LTS-4801JG LEDディスプレイ データシート - 0.4インチ桁高 - AlInGaPグリーン - 2.6V順電圧 - 70mW電力損失 - 技術文書

1. 製品概要

LTS-4801JGは、AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体技術を利用して緑色光を発光する単一桁の7セグメント数値表示器です。コモンアノードデバイスとして設計されており、すべてのLEDセグメントのアノードが内部で接続され共通ピンに引き出されています。一方、各セグメントのカソードは個別にアクセス可能です。この構成はマルチプレックス表示アプリケーションで一般的です。表示器は、白いセグメントを持つグレーの表面を特徴としており、様々な照明条件下でのコントラストと視認性を向上させます。主な用途は、計器パネル、民生家電、産業用制御装置など、明確で明るい単一桁の数値表示が必要な電子機器です。

1.1 中核的利点

• 高輝度 & 高コントラスト:AlInGaP材料システムは高い発光効率を提供し、優れた輝度を実現します。グレー表面/白セグメントの設計は、さらにコントラストを向上させ、優れた文字表示を可能にします。
• 低消費電力:本デバイスは比較的低い順電流で動作するため、バッテリー駆動または省エネルギーのアプリケーションに適しています。
• 固体信頼性:LEDベースのデバイスとして、白熱灯や真空蛍光表示などの従来技術と比較して、長い動作寿命、耐衝撃性、高速スイッチング時間を提供します。
• 選別性能:光度は選別されており、複数桁表示器での一貫した輝度マッチングを可能にします。
• 広視野角:パッケージとチップの設計により広い視野角を提供し、様々な位置から表示が読み取れることを保証します。
• 無鉛パッケージ:本デバイスはRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しています。

1.2 対象アプリケーション

この表示器は、一般的な電子機器での使用を意図しています。典型的なアプリケーションには、オフィスオートメーション機器（例：コピー機、プリンター）、通信機器、家庭用電化製品（例：電子レンジ、オーブン、洗濯機）、試験・測定機器、および産業用制御パネルが含まれます。事前の協議と認定なしに、故障が生命や健康を危険にさらす可能性があるような、例外的な信頼性を必要とするアプリケーション（例：航空、医療生命維持装置）向けには設計されていません。

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発生する可能性がある限界を定義します。これらの条件下またはそれ以上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。これは、損傷を引き起こすことなく単一のLEDセグメントで消費できる最大電力です。
• セグメントあたりのピーク順電流:60 mA。これは、過熱を防ぐためにパルス条件下（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許可されます。
• セグメントあたりの連続順電流:25°Cで25 mA。この電流は、周囲温度（Ta）が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.33 mA/°Cで線形に減額する必要があります。
• 動作 & 保管温度範囲:-35°C から +85°C。デバイスはこの全範囲内で保管および動作可能です。
• はんだ付け温度:最大260°C、5秒間（実装面から約1.6mm下で測定）。

2.2 電気的 & 光学的特性

これらは、Ta=25°Cで測定された典型的な動作パラメータであり、通常条件下でのデバイスの性能を定義します。

• 平均光度（I_V）:順電流（I_F）1 mAで320から850 μcd（マイクロカンデラ）。この広い範囲は、デバイスの光度が選別（ビニング）されていることを示します。
• ピーク発光波長（λ_p）:571 nm（標準）。これは、発光強度が最も高い波長で、スペクトルの緑色領域にあります。
• 主波長（λ_d）:572 nm（標準）。これは人間の目が知覚する波長で、ピーク波長に非常に近い値です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）:15 nm（標準）。これは発光の帯域幅を指定し、比較的純粋な緑色を示します。
• チップあたりの順電圧（V_F）:I_F=20 mAで2.05Vから2.6V。これはLEDが動作時の両端電圧降下です。回路設計ではこの範囲を考慮する必要があります。
• セグメントあたりの逆電流（I_R）:逆電圧（V_R）5Vで最大100 μA。このパラメータはテスト目的のみであり、連続的な逆バイアス動作は許可されません。
• 光度マッチング比:類似光領域内のセグメント間で最大2:1。これにより、桁全体の見た目の均一性が確保されます。
• クロストーク:仕様は2.5%未満。これは、電気的リークまたは光学的結合による非駆動セグメントの不要な発光を指します。

