LTP-537JD LEDディスプレイ仕様書 - 0.5インチ桁高 - ハイパーレッド - 順電圧2.6V - 消費電力70mW

1. 製品概要

LTP-537JDは、明確で明るい数字および限定的なアルファベット文字の表示を必要とするアプリケーション向けに設計された、高性能な単一桁英数字表示モジュールです。その中核機能は、文字を形成する個別にアドレス可能なセグメントを通じて視覚的な出力を提供することです。本デバイスは、産業用、計測機器、および民生電子機器のインターフェースにおける信頼性と光学性能に重点を置いて設計されています。

本ディスプレイは、発光素子に先進的なAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を採用しています。この材料技術は、高輝度の赤色光を効率的に生成するために特に選択されています。チップは不透明なGaAs（ガリウムヒ素）基板上に形成されており、内部での光の散乱や反射を防ぐことでコントラストを向上させ、より多くの発光をセグメントを通して前方に導きます。視覚的な表現は、周囲光を吸収してコントラスト比を大幅に高める黒色のフェイスプレートと、発光した赤色光を通す白色のセグメント領域を組み合わせており、暗い背景に対してシャープで明確な文字を実現します。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本ディスプレイの主な利点は、その光電子設計と構造に由来します。AlInGaP LEDの使用は、高い発光強度および赤色スペクトルにおける優れた効率を提供します。黒地と白セグメントの設計は、高コントラストを実現するための重要な特徴であり、明るい環境光を含む様々な照明条件下でもディスプレイを容易に読み取れるようにします。連続的で均一なセグメントは、形成される文字の一貫性のあるプロフェッショナルな外観を保証し、点灯領域に目立つ隙間や不規則性が生じません。

本デバイスは発光強度でカテゴライズされており、ユニットは特定の輝度閾値を満たすようにビニングまたはテストされ、生産ロット間での一貫性を提供します。その広い視野角は、オフアクシス位置からの視認性を確保し、パネル取り付け機器にとって重要です。セグメントごとの低電力要件は、バッテリー駆動または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。最後に、そのソリッドステートの信頼性は、可動部がなく、衝撃や振動に強い、長い動作寿命を意味します。

本コンポーネントのターゲット市場には、産業用制御パネル、試験・計測機器、医療機器、自動車ダッシュボード（補助表示用）、POSシステム、および設定、カウンター、または状態表示に単一桁の読み取りが必要な家電製品が含まれます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

電気的および光学的パラメータは、ディスプレイの動作限界と性能特性を定義します。これらを理解することは、適切な回路設計と統合に不可欠です。

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がある限界値を指定します。通常動作の条件ではありません。

• セグメントごとの消費電力：70 mW。これは、単一のLEDセグメントがどのような条件下でも熱として放散できる最大許容電力です。これを超えると過熱、加速劣化、または故障を引き起こす可能性があります。
• セグメントごとのピーク順電流：90 mA。これは、1/10デューティサイクル、0.1 msパルス幅のパルス条件下でのみ許容されます。マルチプレクシング方式や瞬間的な高輝度の達成に有用です。
• セグメントごとの連続順電流：25°Cで25 mA。これは、定常動作における推奨最大電流です。0.33 mA/°Cのデレーティング係数が指定されており、周囲温度（Ta）が25°Cを超えて上昇すると、熱的過負荷を防ぐために最大許容連続電流が直線的に減少することを意味します。
• セグメントごとの逆電圧：5 V。これより高い逆バイアス電圧を印加すると、LEDのPN接合が破壊される可能性があります。
• 動作および保管温度範囲：-35°C から +85°C。本デバイスは、この広い温度範囲内で動作および保管できるように定格されており、ほとんどの非極限環境に適しています。
• はんだ付け温度：実装面から1/16インチ（約1.6 mm）下の地点で測定し、3秒間260°C。これは、波はんだ付けまたはリフローはんだ付けプロセスのガイドラインを提供し、プラスチックパッケージや内部ボンドを損傷するのを防ぎます。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、指定された試験条件下（通常Ta=25°C）における代表値および最大/最小値です。通常動作時のデバイスの性能を記述します。

