LTD-5023AJD LEDディスプレイ データシート - 0.56インチ桁高 - 2.6V順電圧 - ハイパーレッド - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTD-5023AJDは、2桁の7セグメント＋小数点LEDディスプレイモジュールです。桁高0.56インチ（14.22 mm）を特徴とし、様々な計測器や表示アプリケーションに適した、明瞭で読みやすい数値出力を提供します。本デバイスは、GaAs基板上にエピタキシャル成長させた先進的なAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）ハイパーレッドLEDチップを採用しています。この技術は、高効率かつ優れた発光性能で知られています。表示面はライトグレー、セグメントは白色で、クラシックで高コントラストな外観を呈し、様々な照明条件下での視認性を高めています。

1.1 中核的利点

• 高輝度・高コントラスト：AlInGaP技術により優れた光度が得られ、表示が容易に視認可能であることを保証します。
• 広視野角：広範囲の視認位置において、一貫した輝度と色を提供します。
• 低消費電力：効率的な動作を目的として設計されており、バッテリー駆動や省エネルギーを重視するデバイスに適しています。
• 優れた文字表示：連続的で均一なセグメントにより、クリーンでプロフェッショナルな数値表示を実現します。
• ソリッドステートの信頼性：他の表示技術と比較して、LEDは長い動作寿命と、衝撃・振動に対する堅牢性を提供します。
• 光度による選別：デバイスは一貫した輝度レベルでビニング（選別）されており、設計上の均一性を支援します。
• 無鉛パッケージ：環境規制（例：RoHS）に準拠しています。

1.2 ターゲット市場

このディスプレイは、信頼性が高く、明るく、読みやすい数値インジケータを必要とするアプリケーションに最適です。一般的な使用例としては、試験・測定機器、産業用制御パネル、医療機器、民生用家電、自動車ダッシュボード（補助表示器）、POS端末などが挙げられます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

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。これらの条件下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70 mW。
• セグメントあたりのピーク順電流：90 mA（1 kHz、デューティ比10%）。この定格は、過熱することなくより高い瞬間輝度を達成するためのパルス動作用です。
• セグメントあたりの連続順電流：25°C時で25 mA。この電流は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.33 mA/°Cの割合で線形に低下します。例えば、85°Cでは、最大許容連続電流は約 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 5.2 mA となります。
• セグメントあたりの逆電圧：最大5 V。これを超えるとLED接合が破壊される可能性があります。
• 動作・保管温度範囲：-35°C から +85°C。
• はんだ付け温度：最大260°Cを最大3秒間耐えられます。これは実装面から1.6mm下（リード近くのPCB上）で測定した値であり、リフローはんだ付けプロセスにおいて重要です。

2.2 電気的・光学的特性 (Ta=25°C)

これらは、指定された試験条件下での代表的な性能パラメータです。

• 平均光度 (I_V)：順電流 (I_F) 1 mA時で、320 μcd（最小）から700 μcd（最大）の範囲。10 mA時では、代表的な光度は16250 μcd（16.25 mcd）です。この高効率はAlInGaP技術の特徴です。
• ピーク発光波長 (λ_p)：650 nm（代表値）。これは光出力のスペクトルピークを定義し、スペクトルのハイパーレッド領域に位置付けます。
• スペクトル線半値幅 (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、より単色に近い色となります。
• 主波長 (λ_d)：639 nm（代表値）。これは人間の目が知覚する波長であり、色の仕様にとって重要です。
• セグメントあたりの順電圧 (V_F)：I_F=20 mA時で、2.1 V（最小）、2.6 V（代表値）。このパラメータは、電流制限回路を設計する上で必須です。
• セグメントあたりの逆電流 (I_R)：逆電圧 (V_R) 5V時で、100 μA（最大）。
• 光度マッチング比 (I_V-m)：I_F=1 mA時で、2:1（最大）。これは、1つのデバイス内のセグメント間で許容される最大の輝度変動を規定し、視覚的な均一性を保証します。

注記：光度測定は、人間の視覚に関連する精度を得るため、CIE明所視感度曲線に近似したセンサとフィルターを使用して行われます。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、デバイスが光度による選別されていることを示しています。これは、標準試験電流（おそらく1 mAまたは10 mA）で測定された光出力に基づいてディスプレイを選別するビニングプロセスを意味します。設計者はビンを選択することで、製品内の複数ユニット間で一貫した輝度を確保し、ディスプレイ間の目立つばらつきを回避できます。この抜粋では特定のビンコードは提供されていませんが、典型的なビンは光度の範囲（例：ビンA: 500-600 μcd、ビンB: 600-700 μcd）によって定義されます。

