LTD-322JF LEDディスプレイ データシート - 0.3インチ桁高 - 黄橙色 - 順電圧2.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTD-322JFは、明瞭で明る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た高性能7セグメントLEDディスプレイモジュールです。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備えたデジタル表示を提供することです。

1.1 中核的な利点とターゲット市場

このデバイスは、様々な産業、商業、計測器アプリケーションに適した、いくつかの重要な利点を備えて設計されています。その中核的な強みは、高輝度と優れたコントラストであり、照明の明るい環境下でも読みやすさを確保します。広い視野角により、様々な位置から表示を明瞭に見ることができます。さらに、ソリッドステートの信頼性を提供し、可動部がなく、メンテナンスが最小限で長い動作寿命を実現します。低消費電力により、エネルギー効率に優れています。ターゲット市場には、信頼性の高い数値表示が重要な、試験・計測機器、産業用制御パネル、医療機器、自動車ダッシュボード、家電製品などが含まれます。

2. 技術仕様の詳細分析

このセクションでは、データシートに定義されているデバイスの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、ディスプレイの機能性の中核です。このデバイスは、不透明なGaAs基板上に成長させたAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を利用しており、これが特徴的な黄橙色の発光を生み出しています。順電流（IF）1mAで駆動した場合の代表的な平均光度（Iv）は320～800マイクロカンデラ（μcd）です。このパラメータは知覚される明るさを定義します。ピーク発光波長（λp）は代表的に611ナノメートル（nm）、主波長（λd）は605 nmであり、黄橙色の発光色を正確に定義しています。スペクトル線半値幅（Δλ）は17 nmであり、比較的純粋で飽和した色の発光を示しています。セグメント間の光度マッチングは最大2:1の比率で規定されており、数字全体で均一な外観を確保します。

2.2 電気的パラメータ

電気的特性は、動作条件と電力要件を定義します。セグメントあたりの順方向電圧（VF）は代表値2.6ボルトで、試験電流20mA時の最大値は2.6Vです。これは電流制限回路を設計する上で重要なパラメータです。絶対最大定格は安全な動作の限界を提供します：セグメントあたりの連続順電流は25 mA、セグメントあたりの電力損失は70 mWを超えてはなりません。周囲温度25°Cを超えると、連続電流に対して0.33 mA/°Cのデレーティング係数が適用されます。デバイスはセグメントあたり最大5ボルトの逆電圧（VR）に耐えられ、この電圧における逆電流（IR）の最大値は100 μAです。

2.3 熱的および環境仕様

様々な環境条件下での信頼性は極めて重要です。このデバイスの動作温度範囲は-35°Cから+85°Cです。保管温度範囲も同様です。この広い範囲により、過酷な環境下でも機能を確保します。重要な組立パラメータははんだ付け温度です：デバイスは、パッケージの実装面から1.6mm下で測定して、最大260°Cを最大3秒間耐えることができます。この情報は、PCB実装時のリフローはんだ付けプロファイルを定義する上で極めて重要です。

3. ビニングおよび分類システム

データシートは、デバイスが光度で分類されていると明記しています。これは、標準試験条件（通常IF=1mA）で測定された光出力に基づいてユニットを選別し、ラベル付けするビニングプロセスを示しています。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部品を選択でき、異なるユニット間や生産ロット間で表示強度に目立つばらつきが生じるのを防ぎます。この抜粋では具体的なビンコードは詳細に記載されていませんが、この慣行により製品の一貫性が確保されます。

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。本文中に具体的なグラフは提供されていませんが、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：

• 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）：非線形関係を示し、所望の電流に必要な駆動電圧を決定する上で重要です。
• 光度 vs. 順電流：最大定格限界まで、光出力が電流とともにどのように増加するかを示します。
• 光度 vs. 周囲温度：温度上昇に伴う光出力の低下（デレーティング）を示し、高温アプリケーションで重要です。
• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットであり、ピーク波長、主波長、スペクトル幅を視覚的に確認できます。

これらの曲線は、詳細な回路設計や非標準条件下での性能理解に不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 物理寸法と外形

このデバイスは0.3インチ（7.62 mm）の桁高を特徴とします。パッケージ寸法は図面（本文中では参照のみで表示なし）で提供され、特に断りのない限り全ての寸法はミリメートル単位で標準公差は±0.25 mmです。物理構造は、白いセグメントを持つ黒い表面を含み、LEDがオフの時のコントラスト比を大幅に向上させ、全体的な視認性を高めます。

5.2 ピン接続と内部回路

LTD-322JFはデュプレックス・コモンカソード表示器であり、2桁（Digit 1とDigit 2）を持ち、それぞれのカソードが別々に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：アノードG、ピン3：アノードA、ピン4：アノードF、ピン5：コモンカソード（Digit 2）、ピン6：アノードD、ピン7：アノードE、ピン8：アノードC、ピン9：アノードB、ピン10：コモンカソード（Digit 1）。ピン2とピン11の位置は接続なしまたはピンなしと記載されています。内部回路図は、標準的な7セグメントプラス小数点のレイアウトを示しており、各セグメントに個別のアノード、各桁に共通のカソードを持ち、マルチプレックス駆動を可能にしています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

絶対最大定格で述べたように、組立における重要なパラメータははんだ付けの耐熱性です。この部品は、パッケージ本体から1.6mm下の点で測定して、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、標準的な無鉛リフローはんだ付けプロファイルの上限を定義します。設計者と組立技術者は、LEDチップや内部ワイヤボンディングへの損傷を防ぐため、熱プロファイルがこの限界を超えないことを確認しなければなりません。組立時には常に適切なESD（静電気放電）取り扱い手順に従う必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

