LTS-2806SKG-P LEDディスプレイ データシート - 0.28インチ 桁高 - AlInGaP グリーン - 2.6V 順方向電圧 - 技術文書

1. 製品概要

LTS-2806SKG-Pは、コンパクトな形状で明確な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、単一桁の表面実装デバイス（SMD）LEDディスプレイです。0.28インチ（7.0 mm）の桁高を特徴とし、スペースが限られた様々な電子機器への組み込みに適しています。表示セグメントにはAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体技術を採用しており、鮮明な緑色の発光を実現します。パッケージはグレーの表面と白いセグメントを特徴とし、コントラストと視認性を高めています。本デバイスは光度で選別（ビニング）されており、鉛フリーおよびRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しているため、現代の電子機器製造に適しています。

1.1 主な特長

• 桁サイズ：0.28インチ（7.0 mm）の文字高さ。
• 技術：緑色発光のため、不透明なGaAs基板上にAlInGaP LEDチップを採用。
• 均一性：連続的で均一なセグメント発光。
• 電力効率：省エネルギーが求められるアプリケーション向けの低消費電力。
• 光学性能：優れた文字表示、高輝度、高コントラスト比。
• 視野角：様々な位置からの視認性を確保する広い視野角。
• 信頼性：ソリッドステート構造により、長い動作寿命を保証。
• 品質管理：デバイスは光度に基づいて選別（ビニング）されています。
• 環境適合性：RoHS規格に準拠した鉛フリーパッケージ。

1.2 デバイス識別

型番LTS-2806SKG-Pがこの特定モデルを識別します。これはコモンアノード構成のAlInGaPグリーンLEDディスプレイです。

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、LTS-2806SKG-Pディスプレイの性能限界と動作条件を定義する電気的・光学的仕様の詳細な分析を提供します。

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ストレスの限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、信頼性の高い設計では避けるべきです。

• セグメントあたりの電力損失：70 mW。これは、単一のLEDセグメントが熱損傷を引き起こさずに安全に放散できる最大電力です。
• セグメントあたりのピーク順方向電流：60 mA。この電流は過熱を防ぐため、パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1 msパルス幅）でのみ許容されます。
• セグメントあたりの連続順方向電流：25°Cで25 mA。この定格は25°C以上では0.28 mA/°Cのデレーティング係数で直線的に減少します。例えば、85°Cでは最大連続電流は約 25 mA - (0.28 mA/°C * (85°C - 25°C)) = 25 mA - 16.8 mA = 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：パッケージは、実装面から1/16インチ（≈1.6 mm）下で測定して、260°Cで3秒間のはんだごてによるはんだ付けに耐えられます。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、指定された試験条件（Ta=25°C）下で測定された代表的な性能パラメータです。回路設計と性能予測に使用されます。

• 平均光度（I_V）：これは輝度の主要な尺度です。
  • 最小：201 µcd、代表値：I_F= 2 mA で 501 µcd。
  • 代表値：I_F= 20 mA で 5210 µcd。これは電流と光出力の非線形関係を示しています。この範囲では、電流が10倍になると光度は約10倍増加します。
  • 測定は精度のためにCIEの眼応答曲線に従います。
• 波長特性：
  • ピーク発光波長（λ_p）：574 nm（代表値）。これは発光光学パワーが最大となる波長です。
  • 主波長（λ_d）：571 nm（代表値）。これは人間の目が知覚する単一波長であり、色（緑）を定義します。
  • スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm（代表値）。これはスペクトル純度を示します。値が小さいほど、より単色に近い色となります。
• チップあたりの順方向電圧（V_F）：2.6 V（代表値）、I_F= 20 mA で最大 2.6 V。設計者は駆動回路がこの電圧を供給できることを確認する必要があります。
• 逆方向電流（I_R）：V_R= 5V で 100 µA（最大）。このパラメータは試験目的のみであり、連続的な逆電圧印加は推奨されません。
• 光度マッチング比：2:1（最大）。これは、単一デバイス内のセグメント間で許容される最大の輝度変動を指定し、視覚的な均一性を保証します。
• クロストーク：≤ 2.5%。これは、隣接するセグメントが点灯しているときに、非活性セグメントから意図せず発せられる光の最大量を定義します。

