LTS-3361JS 0.3インチ イエロー 7セグメントLED表示器 データシート - 文字高 7.62mm - 順方向電圧 2.6V - 消費電力 40mW - 技術文書

1. 製品概要

LTS-3361JSは、明確で明るい数値または限定的な英数字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7セグメント英数字LED表示モジュールです。その主な機能は、コンパクトなフォームファクタで高い視認性を有する視覚出力を提供することです。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このデバイスは、民生電子機器、産業用計器、および基本的なデジタル表示装置における信頼性と性能のために設計されています。データシートから導き出されるその中核的利点には、0.3インチ（7.62mm）の文字高があり、サイズと視認性の良いバランスを提供します。また、連続的で均一なセグメントを特徴としており、点灯セグメントに目に見える切れ目がない、クリーンでプロフェッショナルな文字表示を実現します。この表示器は、高輝度と高コントラストを誇り、これは不透明な基板上にAlInGaP半導体技術を使用することで実現され、明るい環境下でも鮮明な出力を保証します。広い視野角は、様々な視点からの視認性を向上させます。さらに、光束強度でカテゴライズされており、製造ロットでのビニングと一貫性を可能にしています。主なターゲット市場には、パネルメーター、家電製品、試験装置、およびシンプルで効率的な数値表示を必要とするあらゆるデバイスが含まれます。

2. 技術パラメータの詳細分析

以下のセクションでは、データシートに規定されている主要な技術パラメータについて、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 測光および光学的特性

光学的性能は、この表示器の機能の中核です。デバイスはAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）イエローLEDチップを利用しています。この材料システムは、黄・橙・赤スペクトルにおける高効率と安定性で知られています。チップは不透明なGaAs基板上に作製されており、光がチップの背面から漏れるのを防ぎ、より多くの光を前方に導くことでコントラストの向上に寄与します。パッケージはグレーの面に白いセグメントを有しており、セグメントが消灯している際のコントラストをさらに高めます。Ta=25°Cにおける主要な測定パラメータは以下の通りです：

• 平均光束強度（I_V)）：順方向電流（I_F）1mAにおいて、200 μcd（最小）から600 μcd（最大）の範囲。代表値はこの範囲内に示唆されています。この強度は、CIE明所視感度曲線に近似するフィルターを使用して測定されます。
• ピーク発光波長（λ_p)）：代表値588 nmで、可視スペクトルの黄色領域に位置します。
• 主波長（λ_d)）：代表値587 nmで、ピーク波長に非常に近く、比較的純粋な黄色であることを示しています。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：約15 nmで、発光のスペクトル純度または色の帯域幅を定義します。
• 光束強度マッチング比：最大2:1と規定されています。これは、同じ桁内で同じ駆動電流条件下において、最も明るいセグメントの強度が最も暗いセグメントの強度の2倍を超えてはならないことを意味し、均一性を保証します。

2.2 電気的パラメータ

電気的仕様は、信頼性の高い使用のための動作限界と条件を定義します。

• 絶対最大定格:
  • セグメントあたりの消費電力：40 mW。
  • セグメントあたりのピーク順方向電流：60 mA（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms時）。
  • セグメントあたりの連続順方向電流：25°Cで25 mA、25°C以上では0.33 mA/°Cで直線的に減額します。
  • セグメントあたりの逆電圧：5 V。
  • 動作および保管温度範囲：-35°C から +85°C。
  • はんだ付け温度：実装面から1.6mm下で、最大260°C、最長3秒間。
• Ta=25°Cにおける電気的・光学的特性:
  • セグメントあたりの順方向電圧（V_F）：代表値2.6V、I_F=20mA時最大2.6V。最小値は2.05Vです。
  • セグメントあたりの逆電流（I_R）：V_R=5V時、最大100 μA。

2.3 熱的特性

熱管理は、連続順方向電流の減額仕様を通じて間接的に扱われています。周囲温度が25°Cを超えるごとに、電流を0.33 mAずつ減少させる必要があります。これは、長期信頼性を維持し、光束の加速的な減衰や致命的な故障を防ぐために重要です。-35°Cから+85°Cという広い動作温度範囲は、様々な環境条件に対する堅牢性を示しています。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、デバイスが光束強度でカテゴライズされていると明記しています。これは、製造後のビニングまたは選別プロセスを指します。半導体エピタキシャル成長およびチップ製造における固有のばらつきにより、同じ製造ロットのLEDでも光出力がわずかに異なる場合があります。ビニングでは、各ユニットの光束強度を測定し、特定の強度範囲（ビン）にグループ分けします。これにより、設計者はアプリケーションに適した一貫した輝度レベルの表示器を選択でき、多桁表示器における複数の桁間で均一な外観を保証できます。データシートは全体の最小（200 μcd）および最大（600 μcd）範囲を提供しています。特定のビンコードは通常、別の文書または注文情報で定義されます。

