LTS-6780JD LEDディスプレイ仕様書 - 0.56インチ桁高 - ハイパーレッド(650nm) - 順電圧2.6V - 消費電力70mW - 技術文書

1. 製品概要

LTS-6780JDは、数値表示を目的とした単一桁の7セグメントLEDディスプレイです。桁高は0.56インチ（14.22 mm）で、中サイズで高い視認性が求められる用途に適しています。本デバイスは、高輝度かつ優れた色純度を特徴とするハイパーレッド発光を実現するために、AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体技術を採用しています。表示面はグレー、セグメントはホワイトで、様々な照明条件下での最適な視認性を確保する高いコントラストを提供します。主なターゲット市場は、信頼性の高い低消費電力の数値表示が必要な産業用制御パネル、試験・測定機器、民生電子機器、計器類などです。

1.1 主要な特徴と利点

• 0.56インチ桁高:過剰な消費電力なしに良好な視認性を提供するバランスの取れたサイズです。
• 連続的で均一なセグメント:各セグメントの照明が均一で、プロフェッショナルな外観を確保します。
• 低消費電力:効率的なAlInGaP技術により、比較的低い駆動電流で明るい出力が可能です。
• 高輝度・高コントラスト:グレー背景に対するハイパーレッド発光は、優れた視認性を提供します。
• 広い視野角:軸外れの位置からも表示を明確に読み取ることができます。
• 固体信頼性:LEDは、フィラメント式ディスプレイと比較して、長い動作寿命と衝撃・振動に対する耐性を提供します。
• 光度による選別:デバイスは、一貫した輝度レベルを確保するために選別（ビニング）されています。
• 無鉛パッケージ（RoHS準拠）:環境規制に従って製造されています。

1.2 デバイス識別

型番LTS-6780JDは、特にコモンカソード構成で右側小数点（D.P.）を持つことを示します。その性能特性の中心となるのは、不透明なGaAs基板上に形成されたAlInGaPハイパーレッドLEDチップの使用です。

2. 技術パラメータ：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生じる可能性のある応力限界を定義します。通常動作を意図したものではありません。

• セグメントあたりの消費電力:70 mW。これは単一のLEDセグメントが安全に熱として放散できる最大電力です。
• セグメントあたりのピーク順電流:90 mA。これは平均的な発熱を制限するために、パルス条件（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）でのみ許容されます。
• 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、0.28 mA/°Cで直線的に低下します。例えば、85°Cでは最大連続電流は約 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA となります。
• 動作・保管温度範囲:-35°C から +105°C。デバイスは動作時および非動作時の保管中にこれらの極端な温度に耐えることができます。
• はんだ付け条件:リードは最大260°Cで最大5秒間はんだ付け可能ですが、部品本体の温度がその最大定格を超えないことが条件です。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、指定された試験条件下で周囲温度（Ta）25°Cで測定された代表的な性能パラメータです。

• 平均光度（I_V）:I_F=1mAで320 μcd（最小）から808 μcd（代表値）の範囲。I_F=10mAでは、光度は代表値で9750-10500 μcdです。このパラメータは、人間の眼の明所視応答（CIE曲線）に合わせて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。
• ピーク発光波長（λ_p）:650 nm。これは光出力が最大となる波長です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）:20 nm。これはスペクトル純度を示します。幅が狭いほど、より単色光に近いことを意味します。
• 主波長（λ_d）:639 nm。これは、LEDの出力色に一致すると人間の眼が知覚する単一波長です。
• チップあたりの順電圧（V_F）:I_F=20mAで2.10V（最小）から2.60V（代表値）。設計者は駆動回路がこの範囲に対応できることを確認する必要があります。
• セグメントあたりの逆電流（I_R）:V_R=5Vで最大100 μA。このパラメータは試験目的のみであり、連続的な逆バイアス動作は禁止されています。
• 光度マッチング比:最大2:1。これは、単一デバイス内のセグメント間の輝度の許容変動を指定し、均一な外観を確保します。
• クロストーク:< 2.5%と規定。これは、隣接するセグメントが駆動されたときに、内部の光学的または電気的なリークによって生じる、意図しないセグメントの発光を指します。

3. ビニングシステムの説明

仕様書は、デバイスが光度による選別されていることを示しています。これは、製造されたLEDが測定された光出力（通常は1mAや10mAなどの標準試験電流で）に基づいて特定の強度範囲またはビンに分類される選別プロセスを意味します。これにより、特定の購入ロット内での輝度の一貫性が確保されます。この抜粋では具体的なビンコードは詳細に記載されていませんが、設計者はアプリケーションに必要な輝度レベルを保証するために、メーカーに利用可能なビンについて確認する必要があります。厳しい2:1の光度マッチング比は、単一桁内での視覚的な均一性をさらに確保します。

4. 性能曲線分析

仕様書は代表的な電気的・光学的特性曲線を参照しています。これらのグラフ表現は、単一点の仕様を超えたデバイスの挙動を理解するために重要です。

• I-V（電流-電圧）曲線:順電流（I_F）と順電圧（V_F）の関係を示します。ダイオードの指数関数的特性を示し、適切な電流制限回路の設計に役立ちます。
• 光度 vs. 順電流（I_V vs. I_F）:光出力が駆動電流とともにどのように増加するかを示します。通常、ある範囲では線形ですが、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_V vs. 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。これは高温環境で動作するアプリケーションにとって重要です。
• スペクトル分布:相対光出力と波長の関係をプロットしたもので、定義された20nmの半値幅を持つ650nmのピークを中心としています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

