LTS-5701AKF 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

LTS-5701AKFは、明確で明るい数値または限定的な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た、1桁の7セグメント英数字表示器です。その中核機能は、セグメント（AからGおよび小数点）を選択的に点灯させて文字を形成することで視覚出力を提供することです。本デバイスは、アルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体技術を用いて構築されており、これはヒ化ガリウム（GaAs）基板上に成長されます。この材料系は、高輝度の黄橙色光を効率的に生成するために特に選択されています。表示器は、周囲光の反射を低減してコントラストを高めるグレーのフェースプレートと、消灯時の明確な文字定義のための白いセグメントアウトラインを備えています。これはコモンアノードタイプに分類され、すべてのLEDセグメントのアノードが内部で接続されていることを意味し、一般的なマイクロコントローラ駆動回路における電流供給を簡素化します。

この表示器の主な利点は、そのAlInGaP構造と設計に由来します。高輝度と優れたコントラストを提供し、明るい環境下でも視認性を確保します。広い視野角は、表示器が様々な位置から視認される可能性のあるアプリケーションにとって重要な特徴です。可動部がなく堅牢な半導体構造によるソリッドステートの信頼性は、長い動作寿命と衝撃・振動に対する耐性をもたらします。低消費電力は、バッテリー駆動または省エネルギーを意識したデバイスに適しています。これらの特徴の組み合わせは、産業用計器（例：パネルメーター、タイマー、カウンター）、家電製品（例：電子レンジ、コーヒーメーカー）、自動車ダッシュボード（補助表示用）、試験・測定機器、およびシンプルで信頼性の高い数値表示を必要とするあらゆる組み込みシステムなどの市場をターゲットとしています。

このセクションでは、データシートに規定された主要な電気的および光学的パラメータについて、設計エンジニアにとっての重要性を説明しながら、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のある応力限界を定義します。これらは通常動作の条件ではありません。

セグメントごとの消費電力（70 mW）：

これは、損傷のリスクなく単一セグメントが熱（および光）に変換できる電気的電力の最大量です。通常、過大な電流または順電圧を印加することでこの制限を超えると、過熱、加速劣化（光束減衰）、または致命的な故障を引き起こす可能性があります。

セグメントごとのピーク順電流（デューティサイクル1/10、0.1msパルスで60 mA）：

この定格により、連続定格よりも高い電流の短いパルスが可能になります。これはマルチプレクシング方式や瞬間的な高輝度の達成に有用です。指定されたデューティサイクルとパルス幅は重要です。これらのパルス条件外で60mAで動作させることは安全ではありません。

• セグメントごとの連続順電流（25 mA）：指定された周囲温度条件下で、セグメントに無期限に印加できる最大DC電流です。データシートは、25°C以上で0.33 mA/°Cのデレーティング係数を提供しています。例えば、周囲温度（Ta）85°Cでは、許容される最大連続電流は次のようになります：25 mA - [(85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C] = 25 mA - 19.8 mA =
• 5.2 mA。このデレーティングは熱管理に不可欠です。
• セグメントごとの逆電圧（5 V）：破壊を引き起こすことなく逆方向（アノードに対してカソードが正）に印加できる最大電圧です。これを超えるとLEDのPN接合が損傷する可能性があります。動作・保管温度範囲（-35°C ～ +85°C）：信頼性のある動作および非動作時の保管のための環境限界を定義します。
• これらは、特定の試験条件下（特に記載がない限りTa=25°C）で測定された標準的な性能パラメータです。平均光度（I
• ）：最小：800 µcd、標準：I

=1mAで1667 µcd。これは点灯セグメントの知覚される明るさの尺度です。広い範囲はビニングシステムを示しています（セクション3参照）。設計者は、最悪ケースの輝度計算には最小値を使用する必要があります。