2.3 ビニングシステムの説明

データシートには、デバイスが光度で選別されていると記載されています。これは、製造されたユニットが標準試験電流（おそらく2 mAまたは20 mA）での測定光出力に基づいて選別（ビニング）されるプロセスを意味します。設計者は、製品内の複数のディスプレイ間で一貫した輝度を確保するためにビンを選択できます。特定のビンコードや強度範囲はこの文書では詳細に記載されていませんが、通常はメーカーから調達用に入手可能です。

3. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線が参照されていますが、ここでは標準的なLEDの動作と提供されたパラメータに基づいて、それらの典型的な意味を分析します。

3.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

20mAでの代表的なV_Fが2.05Vから2.6Vであることは、ダイオードのターンオン特性を示しています。曲線は、ターンオン電圧（AlInGaPでは約1.8-2.0V）を超えた後、電流が指数関数的に増加し、より高い電流ではより線形になることを示すでしょう。安定した光出力を確保し、熱暴走を防ぐために、定電圧ドライバーよりも定電流ドライバーの使用が推奨されます。

3.2 光度 vs. 順方向電流（I-L曲線）

データポイント（2mA -> 501 µcd, 20mA -> 5210 µcd）は、この動作範囲では電流と光出力の間にほぼ線形関係があることを示唆しています。ただし、効率（単位電力あたりの光出力）は、熱の増加により非常に高い電流では通常低下します。温度に対する連続電流のデレーティングは、この効率とデバイス寿命を維持することに直接関係しています。

3.3 スペクトル分布

主波長571 nm、半値幅15 nmのため、発せられる光は比較的純粋な緑色です。574 nmのピークはわずかに高く、これは一般的です。このスペクトル情報は、色の一貫性や特定の波長との相互作用が重要なアプリケーションにおいて極めて重要です。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

デバイスは標準的なSMDフットプリントに準拠しています。主な寸法上の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、一般的な公差は±0.25 mmです。
• 表示面に対して特定の品質管理が定義されています：セグメント上の異物 ≤ 10 mils、インク汚染 ≤ 20 mils、セグメント内の気泡 ≤ 10 mils、反射板の曲がり ≤ 長さの1%。
• プラスチックピンのバリは0.1 mmを超えてはなりません。

PCBランドパターン設計のための詳細な寸法図が元のデータシートに提供されています。

4.2 内部回路図とピン接続

このディスプレイはコモンアノード構成です。これは、すべてのLEDセグメントのアノード（正極端子）が内部で共通ピン（ピン4とピン9）に接続されていることを意味します。各セグメントのカソード（負極端子）には専用のピンがあります。セグメントを点灯させるには、対応するカソードピンをロー（グランドまたは電流シンクに接続）に駆動し、コモンアノードをハイ（電流制限抵抗を介して正電源に接続）に保持する必要があります。

ピン配置定義：

1: 未接続（N/C）

2: カソード D

3: カソード E

4: コモンアノード

5: カソード C

6: カソード DP（小数点）

7: カソード B

8: カソード A

9: コモンアノード

10: カソード F

11: 未接続（N/C）

12: カソード G

二つのコモンアノードピン（4 & 9）は内部で接続されており、PCB配線の柔軟性を提供し、電流分布をより良くする可能性があります。

5. はんだ付け・組立ガイドライン

5.1 SMTはんだ付け手順

デバイスはリフローはんだ付けプロセスを想定しています。重要な手順は以下の通りです：

• 最大リフローサイクル：デバイスは最大2回のリフローはんだ付けプロセスに耐えられます。1回目と2回目のサイクルの間には、周囲温度まで完全に冷却する必要があります。
• 推奨リフロープロファイル：
  • 予熱：120–150°C。
  • 予熱時間：最大120秒。
  • ピーク温度：最大260°C。
  • 液相線以上での時間：最大5秒。
• 手はんだ（はんだごて）：必要な場合、はんだごて温度は300°Cを超えず、接触時間は3秒を超えないようにしてください。

