LTS-3861JS LEDディスプレイ データシート - 0.3インチ桁高 - AlInGaP イエロー - 順電圧2.6V - 消費電力40mW - 技術文書

1. 製品概要

LTS-3861JSは、明確で視認性の高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モジュールです。その主な機能は、電気信号を、数字および一部の文字を表す可視のセグメント状の光パターンに変換することです。中核技術は、アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン（AlInGaP）半導体材料に基づいており、これは黄色波長域で光を放出するように特別に設計されています。この材料システムは、従来の標準リン化ガリウム（GaP）などの技術と比較して、高効率と優れた輝度で知られています。本デバイスはグレーのフェイスプレートとホワイトのセグメントマーキングを備えており、これらが黄色の発光と相まって、特に様々な環境照明条件下で、高コントラストで読みやすい文字を形成します。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本ディスプレイは、様々な産業用および民生用アプリケーションに適した、いくつかの主要な利点を提供します。その高輝度と優れたコントラスト比により、明るい環境下でも視認性を確保します。広い視野角により、パネルメーターや計測器にとって重要な、様々な位置から明確に見ることができます。LED技術の固体信頼性は、長い動作寿命、衝撃や振動に対する耐性、高速な応答時間を意味します。低消費電力は、バッテリー駆動または低電圧デジタル論理回路との互換性を提供します。典型的なターゲット市場およびアプリケーションには、試験・測定機器（マルチメーター、オシロスコープ）、産業用制御パネル、自動車用ダッシュボードインジケーター、民生用家電製品、およびコンパクトで信頼性の高い数値表示が必要なあらゆる電子機器が含まれます。

2. 技術パラメータと客観的解釈

2.1 測光および光学特性

測光性能は、ディスプレイの機能性の中核です。平均光度（Iv）は、順電流（If）1mAにおいて200から600マイクロカンデラ（µcd）の間で規定されています。この範囲は、輝度に関する選別またはビニングプロセスを示しています。代表値はおそらくこの範囲の中間に位置します。ピーク発光波長（λp）は588nm、主波長（λd）は587nmであり、いずれもIf=20mAで測定されます。これらの値は、出力を可視スペクトルの純粋な黄色領域に確実に位置付けます。スペクトル線半値幅（Δλ）15nmは、比較的狭いスペクトル帯域幅を示し、隣接する緑色またはオレンジ色の波長への大きな広がりなしに、飽和した純粋な黄色を生み出します。最大2:1の光度整合比は、同じ桁内の異なるセグメント間で許容される輝度のばらつきを規定し、均一な外観を保証します。

2.2 電気的パラメータ

電気的特性は、ディスプレイと駆動回路の間のインターフェースを定義します。セグメントごとの順方向電圧（Vf）は、If=20mAにおいて代表値2.6V、最大値2.6Vです。これは、電流制限抵抗または定電流駆動回路を設計するための重要なパラメータです。低い順方向電圧は、低電圧システム設計に有利です。セグメントごとの逆方向電流（Ir）は、逆方向電圧（Vr）5Vにおいて最大100µAであり、LEDが逆バイアスされたときのリーク電流を示し、マルチプレクシング回路にとって重要です。絶対最大定格は厳格な限界を提供します：セグメントごとの連続順方向電流25mA（25°C以上で減額）、パルス条件下でのピーク順方向電流60mA、セグメントごとの最大消費電力40mWです。これらの定格を超えると、LEDチップの即時または段階的な劣化を引き起こす可能性があります。

2.3 熱的および環境仕様

本デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+85°Cです。この広い範囲により、屋内・屋外の過酷な環境での使用に適しています。保存温度範囲も同様です。はんだ付け温度定格は組立において重要です：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260°Cの温度を最大3秒間耐えることができます。これは、内部ダイ、ワイヤーボンディング、またはプラスチックパッケージへの熱損傷を防ぐために、PCB組立時に使用しなければならないリフローはんだ付けプロファイルを定義します。

