0.56インチ AlInGaP ハイパーレッド LED ディスプレイ 桁 - 14.22mm 高さ - 2.6V 順電圧 - 日本語技術仕様書

1. 製品概要

本資料は、高性能な0.56インチ（14.22 mm）桁高のLEDディスプレイ部品の仕様を詳細に説明します。このデバイスは、優れた視認性と信頼性を備えた、明るく鮮明な数値または英数字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。その中核となる設計は、先進的な半導体材料を通じて優れた光学性能を提供することに焦点を当てています。

本ディスプレイはソリッドステート設計を採用しており、長い動作寿命と振動・衝撃に対する堅牢性を確保しています。これにより、信頼性の高い視覚出力が重要な産業機器、計測器、民生電子機器アプリケーションに適しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本ディスプレイ桁の主な利点は、その材料技術と光学設計に由来します。非透明なガリウムヒ素（GaAs）基板上に形成されたリン化アルミニウムガリウムインジウム（AlInGaP）半導体材料の使用が重要な差別化要因です。この材料系は、可視スペクトルの赤色から琥珀色の領域における高い効率で知られており、デバイスの高輝度と優れた色純度に直接寄与します。

ライトグレーの表面と白色のセグメント色の組み合わせは、コントラスト比を最大化するために特に選定されています。これにより、薄暗い環境から明るい部屋まで、様々な周囲照明条件下での視認性が向上します。広い視野角により、オフアクシス位置から見た場合でも表示情報が読みやすく保たれます。これは、パネルメーター、試験装置、公共情報表示装置にとって極めて重要です。

低消費電力はもう一つの重要な利点であり、表示輝度を損なうことなく、バッテリー駆動または高効率なシステムへの統合を可能にします。本デバイスは光度でカテゴライズされており、生産ロット間で輝度レベルの一貫性と予測可能性を提供します。これは、均一な外観が必須となる複数桁ディスプレイにおいて不可欠です。

ターゲット市場は、産業オートメーション（プロセス制御表示）、試験・計測機器（マルチメーター、オシロスコープ）、医療機器、自動車ダッシュボード（補助表示）、民生家電など、幅広い分野を含みます。その信頼性と性能は、耐久性があり鮮明な数値表示ソリューションを必要とする設計者にとって好ましい選択肢となっています。

2. 技術パラメータ詳細解説

適切な回路設計と最終アプリケーションでの所望の性能達成には、電気的および光学的パラメータの徹底的な理解が不可欠です。

2.1 測光・光学特性

光学性能は、周囲温度（Ta）25℃における標準試験条件下で定義されます。平均光度（Iv）は、順電流（IF）1mAで駆動した場合、最小320 µcd、代表値700 µcdで規定され、最大値は規定されていません。このパラメータは、CIE明所視感度曲線に近似するフィルターを用いて測定され、知覚される明るさを示します。広い範囲は、強度を一致させる必要があるアプリケーションでは注意深いビニングが必要であることを示唆しています。

主波長（λd）は639 nmであり、出力はハイパーレッド色に分類されます。ピーク発光波長（λp）は代表値650 nmです。主波長とピーク波長の差が小さいことは、スペクトル的に純粋な出力であることを示しています。スペクトル線半値幅（Δλ）は20 nmであり、これは発光スペクトルの狭さを表します。値が小さいほど、より単色性の高い光源であることを意味します。光度マッチング比（Iv-m）

は、セグメントを10mAで駆動した場合、最大2:1と規定されています。この比率は、同一桁内の異なるセグメント間、または桁間で許容される輝度のばらつきを定義し、表示される数字の視覚的な均一性を保証します。2.2 電気的・熱的特性主要な電気的パラメータは、

セグメントあたり順電圧（VF）

であり、駆動電流（IF）20mAにおける代表値は2.6Vです。最小値は2.1Vと記載されています。この電圧は、電流制限回路の設計において重要です。セグメントあたり逆電流（IR）は、逆電圧（VR）5Vを印加した場合、最大100 µAであり、オフ状態におけるダイオードのリーク特性を示しています。熱的および信頼性の限界は、絶対最大定格

の下で定義されます。セグメントあたり連続順電流は、25℃で25 mA、ディレーティング係数は0.28 mA/℃です。これは、周囲温度が25℃を超えて上昇すると、許容連続電流が直線的に減少することを意味します。これらの定格を超えると、永久損傷を引き起こす可能性があります。セグメントあたりピーク順電流は90 mAと定格されていますが、特定のパルス条件（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）でのみです。これにより、マルチプレクシングやより高いピーク輝度を得るための短時間のオーバードライブが可能になります。

セグメントあたり消費電力は70 mWに制限されています。デバイスは-35℃から+105℃の広い温度範囲で動作および保管可能です。実装時には、実装面から1.6mm下の位置で、はんだ温度が260℃を3秒間超えてはなりません。3. 機械的・パッケージ情報デバイスの物理的構造は、その占有面積、実装要件、製品全体への統合方法を決定します。3.1 パッケージ寸法とピン配置

