと入手可能性に影響する可能性がありますが、一貫した視覚的性能を保証します。

11. 設計事例

シナリオ：明るく信頼性の高い電圧/電流表示を必要とする新しい卓上電源装置の設計。

選択理由：LTD-5435CKG-Pは、0.56インチの桁高（遠くからでも読みやすい）、高輝度（日光下視認性のためにグレードRビンを指定）、および連続運転のためのAlInGaPの信頼性から選定されました。コモンアノード構成により、単一のマイクロコントローラを使用したマルチプレックス駆動回路の設計が簡素化されました。

実装：セグメントあたり15 mAを供給するために定電流ドライバICを使用しました（長寿命と熱管理のため、最大25 mAから軽減）。PCBレイアウトは推奨ソルダーパッドパターンに正確に従いました。部品は防湿バッグ開封後、乾燥キャビネットに保管し、ベーキングを回避するために3日以内に使用しました。

12. 技術原理の紹介

このディスプレイのLEDチップは、アルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体材料に基づいています。Al、In、Ga、Pの比率を変化させることで、半導体のバンドギャップを調整し、スペクトルの赤から緑の領域の特定の波長で光を発光させることができます。この場合、組成は約571 nmの緑色発光に調整されています。電子と正孔は半導体接合の活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。不透明なGaAs基板は一部の光を吸収しますが、チップ設計とパッケージリフレクタは、光をセグメントの上部に向けて効率的に導き出し、高効率と高輝度を達成するように最適化されています。

13. 技術トレンド

AlInGaPは、赤、オレンジ、アンバー、純緑色LEDの主要な高効率技術であり続けていますが、より広範なLED業界では以下のような継続的なトレンドが見られます：

• 小型化：高密度表示のためのパッケージサイズの継続的な縮小。
• 効率向上：材料とエピタキシャル成長技術の継続的な改善により、ワットあたりのルーメンが増加。
• 直接発光InGaN緑色：窒化インジウムガリウム（InGaN）材料からの効率的な直接緑色発光に関する研究が続いており、一部のアプリケーションで将来的に代替となる可能性があります。
• 統合化：システム設計を簡素化するための統合駆動回路（スマートディスプレイ）を備えたディスプレイへのトレンドがありますが、LTD-5435CKG-Pは標準的なドライバレス部品としての地位を保っています。

LTD-5435CKG-Pは、中サイズ・高輝度数値表示という特定の分野において、成熟した、信頼性の高い、高性能なソリューションを代表しています。