LTS-5825SW-P LEDディスプレイ データシート - 0.56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-5825SW-Pは、単一桁の数字表示を目的とし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確で視認性の高い数値表示を提供することです。コアコンポーネントは、サファイア基板上に実装されたインジウム・ガリウム・ナイトライド（InGaN）白色LEDチップです。この構造は、その効率性と安定性で知られています。表示部は、コントラストを高めるグレーのフェースプレートと、文字部分の白色発光セグメントを特徴としています。

1.1 主な特長と利点

本デバイスは、現代の電子設計への統合において、いくつかの明確な利点を提供します：

• 桁サイズ：0.56インチ（14.22 mm）の桁高は、遠方からの優れた視認性を提供し、パネルメーター、計測器、民生用機器に適しています。
• 光学性能：高輝度と高コントラストを実現し、明るい環境下でも鮮明な視認性を確保します。広い視野角により、表示は様々な位置から鮮明さを大きく損なうことなく読み取ることができます。
• セグメント設計：連続的で均一なセグメントは、一部のディスプレイに見られるドットマトリクス風の見た目を避け、クリーンでプロフェッショナルな文字表示に貢献します。
• 電力効率：InGaN技術により、セグメントあたりの消費電力が低く抑えられており、バッテリー駆動や省エネルギーが求められる用途において重要です。
• 信頼性：固体素子であるため、摩耗する可動部がなく、高い信頼性と長い動作寿命を提供します。
• 品質保証：デバイスは輝度に基づいて分類（ビニング）されており、設計者は均一な表示パネルを実現するために、一貫した輝度レベルの部品を選択することができます。
• 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）指令に準拠して製造されています。

2. 技術仕様の詳細

このセクションでは、規定条件下におけるデバイスの動作限界と性能特性について、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応力限界を定義します。この限界値以上での動作は保証されません。

• セグメントあたりの電力損失：最大35 mW。これを超えると、LEDチップの過熱や劣化の加速を招く可能性があります。
• セグメントあたりのピーク順電流：50 mA（ただし、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）。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。
• セグメントあたりの連続順電流：基本定格は25°Cで10 mAです。25°Cを超えると、0.1 mA/°Cのデレーティング係数が適用されます。例えば、85°Cでは最大連続電流は次のようになります：10 mA - ((85°C - 25°C) * 0.1 mA/°C) = 4 mA。
• 温度範囲：デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+105°C、保管温度範囲も同様です。
• はんだ付け条件：デバイスは、はんだごて先を実装面から少なくとも1/16インチ（約1.6 mm）下に配置し、260°Cで最大3秒間の波はんだ付けまたはリフロー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、順電流(I_F)=5 mA（一般的な試験および動作条件）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)：最小71 mcdから最大165 mcdの範囲です。光度は、人間の眼の明所視応答（CIE曲線）に合わせてフィルタリングされたセンサーを使用して測定されます。
• 色度座標 (x, y)：代表的な色点は、CIE 1931色度図上でx=0.294, y=0.286と規定されています。これは、セグメントから発せられる白色を定義します。
• チップあたりの順方向電圧 (V_F)：5 mA時で通常2.7Vから3.2Vの間です。このパラメータは、表示器の電流制限回路を設計する上で重要です。
• 逆方向電流 (I_R)：逆方向電圧(V_R)=5V時で最大100 µA。これは試験条件のみであることに注意することが重要です。LED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 (I_V-m)：類似の発光領域内のセグメント間で最大2:1の比率です。これにより、1桁のすべてのセグメントが合理的に均一な輝度を持つことが保証されます。
• クロストーク仕様：≤ 2.5%と定義されます。これは、あるセグメントが駆動されたときに隣接するセグメントが意図せず発光する度合いを測定するもので、クリーンな表示のためには最小限であるべきです。

2.3 静電気放電（ESD）耐性

ほとんどの半導体デバイスと同様に、LEDチップ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、標準的なESD防止対策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の使用、すべての作業台および機器が適切に接地されていることの確認、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のイオナイザーの使用などです。

3. ビニングシステムの説明

生産の一貫性を確保するため、デバイスは主要パラメータに基づいてビン（区分）に分類されます。これにより、メーカーは均一な最終製品のためにほぼ同一の特性を持つ部品を選択することができます。

3.1 順方向電圧 (V_F) ビニング

デバイスは、5 mA時の順方向電圧に基づいてビン（3から7）に分類されます。各ビンは0.1Vの範囲を持ちます（例：ビン3: 2.70V-2.80V、ビン4: 2.80V-2.90V）。各ビン内の許容差は±0.1Vです。V_Fビンを一致させることは、よりシンプルで均一な駆動回路の設計に役立ちます。

