LTS-2807SKG-P LEDディスプレイ データシート - 0.2インチ桁高 - AlInGaPグリーン - 2.4V順電圧 - 技術文書

1. 製品概要

LTS-2807SKG-Pは、現代の表面実装アプリケーション向けに設計された、コンパクトで高性能な単一桁数字表示器です。0.2インチ（5.08 mm）の桁高を特徴とし、スペースが限られているが可読性が重要なデバイスに適しています。この表示器は、明るい緑色光を生成する先進的な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。この材料システムは、不透明なGaAs基板上に成長されており、内部での光散乱や反射を最小限に抑えることで高いコントラストを実現しています。デバイスは、グレーの表面と白のセグメントを持つ独特の外観で、文字の識別性を高めています。輝度による選別（ビニング）が行われており、RoHS指令に準拠した鉛フリーパッケージで提供され、電子部品の世界的な環境基準に適合しています。

1.1 主な特長と利点

• コンパクトサイズと高い可読性：0.2インチの桁高により、最小限の占有面積で明確な数字表示を実現し、民生電子機器、計測器、制御パネルに最適です。
• 優れた光学性能：AlInGaPチップ技術により、高輝度と優れたコントラストを実現します。連続的で均一なセグメントにより、隙間や暗点のない一貫性のある美しい文字表示を保証します。
• 省エネルギー性：低消費電力で設計されており、バッテリー駆動や省エネルギーを重視するアプリケーションに適しています。
• 広い視野角：広い視野角を提供し、様々な角度から数字表示が見えることを保証します。これはユーザーインターフェースにとって極めて重要です。
• 高い信頼性：固体素子として、機械式表示器と比較して長い動作寿命、衝撃や振動に対する耐性、時間経過による性能の安定性を提供します。
• 品質保証：デバイスは輝度に基づいて選別（ビニング）されており、設計者は均一なパネル外観を得るために、一貫した輝度レベルの部品を選択することができます。

1.2 デバイス構成

LTS-2807SKG-Pは、コモンアノード表示器として構成されています。これは、すべてのLEDセグメントのアノードが内部で共通のピン（ピン3とピン8）に接続されていることを意味します。個々のセグメント（A, B, C, D, E, F, G、および小数点DP）は、それぞれのカソードピンにグランド（ロー）信号を印加することで制御されます。具体的な型番は、右側小数点付きのAlInGaPグリーンコモンアノード表示器を示しています。この構成は一般的であり、共通アノードに定電圧を印加しながら、カソード信号を多重化して異なるセグメントを点灯させることで、駆動回路を簡素化します。

2. 技術パラメータと特性

このセクションでは、回路設計とシステム統合の基礎となる、デバイスの電気的および光学的仕様について詳細かつ客観的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。通常使用では、これらの限界値付近での動作は推奨されません。

• セグメントあたりの電力損失：最大70 mW。これを超えると、LEDチップの過熱や劣化の加速を引き起こす可能性があります。
• セグメントあたりのピーク順電流：60 mA（ただし、パルス条件：1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅でのみ）。この定格は、短時間の高電流パルス用であり、連続動作用ではありません。
• 動作・保管温度範囲：-35°C から +105°C。デバイスは、非動作時の保管および指定された動作環境内で、これらの極端な温度に耐えることができます。
• はんだ付け温度：リードは、パッケージの装着面から1/16インチ（約1.6 mm）下で測定して、最大3秒間、260°Cでのアイロンはんだ付けに耐えることができます。
• 2.2 電気的・光学的特性これらは、周囲温度（Ta）25°Cで測定された代表的な動作パラメータです。設計者は、通常の動作条件のガイドとしてこれらの値を使用すべきです。

