LTD-5723AJF LEDディスプレイ データシート - 0.56インチ 桁高 - 黄橙色 - 順電圧2.6V - 消費電力70mW - 技術文書

1. 製品概要

LTD-5723AJFは、高性能な2桁の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、電子機器において明確で明るい数値および限定的な英数字情報を提供することです。中核技術は、黄橙色スペクトルで発光するように特別に設計されたAluminium Indium Gallium Phosphide（AlInGaP）半導体材料に基づいています。この材料選択は、デバイスの高輝度と高効率の鍵です。ディスプレイは、様々な照明条件下でコントラストと視認性を高めるグレーの面と白いセグメントカラーを特徴としています。これは光度で分類されており、生産ロット間で一貫した輝度レベルが保証されます。デバイスはコモンカソードタイプとして設計されており、これは多桁ディスプレイにおける駆動回路を簡素化するための標準構成です。

2. 技術パラメータ詳細解釈

2.1 測光・光学特性

光学的性能は、このディスプレイの機能の中核です。平均光度（Iv）は、順電流（IF）1mAにおいて、最小320 µcdから代表値900 µcdで規定されています。このパラメータは、発せられる可視光の量を示し、ディスプレイの視認性を決定する上で重要です。主波長（λd）は605 nm、ピーク発光波長（λp）はIF=20mAで611 nmであり、出力は可視スペクトルの黄橙色領域に確実に位置づけられます。スペクトル線半値幅（Δλ）は17 nmであり、これは発せられる色の純度または狭さを表します。値が小さいほど、より単色に近い光源であることを示します。セグメント間の光度マッチングは2:1の比率以内であることが保証されており、1文字のすべての点灯セグメント間で均一な外観が確保されます。

2.2 電気的特性

電気的仕様は、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。絶対最大定格は厳格な限界を設定します：セグメントあたりの連続順電流25 mA（25°Cから0.33 mA/°Cで線形デレーティング）、パルス条件下でのピーク順電流60 mA、セグメントあたりの最大逆電圧5 V。セグメントあたりの代表的な順電圧（VF）は、IF=20mAで2.6 V（最小2.05 V）です。この順電圧は、電流制限回路を設計する上で重要なパラメータです。逆電流（IR）は、VR=5Vで最大100 µAであり、LEDが逆バイアスされたときのリークレベルを示します。セグメントあたりの消費電力は70 mWに制限されており、これは熱設計に影響を与えます。

2.3 熱・環境仕様

本デバイスは、動作温度範囲-35°Cから+85°C、および同一の保存温度範囲で定格されています。この広い範囲により、産業用制御装置から自動車内装まで、過酷な環境でのアプリケーションに適しています。はんだ付け温度仕様は組立において重要です：デバイスは、実装面から1/16インチ（約1.6 mm）下の点で260°Cを3秒間耐えることができます。このリフロープロファイルを遵守することは、表面実装組立プロセス中に内部の半導体チップやワイヤーボンドへの損傷を防ぐために不可欠です。

3. ビニングシステムの説明

データシートには、本デバイスが光度で分類されていると明記されています。これは製造後のビニング（選別）プロセスが実施されていることを示します。LEDは、標準試験電流（データシートに従い、おそらく1mAまたは20mA）における測定された光出力に基づいてテストされ、グループ（ビン）分けされます。これにより、顧客は一貫した予測可能な輝度レベルのディスプレイを受け取ることが保証されます。この抜粋では具体的なビンコード構造は詳細に記述されていませんが、このようなシステムでは通常、光度、順電圧、時には波長の事前定義された範囲を示すために英数字コードが使用されます。設計者は、アプリケーションの輝度均一性要件に適したグレードを選択するために、メーカーの完全なビニング文書を参照する必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートは、詳細な設計分析に不可欠な代表的な電気的・光学的特性曲線を参照しています。具体的なグラフは本文中に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：

• 光度 vs. 順電流（I-V曲線）：このグラフは、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。通常は非線形であり、熱効果により非常に高い電流では効率（ルーメン毎ワット）が低下することがよくあります。
• 順電圧 vs. 順電流：これはダイオードのI-V特性を示し、適切な直列抵抗の選択や定電流ドライバの設計に重要です。
• 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輝度がどのように低下するかを示します。このデレーティングを理解することは、高温環境で動作するアプリケーションにとって極めて重要です。
• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、611 nmのピークと17 nmの半値幅を示し、色特性を確認します。