本デバイスは、標準的な2桁LEDディスプレイパッケージに準拠しています。寸法図に別段の指定がない限り、すべての寸法は標準公差±0.25 mmでミリメートル単位で提供されます。この図面は、PCBレイアウト設計者が正しいフットプリントを作成し、適切な機械的嵌合とはんだ接合を確保するために不可欠です。

ピン接続方式は、正しいインターフェースのために重要です。デバイスは、

コモンアノード

構成です。独立した2つのコモンアノードピンがあります：桁1用のピン12と桁2用のピン9です。これにより、2桁の独立制御またはマルチプレクシングが可能になります。セグメントカソード（AからG、および小数点）は両桁で並列に接続されています。例えば、ピン11（カソードA）は、桁1と桁2の両方のAセグメントを制御します。ピン6と8は未接続（N/C）と記載されています。詳細な内部回路図は、通常、2桁のこのコモンアノード・並列カソード構造を示しています。

4. 性能曲線分析データシートには表形式のデータが提供されていますが、代表的な特性曲線は、非標準条件下でのデバイスの挙動についてより深い洞察を提供します。順電圧（VF）対順電流（IF）曲線は基本です。これは、VFがIFとともに増加する非線形関係を示しています。設計者はこれを使用して、所定の電源電圧に対して目標駆動電流（例：10mAまたは20mA）を達成するための適切な電流制限抵抗値を選択します。

光度（Iv）対順電流（IF）曲線は、輝度が電流とともにどのように変化するかを示します。一般に、低電流では線形ですが、熱的および効率効果により高電流では飽和する可能性があります。この曲線は、設計者が輝度と消費電力およびデバイスの寿命をバランスさせるのに役立ちます。

光度対周囲温度曲線は、熱的ディレーティングを理解するために重要です。温度が上昇すると、LEDチップの効率が低下し、同じ駆動電流でも出力強度が低下します。これは、高温動作環境にさらされるアプリケーションでは、ディスプレイが十分に明るく保たれるように考慮する必要があります。

5. はんだ付け・実装ガイドライン

実装プロセス中の適切な取り扱いは、損傷を防止し、長期的な信頼性を確保するために極めて重要です。

はんだ付けの絶対最大定格は明確に規定されています：デバイスは、パッケージの実装面から1.6mm（1/16インチ）下の点で測定して、最大温度260℃、最大持続時間3秒間まで耐えることができます。このガイドラインは、フローはんだ付けまたはリフローはんだ付けプロセスを想定しています。これらの時間-温度制限を超えると、内部ワイヤボンドの破損、パッケージのクラック、またはLEDチップの劣化を引き起こす可能性があります。

使用前にデバイスが非制御環境で保管された場合、湿気感受性とベーキング手順については、特定のレベルが本データシートに記載されていなくても、標準的なJEDECまたはIPCガイドラインに従うことが推奨されます。半導体部品の取り扱い時には、常にESD（静電気放電）対策を講じることをお勧めします。

6. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

本ディスプレイを統合するには、慎重な電気的および光学的設計が必要です。

6.1 駆動回路設計

コモンアノードディスプレイの場合、アノードは通常、電流制限抵抗を介して正電源に接続されるか、トランジスタでスイッチングされます。セグメントカソードは、セグメントを点灯させるために電流をグランドにシンクするドライバIC（専用ディスプレイドライバやマイクロコントローラのGPIOピンなど）に接続されます。電流制限抵抗（R）の値は、オームの法則を使用して計算されます：R = (Vcc - VF - Vdriver_sat) / IF。ここで、Vccは電源電圧、VFはLEDセグメントの順電圧（信頼性のために代表値または最大値を使用）、Vdriver_satはドライバトランジスタまたはICの飽和電圧、IFは所望の順電流です。

2桁をマルチプレクシングする場合、コモンアノード（ピン9と12）は高周波数（通常>100Hz）で交互にオンに切り替えられます。桁1のアノードがアクティブなとき、カソードドライバは桁1のパターンを提示します。次に、桁2のアノードが対応するパターンでアクティブになります。これにより、必要なドライバピン数を大幅に削減できますが、ちらつきやゴーストを避けるために注意深いタイミング制御が必要です。

6.2 光学的統合

ライトグレーの表面は、コントラストを高める中性で非反射性の背景を提供します。製品筐体を設計する際には、ウィンドウやフィルターの使用を検討してください。中性密度フィルターは、非常に暗い環境で輝度を下げるために使用でき、色付きフィルター（例：赤）は、明るい条件下でさらにコントラストを高めることができます。広い視野角は、予想されるユーザーの視線に対するディスプレイの配置を考慮する際に考慮すべきです。

7. 技術比較と差別化

本デバイスの重要な差別化要因は、

AlInGaP（リン化アルミニウムガリウムインジウム）

技術の使用です。従来の標準GaAsP（リン化ガリウムヒ素）赤色LED技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供します。これは、同じ電力（ワット）でより多くの光（ルーメン）を生成することを意味し、より高い輝度および/またはより低い消費電力をもたらします。