3. ビニングシステムの説明

データシートは光度が選別されていることを示しています。これは通常、製造後にデバイスが標準テスト電流（この場合は1mA）での測定された光出力に基づいてテストおよび分類（ビニング）されることを意味します。ビニングにより、複数桁アプリケーションで一緒に使用される表示器の輝度が一致し、ある桁が隣接する桁よりも明らかに暗くまたは明るく見えることを防ぎます。設計者は、アプリケーションでの一貫性を確保するために、発注時に強度ビンを指定または認識する必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートは典型的な電気的/光学的特性曲線を参照しています。具体的なグラフはテキスト抜粋には提供されていませんが、そのような曲線は通常、主要パラメータ間の関係を示します。標準的なLEDの動作に基づくと、予想される曲線には以下が含まれます:

• I-V（電流-電圧）曲線:順電圧（V_F）と順電流（I_F）の間の指数関数的関係を示します。曲線は約2V付近でターンオン電圧を示し、その後比較的急峻に上昇します。
• 光度 vs. 順電流（I_Vvs I_F）:光出力が電流とともにどのように増加するかを示します。一定範囲では一般的に線形ですが、熱効果により非常に高い電流では飽和します。
• 光度 vs. 周囲温度（I_Vvs T_a）:接合温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示します。これは高温環境での重要な考慮事項です。
• スペクトル分布:相対強度対波長のプロットで、ピークは約571-572 nm付近にあり、半値全幅は約15 nmです。

5. 機械的 & パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

表示器の桁高は0.4インチ（10.0 mm）です。詳細な機械図面には、全長、幅、高さ、セグメントサイズと間隔、ピン位置を含むすべての重要な寸法が提供されています。図面からの主な注意点は以下の通りです:

• 特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般公差は±0.25mmです。
• ピン先端シフト公差は±0.40 mmです。
• ピン用の推奨PCB穴径は1.10 mmです。
• 異物、セグメント内の気泡、反射板の曲がり、表面インク汚染について品質基準が定義されています。

5.2 ピン接続 & 回路図

デバイスは10ピン単列構成です。内部回路図はコモンアノード構造を示しています。ピン配置は以下の通りです: ピン1（カソードG）、ピン2（カソードF）、ピン3（コモンアノード）、ピン4（カソードE）、ピン5（カソードD）、ピン6（カソード小数点）、ピン7（カソードC）、ピン8（コモンアノード）、ピン9（カソードB）、ピン10（カソードA）。コモンアノードピン（3と8）が2つあり、内部で接続されていることに注意してください。これにより、PCBレイアウトの柔軟性が高まり、電流分配に役立ちます。

6. はんだ付け & 実装ガイドライン

6.1 自動はんだ付けプロファイル

フローまたはリフローはんだ付けの場合、条件は最大260°C、5秒間（パッケージの実装面から1.6mm下で測定）と指定されています。組立中の部品本体温度は、最大定格温度を超えてはなりません。このプロファイルを遵守することは、プラスチックパッケージや内部ワイヤボンドへの損傷を防ぐために重要です。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、はんだごて先端を実装面から1.6mm下のピンに当てます。はんだ付け温度は350°C ±30°Cとし、接触時間は5秒を超えてはなりません。非常に短時間でより高い温度を使用することで、敏感なLEDチップへの熱伝達を最小限に抑えます。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

信頼性の高い動作のために、いくつかの重要な注意点と推奨事項が提供されています:

• 駆動回路保護:回路は、電源投入時やシャットダウン時の逆電圧や過渡電圧スパイクからLEDを保護する必要があります。これらは即座の故障を引き起こす可能性があります。
• 定電流駆動:これは定電圧駆動よりも強く推奨されます。定電流源は一貫した輝度を確保し、順電圧が温度上昇とともに減少するため、LEDを熱暴走から保護します。
• V_F変動の考慮:駆動回路は、順電圧の全範囲（20mAでチップあたり2.05Vから2.6V）で意図した電流を供給するように設計する必要があります。
• 電流減額:安全な動作連続電流は、アプリケーションの最大周囲温度を考慮した後、25°C以上で0.33 mA/°Cの減額係数を使用して選択する必要があります。
• 逆バイアスの回避:連続的な逆バイアス動作は、金属移動やデバイスの早期故障を引き起こす可能性があるため、厳密に避けるべきです。