• 平均発光強度（I_V）：I_F=1mAにおいて、320 μcd（最小）、700 μcd（代表）。これは光出力の尺度です。特徴で言及されているカテゴライズは、このパラメータに基づいてデバイスをグループ分けしている可能性があります（例：標準ビンと高輝度ビン）。
• ピーク発光波長（λ_p）：I_F=20mAにおいて、650 nm（代表）。これはスペクトル出力が最も強い波長であり、可視スペクトルのハイパーレッド領域に位置します。
• 主波長（λ_d）：I_F=20mAにおいて、639 nm（代表）。これは人間の目が知覚する単一波長であり、色を定義します。ピーク波長と主波長の違いは、発光スペクトルの形状によるものです。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：I_F=20mAにおいて、20 nm（代表）。これはスペクトル純度を示します。値が小さいほど、より単色光に近いことを意味します。20 nmはAlInGaP赤色LEDに典型的な値です。
• セグメントごとの順電圧（V_F）：I_F=20mAにおいて、2.1V（最小）、2.6V（代表）。これはLEDが導通しているときの両端の電圧降下です。電流制限回路の設計に極めて重要です。ドライバの供給電圧はこの値より高くなければなりません。
• セグメントごとの逆電流（I_R）：V_R=5Vにおいて、100 μA（最大）。これは、LEDが最大定格内で逆バイアスされているときに流れる小さなリーク電流です。
• 発光強度マッチング比（I_V-m）：2:1（最大）。これは、同一デバイス内で同じ条件下（I_F=1mA）で駆動した場合の、最も明るいセグメントと最も暗いセグメントの間の最大許容比率を指定します。2:1の比率は、外観の合理的な均一性を保証します。

測定上の注意：発光強度は、CIE明所視感度曲線に近似したセンサーとフィルターを使用して測定され、値が人間の視覚的知覚に対応することを保証します。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、製品が発光強度でカテゴライズされていることを示しています。これは、ビニングまたは選別プロセスを意味します。

• 発光強度ビニング：製造後、個々のディスプレイは標準電流（おそらく1mAまたは20mA）での光出力についてテストされます。その後、測定されたI_Vに基づいて、異なるビンまたはカテゴリにグループ分けされます。例えば、あるビンにはI_Vが320-500 μcdのデバイスが含まれ、プレミアムビンには500-700 μcdのデバイスが含まれる場合があります。これにより、顧客はアプリケーションに適した一貫性レベルを選択でき、システム内の複数の桁間で均一な輝度を確保できます。データシートは全体の最小/代表範囲を提供しますが、特定のビンコードは通常、完全な発注情報の一部となります。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフは提供されたテキストでは詳細に説明されていませんが、このようなデバイスの典型的な曲線には以下が含まれます：

• 電流対順電圧（I-V曲線）：指数関数的関係を示します。順電圧（V_F）は電流（I_F）とともに増加します。この曲線は温度依存性があり、所定の電流では接合温度が上昇するとV_Fは減少します。
• 発光強度対順電流（I_V対 I_F）：一般に、ある点までは電流の増加に伴い光出力が線形またはわずかにサブリニアに増加し、その後は熱効果により効率が低下します。
• 発光強度対周囲温度：周囲温度（したがって接合温度）が上昇するにつれて光出力がどのように減少するかを示します。AlInGaP LEDは、光出力に対して比較的強い負の温度係数を持っています。
• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、約650 nmにピークがあり、半値幅が約20 nmであることを示し、ハイパーレッド色を確認します。

これらの曲線は、温度変化を補償するドライバを設計し、異なる動作条件下での輝度の挙動を理解するために不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と実装

本デバイスは、標準的なLEDディスプレイパッケージを備えています。データシートからの主要な寸法上の注意点には、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、標準公差は±0.25 mm（0.01インチ）であることが含まれます。正確なフットプリント、リード間隔、桁高（12.7mm）、および全体のパッケージサイズは寸法図で定義されており、カットアウトに適切に収まり位置合わせされることを保証するためのPCB（プリント回路基板）レイアウトに重要です。

5.2 ピン接続と極性

LTP-537JDは、カソードコモンディスプレイです。これは、18のセグメントすべて（16の文字セグメントと右側の小数点）がピン18で共通の負極接続（カソード）を共有することを意味します。各セグメントには専用のアノードピン（ピン1-17）があります。この構成は一般的で、マルチプレクシング駆動回路を簡素化します。この回路では、共通カソードをグランドに切り替えながら、所望のアノードを電流制限抵抗を介してハイに駆動します。

ピン配置は、各ピンの接続を明示的にリストし、物理的なピン番号をセグメント機能（A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U、および小数点のD.P.）に対応付けます。内部回路図は通常、このカソードコモン配置を示します。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

提供される主なガイドラインは、はんだ付けプロセス自体に関するものです：3秒間260°C、パッケージの実装面から1/16インチ（1.6 mm）下の地点で測定。これは標準的なリフロープロファイルパラメータです。以下を防ぐためにこれを遵守することが重要です：

• パッケージのプラスチックエポキシへの熱損傷。変色やひび割れを引き起こす可能性があります。
• LEDチップをリードに接続する内部ワイヤボンドの過熱。
• 半導体ダイへの過度の温度暴露。

一般的な取り扱い上の注意も守る必要があります：リードへの機械的ストレスを避け、取り扱い中はESD（静電気放電）対策を講じ、指定された-35°Cから+85°Cの保管範囲内で適切な帯電防止・乾燥条件下で保管してください。

7. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

7.1 典型的なアプリケーション回路

最も一般的な駆動方法は、マルチプレクシングです。カソードコモンデバイスであるため、マイクロコントローラまたは専用ドライバICは、共通カソードピン（ピン18）を介して電流をシンクしながら、点灯させる必要があるセグメントの特定のアノードピンに電流をソースすることができます。複数の桁は、どの桁のカソードがアクティブであるかを迅速に切り替えながら、共有アノードラインに対応するセグメントデータを提示することでマルチプレックスできます。これにより、必要なマイクロコントローラI/Oピンの数を大幅に削減できます。

A 各アノードライン（または電流制御ドライバ）には、電流制限抵抗が必須です。抵抗値はオームの法則を使用して計算されます：R = (V_電源- V_F) / I_F。20mAでの代表的なV_F2.6Vと5V電源を使用すると：R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 Ω。標準の120Ω抵抗が使用されます。抵抗の定格電力も確認する必要があります：P = I²* R = (0.02)²* 120 = 0.048W、したがって標準の1/8W（0.125W）抵抗で十分です。

7.2 設計上の考慮事項

• 熱管理：個々のセグメントの消費電力はわずか（最大70mW）ですが、複数の点灯セグメントからの集合的な熱や高周囲温度での動作を考慮する必要があります。十分な換気を確保し、25°Cを超える電流のデレーティングを考慮してください。
• 視野角とコントラスト：広い視野角と高コントラスト設計により、ユーザーがデバイスの真正面にいない可能性があるパネルに適しています。黒地は、特に高環境光環境で有益です。
• 文字生成用ソフトウェア：駆動マイクロコントローラのファームウェア内のルックアップテーブルが必要であり、英数字文字（例：'0'-'9', 'A', 'C', 'E', 'F'）を16セグメントの正しい組み合わせに対応付けます。

8. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: このディスプレイを3.3Vのマイクロコントローラピンから直接駆動できますか？

A: 可能ですが、輝度は低下します。代表的なV_Fは2.6Vです。3.3V電源では、電流制限抵抗のための電圧ヘッドルームはわずか0.7V（3.3V - 2.6V）です。20mAを達成するには、35Ωの抵抗（0.7V / 0.02A）が必要です。ただし、実際のV_Fは2.1Vまで低くなる可能性があり、同じ抵抗ではより高い電流が流れ、限界を超える可能性があります。3.3Vシステムでは、定電流ドライバまたは注意深い特性評価が推奨されます。

Q2: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長は、発光スペクトルの物理的なピークです。主波長は、人間の目にLEDの出力と同じ色に見える純粋な単色光の単一波長です。スペクトル形状のため、これらはわずかに異なることがよくあります。

Q3: 最大輝度を達成するにはどうすればよいですか？

A: セグメントごとの最大連続定格電流である25mA（周囲温度25°C）で動作させ、適切な放熱を確保してください。70mWの消費電力限界を超えないでください。短いパルスの場合は、指定されたデューティサイクル下で90mAのピーク電流を使用できます。

Q4: なぜ発光強度マッチング比があるのですか？

A: 製造上のばらつきにより、同じ電流でもセグメント間で光出力にわずかな差が生じます。2:1の比率は、1ユニット内で、どのセグメントも他のセグメントの2倍以上明るくならないことを保証し、文字の視覚的な均一性を確保します。

9. 技術紹介とトレンド

9.1 AlInGaP LED技術

LTP-537JDは、LEDチップにAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を使用しています。この材料システムは、琥珀色、赤色、およびハイパーレッド波長（およそ590-650 nm）での光生成に特に効率的です。GaAsP（ガリウムヒ素リン）のような古い技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率（電気ワットあたりのより多くの光出力）、より良い温度安定性、およびより長い寿命を提供します。ここで使用されているように、不透明なGaAs基板上でのエピタキシャル層の成長は、基板に失われるであろう発光をチップの上面から反射して戻すことで、光取り出し効率を向上させる一般的なアプローチです。

9.2 ディスプレイ技術の文脈とトレンド

複雑なグラフィックスのために多桁ドットマトリックスOLEDおよびLCDディスプレイが一般的になっていますが、LTP-537JDのようなセグメントLEDディスプレイは、極端な信頼性、広い温度範囲での動作、高輝度、シンプルさ、および固定形式の数字や単純な文字を表示するための低コストを必要とするアプリケーションで依然として非常に重要です。このようなディスプレイのトレンドは、必ずしも高解像度に向かっているのではなく、効率の向上（同じ輝度でのより低い動作電流）、コントラスト比の向上、視野角の拡大、そして時にはパッケージ内へのドライバエレクトロニクスの統合に向かっています。半導体PN接合における電界発光の基本原理は変わっていませんが、材料科学とパッケージング技術はその性能を進化させ続けています。