LTC-5836JG LEDディスプレイ データシート - 0.52インチ桁高 - AlInGaPグリーン - 2.6V順電圧 - 技術文書

1. 製品概要

LTC-5836JGは、高性能な3桁7セグメントLEDディスプレイモジュールです。明確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ています。コア技術には、ヒ化ガリウム（GaAs）基板上に成長させたリン化アルミニウムガリウムインジウム（AlInGaP）半導体材料を採用しており、緑色光を発光するように設計されています。この材料システムは、高効率と優れた色純度で知られています。本デバイスは0.52インチ（13.2 mm）の桁高を特徴とし、良好な視認性を提供します。表示部はグレーのフェイスプレートに白いセグメントを配し、様々な照明条件下でのコントラストと文字の視認性を向上させています。マルチ桁ディスプレイの駆動回路を簡素化する標準設計である、コモンアノード構成を採用しています。

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、高い光度、均一なセグメント発光による優れた文字表示、広い視野角にあり、異なる位置からの読み取りを保証します。そのソリッドステート構造は、他の表示技術と比較して高い信頼性と長い動作寿命を提供します。低消費電力のため、バッテリー駆動または省エネルギーを重視したデバイスに適しています。本製品は、一般的に産業用計器、民生電子機器（時計、タイマー、家電製品など）、試験・測定機器、信頼性が高く明るく読みやすい数値表示が必要とされるあらゆるアプリケーションをターゲットとしています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

電気的および光学的特性は、LEDディスプレイの動作限界と性能を定義します。これらのパラメータを理解することは、適切な回路設計とシステム統合にとって極めて重要です。

2.1 測光・光学特性

主要な光学パラメータは、セグメントあたりの平均光度です。標準試験電流10 mAにおける代表値は577マイクロカンデラ（µcd）で、規定の最小値は200 µcdです。この高い輝度レベルは良好な視認性を保証します。ピーク発光波長（λp）は代表値571ナノメートル（nm）で、可視スペクトルの緑色領域に確実に位置します。スペクトル線半値幅（Δλ）は15 nmで、比較的狭く純粋な色の発光を示しています。主波長（λd）は572 nmです。セグメント間の光度マッチングは最大比2:1で規定されており、桁内の全セグメントで均一な輝度を確保し、一貫した外観を実現することを目的としています。

2.2 電気的特性

セグメントあたりの順方向電圧（VF）は、ドライバ設計における重要なパラメータです。順方向電流（IF）20 mAにおける代表的なVFは2.6ボルトで、最大2.6V、最小2.1Vです。この電圧範囲は、電流制限抵抗の選択または定電流ドライバの設計時に考慮する必要があります。セグメントあたりの逆方向電流（IR）は非常に低く、逆方向電圧（VR）5Vにおける最大値は100マイクロアンペア（µA）であり、良好なダイオード特性を示しています。

2.3 絶対最大定格と熱的考慮事項

これらの定格は、永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。セグメントあたりの最大連続電力損失は70 mWです。セグメントあたりのピーク順方向電流は60 mAですが、これは発熱を管理するためにパルス条件（周波数1 kHz、デューティ比10%）でのみ許容されます。セグメントあたりの連続順方向電流は、25°Cにおける25 mAから0.33 mA/°Cの割合で減額されます。この減額曲線は、高温環境で動作する信頼性の高いシステムを設計する上で不可欠です。動作・保管温度範囲は-35°Cから+85°Cと規定されており、幅広い環境に適しています。

3. 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10 mA）で測定された光出力に基づいてユニットを仕分けるビニングプロセスを意味します。ビンは最小および最大の強度値で定義されます。設計者は、この部品を発注すると特定の強度ビンからのディスプレイが得られる可能性があり、特に単一製品で複数のディスプレイを使用する場合、全体のディスプレイ輝度の一貫性に影響を与えることに注意すべきです。データシートは波長や順方向電圧の個別のビンを指定していないため、この製品ラインではこれらのパラメータの管理が厳密であるか、ばらつきが少ないことを示唆しています。

4. 性能曲線分析

具体的な曲線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特性曲線は設計に不可欠です。これらには通常以下が含まれます：

• IV曲線（電流対電圧）：順方向電流と順方向電圧の関係を示し、動作点の決定と駆動回路の設計に重要です。
• 光度対順方向電流：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、通常は準線形の傾向にあり、輝度と消費電力/発熱のトレードオフを最適化するのに役立ちます。
• 光度対周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示し、高温環境でのアプリケーションにとって重要です。
• スペクトル分布：波長全体にわたる発光の相対強度を示すグラフで、ピーク波長と主波長の値を確認します。

