LTS-4817SW-P LEDディスプレイ データシート - 0.39インチ桁高 - 白色セグメント - 3.2V順電圧 - 技術文書

1. 製品概要

LTS-4817SW-Pは、表面実装型の単一桁英数字LEDディスプレイモジュールです。0.39インチ（10.0 mm）の桁高を採用しており、コンパクトで高い視認性が求められる数値または限定的な英数字表示用途に適しています。本デバイスは、白色光を生成するためにInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体技術を採用し、従来のフィルター方式や蛍光体変換方式の白色LEDに代わる現代的な選択肢を提供します。グレーの面に白色セグメントを配したデザインは、最適な視認性を実現する優れたコントラストを提供します。

1.1 主な特長と市場ポジション

このディスプレイは、民生電子機器、産業用計器、自動車ダッシュボード、家電制御パネルなどにおける信頼性と性能を考慮して設計されています。その中核的な利点には、隙間をなくしクリーンな外観を実現する連続的で均一なセグメント設計、および様々な位置からの視認性を確保する広い視野角が含まれます。デバイスは光度と順電圧でカテゴリ分けされており、量産時の輝度と色の一貫性を高めることが可能です。RoHS指令に準拠した鉛フリーパッケージであるため、厳しい環境規制を持つグローバル市場にも適合します。

2. 技術仕様の詳細

LTS-4817SW-Pの性能は、設計に不可欠な電気的および光学的パラメータの包括的なセットによって定義されます。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、これを超えると永久損傷が発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。セグメントあたりの最大消費電力は35 mWです。ピーク順電流は50 mAですが、これはパルス条件（1/10デューティサイクル、0.1 msパルス幅）でのみ適用されます。セグメントあたりの連続順電流は、25°Cで10 mAから0.11 mA/°Cの割合で減額され、周囲温度が上昇すると許容電流が減少することを意味します。動作および保管温度範囲は-35°Cから+105°Cと規定され、過酷な環境に対する堅牢性を示しています。はんだ付け条件は、実装面から1/16インチ（約1.6 mm）下で260°C、3秒間と規定されています。

2.2 電気的・光学的特性

標準試験条件（Ta=25°C、IF=5mA）下での主要パラメータは以下の通りです：チップあたりの平均光度は最小71 mcdから最大165 mcdの範囲です。チップあたりの順方向電圧（VF）は2.7Vから3.2Vの範囲です。逆電流（IR）はVR=5Vで最大100 µAですが、これは試験条件のみであり、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。セグメント間の光度マッチング比は2:1以上であり、均一な輝度を保証します。色度座標（x, y）は1931 CIE標準に基づいて提供され、典型的な値はx=0.294、y=0.286付近で、白色点を定義します。クロストーク仕様は≤ 2.5%と記載されており、これは隣接セグメント間の不要な光漏れを指します。

3. ビニングシステムの説明

一貫性を確保するため、このディスプレイに使用されるLEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

3.1 順方向電圧（VF）ビニング

LEDは、5mA時の順方向電圧に基づいてビン（3, 4, 5, 6, 7）にグループ分けされます。各ビンは0.1Vの範囲を持ちます（例：ビン3: 2.70-2.80V、ビン4: 2.80-2.90V）。各ビン内では±0.1Vの許容差が認められます。これにより、電圧降下や電源設計に敏感な用途向けに部品を選択することが可能になります。

3.2 光度（IV）ビニング

輝度は、Q11、Q12、Q21、Q22、R11、R12、R21とラベル付けされたビンに分類されます。各ビンは5mA時の特定のmcd範囲をカバーします（例：Q11: 71.0-81.0 mcd、R21: 146.0-165.0 mcd）。各ビンには±15%の許容差が適用されます。このシステムにより、複数のユニットや桁にわたるディスプレイ輝度のマッチングが可能になります。

3.3 色相（色度）ビニング

白色光の色は、色相ビン（S1-2、S2-2、S3-1、S3-2、S4-1、S4-2、S5-1、S6-1）を通じて制御されます。各ビンは、CIE 1931色度図上の四角形領域によって定義され、許容されるx座標とy座標の範囲を指定します。±0.01の許容差が維持されます。これにより、セグメント間またはディスプレイ間の目に見える色の違いを最小限に抑えます。

