LTS-2806CKR-P LEDディスプレイ仕様書 - 0.28インチ桁高 - スーパーレッド - 順電圧2.6V - 消費電力70mW - 技術文書

1. 製品概要

LTS-2806CKR-Pは、単一桁の数値表示を目的とした表面実装デバイス（SMD）です。その中核機能は、自動組立プロセスに適したコンパクトでモダンなパッケージにおいて、明確で信頼性の高い数値表示を提供することです。この部品の特徴は、発光チップにアルミニウムインジウムガリウムリン化物（AlInGaP）半導体材料を使用している点にあります。この材料は、ガリウムヒ素（GaAs）基板上に成長させられており、赤色から琥珀色のスペクトルにおいて高効率な光を生成するために特別に選択されています。視覚的なデザインは、白色のセグメントフィルターを備えた灰色のフェースプレートを特徴としており、セグメントが点灯した際のコントラストと視認性を向上させることを意図した組み合わせです。

1.1 主な特長と対象アプリケーション

このディスプレイは、スペース、電力効率、信頼性が重要な考慮事項となる民生用および産業用電子機器への統合を目的として設計されています。0.28インチ（7.0 mm）の桁高は、視認性と基板スペースの節約のバランスを提供します。連続的で均一なセグメント設計により、一貫性のあるプロフェッショナルな文字表示が保証されます。主な利点には、低消費電力、高輝度出力、優れたコントラスト、広い視野角が含まれ、様々な表示アプリケーションに適しています。輝度によるカテゴリー分けが行われており、多桁表示アプリケーションでの輝度マッチングが可能で、RoHS指令に準拠した鉛フリーパッケージで供給されます。典型的なアプリケーションには、計器パネル、家電製品、通信機器、オフィスオートメーション機器、および単一の数値桁が必要な各種制御パネルが含まれます。

2. 技術仕様と客観的解釈

LTS-2806CKR-Pの性能は、絶対最大定格と標準的な電気的/光学的特性のセットによって定義されます。これらのパラメータを理解することは、信頼性の高い回路設計と長期運用にとって極めて重要です。

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。通常動作での使用を意図したものではありません。セグメントあたりの最大消費電力は70 mWです。セグメントあたりのピーク順電流は90 mAと定格されていますが、これは特定のパルス条件下（デューティ比1/10、パルス幅0.1 ms）でのみ許容されます。セグメントあたりの連続順電流は、25°Cで25 mAから線形に減額されます。デバイスの動作および保管温度範囲は-35°Cから+105°Cです。手はんだ付けの場合、はんだごての先端を実装面から1/16インチ（約1.6 mm）下で、260°Cで最大3秒間保持する必要があります。

2.2 電気的および光学的特性

これらのパラメータは標準試験条件（Ta=25°C）下で測定され、典型的な性能を表します。平均光度（Iv）は主要な指標です。順電流（If）1 mAにおいて、最小光度は201 µcd、標準値は650 µcdです。10 mAでは、標準光度は大幅に上昇し、8250 µcdとなります。チップあたりの順電圧（Vf）は、試験電流20 mAにおいて標準で2.6V、最大2.6Vです。ピーク発光波長（λp）は標準で639 nm、主波長（λd）は631 nmであり、いずれも20 mAで測定され、出力は確実にスーパーレッド色域に位置します。スペクトル線半値幅（Δλ）は20 nmです。セグメントあたりの逆電流（Ir）は、逆電圧（Vr）5Vにおいて最大100 µAです。この逆電圧条件は試験目的のみであり、デバイスを逆バイアス下で連続動作させてはならないことに注意することが極めて重要です。セグメント間の光度マッチング比は、1 mAで駆動した場合に最大2:1と規定されています。

3. ビニングと性能マッチング

データシートは、LTS-2806CKR-Pが輝度でカテゴリー分けされていることを示しています。これは、製造されたユニットを標準試験電流での測定された光出力に基づいて選別するビニングプロセスを指します。これにより、設計者は同じまたは隣接する輝度ビンからディスプレイを選択し、多桁ディスプレイにおけるすべての桁の均一な輝度を確保し、セグメント輝度の目立つばらつきを回避することができます。この抜粋では特定のビンコードは詳細に記載されていませんが、この機能は一貫した視覚的外観を必要とするアプリケーションにおいて不可欠です。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフは本文では再現されていませんが、データシートは典型的な電気的/光学的特性曲線を参照しています。これらの曲線は設計エンジニアにとって非常に貴重です。通常、順電流（If）と順電圧（Vf）の関係（ダイオードの導通特性を示す）が含まれます。さらに重要なのは、光度（Iv）と順電流（If）の関係をプロットした曲線であり、これは非線形です。この曲線は、設計者が消費電力と発熱を管理しながら所望の輝度を達成するための最適な駆動電流を選択するのに役立ちます。もう一つの重要な曲線は、周囲温度（Ta）に対する光度の変化を示すもので、温度が上昇するにつれて光出力がどのように減少するかを示します。これは、高温環境で動作するシステムを設計する際に、十分な輝度マージンが含まれていることを確保するために不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と公差