エンジニアは、非標準動作条件下での性能を予測するために、これらの曲線を参照する必要があります。

5. 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提供されます。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±0.25 mmです。ピン接続図はPCBレイアウトにとって重要です。LTC-5836JGは30ピンを持ちます。内部回路図は、3桁それぞれのコモンアノード構成と、各セグメント（A-G）および小数点（D.P.）の個別のカソードを示しています。ピンアウト表は、各ピンとその機能（例：ピン3は桁1のコモンアノード、ピン16は桁3のカソードB）を詳細にマッピングしています。PCB設計時の配線エラーを避けるため、この表の正しい解釈が必須です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

データシートは単一のはんだ付け条件を規定しています：デバイスは260°Cのはんだごて温度で3秒間耐えることができ、ごて先はパッケージのシーティング面から少なくとも1/16インチ（約1.59 mm）下に配置する必要があります。これは手はんだ付けまたは修理のためのガイドラインです。現代の組立では、フローはんだ付けまたはリフローはんだ付けプロファイルの方が一般的です。ここでは指定されていませんが、ピーク温度が約245-260°Cの典型的な無鉛リフロープロファイルが適用可能である可能性がありますが、パッケージの熱容量を考慮する必要があります。プロセス適格性評価を実施することが常に推奨されます。保管温度範囲は-35°Cから+85°Cであり、リフローはんだ付けを意図している場合は、"ポップコーン"損傷を防ぐために湿気敏感包装で保管する必要があります。

7. 包装および発注情報

品番はLTC-5836JGです。"JG"サフィックスは、おそらく緑色と特定のパッケージまたは性能バリアントを示しています。データシートは、バルク包装（チューブ、トレイ、リールなど）や包装あたりの数量については詳細を記載していません。生産のためには、この情報をサプライヤーまたはディストリビューターから入手する必要があります。包装のラベルには通常、品番、ロットコード、および場合によっては強度ビン情報が含まれます。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

本ディスプレイは、明確なマルチ桁数値表示を必要とするあらゆるデバイスに理想的です。一般的なアプリケーションには、デジタルマルチメータ、周波数カウンタ、プロセス制御インジケータ、はかり、医療機器、自動車ダッシュボード表示（非重要情報用）、産業用タイマー、オーブンや電子レンジなどの民生家電が含まれます。

8.2 設計上の考慮事項

• 駆動回路：各セグメントカソードに対して定電流ドライバまたは電流制限抵抗を使用してください。各桁のコモンアノードは（例えばトランジスタによって）スイッチングしてマルチプレクシングを可能にし、マイクロコントローラからの必要なI/Oピン数を削減します。
• 電流計算：所望の輝度とIV曲線に基づき、公式 R = (Vcc - VF) / IF を使用して適切な直列抵抗値を計算します。ここで、Vccは供給電圧、VFは順方向電圧（設計マージンのために2.6Vを使用）、IFは所望の順方向電流（連続25 mAを超えない）です。
• マルチプレクシング：複数の桁をマルチプレクシングする場合、可視フリッカーを避けるためにリフレッシュレートが十分に高い（通常 >60 Hz）ことを確認してください。マルチプレクシングのオン時間中のセグメントあたりのピーク電流は、絶対最大定格を超えてはなりません。
• 熱管理：最大電流付近または高温環境で動作する場合は、十分な換気を確保してください。順方向電流減額曲線を考慮してください。
• ESD保護：LEDは静電気放電に敏感です。組立中は適切なESD取り扱い手順を実施してください。

9. 技術比較

赤色のリン化ヒ化ガリウム（GaAsP）LEDのような旧来の技術と比較して、LTC-5836JGのAlInGaP技術は著しく高い発光効率を提供し、同じ電流でより明るい表示、またはより低い電力で同様の輝度を実現します。緑色は、赤色よりも長時間の視聴により快適であると認識されることが多いです。ドットマトリックスやグラフィックOLEDと比較して、この7セグメントディスプレイはよりシンプルで、数値のみのアプリケーションに対してよりコスト効果が高く、通常はより高い輝度と長い寿命を提供しますが、英数字やグラフィック機能はありません。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: "コモンアノード"構成の目的は何ですか？