4. 性能曲線分析

データシートは代表的な電気的・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、このようなデバイスの標準的な曲線には通常、以下が含まれます：

• I-V（電流-電圧）曲線：順方向電圧（V_F）と順方向電流（I_F）の関係を示します。この曲線は非線形で、AlInGaPの場合、約2Vでターンオンし、その後、電圧のわずかな増加で電流が急速に増加します。これは、電流制限抵抗または定電流ドライバの重要性を強調しています。
• 光束強度 vs. 順方向電流（I_V vs. I_F)）：この曲線は、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ます。一般的にある範囲では線形ですが、熱的および効率低下により非常に高い電流では飽和します。
• 光束強度 vs. 周囲温度：この曲線は、接合温度が上昇するにつれて光出力が減少する様子を示し、特に最大定格付近で動作する際の適切な熱設計の必要性を強調します。
• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、約587-588 nmを中心に約15 nmの半値幅を持ち、黄色の発光色を確認できます。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 寸法と外形

パッケージは標準的な1桁7セグメントLED表示器です。データシートにはPACKAGE DIMENSIONS図面が含まれています（詳細はここでは完全には抽出されていません）。重要な注意点として、特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、公差は±0.25 mm（0.01インチ）です。この公差は、適切なフィットと位置合わせを保証するためのPCBフットプリント設計において重要です。

5.2 ピン配置と極性識別

デバイスはコモンカソード構成です。これは、LEDセグメントのすべてのカソード（負極端子）が内部で接続されていることを意味します。ピン接続は明確に定義されています：

1. コモンカソード
2. アノード F
3. アノード G
4. アノード E
5. アノード D
6. コモンカソード（注：ピン1と6は両方ともコモンカソードで、レイアウトの柔軟性向上または低抵抗化のためと思われます）
7. アノード DP（小数点）
8. アノード C
9. アノード B
10. アノード A

内部回路図は、ピン1および6へのコモンカソード接続と、セグメントA-GおよびDPへの個別のアノードを示しています。型番説明中のRT. HANDE DECIMALという注記は、小数点が右側に配置されていることを示唆しています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

データシートは重要なはんだ付け仕様を提供しています：パッケージは、実装面から1.6mm（1/16インチ）下で測定して、最大260°C、最長3秒間のはんだ付け温度に耐えることができます。これは標準的なリフローはんだ付けプロファイルの制約です。設計者は、ウェーブはんだ付けまたはリフローはんだ付けを問わず、PCB組立プロセスがこの制限を遵守し、内部LEDチップ、ワイヤーボンディング、またはプラスチックパッケージへの損傷を防ぐことを確認する必要があります。組立前後には保管温度範囲（-35°Cから+85°C）も遵守すべきです。

7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

この表示器は、単一の、非常に視認性の高い桁を必要とするアプリケーションに最適です：電源装置の電圧/電流表示、サーモスタットやオーブンの温度表示、タイマーカウンター、シンプルなスコアボード、またはネットワーク機器や家電製品のステータスインジケーターなどです。

7.2 設計上の考慮事項

• 駆動回路：コモンカソードデバイスとして、カソード（ピン1/6）はグランドまたは電流シンクに接続する必要があります。各セグメントのアノードは、電流制限抵抗を介して駆動しなければなりません。抵抗値は、電源電圧（V_CC）、LED順方向電圧（V_F、信頼性のために最大2.6Vを使用）、および所望の順方向電流（I_F）に基づいて計算されます。例えば、5V電源でI_F=10mAを目標とする場合：R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω。220 Ωまたは270 Ωの抵抗が適切です。
• マルチプレクシング：多桁表示器の場合、この桁はマルチプレクシングできます。独立したアノードとコモンカソードを有するため、異なる桁のカソードを高速で切り替えるマルチプレクシング設計に適しています。
• 輝度制御：輝度は、順方向電流を変更する（絶対定格内で）、または駆動信号にパルス幅変調（PWM）を使用することで調整できます。
• 視野角：広い視野角は、機械的外装設計時に考慮し、エンドユーザーに対して表示が視認可能であることを保証する必要があります。