これらのプロファイルに従うことで、LEDチップ、プラスチックハウジング、内部ワイヤボンドへの熱損傷を防ぎます。

5.2 推奨はんだ付けパターン

信頼性の高いはんだ接合の形成と機械的安定性を確保するために、ランドパターン（フットプリント）の推奨が提供されています。このパターンは、適切なはんだフィレットを実現し、ブリッジングを回避するために、デバイスの端子に対するパッドサイズ、形状、間隔を考慮しています。

5.3 湿気感受性と保管

SMDディスプレイは防湿包装（乾燥剤と湿度指示カード付き）で出荷されます。

• 保管条件：未開封の袋は、温度 ≤ 30°C、相対湿度（RH） ≤ 60% で保管してください。
• 暴露：密封袋を開封すると、デバイスは環境から湿気を吸収し始めます。
• ベーキング要件：指定されたフロアライフ（記載なしですが、通常レベル3デバイスで168時間）を超えて周囲環境にさらされた場合、部品はリフロー前に吸収した湿気を除去するためにベーキングを実施しなければなりません（MUST）。これを怠ると、高温リフロープロセス中にポップコーン現象や内部剥離を引き起こす可能性があります。
• ベーキングパラメータ（一度のみ）：
  • リール内の部品：60°Cで ≥ 48時間。
  • バルクの部品：100°Cで ≥ 4時間、または125°Cで ≥ 2時間。

6. 包装・発注情報

6.1 包装仕様

デバイスは、自動ピックアンドプレース組立用にテープアンドリールで供給されます。

• リールタイプ：標準13インチ（330 mm）直径リール。
• リールあたりの数量：1000個。
• 包装長さ：22インチリールあたり38.5メートルのキャリアテープ（これはテープ長を参照しており、より大きなマスターリール用の可能性があります）。
• 最小発注数量（MOQ）：残数については、最小包装単位は250個です。
• キャリアテープ：黒色導電性ポリスチレン合金製。寸法はEIA-481規格に準拠。テープは250 mmに対して1 mmのカンバー限界、厚さ0.40 ± 0.05 mmです。
• リーダー・トレーラー：テープには機械給送用のリーダー（≥ 400 mm）とトレーラー（≥ 40 mm）が含まれており、部品の終端とトレーラーの開始の間に最低40 mmのギャップがあります。

7. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 民生用電子機器：家電製品、オーディオ機器、電源タップ、充電器のデジタル表示。
• 計測機器：パネルメーター、試験機器の表示、制御システムインターフェース。
• 産業用制御装置：機械上の状態インジケーター、カウンター表示、パラメータ表示。
• 自動車アフターマーケット：補助計器やカスタム電子モジュール用の表示（拡張温度要件を考慮）。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：各コモンアノード接続には常に直列の電流制限抵抗を使用してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F で計算されます。5V電源で目標I_Fを10 mA、V_F~2.4Vの場合：R = (5 - 2.4) / 0.01 = 260 Ω。次の標準値（270 Ω）を使用してください。
• マルチプレクシング：複数桁ディスプレイの場合、異なる桁のコモンアノードを高周波で順次駆動し、カソード（セグメント）をアクティブな桁のパターンで駆動するマルチプレクシング方式を使用できます。これにより、必要なI/Oピン数を大幅に削減できます。
• 熱管理：周囲温度が上昇した場合の電流デレーティング曲線を遵守してください。最大温度または電流限界付近で動作する場合は、十分なPCBの銅面積または通気を確保してください。
• ESD保護：明示されていませんが、組立中は標準的なESD（静電気放電）取り扱い予防策を遵守する必要があります。

8. 技術比較と差別化

他の単一桁SMDディスプレイと比較して、LTS-2806SKG-Pの主な差別化要因は以下の通りです：

• 材料技術：AlInGaPチップの使用は、GaPなどの古い技術と比較して、緑色発光においてより高い効率と潜在的に優れた温度安定性を提供します。
• 輝度：20 mAで5000 µcdを超える代表的な光度は、0.28インチディスプレイとしては非常に明るく、明るい環境に適しています。
• コントラスト：グレーの表面と白いセグメントのデザインは高コントラストに最適化されており、視認性を向上させます。
• パッケージ：鉛フリーでRoHS準拠のSMDパッケージは、現代の環境規制と自動組立ラインに対応しています。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_p=574 nm）は、発せられる光スペクトルの物理的なピークです。主波長（λ_d=571 nm）は、人間の目が同じ色として知覚する単一波長です。これらはわずかに異なることがよくあります。色合わせを考慮する設計者は主波長を参照すべきです。