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選別されていると明記しています。これは、製造工程で行われるビニングまたは選別プロセスを指します。半導体エピタキシャル成長およびチップ製造プロセスの固有のばらつきにより、同じ製造ロットのLEDでも、わずかに異なる光学出力を持つことがあります。エンドユーザーに一貫性を保証するために、製造されたユニットは、標準試験電流（おそらく1mAまたは20mA）で測定された光度に基づいてテストされ、異なるビンに選別されます。規定された200から600µcdの範囲は、この製品で提供されるビン全体の広がりを表しています。設計者は、特定のユニットの実際の輝度がこの事前定義された範囲内に収まることを認識する必要があります。厳密なスペクトル仕様（波長）は、色のビニングも厳密に制御されていることを示唆し、すべてのユニットで一貫した黄色調を保証します。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフ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曲線は、詳細な設計に不可欠です。これらには通常以下が含まれます：順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）: この非線形曲線は、LEDにかかる電圧と結果として生じる電流の関係を示します。所望の動作電流を達成するための適切な直列抵抗値を決定するために重要です。光度 vs. 順電流（L-I曲線）: このグラフは、光出力が駆動電流の増加とともにどのように増加するかを示します。一般的にある範囲では線形ですが、高電流では飽和します。光度 vs. 周囲温度: この曲線は、LEDの接合温度が上昇するにつれて光出力がどのように減少するかを示します。この減額を理解することは、高い周囲温度で動作するアプリケーションにとって極めて重要です。スペクトル分布曲線: 相対強度対波長のプロットで、狭い15nmの半値幅と588nmでのピークを視覚的に確認します。

5. 機械的およびパッケージ情報

本デバイスは、標準的な1桁、10ピン、サイドビューのDIP（デュアル・インライン・パッケージ）形式を使用しています。パッケージ寸法はミリメートルで提供され、標準公差は±0.25mmです。0.3インチの桁高（7.62mm）は、発光する文字の物理的なサイズを指します。グレーのフェイスとホワイトのセグメントは、プラスチック成形の一部です。ピン接続図は重要です：冗長性またはピンごとの低い電流密度のために、2つのコモンアノードピン（1と6）を持つコモンアノード構成を示しています。他のピン（2、3、4、5、7、8、9、10）は、それぞれセグメントF、G、E、D、小数点、C、B、Aのカソードです。内部回路図は、桁のすべてのLEDセグメントが共通の正極接続（アノード）を共有し、各セグメントが独自の負極接続（カソード）を持つことを確認しています。この構成は通常、点灯させるセグメントのカソードをグランドにするシンク駆動ICによって駆動されます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

主要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1.6mm下で、最大260°C、3秒間。これは、標準的な鉛フリーリフローはんだ付けプロファイル（例：IPC/JEDEC J-STD-020）に相当します。プロファイルは、エポキシ樹脂、LEDチップ、または内部ワイヤーボンディングへの損傷を防ぐために、部品本体がこの温度/時間制限を超えないことを保証しなければなりません。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、接触時間を最小限に抑える必要があります。LEDチップは静電気に敏感であるため、取り扱いおよび組立中は標準的なESD（静電気放電）予防策を遵守する必要があります。保存は、規定の-35°Cから+85°Cの範囲内の乾燥した周囲環境で行い、棚上げ寿命が延長される場合は、湿気敏感デバイス（MSD）バッグに入れることが望ましいです。

7. パッケージングおよび注文情報

品番はLTS-3861JSです。LTS接頭辞はおそらくLite-Onのディスプレイ製品を示し、3861は特定のシリーズ/モデル、JSは色（イエロー）とパッケージスタイルを示している可能性があります。データシートには、バルクパッケージングの詳細（チューブ、トレイ、またはリール）は規定されていませんが、このようなディスプレイは、自動挿入用の静電気防止チューブまたはアモパック、またはテープアンドリール自動実装用のリールで供給されることが一般的です。パッケージのラベルには通常、品番、数量、日付コード、および該当する場合は光度ビンコードが含まれます。

8. アプリケーション推奨事項

典型的なアプリケーション回路: コモンアノード構成は、オープンドレインまたはオープンコレクタ出力を持つマイクロコントローラまたは専用駆動ICによって駆動するのが最適です。電流制限抵抗は、各カソードピン（または各駆動出力）に直列に接続する必要があります。抵抗値は、R = (Vcc - Vf) / If を使用して計算されます。ここで、Vccは電源電圧、VfはLEDの順方向電圧（設計マージンとして2.6Vを使用）、Ifは所望の順方向電流（例：最大輝度で10-20mA）です。複数の桁をマルチプレクシングする場合、コモンアノードは順次切り替え（スキャン）され、各桁に対して適切なカソードが駆動されます。設計上の考慮事項: 1)電流制限: 常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。2)熱管理: 消費電力は低いですが、高い周囲温度または高い連続電流で動作する場合は、十分な換気を確保してください。3)視野角: 指定された広い視野角を考慮して、意図されたユーザーの視線を考慮してディスプレイを実装してください。4)輝度制御: 輝度は、順方向電流を（定格内で）変化させるか、ドライバでパルス幅変調（PWM）を使用することによって調整できます。