4. 性能曲線分析

文書内で特定のグラフィカルデータが参照されていますが、このようなデバイスの典型的な曲線には、順電流（IF）と順電圧（VF）の関係（指数関数的）が含まれます。順電流（IF）と光度（IV）の関係は、動作範囲内では一般的に線形です。周囲温度（Ta）が光度に及ぼす影響は負の係数を示します。温度が上昇すると輝度が低下します。これらの曲線を理解することは、製品寿命を通じて一貫した光出力を維持するための駆動回路設計と熱管理にとって極めて重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

本デバイスは特定のSMDフットプリントに準拠しています。重要な寸法には、全長、全幅、全高、およびリード（ピン）間隔とサイズが含まれます。特に指定がない限り、公差は通常±0.25 mmです。異物、インク汚染、セグメント内の気泡、反射板の曲がり、ピンのバリに関する追加の品質注意事項は、組立歩留まりと最終外観にとって重要です。

5.2 ピン配置と回路図

このディスプレイはコモンアノード構成です。内部回路図には10本のピンが示されています：2本はコモンアノードピン（ピン3と8）で、残りの8本はセグメントA、B、C、D、E、F、G、および小数点（DP）のカソードです。ピン1は接続なしと記載されています。この構成では、電流シンク型のドライバが必要です。アノードは正電源（電流制限抵抗を介して）に接続し、個々のセグメントは対応するカソードピンをグランドに落とすことで点灯します。

5.3 推奨はんだパターン

PCB設計用のランドパターン（フットプリント）が提供されています。このパターンは、リフロー中に適切なはんだ接合部を形成し、十分な機械的強度を提供し、はんだブリッジを防止します。信頼性の高い表面実装組立のためには、このパターンに従うことが重要です。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

本デバイスは最大2回のリフローサイクルに耐えることができ、サイクル間には室温への冷却期間が必要です。推奨リフロープロファイルは、120-150°Cの予熱ゾーンを最大120秒、ピーク温度は260°Cを超えないものとします。手動修理の場合は、はんだごての温度は300°Cを超えず、接触時間は最大3秒に制限する必要があります。これらの条件を超えると、プラスチックパッケージやLEDチップが損傷する可能性があります。

6.2 静電気放電（ESD）対策

InGaNチップは静電気放電に敏感です。必須の対策には、作業員による接地リストストラップまたは帯電防止手袋の使用が含まれます。すべての作業台、設備、保管施設は適切に接地されている必要があります。取り扱い中にプラスチックパッケージに蓄積する可能性のある静電気を中和するために、イオナイザーの使用が推奨されます。ESD管理を遵守しないと、潜在的なまたは致命的なデバイス故障につながる可能性があります。

7. 梱包・発注情報

7.1 テープ・リール梱包

部品は、エンボス加工されたキャリアテープに巻かれたリールで供給され、自動ピックアンドプレースマシンに適しています。詳細なリール寸法（リール直径、ハブ幅など）およびキャリアテープ寸法（ポケットサイズ、ピッチ、スプロケットホール詳細）が規定されています。主要な公差には、10スプロケットホールにわたる±0.20 mmの累積公差、およびキャリアテープ250 mmあたり1 mmのカンバー（反り）制限が含まれます。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

代表的な駆動回路では、コモンアノードピンを電流制限抵抗を介して正電圧源（例：5V）に接続します。この抵抗値は、電源電圧、LEDセグメントの順電圧（VF）、および所望の順電流（IF）に基づいて計算されます。複数の桁をマルチプレクスする場合、トランジスタまたは専用ドライバICを使用してコモンアノードを切り替え、セグメントカソードはシフトレジスタまたはポートエキスパンダで駆動することができます。