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。提供されたテキストには表示されていませんが、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：セグメントの順電圧と電流の関係を示します。非線形であり、AlInGaPの場合、ターンオン電圧は約1.8-2.0Vで、20 mA時には代表的な2.6Vまで上昇します。
• 光度 vs. 順電流：光出力が電流とともにどのように増加するかを示すグラフです。低電流域では一般的に線形ですが、高電流域では熱効果により飽和する可能性があります。
• 光度 vs. 周囲温度：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は他の材料と比較して優れた高温性能を持ちますが、それでも低下率を考慮する必要があります。
• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、約650 nmのピークと20 nmの半値幅を示します。

これらの曲線は、非標準条件下でのデバイスの挙動を理解し、特定のアプリケーション要件（例：輝度最大化 vs. 効率または寿命最大化）に合わせて駆動条件を最適化するために極めて重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本デバイスは標準的なデュアル・インライン・パッケージ（DIP）です。すべての寸法はミリメートルで指定され、一般的な公差は±0.25 mm（0.01"）です。正確な外形、セグメント間隔、リード間隔、全高／幅／長さは、データシート2ページ目の寸法図で定義されています。この図は、PCBフットプリント設計および最終製品への機械的統合にとって重要です。

5.2 ピン接続と内部回路

LTD-5023AJDは、カソードコモンタイプのディスプレイです。これは、各桁のLED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。ピン配置は以下の通りです：

• ピン1-4, 15-18：桁1.
• のセグメント（A, B, C, D, E, F, G, DP）を制御。ピン5-13：.
• 桁2のセグメント（A, B, C, D, E, F, G, DP）およびコモンカソードを制御。.

ピン14：

桁1

のコモンカソード。

内部回路図は、14個のLEDセグメント（1桁あたり7つ、小数点2つ）の配置と、それらが18本のピンに接続されている様子を示しています。両方の桁を駆動するにはマルチプレクシングが必要です：アクティブな桁の所望のセグメントのアノード信号を供給しながら、桁1と桁2のカソードを交互に有効にすることで、より少ないI/Oラインで両方の桁を制御できます。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

絶対最大定格は、はんだ付け温度プロファイルを規定しています：パッケージは、実装面から1.6mm（1/16インチ）下の点（すなわち、リード近くのPCB上）で測定して、最大260°Cのピーク温度を最大3秒間耐えることができます。これは、無鉛リフローはんだ付けプロセス（例：SAC305はんだ使用）の標準的な定格です。設計者は、リフローオーブンのプロファイルがこれらの制限内に収まるようにし、LEDチップやプラスチックパッケージへの損傷を防ぐ必要があります。取り扱い時には、標準的なESD（静電気放電）対策を講じるべきです。保管は、指定された-35°Cから+85°Cの範囲内で、低湿度環境で行ってください。_F7. アプリケーション提案_F7.1 代表的なアプリケーション回路_{このディスプレイを駆動するには、マイクロコントローラまたは専用のドライバICが必要です。カソードコモンディスプレイの場合、カソードピンはグランドに接続され（マルチプレクシング用のトランジスタスイッチを介して）、アノードピンは電流制限付き電圧源に接続されます（例：直列抵抗または定電流ドライバを介して）。順電圧 (V}) 2.6Vと所望の電流 (I_F, 例：フル輝度で10-20 mA) から、直列抵抗値が決定されます：R = (V_F電源

- V

• ) / I。2桁を各10 mAでマルチプレクシングする場合、桁の点灯時間中のピーク電流は10 mAかもしれませんが、セグメントあたりの平均電流は低くなり、消費電力が削減されます。
• 7.2 設計上の考慮事項電流制限：
• 常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。LEDを電圧源に直接接続しないでください。マルチプレクシング：_F多桁ディスプレイではピン数を最小限に抑えるために必須です。リフレッシュレートは、目に見えるちらつきを避けるために十分に高く（>60 Hz）する必要があります。_F熱管理：
• LEDは効率的ですが、セグメントあたりの電力損失 (P = V* I