平均光度（I

）：

• これは輝度の主要な尺度です。_V順電流（I）1 mAでの代表値は700 µcd（マイクロカンデラ）です。
  • 10 mAでは、代表的な輝度は8400 µcdに大幅に上昇します。動作範囲内では、電流と光出力の関係は一般的に線形です。_F±15%の許容差が適用され、実際の輝度は部品間で変動する可能性があります。
  • 波長特性：
  • ピーク発光波長（λ
• ）：
  • 574 nm（代表値）。これは、発光パワーが最大となる波長です。_p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。幅が狭いほど、より単色（純粋）な緑色を意味します。
  • 主波長（λ）：
  • 571 nm（代表値、許容差±1 nm）。これは人間の目が知覚する波長であり、色の指定に極めて重要です。_dチップあたりの順方向電圧（V）：
• I_F=20 mAで、代表値2.4 V（最小2.0 V、許容差±0.1V）。このパラメータは、適切な電流制限抵抗または定電流ドライバの選択に不可欠です。同一のLEDチップを使用しているため、セグメント間の電圧降下は比較的一貫しています。逆電流（I_F）：
• 逆電圧（V_R）5Vで最大100 µA。このテストは特性評価のみを目的としており、デバイスは逆バイアス下での動作を想定していません。光度マッチング比：_R1 mAで駆動した場合の、同一桁内の任意の2セグメント間で最大2:1。これにより視覚的な均一性が確保されます。
• 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、不要なセグメントの発光を指します。
• 2.3 性能曲線分析具体的なグラフは提供されたテキストには詳細に記載されていませんが、このようなデバイスの代表的な曲線には以下が含まれます：

I-V（電流-電圧）曲線：

順方向電圧と電流の指数関数的関係を示します。膝電圧は約2.0-2.4Vで、その後はわずかな電圧増加で電流が急速に増加します。

• 光度 vs. 順電流（I vs. I
• ）：_V一般的に線形の関係を示し、安全動作領域内では光出力が駆動電流に直接比例することを確認します。_F光度 vs. 周囲温度：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。AlInGaP LEDは他の技術と比較して一般的に高温性能に優れていますが、出力は熱によって依然として低下します。
• スペクトル分布：574 nm（ピーク）を中心としたベル型の曲線で、15 nmの半値幅で定義される幅を持ち、緑色光の発光を確認します。
• 3. 機械的・パッケージ情報3.1 パッケージ寸法

デバイスは表面実装パッケージです。主要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。

重要な品質チェック項目には、セグメント内の異物（≤10 mils）、表面インキ汚染（≥20 mils許容）、セグメント内の気泡（≤10 mils）、パッケージの曲がり（反射板長さの≤1%）の制限が含まれます。

• パッケージが小さいため、デバイスに印字された型番は2807SKG-Pに省略されています。LTSの接頭辞は省略されています。
• 3.2 ピン配置と回路図
• 表示器は10ピン構成です。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: セグメントEのカソード

ピン 2: セグメントDのカソード

• ピン 3: コモンアノード（CA）
• ピン 4: セグメントCのカソード
• ピン 5: 小数点（DP）のカソード
• ピン 6: セグメントBのカソード
• ピン 7: セグメントAのカソード
• ピン 8: コモンアノード（CA）
• ピン 9: セグメントFのカソード
• ピン 10: セグメントGのカソード
• ピン3とピン8は内部で接続されています。このデュアルアノード設計は、総アノード電流の分散、単一ピン/PCBトレースの電流密度低減、パッケージからの熱放散の改善に役立ちます。PCBレイアウトおよび組立時に適切な極性の識別は、損傷を防ぐために極めて重要です。
• 3.3 推奨はんだ付けパターン（フットプリント）

PCB設計用の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。このパターンに従うことで、リフローはんだ付けプロセスにおける適切なはんだ接合部の形成、機械的安定性、位置合わせが確保されます。パターンには通常、はんだペースト量とサーマルリリーフを考慮したパッドサイズと間隔が含まれます。

4. 組立、取り扱い、信頼性

4.1 SMTはんだ付け手順

デバイスはリフローはんだ付け用に設計されています。熱損傷を防ぐために、重要なパラメータを制御する必要があります。

リフロープロファイル：

最大2回のリフローサイクルが許可されています。サイクル間には、通常の周囲温度まで冷却する期間が必要です。

• 予熱：120–150°C、最大120秒。ピーク温度：最大260°C。
  • 液相線以上の時間：ピーク温度で最大5秒。
  • 手はんだ：
  • 必要に応じて、はんだごてを1回のみ使用できますが、先端温度は300°Cを超えず、接触時間は最大3秒に制限してください。
• 4.2 湿気感受性と保管プラスチックパッケージを持つほとんどのSMD部品と同様に、この表示器は湿気吸収に敏感であり、リフロー中にポップコーン現象（パッケージのひび割れ）を引き起こす可能性があります。