9. 技術比較と差別化

LTS-3861JSの主な差別化要因は、黄色発光にAlInGaP材料を使用していることです。従来のGaP:Y（黄色用にドープされたリン化ガリウム）技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより高い輝度、またはより低い電力で同様の輝度を実現します。また、優れた色純度と彩度も提供します。黄色を作るためにカラーフィルターの背後で使用される、フィルター処理または蛍光体変換された白色LEDと比較して、AlInGaPの直接発光黄色はより効率的で、温度および電流変動にわたってより安定した色点を持ちます。0.3インチの桁高は標準サイズであり、視認性と基板スペース消費の間の良好なバランスを提供し、より小さい0.2インチとより大きい0.5インチまたは0.56インチディスプレイの間に位置します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 5V電源の場合、どの抵抗値を使用すべきですか？A: 目標電流20mA、Vf 2.6Vの場合、R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120オームです。標準の120Ωまたは150Ω抵抗が適しています。Q: 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: コモンアノードの電流をMCUピンから供給することは推奨されません。桁全体の電流（例：8セグメント * 20mA = 160mA）がピン定格を超えるためです。MCUを使用してトランジスタまたは駆動ICを制御してください。MCUピンによるカソード電流（セグメントごと）のシンクは、セグメントごとにピンの電流シンク定格（例：25mA）を超えない場合に可能です。Q: なぜ2つのコモンアノードピン（1と6）があるのですか？A: 冗長性と総アノード電流の分散のためです。すべてのセグメントが点灯すると、総電流がコモンアノードに流れ込みます。2つのピンを持つことで、ピンごとの電流密度を低減し、信頼性を向上させ、バックアップ接続を提供します。これらはPCB上で接続する必要があります。Q: 光度整合比2:1は何を意味しますか？A: 同じ試験条件下で、桁内の最も明るいセグメントが最も暗いセグメントの2倍以上明るくならないことを意味し、視覚的な均一性を保証します。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：シンプルなデジタル電圧計表示の設計: 設計者が3桁のDC電圧計表示を作成しています。彼らは3つのLTS-3861JSディスプレイを選択します。マイクロコントローラのADCが電圧を読み取り、値を変換し、ディスプレイを駆動します。専用の7セグメント駆動IC（MAX7219やマルチプレクシングシフトレジスタなど）が、MCUの少数のI/Oピンと24本のセグメントライン（3桁 * 8セグメント）および3本のコモンアノードラインの間のインターフェースとして使用されます。駆動ICはマルチプレクシングスキャンを処理し、ちらつきを避けるために各桁を高周波で順次リフレッシュします。設計者は、ドライバの出力電圧と所望の輝度に基づいて直列抵抗を計算します。PCBレイアウトはディスプレイを一列に配置し、クロストークを避けるために配線に注意を払います。グレーのフェイスと黄色のセグメントは、クラシックで高コントラストな計器の外観を提供します。広い動作温度範囲は、ワークショップ環境での機能性を保証します。

12. 動作原理の紹介

基本的な動作原理は、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チップは、不透明なヒ化ガリウム（GaAs）基板上にエピタキシャル成長された、アルミニウム、インジウム、ガリウム、およびリン化物化合物の層で構成されています。接合の内蔵電位（約2V）を超える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すると、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP合金の特定のバンドギャップエネルギーが、この場合は黄色（約587-588nm）である発光の波長（色）を決定します。不透明なGaAs基板は下向きに発せられる光を吸収し、セグメントを薄める可能性のある内部反射を防ぐことでコントラストを向上させます。

13. 技術トレンドと背景

AlInGaP技術は、赤、オレンジ、アンバー、黄色の可視LED効率における重要な進歩を表しています。性能が重要なアプリケーションでは、従来のGaAsPおよびGaP技術に取って代わっています。ディスプレイ技術のトレンドは、より高い集積化と小型化に向かっています。LTS-3861JSのような個別の7セグメントディスプレイは多くのアプリケーションで不可欠ですが、グラフィックスやテキストを表示するためのより大きな柔軟性のために、ドットマトリックスLEDディスプレイやOLEDの使用が増えています。しかし、シンプルで明るく、低コスト、かつ非常に信頼性の高い数値表示には、特にAlInGaPのような効率的な材料を使用したこのような専用の7セグメントLEDは、その単純さ、堅牢性、優れた視認性により、電子設計において強力で永続的な役割を果たし続けています。