LTS-3403LJS LEDディスプレイ仕様書 - 0.8インチ桁高 - AlInGaPイエロー - 順電圧2.6V - 消費電力70mW - 技術文書

1. 製品概要

LTS-3403LJSは、明確で低消費電力の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、単一桁の7セグメント英数字表示モジュールです。その主な機能は、高い視認性を備えたデジタル表示を提供することです。このデバイスの核心的な利点は、LEDチップにアルミニウム・インジウム・ガリウム・リン化物（AlInGaP）半導体技術を採用している点にあります。これらのチップは、不透明なヒ化ガリウム（GaAs）基板上に形成されており、この特定の材料組み合わせにより、独特の黄色発光が実現されています。表示部は、白色のセグメントマーキングを備えたグレーのフェイスプレートを特徴としており、様々な照明条件下でのコントラストと視認性を向上させています。本デバイスはカソードコモンタイプに分類され、複数桁アプリケーションでのマルチプレクシングを簡素化する標準的な構成です。この部品のターゲット市場には、産業用制御パネル、試験・計測機器、民生用家電製品、自動車のダッシュボード（非重要インジケーター用）、信頼性の高い単一桁数値表示を必要とするあらゆる組み込みシステムが含まれます。

2. 技術仕様詳細解説

2.1 測光・光学特性

光学性能は、ディスプレイの機能性の中核をなします。主要パラメータである平均光度（Iv）は、順電流（IF）1mAで駆動した場合、最小320µcd、標準値900µcdで規定されており、最大値は明記されていません。これは、屋内使用に適した明るい出力を示しています。光出力は、IF=20mA時のピーク発光波長（λp）588nm、主波長（λd）587nmで特徴付けられ、その発光は可視スペクトルの黄色領域に確実に位置づけられます。スペクトル半値幅（Δλ）は15nmであり、スペクトルの広がりが最小限の比較的純粋な色を示しています。セグメント間の光度マッチングは2:1の比率以内が保証されており、桁全体で均一な明るさが確保されます。これは美的観点および視認性の観点から極めて重要です。すべての測光測定は、CIE（国際照明委員会）標準の明所視応答曲線に準拠しています。

2.2 電気的特性

電気仕様は、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。絶対最大定格は、セグメントあたりの消費電力70mW、セグメントあたりのピーク順電流60mA（パルス条件：デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）、25°Cにおけるセグメントあたりの連続順電流25mA（0.33mA/°Cで線形に減額）という厳しい限界を設定しています。セグメントあたりの最大逆電圧は5Vです。標準動作条件（Ta=25°C）下では、試験電流10mAにおけるセグメントあたりの順方向電圧（VF）は、最小2.05Vから最大2.6Vの範囲です。逆電流（IR）は、全逆電圧5Vにおいて最大100µAであり、良好なダイオード特性を示しています。

2.3 熱・環境仕様

本デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+85°Cと規定され、保管温度範囲も同様です。この広い範囲により、空調が制御されていない環境でのアプリケーションにも適しています。重要な組み付けパラメータは、はんだ付け温度定格です。デバイスは、シーティングプレーンから1/16インチ（約1.59mm）下の地点で、260°Cを3秒間耐えることができます。これは、フローはんだ付けまたはリフローはんだ付けプロセスの標準的な定格ですが、この熱プロファイルを超えないよう注意が必要です。

3. ビニングおよび分類システム

本仕様書は、デバイスが光度で分類されていることを明示しています。これは、標準試験条件（おそらくIF=1mA）で測定された光出力に基づいて、ユニットが選別・ラベル付けされるビニングプロセスを意味します。これにより、設計者は特定のアプリケーションまたは生産ロット全体で一貫した明るさを持つ部品を選択でき、複数桁ディスプレイにおける視覚的な均一性を確保できます。この特定の文書では詳細は述べられていませんが、このようなディスプレイの典型的なビニングには、強度範囲（例：Iv > 500µcd、Iv > 700µcd）への選別が含まれる場合があります。厳密な2:1の光度マッチング比は、単一デバイス内での性能分類の別の形態です。

4. 性能曲線分析

提供された仕様書抜粋では代表的な電気/光学特性曲線が参照されていますが、具体的なグラフは本文に含まれていません。通常、LEDディスプレイのこのような曲線には以下が含まれます：順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）：このグラフは指数関数的な関係を示し、設計者が適切な電流制限抵抗を選択するのに役立ちます。膝電圧は、標準的なVFである2.6V付近です。光度 vs. 順電流（L-I曲線）：これは、定格最大限界まで、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。通常の動作範囲では一般的に線形です。光度 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、高温または高電流アプリケーションで重要です。相対分光放射分布：波長全体にわたる発光強度を示すプロットで、587-588nmを中心とし、規定の15nmの半値幅を持ちます。