8. 技術比較と差別化

標準的なGaPやGaAsP LEDなどの古い技術と比較して、LTS-3361JSのAlInGaP技術は、大幅に高い発光効率と輝度を提供します。蛍光体変換を使用する一部の白色または青色LEDと比較して、AlInGaPは半導体から直接、純粋で飽和した色を提供し、時間や温度に対する安定性がしばしば優れています。不透明基板は、透明基板を使用する可能性のある安価な表示器との重要な差別化要因であり、光が全方向に漏れることでコントラストが低下するのを防ぎます。強度のカテゴライズ（ビニング）は、一貫性を必要とするアプリケーション向けの品質部品の証です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 2つのコモンカソードピン（1と6）がある目的は何ですか？

A: これはPCB配線の設計柔軟性を提供します。すべてのセグメントを高電流で同時に駆動する場合、単一のピンを通る電流密度を低減するのに役立ち、また、2つのグランド接続点を提供することでボードレイアウトを容易にします。

Q: この表示器をマイクロコントローラのピンから直接駆動できますか？

A: はい、ただし重要な注意点があります。典型的なMCUピンは最大20-25mAを供給/吸収でき、これは連続電流定格内です。しかし、各セグメントに対して直列の電流制限抵抗を必ず使用しなければなりません。LEDをピンに直接接続しないでください。また、複数のセグメントが点灯している場合、MCUの電源またはグランドピンからの総電流がそのパッケージ限界を超えないようにしてください。

Q: 順方向電圧が2.05 2.6 Vと記載されています。これはどういう意味ですか？

A: これは順方向電圧の範囲を示しています。I_F=20mAで測定した場合、予想される最小V_Fは2.05V、最大は2.6Vです。駆動回路は、最悪ケース（最高）のV_Fを想定して設計し、すべてのユニットで所望の電流を達成するのに十分な電圧マージンを確保すべきです。

Q: 光束強度でカテゴライズされていることは、私の設計にとって何を意味しますか？

A: これは、注文時に特定の輝度ビンから部品を要求できることを意味します。多桁の計器を構築する場合、すべての表示器に同じビンコードを指定することで、それらがほぼ同一の輝度を持つことを保証し、プロフェッショナルで均一な外観をもたらします。

10. 動作原理の紹介

動作原理は、半導体のエレクトロルミネッセンスに基づいています。AlInGaPチップは、p-n接合を形成する複数のエピタキシャル層で構成されています。接合のターンオン電圧（約2V）を超える順方向バイアス電圧が印加されると、電子と正孔が接合を横切って注入されます。これらの電荷キャリアが半導体の活性領域で再結合すると、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。AlInGaP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、これが直接、発光の波長（色）に対応します—この場合は黄色（約587 nm）です。不透明なGaAs基板は光を透過せず吸収するため、全体的な前方光取り出し効率とコントラストが向上します。チップから発せられた光は、視野角を向上させる形状の封止エポキシレンズを通過し、グレーの面に印刷された白いセグメントパターンを照らし、認識可能な7セグメント文字を形成します。

11. 開発動向

これは成熟した製品ですが、表示技術の動向は進化し続けています。より多くの情報を表示するため、高密度でフルマトリックスアドレス可能な表示器（ドットマトリックスやOLEDなど）への一般的な移行があります。しかし、シンプルな数値表示については、そのシンプルさ、堅牢性、低コスト、優れた視認性により、7セグメントLEDは依然として人気があります。このようなデバイスの将来のバージョンは、バッテリー駆動デバイスのためのさらなる低消費電力化を可能にする、より高い効率、またはパッケージ内へのドライバICの統合（インテリジェント表示器）に焦点を当てるかもしれません。GaN-on-Siなどの先進材料や改良された蛍光体の使用は、単色表示器で利用可能な色域と効率を広げる可能性もあります。それでもなお、LTS-3361JSのようなコモンカソード、AlInGaPベースの7セグメント表示器の基本的な設計とアプリケーションは、予見可能な将来において、コスト重視で高信頼性が求められるアプリケーションで関連性を保ち続けると期待されます。