LTD-3812SW-P LEDディスプレイ データシート - 0.3インチ桁高 - 白色 - 順電流5mA - 技術文書

1. 製品概要

LTD-3812SW-Pは、表面実装デバイス（SMD）として設計された2桁の数字表示器です。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。中核技術は、サファイア基板上に実装されたInGaN（窒化インジウムガリウム）白色LEDチップに基づいています。この組み合わせにより、黒い面と白色のセグメントを持つディスプレイが実現され、読みやすさに優れた高いコントラストを提供します。

1.1 主な特長と利点

本ディスプレイは、現代の電子機器における性能と信頼性のために設計されています。その機能セットは、インジケータおよび表示アプリケーションにおける一般的な要件に対応しています。

• 桁サイズ：0.3インチ（7.62 mm）の文字高を特徴とし、スペースが限られているが読みやすさが重要なアプリケーションに適しています。
• 光学品質：連続的で均一なセグメントにより、一貫した視覚的外観、高輝度、および広い視野角を提供します。
• <効率性と信頼性：動作に必要な電力が低く、ソリッドステートの信頼性で構築されており、長い寿命を保証します。
• 標準化：デバイスは、光度と色度に基づいて分類（ビニング）されており、バッチ生産において一貫した性能を可能にします。
• 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）指令に準拠しています。

2. 技術仕様の詳細

このセクションでは、定義された条件下での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

これらの値は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を表します。信頼性の高い性能のためには、これらの限界値付近での動作は推奨されません。

• セグメントあたりの電力損失：最大35 mW。
• セグメントあたりのピーク順電流：50 mA（パルス条件：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で10 mA。この定格は、周囲温度（Ta）が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.11 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：デバイスは、260°Cで3秒間のはんだごてによるはんだ付けに耐えることができ、はんだごて先端は実装面から少なくとも1/16インチ下に配置する必要があります。

2.2 電気的および光学的特性

これらは、周囲温度（Ta）25°C、順電流（IF）5 mA（標準試験条件）で測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（IV）：チップあたり最小71 mcdから最大165 mcdの範囲です。光度は、明所視（CIE）の目の応答曲線に近似したセンサー・フィルターの組み合わせを使用して測定されます。
• 色度座標（x, y）：CIE 1931色度図上で定義されます。提供される代表値はx=0.294、y=0.286で、白色点を示しています。
• 順方向電圧（VF）：チップあたり、5mA時で通常2.7Vから3.2Vの間です。
• 逆方向電流（IR）：逆方向電圧（VR）5Vで最大100 µA。このパラメータは試験目的のみであり、LEDは連続的な逆バイアス動作用に設計されていません。
• 光度マッチング：同様に点灯した領域内のセグメント間の光度比は2:1以上であり、均一な外観を保証します。
• クロストーク：2.5%以下と規定されており、隣接する消灯セグメントの不要な発光を最小限に抑えます。

2.3 静電気放電（ESD）感受性

ほとんどの半導体デバイスと同様に、これらのLED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、すべての作業台と機器が適切に接地されていることの確認、および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荷を中和するためのイオナイザーの使用。

3. ビニングシステムの説明

一貫性を確保するため、LEDは主要なパラメータに基づいてビンに分類されます。これにより、設計者はアプリケーションに適した特性が密にグループ化された部品を選択できます。

3.1 順方向電圧（VF）ビニング

LEDは、5mA時の順方向電圧降下に基づいてビン（3から7）に分類されます。各ビンには0.1Vの範囲（例：ビン3：2.70V-2.80V、ビン4：2.80V-2.90V）があり、各ビン内の許容差は±0.1Vです。これは安定した定電流駆動回路の設計に役立ちます。

3.2 光度（IV）ビニング

光出力は、Q11、Q12、R11などのコードを使用してビニングされます。各ビンは、5mA時の特定のミリカンデラ（mcd）出力範囲を定義します（例：Q11：71.0-81.0 mcd、R21：146.0-165.0 mcd）。ビン内の光度の許容差は±15%です。

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など）を通じて精密に制御されます。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およびy座標の範囲を指定します。ビン内の色度座標（x, y）の許容差は±0.01です。データシートの図はこれらのビンを視覚的にマッピングしています。

4. 機械的およびパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

デバイスは特定のSMDフットプリントに準拠しています。すべての重要な寸法はミリメートルで提供され、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、異物、インク汚染、セグメント内の気泡、反射板の曲がり、プラスチックピンのバリなどの許容可能な外観上の欠陥に関する注意事項も含まれています。