A: コモンアノードディスプレイでは、桁内のすべてのLEDのアノードが単一のピンに接続されています。これにより、マイクロコントローラはこのコモンアノードに電圧を供給（スイッチを通じて）することでどの桁をアクティブにするかを制御し、個々のセグメントカソードを制御して特定のセグメントをオンまたはオフにすることができます。これにより、必要なマイクロコントローラピンの数を大幅に削減できます。

Q: 5V電源でこのディスプレイを駆動できますか？

A: はい、ただし各セグメントと直列に電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、VF 2.6V、Vcc 5Vで順方向電流20 mAを達成するには、抵抗値は R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 オームとなります。標準の120Ω抵抗が適しています。

Q: "光度で分類"とは、私の設計にとって何を意味しますか？

A: ディスプレイが輝度に基づいてテストされ、グループ（ビン）に仕分けられることを意味します。製品の全ユニットで絶対的な輝度の一貫性が重要な場合は、サプライヤーから同じ強度ビンのデバイスを指定して購入する必要があります。

Q: 3桁をどのようにマルチプレクシングしますか？

A: すべての対応するセグメントカソードを一緒に接続します（例：桁1、2、3のすべての"A"セグメントカソードをドライバを介して1つのマイクロコントローラピンに）。次に、桁1、次に桁2、次に桁3のコモンアノードを順次有効化（電源供給）し、各桁に対して正しいセグメントパターンを出力します。このサイクルが高速で繰り返されます。

11. 実践的な設計・使用事例

事例：マイクロコントローラを用いたデジタルタイマーの設計設計者がカウントダウンタイマーを作成しています。彼らはLTC-5836JGを使用して分と秒（MM:SS）を表示します。7本のセグメントライン（A-G）とコロン/小数点ラインを、電流制限抵抗（輝度と電力のバランスのためにセグメントあたり15 mAで計算）を介してマイクロコントローラの出力ピンに接続します。3本のコモンアノードピン（分の1桁と秒の2桁用）は、ローサイドスイッチとして機能するNPNトランジスタを介してマイクロコントローラに接続されます。マイクロコントローラファームウェアは1 kHzでタイマー割り込みを実行します。割り込みサービスルーチン内で、すべての桁トランジスタをオフにし、次に表示する桁のセグメントパターンを更新し、対応する桁トランジスタをオンにし、次の桁に移動します。このマルチプレクシング方式では、3桁ディスプレイを制御するためにわずか7+3=10本のマイクロコントローラI/Oピンしか使用せず、効率的なリソース使用を示しています。

12. 技術原理の紹介

LTC-5836JGは、リン化アルミニウムガリウムインジウム（AlInGaP）半導体技術に基づいています。これは直接遷移型バンドギャップIII-V族化合物半導体です。p-n接合に順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。結晶格子中のAl、In、Ga、P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）に対応します。緑色発光のため、バンドギャップは約2.2から2.3電子ボルト（eV）になるように設計されています。GaAs基板の使用は、AlInGaPエピタキシャル層を成長させるための適切な結晶テンプレートを提供します。グレーのフェイスと白いセグメントはプラスチックパッケージの一部であり、微小なLEDチップからの光出力を均一で認識可能なセグメントに形成する拡散板およびレンズとして機能します。

13. 技術開発動向

LEDディスプレイ技術の動向は、より高い効率、より大きな統合、そしてより多様なフォームファクタに向かっています。LTC-5836JGのような個別の7セグメントディスプレイは、コストに敏感で数値のみのアプリケーションに関連性を保っていますが、いくつかの注目すべき動向があります。第一に、青/緑/白のための窒化ガリウム（GaN）のようなさらに効率的な材料への移行と、赤/オレンジ/黄/緑のためのAlInGaPの継続的な改良です。第二に、システム設計を簡素化するためにドライバICを直接ディスプレイモジュールに統合する（"インテリジェントディスプレイ"）ことです。第三に、自動組立のためのスルーホールタイプに対する表面実装デバイス（SMD）パッケージの成長です。最後に、薄型パッケージで完全なグラフィック機能を提供する有機LED（OLED）や液晶ディスプレイ（LCD）のような代替技術からの競争圧力です（ただし、多くの場合、価格、輝度、寿命の点で異なります）。AlInGaP 7セグメントディスプレイは、そのシンプルさ、堅牢性、高輝度、低コストが決定的な利点である安定したニッチを占めています。