これらの曲線により、エンジニアは輝度、効率、寿命のバランスを考慮して駆動条件を最適化することができます。

5. 機械的・パッケージ情報

デバイスは詳細なパッケージ寸法図（本文では完全には描画されていません）とともに提示されています。このようなパッケージで推測され、標準的な主な機械的特徴には以下が含まれます：文字サイズを定義する0.56インチ（14.22 mm）の桁高。パッケージは、単一ハウジング内の2桁並列構成です。電気接続用に18ピンを備え、標準的なDIP（デュアル・インライン・パッケージ）または類似のフットプリントで配置されています。部品説明のRt. Hand Decimalの注記は、各桁に右側小数点が含まれていることを示唆しています。グレーの面と白いセグメントカラーは、コントラストを高めるためのパッケージ設計の一部です。正確な寸法、リード間隔、および全体的なパッケージ外形は、特に指定がない限り±0.25mmの公差で寸法図に含まれています。

6. ピン接続と内部回路

ピン接続表が提供されています。これは18ピン構成を詳細に示しており、ピン1-12および15-18は、桁1と桁2の特定のセグメント（A-GおよびDP）のアノードです。ピン13と14は、それぞれ桁2と桁1のコモンカソードです。このコモンカソードアーキテクチャは、1桁分のすべてのLEDセグメントが共通のグランド（カソード）接続を共有することを意味します。参照されているが表示されていない内部回路図は、14セグメント（桁あたり7つ、小数点を含む）がこれらのアノードおよびカソードピンにどのように接続されているかを示すでしょう。この構造により、マルチプレクシングが可能になります。これは、各桁のコモンカソードを切り替えることで桁を高速に1つずつ点灯させ、必要なドライバピンの総数を削減する方式です。

7. はんだ付けと組立ガイドライン

提供されている主な組立ガイドラインは、はんだ付け温度仕様です：実装面から1/16インチ（約1.6mm）下の点で260°Cを3秒間。これは多くの無鉛はんだ付けプロセスの標準的なリフロープロファイルです。主な考慮事項は以下の通りです：

• リフロープロファイル：エンジニアは、エポキシパッケージや内部ダイへの損傷を防ぐために、オーブンのプロファイルが部品本体でこの温度/時間を超えないことを確認する必要があります。
• ESD保護：明記されていませんが、AlInGaP LEDは半導体デバイスであり、標準的なESD（静電気放電）対策を講じて取り扱う必要があります。
• 洗浄：はんだ付け後に洗浄が必要な場合は、ディスプレイのエポキシ材料と適合する方法を使用してください。
• 保管：吸湿や劣化を防ぐために、指定された範囲-35°Cから+85°Cの乾燥した静電気防止環境で保管してください。

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、明確な中サイズの数値表示を必要とするアプリケーションに最適です。一般的な用途には以下が含まれます：試験・測定機器（マルチメータ、オシロスコープ）、産業用制御パネル、POS端末、自動車ダッシュボード表示（非重要情報用）、民生用機器（電子レンジ、オーブン、オーディオ機器）、医療機器。黄橙色は、特に変動する照明条件下で、純粋な赤や緑と比較して視認性が高く、認識されるまぶしさが低いため、しばしば選択されます。

8.2 設計上の考慮事項

• 駆動回路：各アノードラインに定電流ドライバまたは適切な電流制限抵抗を使用してください。電源電圧（Vcc）、代表的な順電圧（Vf ~2.6V）、および所望の順電流（例：良好な輝度のための10-20 mA）に基づいて抵抗値を計算します。
• マルチプレクシング：このような多桁ディスプレイでは、マルチプレクシング駆動方式が効率的です。これは、トランジスタスイッチを介して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アノードラインに提示することを含みます。リフレッシュレートは、目に見えるちらつきを避けるために十分に高く（>60 Hz）する必要があります。
• 視野角：データシートは広い視野角を謳っていますが、最適な配置のためには、ディスプレイ面に対する主要ユーザーの視線を考慮してください。
• 輝度制御：輝度は、順電流を（限界内で）変化させるか、駆動電流にパルス幅変調（PWM）を使用することで調整できます。

9. 技術比較と差別化

LTD-5723AJFの主な差別化要因は、従来の標準GaAsP（リン化ガリウム砒素）LEDなどの技術と比較したAlInGaP技術に根ざしています：

• より高い輝度と効率：AlInGaP材料系は、赤、オレンジ、黄色スペクトルにおいて電気エネルギーを光に変換する効率が著しく高く、同じ駆動電流でより高い光度が得られます。
• より優れた温度安定性：AlInGaP LEDは、従来技術と比較して、温度変化による光出力と波長の変動が一般的に少なくなっています。
• 色飽和度：17 nmのスペクトル半値幅は、比較的純粋な色を示しており、より広いスペクトルの発光体よりも視覚的に魅力的で鮮明に見えることがあります。
• コントラスト：グレーの面と白いセグメントの組み合わせは、セグメントが消灯しているときのコントラストを最大化するように設計されており、黒い面や異なる色のセグメントを持つディスプレイと比較して全体的な視認性を向上させます。