セグメントごとの順電圧（V

• ）：_V標準：2.05V、最大：I=20mAで2.6V。これは指定電流を導通しているときのLED両端の電圧降下です。必要な電流制限抵抗値を計算するために極めて重要です：R = (V_F電源
• - V_F) / I。最大V_Fを使用することで十分な電圧マージンを確保します。_{ピーク発光波長（λ}）：_F661 nm。これはLEDのスペクトル出力が最大となる波長です。AlInGaP黄橙色LEDの場合、これは通常スペクトルの琥珀色/赤橙色の部分に該当します。_F主波長（λ_F）：
• 605 nm。これは人間の目がLEDの光の色と一致すると知覚する単一波長です。これはピーク波長よりも色指定に関連性の高いパラメータです。_pスペクトル線半値幅（Δλ）：17 nm。これは放出光のスペクトル純度または帯域幅を示します。値が小さいほど、より単色（純色）の出力を意味します。
• セグメントごとの逆電流（I_d）：最大：V
• =5Vで100 µA。これはLEDが最大定格内で逆バイアスされたときに流れる小さなリーク電流です。光度マッチング比：
• 2:1（最大）。これは、単一桁内または多桁システムにおける桁間で、最も明るいセグメントと最も暗いセグメントの間の許容される最大比率を指定します。2:1の比率は、最も明るいセグメントが最も暗いセグメントの2倍を超えてはならないことを意味し、均一な外観を保証します。_Rデータシートには、本デバイスが輝度でカテゴライズされていると記載されています。これは製造後のビニング（選別）プロセスを意味します。半導体エピタキシャル成長およびチップ製造における固有のばらつきにより、LEDの主要パラメータには変動が生じます。エンドユーザーに一貫性を保証するため、メーカーはLEDをテストし、特性が近いグループに選別（ビニング）します。輝度ビニング：_R平均光度（800～1667 µcd）に広い範囲が与えられていることは、デバイスが異なる輝度ビンに選別されていることを示唆します。LTS-5701AKFの購入注文では、特定の輝度ビンコード（例：最小輝度レベル）を指定して、アプリケーションに必要な一定の明るさレベルを保証することがあります。設計者は、利用可能なコードについてはメーカーの詳細なビニング資料を参照する必要があります。
• 波長/色ビニング：主波長605 nm（標準値）を超える最小/標準/最大範囲が明示的に詳細化されていませんが、AlInGaPデバイスも一般的に色（主波長または色度座標）でビニングされ、表示器内のすべてのセグメントおよび桁で一貫した色調を確保します。指定されたビン外の変動は、異なる黄橙色の色合いとして視覚的に認識されます。

データシートは標準的な電気的/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に提供されていませんが、その標準的な内容と重要性を推測できます。

順電流対順電圧（I

-V曲線）：

この非線形曲線は、VがI

とともにどのように増加するかを示します。これはダイオードに典型的な指数関係を示しています。この曲線の膝は標準的なV

（2.05V-2.6V）付近にあります。このグラフは、LEDの動的抵抗を理解し、特にPWMを用いた調光を行う場合に効率的な駆動回路を設計するために極めて重要です。

光度対順電流（I_F-I_F曲線）：この曲線は、通常の動作範囲では光出力が順電流にほぼ比例することを示しています。ただし、効率（ルーメン毎ワット）は最大定格よりも低い電流でピークに達することが多いです。非常に高い電流でLEDを駆動すると、熱飽和が生じ効率が低下します。_F光度対周囲温度（I_F-T_F曲線）：

AlInGaP LEDの場合、光度は一般に接合温度の上昇とともに減少します。この曲線はそのデレーティングを定量化し、高温環境で動作するアプリケーションにとって重要です。これは絶対最大定格で指定された電流デレーティング係数に直接関連します。_V相対強度対波長（スペクトル分布曲線）：_Fこのベル型曲線は、ピーク波長（661 nm）を中心とし、半値幅（17 nm）で定義される幅を持つ、スペクトル全体にわたって放出される光の強度を示します。これはLEDの色特性を確認するものです。本デバイスは、標準的な10ピン、1桁、7セグメントLEDパッケージを使用しています。データシートからの主要な寸法上の注意点には以下が含まれます：すべての寸法はミリメートル単位で、特に指定がない限り一般公差は±0.25mmです。ピン先端シフトに対して特定の公差：+/- 0.4 mmが与えられており、これは適切な位置合わせとはんだ付け性を確保するためのPCBフットプリント設計にとって重要です。高さ、幅、桁高（14.22mm）、セグメントサイズ、およびピン間隔の正確な寸法はパッケージ図面で定義されています（本文では参照のみで詳細はなし）。エンジニアは正確なPCBレイアウトのために完全な機械図面を入手する必要があります。

ピン配置は明確に定義されています：_Vピン3および8：コモンアノード（CA）。これらは内部で接続されており、正の電源電圧に接続する必要があります。_aピン1、2、4、5、6、7、9、10：それぞれセグメントE、D、C、DP（小数点）、B、A、F、Gのカソードです。これらのピンは、電流制限抵抗を介してグランド（または電流シンク）に接続され、対応するセグメントを点灯させます。品番のRt. Hand Decimalという記述は、小数点が桁の右側に位置することを示唆しています。極性はコモンアノードの指定により明確に示されています。逆極性（CAをグランドに、カソードをV+に接続）を印加するとセグメントは点灯せず、逆電圧が5Vを超えるとデバイスが損傷する可能性があります。