4.2 ピン配置と回路図

LTD-3812SW-Pは、コモンアノード表示器です。内部回路図は、3桁のLEDセグメントの相互接続を示しています（デバイスは2桁表示器ですが、ピン配置は3桁フットプリントと互換性のある設計を示唆しています）。ピン接続表は、10本のピンそれぞれの機能を明確にリストアップしています：例えば、ピン1は桁1のコモンアノード、ピン2はセグメントD2およびD3のカソードなどです。ピン10は接続なしと記載されています。

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

デバイスはリフローはんだ付けプロセスを想定しています。熱損傷を防ぐために重要なパラメータが規定されています。

• リフロープロセス制限：デバイスは最大2回のリフローはんだ付けサイクルに耐えることができます。組立品は、1回目と2回目のサイクルの間に常温まで冷却する必要があります。
• リフロープロファイル：推奨される予熱温度は120-150°Cで、最大120秒です。リフロー中のピーク温度は260°Cを超えてはなりません。
• 手はんだ：はんだごてを使用する場合、先端温度は300°Cを超えてはならず、接触時間は最大3秒に制限する必要があります。

5.2 推奨はんだ付けパターン

PCBレイアウトをガイドするためにランドパターン（フットプリント）設計が提供されています。これには、推奨されるパッド形状と切り欠き領域が含まれており、適切なはんだ接合部の形成とはんだブリッジの防止に重要です。

6. 包装仕様

部品は自動組立用にテープ・リール包装で供給されます。包装リールおよびキャリアテープの詳細な寸法が提供されており、リール直径、テープ幅、ポケット間隔、リーダー/トレーラー長さが含まれます。図は、フィーダー設定時のテープ引き出し方向を示しています。

7. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

LTD-3812SW-Pは、コンパクトで信頼性の高い数字表示が必要なアプリケーションに最適です。これには、民生用電子機器（例：電子レンジ、エアコン、オーディオ機器）、産業用計測器（パネルメーター、制御表示）、自動車内装ディスプレイ（温度やその他の状態を表示）、医療機器インターフェースなどが含まれます。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動：常に定電流ドライバまたは電流制限抵抗を各コモンアノードまたはセグメントカソードと直列に使用してください。設計は絶対最大連続電流定格を尊重し、温度に応じた適切なデレーティングを実装する必要があります。
• マルチプレクシング：独立したセグメントカソードを持つコモンアノード表示器として、マルチプレックス駆動回路に適しており、必要なマイクロコントローラI/Oピンの数を削減します。
• ESD保護：ディスプレイピンに接続されたPCBラインには、特にディスプレイがユーザーがアクセス可能な場合、ESD保護ダイオードを組み込んでください。
• 熱管理：特に最大定格付近または高い周囲温度で動作する場合、PCBレイアウトが十分な放熱対策を提供していることを確認してください。

8. 技術比較と差別化

赤色GaAsP LEDや真空蛍光表示管（VFD）などの古い技術と比較して、InGaNベースの白色LEDは、優れた輝度、広い視野角、低消費電力、長寿命を提供します。そのカテゴリ内では、LTD-3812SW-Pの主な差別化要因は、特定の0.3インチ桁高、輝度と色の精密なビニング、RoHS準拠の構造、およびSMT組立互換性の詳細な仕様です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 順電流のデレーティング曲線の目的は何ですか？

A: デレーティング曲線（25°C以上で0.11 mA/°C）は信頼性にとって重要です。LEDの接合温度が上昇すると、その放熱能力が低下します。電流をデレーティングすることで、熱暴走を防止し、接合温度を安全な限界内に保ち、光出力と寿命を維持します。

Q: なぜ色度のビンがあるのですか？

A: 白色LEDの製造プロセスには蛍光体変換が含まれており、白色の正確な色合いにわずかなばらつきが生じることがあります。ビニングは、ほぼ同一の色座標を持つLEDをグループ化します。これは、複数桁または複数デバイスのアプリケーションにおいて、隣接するディスプレイやセグメント間の視覚的に気が散る色の不一致を避けるために不可欠です。

Q: 3.3Vのマイクロコントローラピンで直接このディスプレイを駆動できますか？

A: いいえ。LEDチップの順方向電圧（VF）は通常2.7-3.2Vです。3.3V電源をアノードに直接（抵抗を介して）接続すると、実際のVFによってはLEDが効率よく点灯しないか、まったく点灯しない可能性があります。適切な駆動回路は、十分な電圧を提供し電流を調整するために必要です。

10. 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ッセンスの原理に基づいて動作します。ダイオードのしきい値を超える順方向電圧が印加されると（アノードがカソードに対して正）、活性領域（InGaN量子井戸）で電子と正孔が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。InGaNチップからの一次光は青色スペクトルです。チップ上の蛍光体コーティングは、この青色光の一部を吸収し、黄色光として再放出します。残りの青色光と変換された黄色光の混合は、人間の目には白色光として知覚されます。