10. 技術パラメータに基づくよくある質問

Q: 光度マッチング比2:1の目的は何ですか？

A: これは、同じ条件下で、1文字内の最も暗いセグメントが最も明るいセグメントの半分以上暗くならないことを保証します。これにより視覚的な均一性が確保され、一部のセグメントが他よりも明らかに暗く見えることを防ぎ、可読性にとって重要です。

Q: 5V電源でこのディスプレイを駆動できますか？

A: はい、ただし各アノード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、5V電源、VF 2.6Vで代表的なIF 20mA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。抵抗での消費電力も常に確認してください。

Q: 私の回路設計においてコモンカソードとはどういう意味ですか？

A: これは、1桁分のLEDのすべてのカソード（負極端子）が内部で単一のピン（桁1はピン14、桁2はピン13）に接続されていることを意味します。桁を点灯させるには、所望のセグメントアノードに正電圧を印加しながら、その桁のコモンカソードピンをグランド（0V）に接続します。これによりマルチプレクシングが簡素化されます。

Q: ピーク順電流定格60mAをどのように解釈すればよいですか？

A: これは、非常に短いパルス条件（0.1msパルス幅、1/10デューティサイクル）下でLEDが扱える最大瞬間電流です。連続動作用ではありません。連続順電流（25 mA）を超えると、急速な劣化や故障を引き起こす可能性があります。

11. 実践的な設計と使用例

マイクロコントローラを使用した簡単な2桁カウンタを設計することを考えてみましょう。マイクロコントローラのI/Oピンは、電流制限抵抗を介して12本のアノードライン（2桁分のセグメントA-GおよびDP）に接続されます。追加の2本のマイクロコントローラピンは、NPNトランジスタを制御し、そのコレクタはコモンカソードピン（13 & 14）に、エミッタはグランドに接続されます。ソフトウェアはマルチプレクシングルーチンを実装します：両方のカソードトランジスタをオフにし、桁1のセグメントを表示するようにI/Oピンを設定し、次に桁1のカソード用のトランジスタを短時間オンにします。その後、桁2について同じプロセスを繰り返します。このサイクルは高周波で連続的に実行されます。セグメントあたりの平均電流は、ピーク電流とデューティサイクルによって決まります（例：桁あたり50%のデューティサイクルで20mAピークの場合、平均は10mA）。このアプローチにより、部品点数と消費電力を最小限に抑えることができます。

12. 原理紹介

動作原理は、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスに基づいています。AlInGaP（Aluminium Indium Gallium Phosphide）結晶構造が活性領域を形成します。ダイオードのオン電圧（約2.0-2.2V）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すると、エネルギーを放出します。AlInGaPでは、このエネルギーの大部分が、材料のバンドギャップエネルギーに対応する波長の光子（光）として放出され、これは約605-611 nm（黄橙色）になるように設計されています。不透明なGaAs基板は、光を上方に反射するのに役立ち、外部光取り出し効率を向上させます。7セグメントディスプレイの各セグメントには、これらの微小なAlInGaP LEDチップが1つ以上含まれています。

13. 開発動向

この特定のデバイスは成熟した技術を表していますが、ディスプレイLEDのより広い分野は進化を続けています。このようなインジケータおよびセグメントディスプレイに関連する動向には以下が含まれます：

• 効率向上：継続的な材料科学研究は、内部量子効率（電子あたりの光子生成数）と光取り出し効率（チップから逃げる光子数）の改善を目指しており、より低い電力でより明るいディスプレイにつながります。
• 小型化：セグメントディスプレイにおいても、より小さなピクセルピッチとより高い解像度への絶え間ない推進があり、同じスペースにより多くの情報を表示できるようになります。
• 統合：LEDドライバICをディスプレイパッケージやモジュールに直接統合する動向があり、エンドユーザーの回路設計を簡素化します。
• 新材料：AlInGaPが赤・オレンジ・黄色スペクトルを支配していますが、InGaN（青/緑/白用）などの他の材料系も進歩しています。小型ディスプレイにおけるフルカラー機能への動向があります。
• フレキシブル基板：フレキシブル回路にLEDチップを配置する研究は、新しいディスプレイ形状につながる可能性がありますが、これは従来のセグメントディスプレイよりもドットマトリックスに関連しています。

LTD-5723AJFは、その実績あるAlInGaP技術により、色、輝度、サイズという特定の特性が求められるアプリケーションにおいて、信頼性が高く高性能なソリューションを提供します。