LTS-5825CTB-PR LEDディスプレイ データシート - 0.56インチ 桁高 - InGaN ブルー - 3.8V 順方向電圧 - 技術文書

1. 製品概要

LTS-5825CTB-PRは、1桁の英数字表示器として設計された表面実装デバイス（SMD）です。主な機能は、電子機器において明瞭で明るい数字および限定的な英数字キャラクターの出力を提供することです。中核技術として、サファイア基板上に成長させた窒化インジウムガリウム（InGaN）半導体材料を利用しており、これが効率的な青色発光を実現しています。デバイスは、コントラストと視認性を高めるグレーの表示面と白色のセグメントを特徴とします。コモンアノードタイプの表示器に分類され、すべてのLEDセグメントのアノードが内部で接続されているため、マルチプレクシングのための回路設計が簡素化されます。

1.1 主な特徴と利点

• 桁サイズ：0.56インチ（14.22 mm）の文字高により、中距離視認距離において優れた視認性を提供します。
• 光学性能：連続的で均一なセグメントにより、文字全体にわたって一貫した照明を確保し、高輝度と高コントラストを実現します。
• 視野角：広い視野角を提供し、様々な位置から表示を読み取ることが可能です。
• 電力効率：低消費電力であり、省エネルギー設計に貢献します。
• 信頼性：可動部がなく、ソリッドステートの信頼性により、長い動作寿命を実現します。
• 品質管理：デバイスは光度に基づいて分類（ビニング）されており、複数桁アプリケーションにおいて一貫した輝度マッチングを可能にします。
• 環境適合性：パッケージは鉛フリーであり、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と市場

この表示器は、一般的な電子機器での使用を目的としています。典型的な応用分野には、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、家電製品、計器パネル、および明確な数値表示が必要な民生電子機器が含まれます。信頼性、良好な視認性、コンパクトな形状が求められるアプリケーションに適しています。航空、医療、安全クリティカルなシステムなど、例外的な信頼性要件を伴うアプリケーションについては、設計者は確認を行う必要があります。

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。これらの限界値付近または限界値でデバイスを連続動作させることは推奨されません。

• セグメントあたりの電力損失：最大70 mW。
• セグメントあたりのピーク順方向電流：30 mA（パルス条件：1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）。
• セグメントあたりの連続順方向電流：25°C時で25 mA。この定格は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.28 mA/°Cで線形に低下します。
• 動作・保管温度範囲：-35°C から +105°C。
• はんだ付け温度：実装面から1/16インチ（約1.6mm）下で、260°Cを3秒間耐えます。

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性能パラメータです。

• 平均光度（I_V）：順方向電流（I_F）10mA時で8600から28500 µcd（マイクロカンデラ）。この測定値には15%の許容差が適用されます。
• ピーク発光波長（λ_p）：468 nm（ナノメートル）。青色スペクトルにおける発光の最強点を示します。
• 主波長（λ_d）：470 nm。これは人間の目が知覚する波長であり、許容差は±1 nmです。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：25 nm。発光する青色光のスペクトル純度または帯域幅を定義します。
• チップあたりの順方向電圧（V_F）：I_F=5mA時で3.3Vから3.8V、許容差±0.1V。これはドライバ回路設計における重要なパラメータです。
• 逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5V時で最大100 µA。これは試験条件であり、デバイスは連続逆バイアス動作用に設計されていないことに注意してください。
• 光度マッチング比：類似の光領域内のセグメント間で最大2:1。視覚的な均一性を確保します。
• クロストーク：≤ 2.5%と規定。隣接する消灯セグメントの不要な発光を最小限に抑えます。

2.3 静電気放電（ESD）感受性

LEDは静電気放電による損傷を受けやすいです。データシートでは、取り扱いおよび組立時のESD対策の実施を強く推奨しています：

• 接地されたリストストラップまたは帯電防止手袋を使用してください。
• すべての作業台、工具、保管設備が適切に接地されていることを確認してください。
• プラスチックパッケージ上に蓄積する可能性のある静電荷を中和するためにイオナイザーを使用してください。

3. ビニングおよび分類システム

LTS-5825CTB-PRは、主に光度に対して分類システムを採用しています。デバイスは、標準試験電流（10mA）での測定された光出力に基づいて試験され、ビンに分類されます。これにより、設計者はマッチした輝度レベルの表示器を選択することができ、不均一な外観を避けるために複数桁アプリケーションで重要です。規定の強度範囲は8600-28500 µcdです。この文書では波長については明示的に詳細が記載されていませんが、主波長の厳しい許容差（±1 nm）により、デバイス間の良好な色の一貫性が本質的に確保されています。

