LTS-5825CKR-PR LEDディスプレイ仕様書 - 0.56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-5825CKR-PRは、明確で視認性の高い数値表示を必要とするアプリケーション向けに設計された、1桁の表面実装型LEDディスプレイモジュールです。桁高は0.56インチ（14.22 mm）で、様々な電子機器における中サイズの表示に適しています。中核技術は、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）エピタキシャル層を利用し、スーパーレッド発光を実現しています。この材料系は、高効率と優れた色純度で知られています。表示部はグレーの面に白いセグメントを配し、異なる照明条件下でも最適な視認性を提供する高いコントラストを実現しています。

1.1 主な特長

• 0.56インチ桁高：明確で読みやすい文字サイズを提供します。
• 連続的で均一なセグメント：すべてのセグメントで一貫した発光を確保し、プロフェッショナルな外観を実現します。
• 低消費電力：効率的に動作するため、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。
• 高輝度・高コントラスト：スーパーレッドAlInGaPチップが、グレーの背景に対して強力な光出力を提供します。
• 広視野角：様々な角度から良好な視認性を提供します。
• 光度による選別：デバイスは一貫した輝度レベルを確保するため、選別（ビニング）されています。
• 鉛フリーパッケージ：RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しています。
• ソリッドステートの信頼性：LED技術に固有の長寿命性と耐衝撃性の恩恵を受けています。

1.2 デバイス構成

これは、右側に小数点（DP）を持つコモンアノードの1桁表示器です。特定の型番LTS-5825CKR-PRはこの構成を識別します。コモンアノード設計は、電流を供給するマイクロコントローラやドライバICを使用する際の回路設計を簡素化します。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

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がある限界を定義します。周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• セグメントあたりの電力損失：最大70 mW。これを超えると過熱や寿命の短縮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：90 mA（ただし、パルス条件：1/10デューティサイクル、0.1ms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：25°Cで25 mA。この電流定格は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.28 mA/°Cで直線的に低下します。これは熱設計における重要なパラメータです。
• 動作・保管温度範囲：-35°C から +105°C。産業用および自動車環境に対応する堅牢性を備えています。
• はんだ付け温度：はんだごてによるはんだ付けは、260°Cで最大3秒間行う必要があり、はんだごて先端は部品の実装面から少なくとも1/16インチ（約1.6mm）下に位置させる必要があります。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、指定された試験条件下でTa=25°Cにおいて測定された代表的な動作パラメータです。

• 平均光度（Iv）：順電流に応じて、501 µcd（最小）から18000 µcd（最大）の範囲です。代表的な駆動電流10mAでは、光度は1700 µcd（最小）です。光度は、人間の目の明所視応答（CIE曲線）を模倣したフィルターを使用して測定されます。
• ピーク発光波長（λp）：639 nm（代表値）。これは、発光強度が最も高い波長です。
• 主波長（λd）：631 nm（代表値）。これは、人間の目が光の色に一致すると知覚する単一波長であり、そのスーパーレッド色調を定義します。
• スペクトル半値幅（Δλ）：20 nm（代表値）。これはスペクトル純度を示します。幅が狭いほど、より単色光に近いことを意味します。
• チップあたりの順方向電圧（Vf）：IF=20mAで2.6V（最大）。設計者は、駆動回路が十分な電圧を供給できることを確認する必要があります。
• 逆方向電流（Ir）：VR=5Vで100 µA（最大）。このパラメータは試験目的のみであり、連続的な逆バイアス印加は推奨されません。
• 光度マッチング比：2:1（最大）。これは、同じデバイス内で、同じ駆動電流において、最も明るいセグメントの輝度が最も暗いセグメントの2倍を超えてはならないことを意味し、均一性を確保します。
• クロストーク：≤ 2.5%。これは、一方のセグメントが点灯し、もう一方が消灯しているときに、隣接するセグメント間で発生する意図しない光漏れの最大量を規定します。

3. ビニングシステムの説明

仕様書は、デバイスが光度による選別されていることを明示しています。これは、標準試験電流（特性表に従っておそらく1mAまたは10mA）における測定された光出力に基づいて表示器を選別するビニングプロセスを意味します。これにより、最終製品において異なるユニット間で一貫した輝度レベルが確保されます。複数の表示器間で厳密な輝度マッチングが必要な場合、設計者は特定のビンコードの詳細についてメーカーに確認する必要があります。

4. 性能曲線分析

仕様書は代表的な電気的／光学的特性曲線を参照しています。具体的なグラフは提供されたテキストでは詳細に記述されていませんが、そのような曲線には通常以下が含まれます：

• I-V（電流-電圧）曲線：順方向電圧と順方向電流の関係を示し、電流制限抵抗の選択に重要です。
• 光度 vs. 順電流：光出力が駆動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／発熱のバランスを最適化するのに役立ちます。
• 光度 vs. 周囲温度：温度上昇に伴い光出力がどのように減少するかを示し、高温環境でのアプリケーションにとって重要です。
• スペクトル分布：相対強度を波長に対してプロットしたグラフで、ピーク波長と主波長、およびスペクトル幅を視覚的に確認できます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

この表示器は特定の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、一般的な公差は±0.25 mmです。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は≤10ミル、表面インク汚染は≤20ミル、セグメント内の気泡は≤10ミル、反りは反射板長さの1%以下、プラスチックピンのバリは最大0.14 mmです。