保管：

未開封の防湿バッグは、≤30°C、相対湿度≤60%で保管してください。

• ベーキング：バッグが開封された場合、または部品が指定された限界を超える湿気環境にさらされた場合は、リフロー前に湿気を除去するためにベーキングを行う必要があります。
• リール上の部品：60°Cで≥48時間ベーキング。バルク部品：100°Cで≥4時間、または125°Cで≥2時間ベーキング。
  • 重要：
  • ベーキングは、パッケージへの追加の熱ストレスを避けるために、1回のみ行うべきです。
• 4.3 梱包仕様デバイスは、自動組立用にテープアンドリールで供給されます。

リール寸法：

標準的なピックアンドプレース装置（例：13インチまたは22インチリール）との互換性のために提供されます。

• 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-D規格に準拠。主要仕様には、10スプロケットホールピッチ累積公差±0.20 mm、250 mmあたりのカンバー1 mm以内が含まれます。
• 梱包数量：標準の13インチリールには1000個が含まれます。22インチリールには56.5メートルのテープが巻かれています。端数リールの最小発注数量は250個です。
• リーダー/トレーラーテープ：機械へのローディングを容易にするために、最小400mmのリーダーセクションと40mmのトレーラーセクションが含まれます。
• 5. アプリケーションガイドラインと設計上の考慮事項5.1 適用範囲と警告

この表示器は、オフィス、通信、家庭用の一般的な電子機器を対象としています。故障が生命や健康を危険にさらす可能性のある安全クリティカルなシステム（例：航空、医療生命維持装置、交通制御）向けに設計または認定されていません。そのようなアプリケーションでは、メーカーへの相談が必須です。

5.2 駆動回路設計

信頼性と性能のために、適切な設計が不可欠です。

電流制限：

常に直列抵抗または定電流ドライバを使用して、順電流を推奨される連続値（例：代表的な輝度の場合は10-20 mA）に制限してください。最大定格を超えると、光出力の著しい低下や早期故障を引き起こします。

• 熱管理：絶対最大定格で規定されているように、周囲温度が上昇するにつれて順電流を低下させる必要があります。高温環境で動作する場合は、十分なPCB銅面積または他の放熱対策を確保してください。
• 逆電圧保護：駆動回路には、LEDセグメントに逆電圧が印加されるのを防ぐ保護（例：直列または並列のダイオード）を組み込むべきです。逆電圧はLEDを損傷する可能性があります。
• 多重化：複数桁アプリケーションの場合、このコモンアノード表示器は多重化駆動に適しています。ちらつきを目視で避けるために、リフレッシュレートは十分に高く（通常 >60 Hz）する必要があります。
• 5.3 代表的なアプリケーション例民生電子機器：

デジタル時計、電子レンジの表示、オーディオ機器の表示。

• 計測器：パネルメーター、試験装置、携帯型測定デバイス。
• 産業制御：プロセス制御インジケーター、タイマー表示、カウンター表示。
• 自動車アフターマーケット：非クリティカルな車内表示（例：オーディオシステム用）。
• 6. 技術比較と差別化他の単一桁表示器と比較して、LTS-2807SKG-Pは以下の特定の利点を提供します：

従来の赤色GaAsP/GaP表示器との比較：

AlInGaP技術は、著しく高い発光効率（mAあたりの光出力が多い）、優れた高温性能、より鮮やかな緑色を提供します。

• 青色/白色InGaN表示器との比較：緑色AlInGaP LEDは、一般的に低い順方向電圧（InGaNの~3.2V+に対して~2.4V）を持ち、低電圧システムでの電源設計を簡素化する可能性があります。
• 大型桁表示器との比較：0.2インチサイズは、可読性と基板スペースの節約のバランスを提供し、より小さい0.15インチとより大きい0.3インチまたは0.5インチ桁の間に位置します。
• 非選別表示器との比較：輝度による選別は、均一なパネル輝度を必要とするアプリケーションにおける重要な差別化要因であり、桁ごとの手動較正や電流調整の必要性を低減します。
• 7. よくある質問（FAQ）Q1: 2つのコモンアノードピン（3と8）の目的は何ですか？