8.2 輝度と電流制御

光度は順電流にほぼ比例するため、駆動電流のPWM（パルス幅変調）によって輝度を制御できます。これは、可変電圧によるアナログ調光よりも効果的で効率的です。高温アプリケーションでは、過熱と加速された光束減衰を防ぐために、連続電流の減額曲線を尊重する必要があります。

8.3 熱管理

セグメントあたりの消費電力は低いですが、小型パッケージ内の複数の点灯セグメントからの総合的な熱は考慮する必要があります。パッド周囲の十分なPCB銅面積はヒートシンクとして機能します。最終製品筐体内の良好な気流を確保することで、接合温度を安全限界内に保ち、寿命と色安定性を維持するのに役立ちます。

9. 技術比較と差別化

フィルター付きGaPやGaAsP LEDなどの旧来の技術と比較して、InGaN白色LEDはより高い輝度、優れた効率、より現代的な白色点を提供します。コモンアノード構成は一般的で、多くの標準ドライバICでサポートされています。0.39インチサイズは、小さなインジケータと大きな複数桁ディスプレイの中間のニッチを埋めます。輝度、電圧、色相の詳細なビニングは、視覚的一様性が重要なプロフェッショナルグレード製品に不可欠なレベルの一貫性を提供します。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 2つのコモンアノードピンの目的は何ですか？

2つのピン（3と8）は内部で接続されています。2本のピンを設けることで、総アノード電流を分散させ、パッケージリード内の電流密度を低減し、PCBレイアウトにおける対称性と信頼性の向上に役立ちます。

10.2 3.3Vマイクロコントローラでこのディスプレイを駆動できますか？

はい、可能ですが、注意深い設計が必要です。典型的なVFは2.7-3.2Vです。3.3V電源では、電流制限抵抗にかかる電圧ヘッドルームは非常に小さくなります（0.1-0.6V）。これには非常に小さな抵抗値が必要となり、電流がVFと電源電圧の変動の影響を受けやすくなります。より安定した動作のためには、一般的に5V電源が推奨されるか、専用の定電流LEDドライバを使用する必要があります。

10.3 色相ビンコード（例：S3-2）はどのように解釈すればよいですか？

ビンコードは、データシートで定義されたCIE色度図上の特定の領域に対応します。設計者は発注時に必要なビンまたはビンの範囲を指定することで、生産ロット全体での色合わせを確保できます。ほとんどの一般的な用途では、標準的な白色ビンであれば問題ありません。

11. 実践的設計ケーススタディ

4桁のLTS-4817SW-Pを使用したデジタルタイマーディスプレイの設計を考えてみましょう。設計には、推奨はんだパターンに従った4つの同一フットプリントを持つPCBの作成が含まれます。マイクロコントローラは桁をマルチプレクスし、一度に1桁のコモンアノードを駆動しながら、その桁のセグメントパターンを出力します。電流制限抵抗はコモンアノードラインに配置されます。リフレッシュレートは、目に見えるちらつきを避けるために十分に高く（通常>60 Hz）する必要があります。輝度と色相のビンコードは、4桁すべてが同じように見えるようにするためにサプライヤーに指定すべきです。組立および取り扱い中のESD保護は必須です。

12. 技術原理

LTS-4817SW-Pは、InGaNベースのLEDチップを使用しています。InGaNは、青色から紫外線スペクトルで光を発することができる半導体材料です。白色光を生成するために、本デバイスは青色発光InGaNチップと蛍光体コーティングを組み合わせている可能性が高いです。蛍光体は青色光の一部を吸収し、黄色光として再放出します。残りの青色光と放出された黄色光の混合は、人間の目には白色として知覚されます。これは白色LEDを作成する一般的で効率的な方法です。

13. 業界動向

SMDディスプレイおよびインジケータのトレンドは、より高い効率（ワットあたりのルーメン数の向上）に向かって続いており、低消費電力または高輝度を実現しています。視認性を維持または向上させながらの小型化も進んでいます。色の一貫性とより厳密なビニングは、ハイエンド民生電子機器にとってますます重要になっています。さらに、駆動回路をディスプレイパッケージに直接統合する傾向も高まっており、エンドユーザー向けのシステム設計を簡素化しています。