LTS-4817SKR-P LEDディスプレイ データシート - 0.39インチ桁高 - スーパーレッド - 2.6V順電圧 - 技術文書

1. 製品概要

LTS-4817SKR-Pは、1桁の数値表示用として設計された表面実装デバイス（SMD）です。その中核機能は、様々な電子アプリケーションにおいて、明確で明るい数値表示を提供することです。本デバイスは、GaAs基板上に形成された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、特徴的なスーパーレッド色を発光します。この材料選択は、赤色スペクトル内で高い輝度と効率を達成するための鍵となります。表示部はグレーの面に白いセグメントを配した構成で、特に周囲光条件下でのコントラストと視認性を最大化するために設計された組み合わせです。リバースマウント（裏面実装）組立プロセスに適するよう特別に設計されており、PCB設計と最終製品の美的仕様において柔軟性を提供します。

1.1 主な特長と利点

• 桁サイズ：0.39インチ（10.0 mm）の桁高を特徴とし、視認性と基板スペース効率のバランスを提供します。
• セグメント品質：途切れのない均一なセグメントを提供し、隙間や不揃いのない一貫した文字表示を実現します。
• 電力効率：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。
• 光学性能：高輝度と高コントラストを実現し、優れた視認性を保証します。広い視野角により、様々な角度から視認性を維持します。
• 信頼性：可動部品のない固体素子の信頼性の恩恵を受け、長い動作寿命を実現します。
• ビニング：デバイスは光度に基づいて分類（ビニング）されており、複数桁表示において一貫した輝度マッチングを可能にします。
• 適合規格：パッケージは鉛フリーであり、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠して製造されています。

1.2 デバイス識別

型番LTS-4817SKR-Pは、デバイスの主要な属性を表しています：スーパーレッド発光、コモンアノード構成、右側小数点付きの1桁表示です。この特定の構成は、適切な回路設計とピン割り当てにとって極めて重要です。

2. 技術仕様の詳細

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のある限界値を定義します。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電流：90 mA（パルス条件時：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。
• 温度範囲：動作および保管温度範囲は-35°Cから+105°Cです。
• はんだ付け耐性：実装面から1/16インチ下で測定し、260°Cでのアイロンはんだ付けを3秒間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で測定した代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_V）：順電流（I_F）1 mA時で、500 µcd（最小）から1600 µcd（代表値）の範囲です。I_F=10 mA時、代表的な光度は20,800 µcdです。光度は、CIE明所視感度曲線に一致するフィルターを使用して測定されます。
• 波長：ピーク発光波長（λ_p）は639 nm（代表値）です。主波長（λ_d）は631 nm（代表値）です。スペクトル半値幅（Δλ）は20 nm（代表値）です。これらが純粋な赤色の発光を定義します。
• 順方向電圧（V_F）：LEDチップあたり、I_F=20 mA時、代表値2.6V、最大2.6Vです。最小値は2.05Vです。
• 逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5V時、最大100 µAです。このパラメータはテスト目的のみであり、デバイスは連続的な逆バイアス動作を意図していません。
• 輝度マッチング比：類似の光領域におけるセグメント間の光度比は、I_F=1 mA時、最大2:1であり、均一な外観を保証します。
• クロストーク：≤ 2.5%と規定されており、隣接セグメント間の不要な光漏れを最小限に抑えます。

2.3 ビニングシステムの説明

データシートは、デバイスが光度で分類されていることを示しています。これは、LEDが標準テスト電流での測定光出力に基づいてテストおよび選別（ビニング）されることを意味します。このプロセスにより、単一の表示装置（時計やメーターなど）で複数の桁が使用される場合、すべての桁が一貫した輝度レベルを持ち、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、この均一性を保証するためにビンコードを指定することができます。

3. 性能曲線分析

データシートは、主要パラメータ間の関係をグラフィカルに表す代表的な性能曲線を参照しています。提供されたテキストでは具体的なグラフは詳細に記述されていませんが、このようなデバイスの標準的な曲線には通常以下が含まれます：

• 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）：指数関数的関係を示し、電流制限回路の設計に不可欠です。
• 光度 vs. 順電流：光出力が電流とともに最大定格限界までどのように増加するかを示します。
• 光度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示し、熱管理の重要性を強調します。
• スペクトルパワー分布：639 nmのピークを中心に、異なる波長にわたって発光される光の相対強度を示すグラフです。