9.2 このディスプレイを3.3Vのマイクロコントローラピンで直接駆動できますか？

できません。順方向電圧（V_F）は通常2.05-2.6Vです。3.3Vはこれを上回っていますが、電流制限抵抗を含める必要があります。さらに、マイクロコントローラのGPIOピンは通常、直接駆動に十分な電流（セグメントあたり最大25 mA連続）を供給または吸収できません。トランジスタまたは専用のLEDドライバICを使用してください。

9.3 なぜコモンアノードピンが2つあるのですか？

コモンアノードに内部接続された2つのピン（4と9）を持つことで、より柔軟なPCBレイアウトが可能になり、ディスプレイ全体により均等に電流を分配するのに役立ち、一方のはんだ接合が不良の場合の冗長性を提供します。

9.4 2:1の光度マッチング比はどのように解釈すればよいですか？

これは、同一条件（I_F=2mA）で駆動した場合、単一デバイス内で最も明るいセグメントが最も暗いセグメントの2倍を超えて明るくならないことを意味します。これにより、表示される数字の視覚的な均一性が保証されます。

10. 実践的な設計・使用事例

シナリオ：試作装置用のシンプルなデジタル温度表示を設計する。マイクロコントローラのI/Oピンが限られている。

実装：類似ディスプレイの3桁バージョン（または3つのLTS-2806SKG-Pユニット）を使用する。3桁すべての対応するセグメントカソード（A, B, C, D, E, F, G, DP）をまとめて接続し、8つのマイクロコントローラピンを使用する。各桁のコモンアノードを、より高い累積セグメント電流を扱うための小型NPNトランジスタ（例：2N3904）を介して別々のマイクロコントローラピンに接続する。マイクロコントローラファームウェアは、各桁のアノードトランジスタを一度に1つずつ有効にしながら、その桁のセグメントパターンを出力することを高速で循環（マルチプレクシング）させる。100 Hz以上のリフレッシュレートで可視フリッカーを防止する。電流制限抵抗はコモンアノードライン（トランジスタの前）に配置する。このアプローチにより、3桁を直接駆動に必要な8*3=24ピンではなく、わずか8+3=11 I/Oピンで制御できます。

11. 原理紹介

LTS-2806SKG-P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。ダイオードのターンオン電圧を超える順方向電圧が印加されると、n型AlInGaP層からの電子がp型層からの正孔と再結合します。この再結合イベントにより、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。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、それが直接発せられる光の波長（色）を決定します—この場合は緑色（~571 nm）。不透明なGaAs基板は光を外側に反射するのを助け、効率を向上させます。数字の各セグメントは、パッケージ内で並列または直列に配線されたこれらの微小なLEDチップの1つ以上によって形成されています。

12. 開発動向

LTS-2806SKG-PのようなSMD LEDディスプレイの進化は、光エレクトロニクスのより広範なトレンドに従っています：

• 効率向上：継続的な材料科学研究により、ルーメン毎ワット（効率）の向上が図られており、同じ輝度での消費電力を削減しています。
• 小型化：0.28インチは標準的ですが、超コンパクトデバイスではより小さな桁高の需要があり、パッケージングとチップ技術の限界に挑戦しています。
• 拡大した色域とオプション：蛍光体および直接半導体材料（青/緑用のInGaNなど）の進歩により、同様の形状でより明るく、より飽和した色や新しい色オプションが提供される可能性があります。
• 統合化：将来のデバイスでは、LEDドライバICやロジック（例：BCD-to-7セグメントデコーダ）をディスプレイパッケージに直接統合し、システム設計を簡素化する可能性があります。
• 熱性能の改善：熱をより効果的に放散する新しいパッケージ材料と設計により、より高い駆動電流と輝度、または高い周囲温度での寿命向上が可能になります。

これらのトレンドは、ますます要求の厳しいアプリケーションにおいて、より高い性能、より大きな設計の柔軟性、および信頼性の向上を提供することに焦点を当てています。