さらに、AlInGaP LEDは、一般的に優れた材料特性により、優れた温度安定性と長い寿命を有します。ハイパーレッド出力（639nm主波長）も、従来技術のしばしばオレンジがかった赤色と比較して、独特の、飽和した赤色です。現代の代替品と比較すると、0.56インチの桁高、コモンアノード構成、および保証された光度カテゴライズの特定の組み合わせが、ディスプレイを選択する設計者にとっての定義的特徴です。8. よくある質問（技術パラメータに基づく）Q: 光度でカテゴライズとはどういう意味ですか？

A: これは、LEDが標準試験電流での測定光出力に基づいて試験および選別（ビニング）されることを意味します。これにより、複数の桁が並べて使用される場合の一貫性が確保され、ある桁が隣接する桁よりも明らかに明るくまたは暗く見えることを防ぎます。

Q: このディスプレイを5Vマイクロコントローラピンから直接駆動できますか？

A: いいえ、直接はできません。代表順電圧は2.6Vであり、マイクロコントローラのGPIOピンは安全に十分な電流を供給またはシンクできません（通常、ピンあたり最大20-40mA、チップ全体での合計制限あり）。正しい電流と電圧を提供するために、外部の電流制限抵抗と、おそらくトランジスタドライバまたは専用ディスプレイドライバICを使用する必要があります。

Q: なぜ2桁に対して2つの独立したコモンアノードピンがあるのですか？

A: これはマルチプレクシングを可能にするためです。桁1のアノードをオンにしてそのセグメントを設定し、次にそれをオフにして桁2のアノードをそのセグメントでオンにし、このサイクルを高速で繰り返すことにより、7セグメントピン + 2桁ピン = 9ピンだけで2桁を制御できます。各セグメントが独立配線された場合の7 x 2 = 14ピンではなくなります。

Q: 未接続（N/C）ピンの目的は何ですか？

A: これらは、パッケージ上に物理的に存在するが、内部LED回路に電気的に接続されていないピンです。これらは、成形プロセス中のパッケージの機械的安定性のため、または標準的なピン間隔とフットプリントを維持するために含まれることがよくあります。回路内で接続してはなりません。

9. 動作原理紹介

LED（発光ダイオード）は、半導体p-n接合ダイオードです。ダイオードの閾値を超える順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接合領域に注入されます。これらの電荷キャリア（電子と正孔）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、このエネルギーは主に熱として放出されます。AlInGaPのような材料では、エネルギーバンドギャップが、この再結合エネルギーの大部分が光子（光）として放出されるようになっています。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のバンドギャップは、スペクトルの赤色から琥珀色の領域で高効率で光を生成するように設計されています。非透明なGaAs基板は、生成された光の多くをデバイスの上面から反射して外部に出しやすくし、全体的な光取り出し効率を向上させます。

10. 開発動向

ディスプレイ技術の分野は絶えず進化しています。このような個別LED桁は、そのシンプルさ、輝度、信頼性のために特定のアプリケーションで不可欠であり続けていますが、いくつかの注目すべき動向があります。より高い集積化への一般的な動きがあり、例えば、ホストマイクロコントローラのタスクを簡素化する組み込みコントローラ（I2CまたはSPIインターフェース）を備えた多桁モジュールなどがあります。より高い効率の追求は続いており、赤/橙色発光のためにAlInGaPからさらに先進的な材料系へ移行する可能性があります。さらに、専門アプリケーションにおけるより広い色域と特定の色度座標への要求は、主波長と色純度に関するより精密なビニングとより厳しい仕様を促進する可能性があります。しかしながら、個別LED桁の基本的な利点—堅牢性、高輝度、シンプルな数値表示に対する低コスト、優れた視野角—は、多くの産業および商業製品におけるその継続的な関連性を保証します。

An LED (Light Emitting Diode) is a semiconductor p-n junction diode. When a forward voltage exceeding the diode's threshold is applied, electrons from the n-type region and holes from the p-type region are injected into the junction region. When these charge carriers (electrons and holes) recombine, they release energy. In a standard silicon diode, this energy is released primarily as heat. In a material like AlInGaP, the energy bandgap is such that a significant portion of this recombination energy is released as photons (light). The specific wavelength (color) of the emitted light is determined by the bandgap energy of the semiconductor material. AlInGaP's bandgap is engineered to produce light in the red to amber region of the spectrum with high efficiency. The non-transparent GaAs substrate helps reflect more of the generated light out through the top of the device, improving overall light extraction efficiency.

. Development Trends

The field of display technology is continuously evolving. While discrete LED digits like this one remain vital for specific applications due to their simplicity, brightness, and reliability, several trends are notable. There is a general movement towards higher integration, such as multi-digit modules with built-in controllers (I2C or SPI interface) that simplify the host microcontroller's task. The pursuit of higher efficiency continues, potentially moving from AlInGaP to even more advanced material systems for red/orange emission. Furthermore, the demand for wider color gamuts and specific chromaticity coordinates in professional applications may drive more precise binning and tighter specifications on dominant wavelength and color purity. However, the fundamental advantages of the discrete LED digit\u2014ruggedness, high brightness, low cost for simple numeric display, and excellent viewing angle\u2014ensure its continued relevance in many industrial and commercial products.