LTS-2806CKR-Pは表面実装パッケージで提供されます。すべての重要な寸法はミリメートルで提供されます。特に指定がない限り、一般的な公差は±0.25 mmです。データシートには、特定の視覚的および機械的品質基準も含まれています：セグメント上の異物は≤10ミル、表面のインク汚染は≤20ミル、セグメント内の気泡は≤10ミル、反射板の曲がりはその長さの≤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。これらの基準は、組立時の一貫した物理的品質と信頼性の高い実装を確保します。

5.2 内部回路とピン構成

デバイスはコモンアノード構成を示す内部回路図を持っています。これは、すべてのLEDセグメントのアノードが内部で接続されていることを意味します。ディスプレイは合計12ピンを持ちます。ピン接続表はPCBレイアウトに不可欠です：ピン4とピン9は両方ともコモンアノード接続です。セグメントA、B、C、D、E、F、G、およびDP（小数点）のカソードは、それぞれピン8、7、5、2、3、10、12、および6に接続されています。ピン1と11は接続なし（N/C）とマークされています。正確なセグメント点灯を確保するためには、このピン配置を厳密に従う必要があります。

6. はんだ付け、組立、および取り扱いガイドライン

6.1 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用に設計されています。重要な指示は、リフロープロセスサイクルの回数が2回未満でなければならないことです。さらに、2回目の工程が必要な場合、デバイスは1回目と2回目のはんだ付けプロセスの間に通常の周囲温度まで冷却されなければなりません。推奨されるリフロープロファイルには、120–150°Cでの予熱段階（予熱時間最大120秒）が含まれます。リフロー中のピーク温度は260°Cを超えてはなりません。はんだごてによる手動はんだ付けの場合、先端の最高温度は300°Cで、接合部ごとのはんだ付け時間は3秒を超えてはなりません。

6.2 推奨はんだ付けパターン

PCB設計のためのランドパターン（フットプリント）の推奨が提供されています。このパターンに従うことは、信頼性の高いはんだ接合、適切な位置合わせ、および熱サイクル中の部品へのストレスを最小限に抑えるために極めて重要です。このパターンは、デバイスの端子に対応するPCB上の銅パッドのサイズ、形状、間隔を定義します。

6.3 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。30°C以下、相対湿度（RH）60%以下の環境で保管する必要があります。元の密封パッケージを開封すると、部品は大気中の湿気を吸収し始めます。開封後に部品を制御された乾燥環境（例：乾燥キャビネット）で保管しない場合、リフローはんだ付けを行う前にベーキングプロセスを実施し、ポップコーン現象や急速な蒸気膨張による内部剥離を防止する必要があります。ベーキング条件は規定されています：リール上にある場合は60°Cで≥48時間、バルクの場合は100°Cで≥4時間または125°Cで≥2時間です。ベーキングは1回のみ実施してください。

7. 包装および発注仕様

デバイスは自動ピックアンドプレース組立用にテープおよびリールで供給されます。包装リールおよびキャリア（テープ）の寸法が提供され、キャリア材質は黒色導電性ポリスチレン合金と指定されています。キャリア寸法はEIA-481規格に準拠しています。標準の22インチリールには38.5メートルのテープが巻かれており、1000個の部品を保持します。残数発注の場合の最小包装数量は250個と指定されています。テープには、機械給送を容易にするためのリーダーおよびトレーラーセクション（それぞれ最小400mmおよび40mm）が含まれています。

8. アプリケーション設計上の考慮事項と注意点

データシートには重要なアプリケーション上の注意点が含まれています。このディスプレイは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脅かす可能性のある特別な信頼性を必要とするアプリケーション（航空、医療システムなど）では、使用前にメーカーに相談する必要があります。設計者は絶対最大定格を遵守しなければなりません。推奨駆動電流または動作温度を超えると、光出力の著しい低下や早期故障を引き起こす可能性があります。駆動回路には、電源投入時またはシャットダウン時の逆電圧および過渡電圧スパイクに対する保護を含める必要があります。定電圧駆動よりも定電流駆動が推奨されます。これは、個々のLED間または温度変化による順電圧（Vf）のばらつきに関わらず、一貫した光度を確保するためです。回路設計は、規定されたVf範囲全体を考慮し、意図した駆動電流が常に供給されるようにする必要があります。特に高電流での動作や高温環境では、接合温度を安全限界内に維持するために、適切な放熱対策と基板レイアウトを考慮すべきです。