4. 性能曲線分析

データシートは、様々な条件下でのデバイスの挙動を理解するために不可欠な代表的な特性曲線を参照しています。特定のグラフは提供されたテキストには再現されていませんが、通常以下を含みます：

• 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）：非線形関係を示し、所望の電流に必要な駆動電圧を決定するために重要です。
• 光度 vs. 順方向電流：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、輝度と消費電力/熱のトレードオフを最適化するのに役立ちます。
• 光度 vs. 周囲温度：温度上昇に伴う光出力の低下を示し、アプリケーションにおける熱管理に不可欠です。
• スペクトル分布：相対強度と波長の関係を示すプロットで、ピーク波長と主波長、スペクトル幅を確認します。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

デバイスは特定の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：すべての寸法はミリメートル単位で、一般的な許容差は±0.25 mmです。表示面に対しては特定の品質管理が実施されています：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最大0.14 mmに制限されています。

5.2 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アーキテクチャを示しています。ピンアウトは以下の通りです：ピン3とピン8はコモンアノードです。ピン1、2、4、5、6、7、9、10はそれぞれセグメントE、D、C、DP（小数点）、B、A、F、Gのカソードです。ピン5は特に右側小数点のカソード用です。

5.3 推奨はんだランドパターン

PCB設計のための推奨フットプリント（ランドパターン）が提供されており、リフロー工程中に信頼性の高いはんだ接合部の形成と適切な機械的位置合わせを確保します。このパターンに従うことは、製造歩留まりにとって重要です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

デバイスはリフローはんだ付けに適しています。重要なパラメータは以下の通りです：

• プリヒート：120–150°C。
• プリヒート時間：最大120秒。
• ピーク温度：最大260°C。
• 液相線以上時間：最大5秒。
• リフローサイクル数：最大2回。組立品は、1回目と2回目のはんだ付け工程の間で常温まで冷却する必要があります。

6.2 手はんだ（はんだごて）

手はんだが必要な場合、はんだごて温度は300°Cを超えてはならず、接合部ごとのはんだ付け時間は最大3秒に制限する必要があります。

6.3 湿気感受性と保管

SMDパッケージは湿気に敏感です。デバイスは乾燥剤入りの防湿包装で出荷されます。それらは≤ 30°C、≤ 60%相対湿度で保管する必要があります。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。暴露時間が規定の制限（この抜粋では詳細なし）を超えた場合、または部品が乾燥キャビネットに保管されていない場合、それらはリフロー前にベーキングする必要があります。これは、はんだ付け中のポップコーンクラックや剥離を防ぐためです。ベーキング条件は以下の通りです：リール状態で60°Cで≥48時間、またはバルク状態で100°Cで≥4時間 / 125°Cで≥2時間。ベーキングは一度だけ行うべきです。

7. 包装および注文情報

7.1 包装仕様

デバイスは自動組立用にテープおよびリールで供給されます。キャリアテープは黒色導電性ポリスチレン合金製です。包装はEIA-481-D規格に準拠しています。主なリール仕様には、22インチリールあたりの包装長さ44.5メートル、13インチリールあたり700個が含まれます。残数注文には最小包装数量200個が適用されます。テープには機械給送を容易にするためのリーダー部とトレーラー部（それぞれ最小400mmおよび40mm）が含まれます。

7.2 品番解釈

品番LTS-5825CTB-PRは以下のように解読できます：LTS（製品ファミリー）、5825（シリーズ/モデル識別子と思われる）、C（青色のカラーコードと思われる）、T（パッケージタイプ）、B（輝度ビンまたはバリアント）、PR（右側小数点を示す可能性あり）。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

8.1 ドライバ回路設計

コモンアノード表示器として、アノード（ピン3 & 8）は正の供給電圧（V_CC）に接続する必要があります。個々のセグメントは、それぞれのカソードピンを介して電流をシンク（グランドに流す）することで点灯します。順方向電圧（V_F）3.3-3.8Vは、供給電圧を選択する際に考慮する必要があります。順方向電流（I_F）を所望のレベル（通常5-20 mAの間で、輝度と寿命のバランスを取る）に設定するために、各カソードと直列に電流制限抵抗が必要です（または定電流ドライバを使用できます）。複数桁をマルチプレクシングする場合、コモンアノードは高周波で順次切り替えられます。

