LTD-323JD LEDディスプレイ データシート - 0.3インチ桁高 - ハイパーレッド650nm - 順電圧2.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTD-323JDは、高性能な0.3インチ（7.62mm）桁高の数値表示モジュールです。明瞭で明るく、信頼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ています。本デバイスは、黒地に白セグメントを採用し、最適な文字表示と広い視野角を実現する優れたコントラストを提供します。そのソリッドステート構造は、様々な動作環境下での長期信頼性を保証します。

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、高輝度、高コントラスト比、低消費電力です。非透明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）ハイパーレッドLEDチップの使用がその性能の鍵であり、従来技術と比較して優れた発光効率と色純度を提供します。これにより、明瞭で省エネな数値表示が求められる産業用計器、試験・測定機器、民生家電、自動車ダッシュボード（補助表示）、POS端末など、幅広いアプリケーションに適しています。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、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、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

2.1 測光・光学特性

光学性能はディスプレイの機能の中核です。代表的なピーク発光波長（λp）は650nmで、ハイパーレッドスペクトルに分類されます。主波長（λd）は639nmと規定されています。スペクトル半値幅（Δλ）は20nmであり、比較的狭いスペクトル帯域幅を示し、色純度に寄与しています。平均光度（Iv）は、順電流1mAの試験条件下で、最小200μcdから最大600μcdの範囲です。光度マッチング比は最大2:1であり、セグメント間の適切な均一性を保証します。光度は、CIE明所視応答曲線に近似したセンサーとフィルターの組み合わせを用いて測定されており、値が人間の知覚に関連していることを保証している点に注意することが重要です。

2.2 電気的特性

主要な電気的特性は、セグメントあたりの順方向電圧（Vf）であり、順電流（If）20mAにおける代表値は2.6Vです。最小値は2.1Vです。セグメントあたりの逆電流（Ir）は、逆電圧（Vr）5V印加時に最大100μAです。これらのパラメータは、適切な電流制限回路を設計し、LEDの適切なバイアスを確保するために極めて重要です。

3. 絶対最大定格と熱的考慮事項

絶対最大定格は、これを超えると永久的な損傷が発生する可能性のある動作限界を定義します。セグメントあたりの連続順電流は25℃で25mAであり、デレーティング係数は0.33mA/℃です。これは、周囲温度が上昇するにつれて許容連続電流が減少することを意味します。セグメントあたりのピーク順電流は90mAですが、これはパルス条件（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）でのみ適用されます。セグメントあたりの最大許容損失は70mWです。デバイスは-35℃から+85℃の温度範囲で動作および保管可能です。実装時には、最大はんだ付け温度は実装面から1.6mm下で最大3秒間260℃であり、これは標準的なリフロー・プロファイルの考慮事項です。

4. ビニングシステムの説明

データシートは、本デバイスが光度で分類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1mA）での測定された光出力に基づいてユニットが選別・販売されるビニングシステムを意味します。ビンは最小および最大光度値（例：200-300μcd、300-400μcdなど）によって定義されます。設計者は、複数のディスプレイにわたる均一な輝度を必要とするアプリケーションで部品を調達する際に、必要なビンを指定するか、潜在的な輝度変動を認識する必要があります。この品番については、電圧や波長のビニングは規定されていません。

5. 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記述されていませんが、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：

• IV特性曲線（電流対電圧）：順方向電圧と電流の間の指数関数的関係を示します。AlInGaP赤色LEDの場合、膝電圧（電流が顕著に増加し始める電圧）は通常1.8-2.0V付近です。
• 光度対順電流特性：低電流域では一般的に線形関係にあり、熱的影響により高電流域では飽和する可能性があります。
• 光度対周囲温度特性：接合温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示します。AlInGaP LEDは通常、光度に対して負の温度係数を持ちます。
• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、約650nmにピークとスペクトル半値幅を示します。

これらの曲線は、非標準動作条件下でのデバイスの挙動を理解し、効率と寿命のために駆動回路を最適化するために不可欠です。

6. 機械的・パッケージ情報

本デバイスは標準的なLEDディスプレイパッケージです。特に指定がない限り、全ての寸法はミリメートル単位で提供され、一般公差は±0.25mmです。正確なフットプリントとピン間隔はパッケージ図面で定義されており、これはPCB（プリント基板）レイアウトにとって重要です。セグメント配置は連続的で均一です。

6.1 ピン構成と極性識別

LTD-323JDはデュプレックス・コモンアノード構成です。これは、2つのコモンアノードピンがあることを意味します（多桁パッケージでは各桁に1つずつ。単桁の場合は1つを使用）。ピン配置は以下の通りです：ピン5は桁2のコモンアノード、ピン10は桁1のコモンアノードです。セグメントカソードは以下のピンに接続されています：A（ピン3）、B（ピン9）、C（ピン8）、D（ピン6）、E（ピン7）、F（ピン4）、G（ピン1）。ピン2は\"No Pin\"（未接続）と記載されています。LEDを逆バイアスから保護するため、アノードとカソードのピンを正しく識別することが極めて重要です。