9. 技術比較と差別化

LTS-2806CKR-Pは、その特定の属性の組み合わせによって差別化されています。赤色チップへのAlInGaP技術の使用は、標準的なGaAsPなどの旧来技術と比較して、通常、高温でのより高い効率と優れた性能を提供します。0.28インチの桁高は、より小さく視認性の低いディスプレイと、より大きく消費電力の高いディスプレイの中間のニッチを埋めます。コモンアノード構成は重要な差別化要因です。多くのドライバICはコモンアノードマルチプレクシング用に設計されているため、このディスプレイは幅広い標準表示ドライバと互換性があります。その輝度によるカテゴリー分けは、非ビニング部品と比較した多桁設計における重要な利点であり、視覚的一貫性を確保します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 5V電源と単純な抵抗でこのディスプレイを駆動できますか？

A: はい、ただし注意深い計算が必要です。5V電源を使用し、セグメントあたりの標準Vfが2.6Vの場合、電流制限抵抗で2.4Vを降圧することになります。所望の電流が10 mAの場合、抵抗値は R = V/I = 2.4V / 0.01A = 240 Ω となります。ただし、セグメントカソードごと（またはマルチプレクシングの場合はコモンアノードごと）に1つの抵抗を使用し、計算において最大Vf 2.6Vを考慮して、電流が最大定格を決して超えないようにする必要があります。

Q: なぜ定電流駆動が推奨されるのですか？

A: LEDの輝度は主に電圧ではなく電流の関数です。順電圧（Vf）は負の温度係数を持ち、ユニット間でばらつく可能性があります。直列抵抗を伴う定電圧源は近似的な定電流を提供しますが、Vfの変化に伴って変動する可能性があります。専用の定電流ドライバは、これらの変動に関わらず安定した電流を提供し、一貫した輝度と長い寿命を確保します。

Q: ピーク電流定格におけるデューティ比1/10、パルス幅0.1msとはどういう意味ですか？

A: この定格は、マルチプレクシングやストロボ効果のための余分な輝度を達成するための短い高電流パルスを許容します。セグメントを90 mAでパルス駆動できますが、パルス自体は0.1ミリ秒を超えてはならず、時間平均電流は1/10のデューティ比（つまり、セグメントは時間の10%のみ点灯）を尊重しなければなりません。このシナリオでの平均電流は9 mA（90 mA * 0.1）となり、これはデバイスの温度に対する連続電流減額制限内にも収まっている必要があります。

11. 設計および使用事例

シナリオ: サーモスタット用の単一桁温度表示の設計LTS-2806CKR-Pは理想的な候補です。設計者は、バッテリー駆動デバイスの輝度と消費電力のバランスを取るために、セグメントあたり5 mAの駆動電流を選択します。統合セグメント表示ドライバピンを備えたマイクロコントローラが選択されます。ディスプレイはコモンアノードであるため、マイクロコントローラのドライバはそれに応じて設定されます。PCBレイアウトは推奨はんだ付けパターンを厳密に遵守します。ディスプレイはリール開封後、乾燥キャビネットに保管されます。組立中は、単一のリフロー工程が使用されます。最終製品は、典型的な室内照明条件下で容易に読み取れる、明確で均一に明るい赤色の数字を表示し、全体的な低消費電力がバッテリー寿命の延長に貢献します。

12. 技術原理の紹介

中核となる発光原理は、半導体p-n接合に基づいています。順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子とp型材料からの正孔が接合領域に注入されます。電子が正孔と再結合すると、より低いエネルギー状態に落ち、そのエネルギー差が光子（光）として放出されます。この光の特定の波長（色）は、半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決定されます。LTS-2806CKR-PはAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン化物）を使用しており、これは構成元素の比率を調整することでバンドギャップを調整でき、赤色から琥珀色のスペクトル領域で効率的な光を発する化合物半導体です。GaAs基板は、AlInGaPエピタキシャル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. 業界動向と背景

LTS-2806CKR-Pのような表示部品のトレンドは、より高い効率、より小さなパッケージ、およびより大きな統合に向かっています。個別のセグメントディスプレイは特定のアプリケーションで依然として重要ですが、文字やグラフィックを表示する際の柔軟性を提供する統合ドットマトリックスディスプレイやOLEDへの並行したトレンドもあります。しかし、シンプルで高輝度、低コストの数値表示については、AlInGaPやInGaN（青色/緑色/白色用）などの先進的な半導体材料を使用したSMDセグメントディスプレイが広く使用され続けています。低消費電力、広い動作温度範囲、および改善された信頼性への要求が、材料とパッケージングの革新を推進しています。この部品に見られるように、鉛フリーおよびRoHS準拠の製造への移行は、環境規制によって推進される標準的な業界要件です。