8. 信頼性試験

デバイスは堅牢性を確保するために、一連の標準化された信頼性試験を受けます。試験計画には以下が含まれます:

• 動作寿命試験（RTOL）:室温下、最大定格電流で1000時間。
• 環境試験:高温高湿保管（65°C/90-95% RHで500時間）、高温保管（105°Cで1000時間）、低温保管（-35°Cで1000時間）。
• ストレステスト:温度サイクル（-35°Cと105°Cの間で30サイクル）および熱衝撃（-35°Cと105°Cの間で30サイクル）。
• プロセス互換性試験:耐はんだ性（260°Cで10秒）およびはんだ付け性（245°Cで5秒）。

これらの試験は、確立された軍事規格（MIL-STD）、日本工業規格（JIS）、および内部規格を参照しており、様々な保管および動作条件下での部品の耐久性に対する信頼性を提供します。

9. よくある質問（FAQ）

Q: この表示器を5Vマイクロコントローラのピンで直接駆動できますか？

A: できません。順電圧は最大約2.6Vであり、直列の電流制限抵抗が必須です。5Vに直接接続すると、過剰電流によりLEDが破壊されます。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F.

の式を使用して計算してください。

Q: なぜコモンアノードピンが2つあるのですか？

A: それらは内部で接続されています。この設計により、より柔軟なPCB配線が可能になり、複数のセグメントを同時に駆動する場合の電流バランスに役立ち、機械的安定性を提供します。

Q: 複数桁表示器で均一な輝度を実現するにはどうすればよいですか？

A: 定電流ドライバを使用し、同じまたは近い光度ビンの表示器を使用することを確認してください。適切なセグメント電流とデューティサイクルでマルチプレクシングを実装します。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長は、スペクトルパワーが最も高い物理的な波長です。主波長は、CIE色度図上の知覚される色点です。この緑色LEDのような単色光源では、それらは非常に近い値です。

10. 設計事例

1. LTS-4801JGを使用したシンプルなデジタル温度計表示器の設計を考えてみましょう。システムはマルチプレックス出力を持つマイクロコントローラを使用します。設計ステップは以下の通りです:ドライバ選択:
2. 定電流LEDドライバICを選択するか、必要なセグメント電流（例：良好な輝度のために10-15 mA）をシンクできる個別のトランジスタ回路を設計します。電流設定:
3. 動作電流を決定します。例えば、10 mAを選択すると、良好な輝度を提供しながら、25 mAの最大値を十分に下回り、温度減額のための余裕を持たせることができます。マルチプレクシング方式:
4. マイクロコントローラを設定して桁を高速で切り替えます。コモンアノードはMCUによってスイッチされるPNPトランジスタ（またはハイサイドドライバ）によって駆動され、セグメントカソードはドライバICの電流シンク出力に接続されます。PCBレイアウト:
5. 表示器をボード上に配置し、推奨される1.10mmの穴が使用されていることを確認します。電流分配をバランスさせるために、2本のコモンアノードラインを別々に配線します。大電流セグメントラインのトレースは短く広く保ちます。熱管理:_{デバイスを高い周囲温度環境（例：>50°C）で使用する場合は、減額係数を使用して最大許容連続電流を再計算します: I}F(max)_a= 25 mA - [0.33 mA/°C * (T

- 25°C)]。

11. 技術 & 原理紹介

LTS-4801JGは、不透明なGaAs基板上に成長させたAlInGaP半導体技術に基づいています。p-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。AlInGaP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが発光の波長を定義します—この場合は緑色（~572 nm）。不透明な基板は、迷光を吸収することでコントラストの向上に役立ちます。7セグメント形式は、7つの独立したLEDバー（セグメントA-G）と小数点を選択的に点灯させることで、数値（0-9）といくつかの文字を表現する標準化された方法です。

12. 業界動向