5.2 ピン接続と極性

このデバイスは10ピン構成です。内部回路図とピン配置表は、これがコモンアノードタイプであることを示しています。ピン3と8がコモンアノードです。他のピンは特定のセグメント（A, B, C, D, E, F, G, DP）のカソードです。ピン1は未接続とマークされています。取り付け時の損傷を防ぐため、正しい極性の識別が不可欠です。

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。このパターンに従うことで、はんだ付けプロセス中の適切なはんだ接合の形成、機械的安定性、および熱緩和が確保されます。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

6.1 SMTはんだ付け指示

重要なプロセス制約として、リフローはんだ付けのサイクル数は2回未満でなければなりません。1回目と2回目のはんだ付けプロセスの間には、通常温度への完全な冷却プロセスが必要であり、熱ストレスを最小限に抑えます。

• リフローはんだ付け（最大2サイクル）：120–150°Cで最大120秒間予熱します。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はんだ付け（最大1サイクル）：はんだごて先端温度は300°Cを超えてはならず、接触時間は最大3秒間に制限する必要があります。

7. 梱包・発注情報

7.1 梱包仕様

デバイスは自動組立用にテープ＆リールで供給されます。主な梱包詳細は以下の通りです：

• リール寸法：標準EIA-481-D要件に準拠しています。
• キャリアテープ：黒色導電性ポリスチレン合金製です。10スプロケットホールピッチ累積公差は±0.20 mmです。カンバーは250 mmに対して1 mm以内です。テープ厚は0.30 ±0.05 mmです。
• 梱包数量：標準リール長さは22インチリール上で44.5メートルです。13インチリールには700個が入ります。残数部品の最小梱包数量は200個です。
• リーダー／トレーラーテープ：機械供給用にリーダー部（最小400mm）とトレーラー部（最小40mm）が含まれています。

7.2 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≤60%で行う必要があります。密封袋を開封すると、部品は環境から湿気を吸収し始めます。直ちに使用せず、乾燥状態（例：ドライキャビネット内）で保管する場合は、リフローはんだ付け前にポップコーン現象や層間剥離の損傷を防ぐためにベーキングを行う必要があります。ベーキング仕様：リール状態では60°Cで≥48時間、バルク状態では100°Cで≥4時間／125°Cで≥2時間です。ベーキングは1回のみ行うべきです。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• 民生機器：家電製品、オーディオ機器、電源タップなどのデジタル表示。
• 産業計装：パネルメーター、プロセスコントローラー、試験・測定機器。
• 自動車アフターマーケット：カーオーディオシステム、計器、診断ツール用の表示器（拡張温度範囲を考慮）。
• 医療機器：明確で信頼性の高い数値表示が必要な場合（機器レベルの追加認定が必要な場合があります）。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：各セグメントには常に直列抵抗を使用するか、定電流ドライバを採用して順電流を設定してください。通常、必要な輝度と電力予算に応じて5-20 mAの範囲です。高温動作の場合は定格低下曲線を参照してください。
• 熱管理：高温環境または最大連続電流付近で動作させる場合は、接合温度を管理するために十分なPCB銅面積または熱ビアを確保してください。
• ESD保護：LEDは静電気放電に敏感であるため、組立中は標準的なESD取り扱い手順を実施してください。
• 光学設計：グレーの面と白いセグメントの設計は良好なコントラストを提供します。最終製品筐体の視野角要件を考慮してください。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（639 nm）は、スペクトルパワーが物理的に最も高い点です。主波長（631 nm）は、知覚される色の一致点です。色仕様に関心のある設計者は、主波長を参照する必要があります。

9.2 この表示器を20mAで連続駆動できますか？

はい、25°Cでの最大連続電流は25 mAです。ただし、20mAで駆動する場合は、周囲温度とPCBの熱設計が適切な放熱を可能にすることを確認する必要があります。なぜなら、電流定格は温度とともに低下する（25°C以上で0.28 mA/°C）からです。

9.3 リフロープロセスが2サイクルに制限されているのはなぜですか？

複数回のリフローサイクルは、プラスチックパッケージと内部ワイヤーボンドに繰り返し熱ストレスを与え、機械的故障、順方向電圧の上昇、または信頼性の低下を引き起こす可能性があります。この制限は長期性能を確保するためのものです。

9.4 直列抵抗値をどのように計算しますか？

オームの法則を使用します：R = (電源電圧 - Vf_合計) / If。コモンアノード表示器の場合、Vf_合計は1セグメントの順方向電圧です（設計マージンのために最大2.6Vを使用）。Ifは希望のセグメント電流です（例：10mA）。5Vのマイクロコントローラピンから駆動する場合：R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 オーム。最も近い標準値を使用してください。

10. 動作原理の紹介

LTS-5825CKR-PRは、AlInGaP半導体技術に基づいています。セグメントのアノードとカソード間にダイオードの閾値を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔がAlInGaPエピタキシャル層の活性量子井戸領域で再結合します。この再結合により、赤色スペクトル（主波長約631 nm）の光子（光）としてエネルギーが放出されます。グレーのプラスチックパッケージは拡散板およびコントラスト向上レンズとして機能し、白いセグメント領域は赤色光を明確に透過させます。コモンアノード構成は、異なるセグメントのLEDチップのすべてのアノードが内部で接続されていることを意味します。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（グランドにシンク）に駆動し、コモンアノードを正電圧に保持します。