ディスプレイの物理的な外形とリード位置は寸法図で定義されています。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標準公差は±0.25mmです。特定の品質管理事項が記載されています：セグメント内の異物や気泡は≤10ミル、反射板の曲がりはその長さの≤1%、表面インクの汚染は≤20ミル。ピン先端のシフト公差は±0.40 mmです。PCB設計では、リード用の穴径1.0 mmが推奨されます。

5.2 ピン接続と極性

デバイスは10ピン単列構成です。これはコモンカソードタイプであり、すべてのLEDセグメントのカソード（負極端子）が内部で接続されていることを意味します。内部で接続された2つのコモンカソードピン（ピン3とピン8）があります。これにより、PCBレイアウトと放熱の柔軟性が得られます。ピン配置は以下の通りです：ピン1：アノードE、ピン2：アノードD、ピン3：コモンカソード、ピン4：アノードC、ピン5：アノードD.P.（小数点）、ピン6：アノードB、ピン7：アノードA、ピン8：コモンカソード、ピン9：アノードF、ピン10：アノードG。内部回路図がこれらの接続を視覚的に表しています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 自動はんだ付け

フローまたはリフローはんだ付けの場合、推奨条件は、ピーク温度260°Cで最大5秒間、リードをシーティングプレーンから1/16インチ（約1.6mm）下まで浸漬することです。重要な点は、このプロセス中にLEDディスプレイ自体の本体温度が最大定格温度を超えないことです。

6.2 手はんだ付け

はんだごてを使用する場合、先端はシーティングプレーンから1/16インチ下のリードの位置に当てる必要があります。はんだ付け時間は5秒を超えてはならず、はんだごて先端温度は350°C ±30°Cです。ディスプレイのプラスチック本体への過度な熱伝導を避けるように注意する必要があります。

7. アプリケーション推奨事項

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• 産業用制御パネル:設定値、プロセス値、またはエラーコードの表示用。
• 試験・測定機器:デジタルマルチメータ、周波数カウンタ、電源装置。
• 民生家電:電子レンジ、洗濯機、オーディオ機器。
• 自動車用アフターマーケットディスプレイ:ゲージや表示器（適切な認定を受けた場合）。
• 医療機器:生命維持に直結しない信頼性が求められる単純なパラメータ表示（注意事項参照）。

7.2 重要な設計上の考慮事項

• 駆動方法: 定電流駆動を強く推奨します。これにより、デバイス間の順電圧（V_F）のばらつきや温度変化に関わらず、一貫した光度が確保されます。供給電圧が十分に高く安定しており、電流変動が許容できる場合は、電圧源と直列抵抗の単純な回路も使用できます。
• 電流制限:回路は、周囲温度上昇に必要なデレーティングを考慮して、絶対最大連続電流を決して超えないように設計する必要があります。安全動作電流は、必要な輝度と予想される最大周囲温度に基づいて選択する必要があります。
• 電圧互換性:駆動回路は、所望の電流を全 V_F範囲（20mA時のセグメントあたり2.10Vから2.60V）で達成するために必要な電圧を供給できる必要があります。
• 逆電圧保護:駆動回路には、電源投入時やシャットダウン時の逆バイアスや電圧トランジェントの印加を防ぎ、LEDチップを損傷から保護するための保護機能（例：ディスプレイと並列のダイオード）を組み込むべきです。
• 熱管理:デバイスは広い動作温度範囲を持っていますが、高温環境で高電流で動作すると、光出力の劣化（ルーメン維持率の低下）を加速し、早期故障につながる可能性があります。十分な通風を考慮する必要があります。

8. 信頼性と試験

本デバイスは、認識された軍事規格（MIL-STD）、日本規格（JIS）、および内部規格に基づく一連の信頼性試験を受けています。これらの試験は、様々な環境ストレス下でのその堅牢性と長寿命性を検証します。

• 動作寿命試験（RTOL）:デバイスを最大定格で1000時間動作させ、長期性能と故障率を評価します。
• 環境ストレステスト:高温高湿保管（65°C/90-95% RH、500時間）、高温保管（105°C、1000時間）、低温保管（-35°C、1000時間）、温度サイクル、およびサーマルショックを含みます。これらの試験は、パッケージの完全性と、保管および動作環境に耐えるデバイスの能力を検証します。
• はんだ付け性試験:耐はんだ性（260°C、10秒）とはんだ付け性（245°C、5秒）により、リードが組立プロセスに耐えられることを確認します。

9. 技術比較と差別化

LTS-6780JDの主な差別化要因は、AlInGaP技術とハイパーレッド発光の使用です。従来のGaAsPやGaP LED技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより高い輝度、または同じ輝度でより低い消費電力を実現します。ハイパーレッド色（ピーク650nm）は、標準的な赤色LED（通常約625-635nm）とは異なり、より深い赤色調を提供します。0.56インチの桁サイズは、より小型（0.3\\