A1: それらは内部で接続されています。2つのピンを持つことで、総アノード電流を分散させ、単一ピン/PCBトレースの電流密度を低減し、パッケージからの熱放散を改善することができます。

Q2: 5Vマイクロコントローラピンから直接この表示器を駆動できますか？

A2: いいえ。電流制限抵抗を使用する必要があります。5V電源と代表的なV

2.4Vの場合、セグメントに10 mA流したい場合、抵抗値は R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 オームとなります。270オームの抵抗は、この計算値に近い標準値です。

Q3: リフローサイクル数に制限があるのはなぜですか？_FA3: 複数のリフローサイクルは、プラスチックパッケージと内部ワイヤーボンドに繰り返し熱ストレスを与え、剥離、ひび割れ、ボンド不良を引き起こし、信頼性を損なう可能性があります。

Q4: 輝度による選別とは実際にはどういう意味ですか？

A4: メーカーは表示器をテストし、異なる輝度ビン（例：高輝度ビンと標準ビン）に分類します。発注時にビンコードを指定することで、ロット内のすべての表示器が非常に類似した輝度を持つことを保証し、製品の表示における目立ったばらつきを避けることができます。

8. 設計導入事例

シナリオ：

厨房家電向けのコンパクトなデジタルタイマーの設計。

要件：明確な1桁表示（0-9）、低消費電力、周囲温度60°Cまでの信頼性のある動作、自動組立との互換性。

解決策：LTS-2807SKG-Pが理想的な選択です。

回路設計：十分なI/Oピンを持つマイクロコントローラが、シンプルさのために静的（非多重化）構成で表示器を駆動します。電流制限抵抗はコモンアノードラインに配置されます。順電流は、周囲温度60°Cを考慮して25 mAから低下させ（0.28 mA/°Cの低下率を使用）、8 mAに設定されます。これにより、十分な輝度を提供しながら、長期的な信頼性を確保します。

1. PCBレイアウト：推奨はんだ付けパターンが使用されます。アノードパッドには、はんだ付けを容易にしつつ、放熱のためのグランドプレーンへの良好な熱経路を維持するために、サーマルリリーフ接続が追加されます。
2. 組立：部品は、提供されたテープアンドリールからピックアンドプレースマシンを使用して配置されます。ピーク温度245°Cの標準的な鉛フリーリフロープロファイルが使用され、指定された260°Cの限界内に十分収まっています。
3. 結果：最終製品は、明るく、均一で、信頼性の高い数字表示を備え、すべてのサイズ、性能、製造性の要件を満たしています。
4. 9. 技術と市場動向AlInGaP技術：

1990年代に導入されたこの材料システムは、高輝度赤色、橙色、黄色LED、そして後に効率的な緑色LEDに革命をもたらしました。従来技術と比較して優れた効率と熱安定性により、560-590 nm範囲の高性能緑色LEDにおける支配的な技術であり続けています。

市場の方向性：SMDインジケーターおよび表示部品のトレンドは、以下の方向に進み続けています：

小型化：輝度を維持または向上させた、さらに小さなパッケージ。

• 高効率化：ワットあたりのルーメンを増加させ、消費電力と熱負荷を低減。
• 信頼性の向上：過酷な環境での長寿命化のための、改良されたパッケージ材料と製造プロセス。
• 統合化：LED表示器とドライバICまたはマイクロコントローラを、マルチチップモジュール（MCM）またはシステムインパッケージ（SiP）ソリューションで組み合わせ、最終製品の設計を簡素化。
• LTS-2807SKG-Pは、この進化する状況の中で、成熟し最適化された製品を代表しており、幅広いアプリケーションに対して、サイズ、性能、コストの実証済みのバランスを提供します。Combining the LED display with driver ICs or microcontrollers in multi-chip modules (MCMs) or system-in-package (SiP) solutions to simplify end-product design.

The LTS-2807SKG-P represents a mature and well-optimized product within this evolving landscape, offering a proven balance of size, performance, and cost for a wide range of applications.