高輝度、高コントラスト、広視野角、信頼性の組み合わせにより、LTD-322JFは以下に最適です：

• 産業制御：パネルメーター、プロセスインジケーター、タイマー表示。
• 試験・計測機器：マルチメーター、周波数カウンター、電源装置。
• 自動車アフターマーケット：ゲージ、診断ツールの表示。
• 家電製品：電子レンジ、洗濯機、オーディオ機器。
• 医療機器：ポータブルモニター、診断機器（視認性のために特定の色が選択される場合があります）。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：各セグメントアノードには必ず直列の電流制限抵抗を使用してください。抵抗値は、電源電圧（Vcc）、LED順電圧（Vf ~2.6V）、および所望の順電流（例：良好な明るさのため10-20 mA）に基づいて計算します。計算式：R = (Vcc - Vf) / If。
• マルチプレクシング：このような複数桁表示器の場合、マルチプレクシングが標準的な駆動技術です。これは、ある桁のコモンカソードを順次有効にしながら、その桁のセグメントデータを提示することを含みます。これにより、必要なマイクロコントローラのI/Oピン数を大幅に削減できます。
• 電力損失：セグメントあたりの計算電力（Vf * If）が70 mWを超えないことを確認してください。特にデレーティングが適用される高温環境では注意が必要です。
• 視野角：エンドユーザーの視認性を最大化するために、その広い視野角を考慮してディスプレイを配置してください。

8. 技術比較と差別化

従来の標準GaAsPやGaP赤色LEDなどの技術と比較して、LTD-322JFに使用されているAlInGaP材料は、はるかに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。黄橙色（605-611 nm）は、深紅色と比較して、特定の照明条件下で人間の目により良い知覚輝度とコントラストを提供する可能性があります。蛍光体変換を用いた青色または白色LEDと比較して、AlInGaPデバイスは通常、より狭いスペクトル出力を持ち、その特定の色に対してより高い効率を有します。0.3インチの桁高は、パネル実装ディスプレイの一般的なサイズカテゴリーに位置し、視認性とスペース要件の間の良好な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: 光度で分類されているという注記の目的は何ですか？

A: LEDが光出力に基づいて選別（ビニング）されていることを意味します。製品内の全てのディスプレイの一貫性を確保するために、特定の輝度ビンから部品を発注することができます。

Q: 5Vのマイクロコントローラでこのディスプレイを直接駆動できますか？

A: できません。電流制限抵抗を使用する必要があります。5V電源をLEDアノードに直接接続すると過剰電流が流れ、セグメントを破壊します。設計上の考慮事項で説明したように抵抗値を計算してください。

Q: デュプレックス・コモンカソードはディスプレイ駆動において何を意味しますか？

A: 2桁がセグメントアノードを共有しているが、カソードピンは別々であることを意味します。これにより、マルチプレクシングを使用できます：Digit 1のカソードをオンにしてそのセグメントを点灯させ、次にオフにし、Digit 2のカソードをオンにしてそのセグメントを点灯させ、これを高速に繰り返します。人間の目は両方の桁が連続して点灯しているように知覚します。

Q: 小数点は含まれていますか？

A: 内部回路図とピン説明（アノードDP）は、小数点セグメントが存在し、メインセグメント（A-G）と同様に独立して制御できることを示しています。

10. 設計および使用事例

シナリオ：シンプルな2桁温度計の設計マイクロコントローラが温度センサを読み取ります。値（0から99）を表示する必要があります。LTD-322JFはその明瞭さと使いやすさから選択されます。設計では8本のマイクロコントローラピンを使用します：7本はセグメントアノード用（A-G、DPはオプション）、1本は桁カソード用（より高い合計カソード電流をシンクするためにトランジスタを使用）。ファームウェアはマルチプレクシングを実装し、ちらつきを避けるためにディスプレイを1秒間に50～100回更新します。電流制限抵抗は7本の各セグメントラインに配置されます。ディスプレイの黒い表面は、表示がオフの時に計器パネルに対して優れたコントラストを提供します。

11. 技術原理の紹介

中核技術はAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料システムに基づいています。順方向バイアスがかかると、電子と正孔がLEDチップの活性領域に注入され、そこで再結合して光子（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、これは直接、発光の波長（色）に対応します。LTD-322JFでは、この組成が605-611 nm範囲の光子を生成するように調整されており、黄橙色として知覚されます。不透明なGaAs基板を使用することで、光をデバイスの上部から効率的に取り出すのを助け、一部の古い設計と比較して全体的な光取り出し効率を向上させています。

12. 業界動向と背景

AlInGaP技術は、高輝度の赤色、橙色、琥珀色、黄色LEDに対する成熟した高度に最適化されたソリューションを表しています。その高い効率と信頼性のため、数十年にわたりインジケーターおよびディスプレイアプリケーションにおけるこれらの色の主要な材料となっています。現在の民生電子機器における表示技術のトレンドは、OLEDやマイクロLEDなどのフルカラー、画素化されたソリューションが主流です。しかし、高い信頼性、広い動作温度範囲、長寿命を必要とする専用の低複雑度の数値および英数字表示、特に産業、自動車、家電分野では、LTD-322JFのようなデバイスは依然として非常に重要です。ここでのトレンドは、さらなる高効率化、そしておそらくはディスプレイパッケージ内への駆動電子回路の統合（インテリジェントディスプレイ）に向かっていますが、基本的な7セグメントのフォームファクタは引き続き広く使用されています。