5. 機械的・パッケージ情報

LTS-3403LJSは、プリント基板（PCB）へのスルーホール実装またはソケットへの挿入に適した、標準的なデュアルインラインパッケージ（DIP）形式を採用しています。パッケージ寸法はミリメートル単位で提供され、一般的な公差は±0.25mmです。主要な機械的特徴には、表示される文字の物理的なサイズを定義する0.8インチ（20.32mm）の桁高が含まれます。グレーのフェイスと白色のセグメントは、パッケージ成形の一部です。ピン配置は、標準的なPCBレイアウトおよびソケットとの互換性を考慮して設計されています。

6. ピン接続および内部回路

本デバイスは17ピン構成ですが、すべてのピンがアクティブではありません。ピン配置は以下の通りです：ピン2：セグメントAのアノード、ピン3：セグメントFのアノード、ピン4, 6, 12, 17：コモンカソード（内部ですべて接続）、ピン5：セグメントEのアノード、ピン7：左小数点（L.D.P）のアノード、ピン10：右小数点（R.D.P）のアノード、ピン11：セグメントDのアノード、ピン13：セグメントCのアノード、ピン14：セグメントGのアノード、ピン15：セグメントBのアノード。ピン1, 8, 9, 16はNO PIN（未接続）としてリストされています。内部回路図は、すべてのLEDセグメントのカソードが内部でコモンカソードピンに接続された、カソードコモン構成を示しています。各セグメントのアノードには個別にアクセスできます。2つの小数点（左および右）も、それぞれ独自のアノードを持つ独立したLEDです。

7. はんだ付けおよび組み立てガイドライン

提供されている主なガイドラインは、絶対最大はんだ付け温度プロファイルです：シーティングプレーンから1.59mm（1/16インチ）下の地点で測定し、260°Cを3秒間。これはフローはんだ付けプロセスにとって重要です。手はんだ付けの場合は、温度制御されたはんだごてを使用し、内部ダイおよびプラスチックパッケージへの熱ダメージを防ぐために、ピンごとの接触時間を最小限に抑える必要があります。デバイスは、湿気吸収を防ぐために、指定された温度範囲（-35°Cから+85°C）の乾燥した環境で保管する必要があります。使用前に適切にベーキングされない場合、リフロー時にポップコーン現象を引き起こす可能性があります。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

このディスプレイは、単一の、非常に視認性の高い数値桁を必要とするアプリケーションに理想的です。例としては以下が挙げられます：計測器：パネルメーター、周波数カウンター、タイマー。民生用電子機器：電子レンジの時計表示、サーモスタット表示、体重計。産業用制御装置自動車アフターマーケット：補助計器（電圧、温度）。教育用キット：デジタルエレクトロニクスおよびマイクロコントローラインターフェースの教育用。

8.2 設計上の考慮事項

電流制限：各セグメントアノードは、電流制限抵抗を介して駆動する必要があります。抵抗値（R）は、R = (Vcc - VF) / IF の式を使用して計算されます。ここで、Vccは電源電圧、VFは順方向電圧（信頼性のために最大値を使用）、IFは所望の順方向電流（25mA DCを超えない）です。5V電源でIF=10mAの場合、R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240オームとなります。駆動回路：カソードコモンであるため、カソードは通常グランド（またはマルチプレクシング用のスイッチングトランジスタ）に接続され、アノードをハイにすることでセグメントが点灯します。マイクロコントローラまたは専用の表示ドライバIC（74HC595シフトレジスタやMAX7219など）が一般的に使用されます。マルチプレクシング：複数桁ディスプレイの場合、各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で、複数のLTS-3403LJSユニットをマルチプレックスできます。これにより、必要なI/Oピン数を削減できます。視野角：広い視野角は、ディスプレイが軸外れ位置から見られる可能性のあるアプリケーションで有益です。

9. 技術比較および差別化

LTS-3403LJSは、主にそのAlInGaPイエローLED技術の使用によって差別化されています。従来の標準GaP（効率が低く、より黄緑色がかった黄色を発する）やフィルター光などの技術と比較して、AlInGaPはより高い発光効率と、より鮮やかで純粋な黄色を提供します。白色セグメントを備えたグレーのフェイスは、LEDがオフの際にも優れたコントラストを提供し、桁の輪郭を常に見えるようにします。これは、全面黒のフェイスとは異なります。その低消費電力（効率的なLEDと低いVFにより実現）は、バッテリー駆動デバイスに適しています。光度による分類は、主要な品質差別化要因であり、明るさの一貫性を保証します。これは、低コストのディスプレイでは必ずしも保証されていません。