) は最大52 mW（2.6V * 20mA）に達する可能性があります。特に高電流駆動時や高周囲温度下では、十分な通風を確保してください。

視野角：

広い視野角は有益ですが、ディスプレイを設置する際には主なユーザーの視線を考慮してください。

8. 技術比較

従来の標準GaAsP（ガリウムヒ素リン）赤色LEDなどの技術と比較して、AlInGaPハイパーレッドLEDは、著しく高い発光効率（mAあたりの光出力が多い）と、高温下での優れた性能を提供します。白色LED（多くの場合青色LED＋蛍光体）と比較して、優れた色純度と、単色赤光に対する一般的に高い効率を提供します。0.56インチの桁高は一般的なサイズであり、より小さい（0.3インチ）または大きい（0.8インチ）ディスプレイと比較して、視認性とコンパクトさの良いバランスを提供します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: ピーク波長（650nm）と主波長（639nm）の違いは何ですか？_FA: ピーク波長は、スペクトル出力曲線の最高点です。主波長は、人間の目に同じ色に見える単色光の単一波長です。これらはわずかに異なることがよくあります。

Q: 3.3Vのマイクロコントローラでこのディスプレイを駆動できますか？

A: はい。V

が2.6Vなので、3.3V電源で十分です。直列抵抗は次のようになります：R = (3.3V - 2.6V) / 0.020A = 35 オーム。標準的な33または39オームの抵抗が適しています。

Q: ピーク順電流（90mA）が連続電流（25mA）よりもずっと高いのはなぜですか？

A: LEDは、過熱することなく短時間の高電流パルスを扱うことができ、より明るいディスプレイマルチプレクシング方式（各桁が時間の一部しか点灯しない）や、非常に明るいフラッシュの作成を可能にします。

Q: GaAs基板上のAlInGaPエピとはどういう意味ですか？

A: 発光層（エピタキシャルまたはエピ層）は、アルミニウムインジウムガリウムリンで作られています。これらは、構造的支持を提供するが主な発光材料ではないガリウムヒ素（GaAs）ウェーハ上に成長させられます。

10. 実用的な使用例

シナリオ：シンプルなデジタル電圧計ディスプレイの設計。

電圧計回路は、電圧読み取り値に対応するBCD（2進化10進）出力を生成します。マイクロコントローラはこのBCD値を読み取ります。次に、ルックアップテーブルを使用して、各桁に数字を表示するために点灯させるセグメント（A-G）を決定します。マイクロコントローラのI/Oピンは、電流制限抵抗を介して接続され、LTD-5023AJDのアノードピンを駆動します。他の2つのI/Oピンは、トランジスタスイッチに接続され、コモンカソードピン（14と13）を制御します。ソフトウェアは、桁1と桁2を有効にすることを高速で交互に切り替え（マルチプレクシング）、各桁に正しいアノードパターンを送信します。0.56インチサイズは、典型的な作業台距離から明瞭な読み取りを提供し、高コントラストは作業場の照明下での視認性を保証します。低消費電力は、メーターがポータブルである場合に有益です。

11. 技術原理の紹介

• AlInGaPはIII-V族半導体化合物です。p-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合プロセスは、光子（光）の形でエネルギーを放出します。結晶格子中のアルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの特定の組成が、バンドギャップエネルギーを決定し、それが直接、発光の波長（色）を決定します。ハイパーレッド色の場合、バンドギャップは約650 nmで光子を放出するように調整されています。GaAs基板はこの波長で光を吸収するため、光は通常チップの上面から取り出されます。ハイパーレッドという名称は、高い発光効率を持つ深く鮮やかな赤色を示しています。12. 技術開発動向
• LEDディスプレイ技術は進化を続けています。AlInGaPは高効率の赤色および琥珀色LEDの主要材料であり続けていますが、動向には以下が含まれます：効率向上：
• 継続的な材料科学とチップ設計の改善により、ワットあたりのルーメンが増加し、より低い電力でより明るいディスプレイが可能になります。小型化：
• より小さなチップ形状の開発により、より高解像度のディスプレイまたはより小型のパッケージサイズが可能になります。熱管理の改善：
• 新しいパッケージ材料と設計により、熱がより良く放散され、より高い駆動電流と持続的な輝度が可能になります。統合：