8.2 熱管理

連続順方向電流の線形低下（25°C以上で0.28 mA/°C）は、熱管理の重要性を強調しています。高い周囲温度または高デューティサイクルのアプリケーションでは、実効最大電流をそれに応じて低減する必要があります。十分なPCBの銅パターンと通気性は放熱に役立ちます。

8.3 光学統合

グレーの表示面と白色のセグメントは固有のコントラストを提供します。さらに強化するために、ニュートラルデンシティフィルターやカラーディフューザーの追加を検討してください。広い視野角により、ユーザーが表示器の真正面にいない可能性のあるアプリケーションに適しています。

9. 比較と差別化

赤色GaAsP LEDや大型のスルーホールLEDディスプレイなどの古い技術と比較して、LTS-5825CTB-PRにはいくつかの利点があります：小型フォームファクター：SMDパッケージにより、大幅な基板スペースを節約し、低プロファイル設計を可能にします。高効率：InGaN技術により、低電流で高輝度を実現します。優れた信頼性：ソリッドステート構造と堅牢なSMDパッケージにより、衝撃および振動耐性が向上します。組立の容易さ：高速自動ピックアンドプレースおよびリフローはんだ付けプロセスと互換性があり、製造コストを削減します。そのカテゴリ内での主な差別化要因は、0.56インチの桁高、青色、コモンアノード構成、および文書化された詳細な性能仕様と品質管理の特定の組み合わせです。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A1: ピーク波長（λ_p=468 nm）は、スペクトルパワー出力が最大となる点です。主波長（λ_d=470 nm）は、LEDの知覚される色に一致する単色光の単一波長です。これらはしばしば近い値ですが、同一ではありません。

Q2: この表示器を5V電源で駆動できますか？

A2: はい、ただし各セグメントに直列の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、V_Fが3.5V、I_Fが10mAの場合、R = (5 - 3.5) / 0.01 = 150 Ω です。

Q3: リフローサイクル数が2回に制限されているのはなぜですか？

A3: 高温のはんだ付け温度に繰り返しさらされると、内部のダイボンド、ワイヤーボンド、プラスチックパッケージに熱応力がかかり、信頼性の低下や故障を引き起こす可能性があります。この制限は、デバイスの長期的な完全性を確保します。

Q4: リフロー前に湿気にさらされたリールをベーキングしないとどうなりますか？

A4: 閉じ込められた湿気が高温リフロープロファイル中に急速に気化し、高い内部圧力を発生させる可能性があります。これにより、パッケージクラック（\"ポップコーニング\"）、内部剥離、またはボンドワイヤーの損傷が発生し、即時または潜在的な故障の原因となります。

11. 実用的な使用例

シナリオ：デジタルマルチメータ表示器の設計。設計者は、コンパクトなマルチメータ用に明るく信頼性の高い1桁表示器を必要としています。LTS-5825CTB-PRが選択されます。最大1999カウントを表示するために4つの表示器が使用されます。マイクロコントローラはマルチプレクシング技術を使用します：桁1のパターンをカソードラインに設定し、桁1のコモンアノードを有効にし、短時間待機し、次に桁1を無効にし、桁2のパターンを設定し、そのアノードを有効にする、ということを高速で繰り返します。各セグメントの電流は抵抗を介して8 mAに設定され、低消費電力で十分な輝度を提供します。グレーの表示面は、マルチメータの保護ガラスの下で良好なコントラストを確保します。デバイスは同じ光度ビンから調達され、4桁すべてで均一な輝度を保証します。

12. 技術原理の紹介

発光は、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスに基づいています。活性材料は窒化インジウムガリウム（InGaN）です。ダイオードのオン電圧（約3.3V）を超える順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域（量子井戸）に注入されます。電子が正孔と再結合すると、エネルギーが光子の形で放出されます。InGaN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、それが放出される光の波長（色）を決定します—この場合は青色（~470 nm）です。サファイア基板は、高品質のInGaN層を成長させるための結晶テンプレートを提供します。

13. 技術トレンドと背景

このデバイスは、InGaN青色LED技術の成熟した応用例を表しています。英数字SMDディスプレイのトレンドは、より高い画素密度（単一パッケージ内での複数桁およびドットマトリックス）、フルカラー機能（赤、緑、青チップの統合）、さらにはより低い消費電力に向かっています。また、外部部品点数を削減するチップオンボード（COB）および統合ドライバソリューションへの移行もあります。さらに、蛍光体変換技術の進歩により、単一の青色またはUVチップで白色または他の色を生成することが可能になり、応用の可能性が広がっています。この部品に見られる効率性、信頼性、小型化の原則は、LED業界全体の革新を引き続き推進しています。