10. よくある質問（FAQ）

Q: カソードコモンとアノードコモンの違いは何ですか？

A: カソードコモンディスプレイでは、すべてのLEDカソードが接続されています。セグメントを点灯させるには、そのアノードをハイ（Vcc）に駆動し、コモンカソードをロー（グランド）に接続します。アノードコモンの場合はその逆です。LTS-3403LJSはカソードコモンです。

Q: このディスプレイ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。マイクロコントローラのピンは限られた電流（多くの場合20-25mA）しか供給/吸収できません。駆動する各セグメントに対して電流制限抵抗を使用する必要があります。さらに、1つのポートから複数のセグメントを同時に駆動する場合は、合計電流がマイクロコントローラのポート全体またはチップの電流制限を超えないようにしてください。ドライバICを使用する方が安全な場合が多いです。

Q: I.C.互換とはどういう意味ですか？

A: これは、ディスプレイの電気的特性（順方向電圧、電流要件）が、標準的な集積回路（IC）出力（TTLやCMOSロジックファミリまたはマイクロコントローラからの出力など）の出力電圧および電流供給/吸収能力の範囲内にあることを意味します。特に適切な電流制限抵抗と併用する場合に該当します。

Q: セグメントの抵抗値をどのように計算しますか？

A: オームの法則を使用します：R = (電源電圧 - LED順方向電圧) / 所望のLED電流。部品間のばらつきがあっても電流が決して超過しないことを保証する、保守的な設計のためには、常に仕様書の最大VF（2.6V）を使用してください。

11. 実践的な設計および使用例

ケーススタディ：Arduinoを使用した単一桁カウンターの構築目標は、0から9まで増加するカウンターを作成することです。部品：Arduino Uno、LTS-3403LJS、220Ω抵抗8個（セグメントA-Gおよび小数点用に1個ずつ）、ブレッドボード、ジャンパーワイヤ。配線：ディスプレイのコモンカソードピン（4,6,12,17）をArduinoのGNDに接続します。各セグメントアノード（ピン2,3,5,7,10,11,13,14,15）を、220Ωの電流制限抵抗を介して、個別のArduinoデジタルピン（例：2から10）に接続します。ソフトウェア：Arduinoスケッチで、数字（0-9）を点灯させる必要のあるセグメントの組み合わせ（セグメントマップ）にマッピングする配列を定義します。ループ内で、数字0-9を順番に処理し、セグメントマップを使用して対応するセグメントを点灯させるために正しいArduinoピンをHIGHに設定し、1秒待機した後、ディスプレイをクリアして次の数字に進みます。この例は、直接駆動、電流制限、およびカソードコモンの使用を示しています。

12. 技術原理紹介

LTS-3403LJSは、発光ダイオード（LED）技術に基づいています。LEDは、半導体p-n接合ダイオードです。順方向バイアス（p側にn側に対して正の電圧を印加）がかかると、n領域からの電子とp領域からの正孔が接合領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、エネルギーを放出します。標準的なシリコンダイオードでは、このエネルギーは熱として放出されます。AlInGaPのような直接遷移型半導体では、このエネルギーの大部分が光子（光）として放出されます。発光の特定の波長（色）は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。AlInGaP合金は、スペクトルの赤、オレンジ、アンバー、黄色の領域での発光に対応するバンドギャップを持つように設計されています。仕様書で言及されている不透明なGaAs基板は、AlInGaP層が成長される基板ウェハーです。その不透明性は、光を上方に反射するのに役立ち、チップ上面からの全体的な光取り出し効率を向上させます。

13. 技術トレンドと背景

この特定の仕様書は2001年のものですが、基礎となるAlInGaP技術は、当時、高輝度の黄色、オレンジ、赤色LEDを製造するための重要な進歩を表していました。これらの色については、従来の効率の低いGaAsPやGaPなどの技術をほぼ置き換えました。より広範な表示技術の状況において、LTS-3403LJSのような個別の7セグメントLEDディスプレイは、新しい設計ではより統合されたソリューションに大きく取って代わられています。これらには以下が含まれます：ドットマトリックスLEDディスプレイおよびOLEDディスプレイ：これらは完全な英数字およびグラフィック機能を提供します。統合表示モジュール：内蔵コントローラ（I2C、SPI）を備え、インターフェースを簡素化します。LCD：超低消費電力アプリケーション向け。しかし、個別の7セグメントLEDは、その特定の利点が最も重要である分野では依然として関連性があります：極端なシンプルさ、非常に高い輝度とコントラスト、広い視野角、堅牢性、単一桁のニーズに対する低コスト、そして時には求められる独特のレトロな美学です。また、デジタルエレクトロニクスを学ぶための基本的な教育ツールでもあります。