7. はんだ付けと実装ガイドライン

提供されている主要なはんだ付けパラメータは、実装面から1.6mm下で測定した、3秒間の最大許容温度260℃です。これは標準的な無鉛リフローはんだ付けプロファイルと互換性があります。設計者は、実装時の熱プロファイルがこの限界を超えないようにして、エポキシパッケージや内部ワイヤーボンドを損傷しないようにする必要があります。ESD（静電気放電）に敏感なデバイスに対する標準的な取り扱い上の注意を守ってください。保管は、乾燥した環境で指定の-35℃から+85℃の範囲内で行ってください。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

明るく明瞭な数値表示を必要とするあらゆるデバイスに最適です。例としては、デジタルマルチメータ、周波数カウンタ、クロックラジオ、キッチン家電のタイマー、HVACコントローラ、医療機器の表示部、産業用プロセスモニタなどが挙げられます。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：順方向電流を設定するために、各セグメントまたはコモンアノードに対して必ず直列抵抗（または定電流ドライバ）を使用してください。電源電圧（Vcc）、代表的な順方向電圧（Vf ~2.6V）、および所望の電流（例：10-20mA）に基づいて抵抗値を計算します。R = (Vcc - Vf) / If。
• マルチプレクシング：多桁ディスプレイの場合、ピン数を削減するためにマルチプレックス駆動方式が一般的です。コモンアノードを順次切り替えながら、対応するセグメントデータを印加します。この方式でのピーク電流が絶対最大定格を超えないようにしてください。
• 視野角：広い視野角は有益ですが、機械設計時に意図されたユーザーの視線を考慮してください。
• 熱管理：損失電力は低いですが、密閉空間では十分な換気を確保してください。特に最大定格付近または高周囲温度で動作する場合は注意が必要です。

9. 技術比較

標準的なGaAsP（ガリウムヒ素リン）赤色LEDなどの従来技術と比較して、AlInGaPハイパーレッドLEDは著しく高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより大きな輝度を実現します。また、より優れた色飽和度（より純粋な赤）を提供し、通常、より長い動作寿命を持ちます。赤色表示用にフィルターと共に使用される白色LEDと比較すると、ハイパーレッドLEDは目的の色を直接発光するため、フィルター損失を排除し、より効率的です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: \"No Pin\"（未接続）接続の目的は何ですか？

A: これは通常、パッケージ内の未使用のピン位置であり、機械的な対称性のため、または異なるピン配置を持つ複数のデバイスバリアントに同じパッケージ金型を使用するために含まれていることが多いです。回路には接続してはいけません。

Q: 5V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: できません。順方向電圧は約2.6Vのみです。5Vを直接接続すると過剰な電流が流れ、LEDを破壊します。電流制限抵抗は必須です。

Q: 設計において光度で分類とはどういう意味ですか？

A: 異なる製造ロットのディスプレイは、わずかに異なる輝度レベルを持つ可能性があることを意味します。複数のユニット間で視覚的な均一性が重要な場合（例：多桁パネル）、厳密なビンコードを指定するか、ソフトウェアによる輝度キャリブレーションを実装すべきです。

Q: このディスプレイは屋外使用に適していますか？

A: 動作温度範囲は-35℃から+85℃まで拡張されており、多くの環境をカバーします。ただし、直射日光にさらされる場合は、エポキシの紫外線劣化の可能性を考慮し、日中でも視認性が十分な輝度であることを確認してください。湿気保護のためには、コンフォーマルコーティングが必要になる場合があります。

11. 実践的な設計事例

シナリオ：LTD-323JDを使用した、3.3Vマイクロコントローラで駆動する簡単な2桁カウンタを設計する。

実装：マルチプレクシング技術を使用します。2つのコモンアノードピン（桁1と桁2）を、オープンドレイン/ソース出力として設定された2つのマイクロコントローラGPIOピンに接続します。7つのセグメントカソード（A-G）を、個別の33Ω電流制限抵抗（約20mA用に計算：R = (3.3V - 2.6V) / 0.02A = 35Ω；33Ωは標準値）を介して他の7つのGPIOピンに接続します。ソフトウェアは、一度に1つのコモンアノードを交互にオンにし、表示する桁のセグメントピンを設定します。ちらつきを防ぐため、リフレッシュレートは60Hz以上にする必要があります。

12. 原理紹介

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。バンドギャップエネルギーを超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域（AlInGaP多重量子井戸構造）で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。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、したがって発光の波長（色）を決定します。この場合、650nmのハイパーレッドです。非透明のGaAs基板は迷光を吸収し、コントラストを向上させます。

13. 開発動向

LEDディスプレイ技術の動向は、より高い効率、より低い消費電力、および高度な集積化に向かって進み続けています。LTD-323JDのような個別の7セグメントディスプレイは特定のアプリケーションで関連性を保ちますが、より複雑なグラフィックスと柔軟性のために、ドットマトリックスOLEDおよびマイクロLEDディスプレイへの移行が進んでいます。しかしながら、シンプルで高信頼性、高輝度の数値表示には、その堅牢性、長寿命、および量産におけるコスト効率の良さから、AlInGaPおよびより新しいInGaNベースのLEDディスプレイが今後も広く使用され続けるでしょう。パッケージングの進歩により、さらに薄型のプロファイルとより広い視野角が実現される可能性があります。