これらの曲線により、エンジニアは非標準条件（異なる電流、温度）下でのデバイスの動作を予測し、性能と信頼性のために設計を最適化することができます。

4. 機械的仕様とパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

デバイスは、特に断りのない限り±0.25 mmの公差を持つ特定の物理的寸法を持ちます。主要な寸法上の注意点には、セグメント内の異物（≤10 mil）、表面インク汚染（≥20 mils）、セグメント内の気泡（≤10 mil）、反射板の曲がり（その長さの≤1%）、プラスチックピンの最大バリ（0.14 mm）の制限が含まれます。詳細な寸法図は、PCBフットプリントを作成するために不可欠です。

4.2 内部回路とピン配置

この表示装置はコモンアノード構成です。内部回路図は、7つのセグメント（A-G）と小数点（DP）のアノードとカソードに接続する10本のピンを示しています。

ピン接続表：

• ピン1：カソード E
• ピン2：カソード D
• ピン3：コモンアノード
• ピン4：カソード C
• ピン5：カソード DP（小数点）
• ピン6：カソード B
• ピン7：カソード A
• ピン8：コモンアノード
• ピン9：カソード F
• ピン10：カソード G

ピン3とピン8は、内部で両方ともコモンアノードに接続されています。このデュアルアノードピン設計は、電流分配と熱管理に役立ちます。

4.3 推奨はんだパターン

データシートは、2つの異なるPCBランドパターン（フットプリント）設計を提供しています：通常実装用とリバースマウント用です。リバースマウントパターンには、PCBに切り欠きが含まれます。正しいパターンを使用することは、適切なはんだ接合部の形成、機械的安定性、および意図した視覚効果（リバースマウント用のフラッシュマウント）を達成するために極めて重要です。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

5.1 SMTはんだ付け手順

本デバイスは表面実装技術（SMT）組立用です。重要な手順は以下の通りです：

• リフローはんだ付け（主要方法）：最大2回のリフローサイクル。サイクル間には常温への冷却期間が必要です。
  • 予熱：120–150°C
  • 予熱時間：最大120秒
  • ピーク温度：最大260°C
  • 液相線以上時間：最大5秒
• 手はんだ付け（アイロン）：1回限りの修理に限定すべきです。アイロン温度は最大300°C、接合部あたりのはんだ付け時間は最大3秒です。

これらの熱プロファイルまたはサイクル数を超えると、プラスチックパッケージまたは内部LEDダイが損傷する可能性があります。

5.2 湿気感受性と保管

SMDディスプレイは防湿包装で出荷されます。保管は、温度≤30°C、相対湿度（RH）≤60%で行う必要があります。密封袋を開封すると、部品は空気中の湿気を吸収し始めます。部品を直ちに使用せず、制御された乾燥環境（例：ドライキャビネット）で保管しない場合、リフローはんだ付けプロセスの前にベーキング（乾燥）を行う必要があります。これは、加熱中の急速な蒸気膨張によるポップコーン現象やパッケージのひび割れを防ぐためです。

ベーキング条件（1回のみ）：

• リール内の部品：60°Cで48時間以上。
• バルクの部品：100°Cで4時間以上、または125°Cで2時間以上。

6. 梱包および注文情報

6.1 梱包仕様

本デバイスは、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。データシートには、梱包リールとキャリアテープの両方の寸法が詳細に記載されています。

• リール寸法：標準リールサイズが提供されます。
• キャリアテープ寸法：通常実装デバイスとリバースマウントデバイスに対して別々の仕様が与えられており、テープ内での異なる向きを反映しています。主要なテープ仕様には、累積ピッチ公差、カンバー（反り）限界、EIA-481-C標準への準拠が含まれます。
• 数量：標準の13インチリールには800個が含まれます。端数の最小注文数量は200個です。
• リーダー/トレーラーテープ：リールには、機械取り扱い用のリーダー（最小400 mm）とトレーラー（最小40 mm）が含まれます。

6.2 ラベリングとトレーサビリティ

キャリアテープには、型番、日付コード、ビンコードのマーキングが含まれており、製造および品質管理目的の完全なトレーサビリティを提供します。

7. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

LTS-4817SKR-Pは、コンパクトなSMDフォーマットで明るく信頼性の高い1桁数値表示を必要とするアプリケーションに最適です。一般的な用途は以下の通りです：