参照される図面は内部の電気的接続を示すでしょう：8個の個別のLEDチップ（7セグメント＋小数点）があり、それぞれのアノードはコモンアノードピン（3 & 8）に接続され、カソードはそれぞれの専用ピンに接続されています。これはコモンアノードトポロジーを確認するものです。データシートは特定のはんだ付け条件を提供しています：260°Cで3秒間、シーティングプレーンから1/16インチ下。これはフローはんだ付けの仕様です。これは、リードを表示器のプラスチックボディから約1.6mm（1/16インチ）下まで、はんだポット温度260°Cで最大3秒間浸漬できることを意味します。これにより、過度の熱がリードを伝わって内部のLEDチップやプラスチックパッケージを損傷するのを防ぎます。

重要な考慮事項：

リフローはんだ付け：

リフローはんだ付けを使用する場合（SMTでは一般的ですが、これはスルーホール部品です）、プロファイルを注意深く制御する必要があります。組立中のユニットの最大温度定格を超えてはなりません。ピークボディ温度は通常、最大保管温度（85°C）以下に保つか、メーカーが提供するより具体的なリフロープロファイルに従う必要があります。

洗浄：

はんだ付け後は、表示器のプラスチック材料と適合する洗浄剤のみを使用し、ひび割れや曇りを避けてください。

• 取り扱い：
• ピンに機械的ストレスをかけないでください。取り扱いおよび組立中は適切なESD（静電気放電）対策を講じてください。

指定された温度範囲（-35°C ～ +85°C）で、低湿度、静電気防止環境に保管してください。

最も一般的な駆動方法はマルチプレクシングであり、特に多桁表示器で使用されます。コモンアノード表示器であるため、アノード（ピン3 & 8）はHIGHに設定された出力として構成されたマイクロコントローラのI/Oピン（またはハイサイドスイッチとして使用されるトランジスタ）に接続されます。すべてのセグメント（A-G、DP）のカソードは、電流シンクドライバ（個別のトランジスタ、専用LEDドライバIC（74HC595シフトレジスタ（定電流）やMAX7219など）、または十分なシンク能力を持つマイクロコントローラピン）に接続されます。各カソード経路に直列に電流制限抵抗が必要です（または、桁ごとに電流が調整される場合はコモンアノードごとに単一の抵抗）。抵抗値は次のように計算されます：R = (V

電源

- V

- V

• CE(飽和)またはV
• 降下) / I
• 。安全な設計のために最大Vを使用してください。
• 電流制限：常に電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。LEDを電圧源に直接接続しないでください。

マルチプレクシング周波数：

マルチプレクシング表示器の場合、目に見えるちらつきを避けるために十分に高いリフレッシュレート（通常、桁あたり>60 Hz）を使用してください。デューティサイクルは平均電流を決定します。N桁の場合、セグメントごとのピーク電流は所望の平均電流の最大N倍まで可能ですが、ピーク電流定格（指定条件下で60mA）を超えてはなりません。

視野角：_{広い視野角を考慮して表示器を配置し、エンドユーザーの視認性を確保してください。}コントラスト向上：_F- V_CE(sat)or V_drop) / I_F. Use the maximum V_Ffor a safe design.

.2 Design Considerations

• Current Limiting:Always use a current-limiting resistor or a constant-current driver. Never connect an LED directly to a voltage source.
• Multiplexing Frequency:For multiplexed displays, use a refresh rate high enough to avoid visible flicker (typically >60 Hz per digit). The duty cycle determines the average current. For N digits, the peak current per segment can be up to N times the desired average current, but must not exceed the peak current rating (60mA under specified conditions).
• Viewing Angle:Position the display considering its wide viewing angle to ensure visibility for the end-user.
• Contrast Enhancement:The gray face helps, but for high-ambient-light conditions, consider adding a contrast filter or a hood.
• Thermal Management:Adhere to current derating rules at high ambient temperatures. Ensure adequate ventilation if multiple displays are used in a confined space.

. Technical Comparison and Differentiation

Compared to other seven-segment display technologies:

• vs. Standard GaAsP or GaP LEDs (Red, Green):AlInGaP offers significantly higher luminous efficiency (more light output per mA) and better temperature stability, resulting in brighter displays with more consistent performance.
• vs. LCDs:LEDs are emissive (produce their own light), making them clearly visible in darkness without a backlight, whereas reflective LCDs require ambient light. LEDs also have a much faster response time and a wider operating temperature range. However, LCDs typically consume far less power for static displays.
• vs. VFDs (Vacuum Fluorescent Displays):VFDs can offer high brightness and wide viewing angles but require relatively high driving voltages and are more fragile. LEDs are more rugged, require lower voltages, and have a longer lifetime.
• Within AlInGaP Displays:The LTS-5701AKF differentiates itself with its specific 0.56" digit height, yellow-orange color, common anode configuration, right-hand decimal point, and its categorized (binned) luminous intensity, ensuring a level of quality and consistency for professional applications.

. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)

Q1: Can I drive this display with a 5V microcontroller without a current-limiting resistor if I use the I/O pin's current limit?
A:No. Relying solely on the microcontroller's internal pin current limit is not safe or reliable for the LED. The pin limit is for protection, not for setting a precise operating point. The LED's forward voltage is ~2.1-2.6V. Connecting it directly to a 5V pin would attempt to force a very high current, potentially damaging both the microcontroller pin and the LED. An external current-limiting resistor is mandatory.

Q2: Why are there two common anode pins (3 and 8)?
A:This is a common design practice to improve current distribution and reliability. The total current for all lit segments flows into the common anode. Having two pins in parallel reduces the current load and thermal stress on each individual pin and the internal bond wires, enhancing longevity and allowing for higher overall brightness.

Q3: The luminous intensity is given at 1mA, but the forward voltage is given at 20mA. Which should I use for design?
A:Use both, but for different calculations. Use the V_F@ 20mA (or your chosen operating current) to calculate the series resistor value. Use the I_Vvs. I_Frelationship (from the characteristic curve) to estimate the brightness at your chosen operating current. The 1mA I_Vvalue is a standardized test point for comparison and binning.

Q4: What does "Lead-Free Package (according to RoHS)" mean?
A:It means the materials used in the construction of the device, including the solder plating on the leads, comply with the Restriction of Hazardous Substances (RoHS) directive. Specifically, it indicates the absence of lead (Pb), mercury, cadmium, hexavalent chromium, and certain flame retardants (PBB, PBDE) above permitted levels. This is important for environmental compliance in most global markets.

. Practical Design and Usage Examples

Example 1: Simple 4-Digit Voltmeter Display.Four LTS-5701AKF digits could be used to display voltage from 0.000 to 19.99V. A microcontroller with an ADC would measure the voltage. The display would be multiplexed: the microcontroller would calculate which segments to light for each digit and cycle through the four common anodes rapidly while driving the shared cathode lines for the active digit's segments. Care must be taken to limit the peak current per segment based on the multiplexing duty cycle (e.g., 1/4 duty = peak current can be 4x the desired average brightness current).

Example 2: Industrial Timer/Counter.In a factory setting, a device might count items on a production line. The LTS-5701AKF's high brightness and wide viewing angle make it suitable for operators to see the count from a distance. Its rugged solid-state construction withstands vibration. The design would need to ensure the display is readable in the factory's lighting conditions, possibly requiring a sunshield.

. Technology Principle Introduction

The LTS-5701AKF is based on Aluminum Indium Gallium Phosphide (Al_xIn_yGa_-x-yP) semiconductor technology. This is a III-V compound semiconductor where the relative proportions of Aluminum (Al), Indium (In), and Gallium (Ga) determine the bandgap energy of the material. The bandgap energy directly dictates the wavelength (color) of light emitted when electrons recombine with holes across the junction. AlInGaP is particularly efficient for producing light in the yellow, orange, amber, and red regions of the spectrum. The epitaxial layers are grown on a Gallium Arsenide (GaAs) substrate. When a forward voltage exceeding the junction's built-in potential is applied, electrons are injected into the P-region and holes into the N-region. Their recombination in the active region releases energy in the form of photons (light). The gray faceplate absorbs ambient light to improve contrast, while the white segment outlines provide a reference for unlit segments.

. Technology Trends and Developments

While traditional seven-segment LED displays like the LTS-5701AKF remain highly relevant for specific applications due to their simplicity, reliability, and cost-effectiveness, broader trends in display technology are evident. There is a general shift towards higher integration and addressability. This includes the proliferation of dot-matrix LED displays and OLEDs that offer full alphanumeric and graphic capabilities. Integrated driver solutions (like I2C or SPI-controlled LED driver chips) are becoming standard, simplifying microcontroller interfacing. In terms of materials, while AlInGaP is mature and efficient for its color range, research continues into improving efficiency (lumens per watt), color rendering, and stability over temperature and lifetime. For niche applications requiring extreme simplicity, robustness, and specific numeric output, discrete seven-segment displays will continue to be a viable and often optimal solution. The trend for such components is towards even lower power consumption, higher brightness efficiency, and potentially smaller form factors while maintaining readability.