3.2 光度 (I_V) ビニング

これは表示の均一性にとって重要なビニングパラメータです。ビンは（例：Q11, Q12, R11, R21）とラベル付けされ、ミリカンデラ（mcd）単位で定義された最小および最大光度値を持ちます。例えば、ビンR21は146.0から165.0 mcdをカバーします。各光度ビンの許容差は±15%です。すべての桁が等しい輝度を持つ表示器では、同じまたは隣接するI_Vビンの部品を使用することが不可欠です。

3.3 色相（色）ビニング

白色の色点もビニングされます。データシートではいくつかの色相ビン（S1-2, S2-2, S3-1など）を定義しており、それぞれが4組の(x, y)座標ペアで定義されるCIE 1931色度図上の四角形領域を指定します。代表点(x=0.294, y=0.286)はS3-1およびS4-1ビン内に収まります。各色度座標の許容差は±0.01です。一貫した色ビンを使用することで、多桁表示器におけるセグメント間や桁間の目立つ色の違いを防ぎます。

4. 機械的仕様およびパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

デバイスは標準的なSMDフットプリントに準拠しています。特に指定のない限り、すべての主要寸法はミリメートル単位で提供され、一般的な公差は±0.25 mmです。主要な寸法に関する注記には、セグメント領域内の異物の限界（≤10ミル）、表面インキ汚染（≤20ミル）、セグメント内の許容気泡（≤10ミル）、反射板の最大曲がり（その長さの≤1%）、プラスチックピン上の最大バリサイズ0.14 mmが含まれます。これらは機械的な互換性と視覚的品質を確保します。

4.2 ピン配置と回路図

LTS-5825SW-Pはコモンアノードデバイスです。内部回路図は、7つの主要セグメント（AからG）、小数点（DP）、および2つのコモンアノード接続を制御する10本のピンを示しています。ピン配置は以下の通りです：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、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は内部で接続され、コモンアノードを形成しています。セグメントを点灯させるには、対応するカソードピンをロー（グランドまたは電流シンクに接続）に駆動し、コモンアノードをハイ（電流制限抵抗を介して正電源に接続）に保持する必要があります。

5. 実装およびアプリケーションガイドライン

5.1 SMTはんだ付け手順

本デバイスは、リフローはんだ付けプロセスを使用した表面実装を想定して設計されています。重要な指示として、リフロープロセスサイクルの回数は2回未満に制限する必要があります。繰り返しの熱サイクルは、パッケージやはんだ接合部にストレスを与える可能性があります。リフロー後の冷却プロセスは、熱衝撃を防ぐために、制御された方法でアセンブリを通常の周囲温度に戻すべきです。

5.2 アプリケーション提案

LTS-5825SW-Pは、単一の、高い視認性を持つ数値表示を必要とするアプリケーションに理想的です。一般的な使用例は以下の通りです：

• 試験・計測機器：デジタルマルチメーター、周波数カウンター、電源装置。
• 民生用機器：電子レンジ、エアコン、洗濯機（タイマーや温度表示用）。
• 産業用制御機器：プロセス監視用パネルメーター、カウンター表示。
• 自動車アフターマーケット：ゲージや表示器。

5.2.1 設計上の考慮点

• 電流制限：定格値（例：代表的な5-10 mA）に電流を制限するために、各セグメントまたはコモンアノードに直列抵抗を必ず使用してください。抵抗値は R = (供給電圧 - V_F) / I_F で計算されます。
• マルチプレクシング：同様の部品を使用した多桁表示器の場合、時分割マルチプレクシングを使用して、より少ない駆動ピンで複数の桁を制御することができます。マルチプレクス動作時のピーク電流が絶対最大定格を超えないようにしてください。
• ESD保護：表示器がユーザーがアクセス可能な領域にある場合、組立時の取り扱い上の注意に加えて、入力ラインにESD保護ダイオードを組み込んでください。

6. 技術比較とトレンド

6.1 動作原理

本デバイスは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスの原理に基づいて動作します。ダイオードの閾値電圧(V_F)を超える順方向電圧が印加されると、InGaNチップの活性領域で電子と正孔が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。サファイア基板は、効率的な白色光発光に必要な高品質なInGaN層を成長させるための安定した格子整合基盤を提供します。白色光は、多くの場合、蛍光体コーティングを施した青色LEDチップを使用して実現されます。

6.2 差別化とトレンド

赤色GaAsP LEDや真空蛍光表示管（VFD）などの旧来の技術と比較して、InGaNベースの白色LEDは、優れた効率性、長い寿命、低い動作電圧、より現代的な外観を提供します。SMDディスプレイのトレンドは、より高い画素密度（より多くのセグメントまたはドットマトリクス）、フルカラー機能（RGB）、タッチセンサーやマイクロコントローラーとの統合に向かっています。しかしながら、シンプルで低コスト、高信頼性の数値表示に関しては、LTS-5825SW-Pのような単一桁セグメントディスプレイは、その簡素さ、優れた視認性、実証済みの性能により、依然として高い関連性を保っています。