• 民生電子機器：デジタルスケール、キッチンタイマー、オーディオ機器の表示。
• 産業機器：パネルメーター、計器表示、制御システムの状態インジケーター。
• 自動車アフターマーケット：メータークラスター、トリップコンピューター。
• 医療機器：低電力と高コントラストが鍵となるポータブルモニター。
• 家電製品：電子レンジ、洗濯機、サーモスタット（特にリバースマウントによる洗練された一体感のある外観用）。

7.2 重要な設計上の考慮事項

• 電流制限：LEDは電流駆動デバイスです。各セグメントまたはコモンアノードには、最大連続順電流を超えないようにするために、直列の電流制限抵抗または定電流駆動回路が必須です。特に温度による定格低下を考慮する必要があります。
• 熱管理：セグメントあたりの電力損失は低いですが、複数桁設計における複数のセグメントからの複合熱、または高周囲温度での動作を考慮する必要があります。十分なPCB銅面積と通気性は、接合温度を安全限界内に維持するのに役立ちます。
• リバースマウントの美的仕様：リバースマウントオプションを使用する場合は、PCBの切り欠きが精密に加工され、推奨されるランドパターンが守られていることを確認し、フロントパネルに対して清潔でフラッシュな外観を実現してください。
• ESD保護：このデータシートでは明示されていませんが、AlInGaP LEDは静電気放電（ESD）に敏感な場合があります。組立中は標準的なESD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

LTS-4817SKR-Pは、いくつかの主要な属性によって差別化されています：

• 材料技術（AlInGaP）：GaAsPなどの古い技術と比較して、AlInGaPは赤色および琥珀色に対して著しく高い発光効率と優れた温度安定性を提供し、温度や寿命にわたってより一貫した色合いの明るい表示を実現します。
• リバースマウント対応：すべてのSMD LEDディスプレイがリバースマウント用に設計または特性評価されているわけではありません。このデバイスの規定された機械的公差と提供されたフットプリントは、この設計アプローチに対する信頼性の高い選択肢となります。
• 輝度ビニング：保証された輝度マッチング（2:1比）は、複数桁表示にとって重要な機能であり、ビニングされていない部品で発生する可能性のある輝度の不一致を排除します。
• 広視野角と高コントラスト：チップ技術、グレーの面、白いセグメントの組み合わせは、異なる色の組み合わせを持つディスプレイと比較して、広い角度から優れた視認性を提供するように設計されています。

9. 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）は、発光スペクトルの強度が最大となる波長です。主波長（λ_d）は、LEDの知覚される色に一致する単色光の単一波長です。このような狭スペクトルの赤色LEDの場合、それらは近い値（639 nm vs. 631 nm）ですが、λ_dは人間の色知覚により関連性があります。

Q2: なぜコモンアノードピンが2つ（3と8）あるのですか？
A2: 2つのアノードピンを持つことで、合計順電流（点灯しているすべてのセグメントの合計）を2つのPCBトレースとはんだ接合部に分散させるのに役立ちます。これにより、電流処理能力が向上し、トレースの発熱が減少し、機械的接続の信頼性が向上します。

Q3: このディスプレイをマイクロコントローラのピンで直接駆動できますか？
A3: できません。典型的なマイクロコントローラのGPIOピンは十分な電流（セグメントあたり25 mA、数字8を表示する場合はすべてのセグメントで175 mAを超える可能性あり）を供給または吸収できず、損傷します。マイクロコントローラで制御される外部ドライバ（トランジスタアレイや専用LEDドライバICなど）を使用する必要があります。

Q4: 連続順電流の25°Cから線形に定格低下とはどういう意味ですか？
A4: これは、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、最大安全連続電流が減少することを意味します。定格低下率は0.28 mA/°Cです。例えば、周囲温度50°Cでは、最大電流は次のようになります：25 mA - [0.28 mA/°C * (50°C - 25°C)] = 25 mA - 7 mA = セグメントあたり18 mA。

Q5: 袋を開封した後、常にベーキングが必要ですか？
A5: ベーキングは、部品が指定された保管条件（≤30°C/60% RH）外の周囲湿度にさらされ、湿気を吸収するのに十分な期間が経過し、かつリフローはんだ付けを受ける前の場合にのみ必要です。直ちに使用するか、乾燥環境で保管する場合は、ベーキングは不要な場合があります。具体的な暴露時間制限については、袋のMSL（湿気感受性レベル）ラベルを参照してください。