LTC-2728JS LEDディスプレイ仕様書 - 0.28インチ桁高 - AlInGaPイエロー - 2.6V順電圧 - 40mW消費電力 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTC-2728JSは、明瞭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た、4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、個別にアドレス可能なセグメントを通じて数値データを視覚的に表現することです。発光素子には先進的なアルミニウム・インジウム・ガリウム・リン化物（AlInGaP）半導体技術が採用されており、不透明なガリウムヒ素（GaAs）基板上に実装されています。この組み合わせにより、特徴的な黄色の発光が得られます。表示部は白いセグメントマーキングが施されたグレーのフェースプレートを備えており、様々な照明条件下でのコントラストと視認性を高めています。

このディスプレイの中核的な利点は、連続的で均一なセグメントにより実現された優れた文字表示、および高い輝度と強力なコントラストです。低消費電力で動作するため、バッテリー駆動や省エネルギーを重視するデバイスに適しています。さらに、広い視野角を提供し、LED技術に固有のソリッドステートの信頼性の恩恵を受け、長い動作寿命と衝撃・振動に対する耐性を確保しています。

この部品のターゲット市場には、産業用制御パネル、試験・計測機器、民生電子機器（時計や家電など）、自動車ダッシュボード（補助表示用）、そして堅牢で読みやすく効率的な数値表示ソリューションを必要とするあらゆる組み込みシステムが含まれます。

2. 技術パラメータの詳細な客観的解釈

2.1 測光および光学特性

主要な光学パラメータは、ディスプレイの視覚的性能を定義します。平均光度（Iv）は、順電流（IF）1mAにおける代表値が600 µcd、最小値が200 µcdで規定されています。このパラメータは、人間の目で知覚される光出力の明るさを測定するもので、CIE明所視応答曲線に近似したフィルターを使用して校正されています。ピーク発光波長（λp）は588 nm、主波長（λd）は587 nmで、いずれもIF=20mAで測定されます。これらの値は、発光が可視スペクトルの黄色領域に確実に位置づけられることを示しています。スペクトル線半値幅（Δλ）は15 nmであり、比較的純粋な単色の黄色であることを示しています。光度整合比はセグメント間で最大2:1と規定されており、一桁内のすべてのセグメントで均一な輝度が確保され、見た目の一貫性が保たれます。

2.2 電気的特性

電気的仕様は、LEDの安全かつ効果的な駆動を規定します。セグメントあたりの順方向電圧（VF）は、IF=20mAにおける代表値が2.6V、最大値が2.6Vです。これは点灯セグメント両端の電圧降下です。セグメントあたりの逆方向電流（IR）は、逆電圧（VR）5Vが印加された場合、最大10 µAです。これはオフ状態でのリーク電流を示します。セグメントあたりの連続順電流は、25°Cにおける最大定格が25 mAで、デレーティング係数は0.33 mA/°Cです。これは、周囲温度が25°Cを超えて上昇すると、過熱を防ぐために許容される最大連続電流が減少することを意味します。パルス動作では、特定の条件（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）下で、セグメントあたりピーク順電流60 mAが許容されます。セグメントあたりの消費電力は40 mWに制限されています。

2.3 熱特性および絶対最大定格

これらの定格は、永久的な損傷が発生する可能性のある動作限界を定義します。動作および保管温度範囲は-35°Cから+85°Cです。この広い範囲により、ディスプレイは過酷な環境にも適しています。セグメントあたりの最大逆電圧は5Vです。これを超えるとLED接合が破壊される可能性があります。重要な取り扱い仕様ははんだ付け温度です：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を最大3秒間耐えることができます。これはリフローはんだ付けプロセスを導く上で極めて重要です。

3. ビニングシステムの説明

提供されたデータシートに基づくと、波長（または色温度）、光束、順電圧に関する明示的なビニングコードは詳細に記載されていません。仕様では、光度（200-600 µcd）や順電圧（2.05-2.6V）などの主要パラメータについて最小値、代表値、最大値が提供されています。生産の文脈では、メーカーはしばしばこれらの範囲内でより厳密な性能グループ（ビン）にLEDを分類し、単一ロット内または特定の顧客要件に対する一貫性を確保します。設計者は、公表された最小/最大仕様を超える精密な色合わせや強度均一性がアプリケーションにとって重要である場合、利用可能なビニングオプションについてメーカーに相談すべきです。

4. 性能曲線分析

データシートは代表的な電気/光学特性曲線を参照しています。具体的なグラフは本文には再現されていませんが、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：順電流（IF）対順電圧（VF）：この曲線は指数関数的関係を示し、電流制限回路の設計に不可欠です。光度（Iv）対順電流（IF）：これは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、非常に高い電流で効率が低下する前のほぼ線形領域です。光度（Iv）対周囲温度（Ta）：この曲線はLEDの負の温度係数を示し、接合温度が上昇すると光出力が減少します。分光パワー分布：指定された15 nmの半値幅で588 nmを中心に、波長全体にわたって発せられる光の相対強度を示すプロットです。これらの関係を理解することは、輝度、効率、寿命のための駆動条件を最適化するために不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

ディスプレイの桁高は0.28インチ（7.0 mm）です。パッケージ寸法は、すべての寸法がミリメートルで記載された詳細図で提供されています。公差は特に指定がない限り、一般的に±0.25 mmです。デバイスは16ピンデュアルインチパッケージ（DIP）です。内部回路図は、マルチプレックス（時分割）コモンカソード構成であることを示しています。これは、各桁のLEDのカソードが互いに接続され（4つのコモンカソードピン：桁1、2、3、4）、各セグメントタイプ（AからG、およびDP）のアノードがすべての桁にわたって接続されていることを意味します。この構造により、マルチプレックスが可能になり、桁を高速で順番に点灯させてすべての桁が連続して点灯しているように知覚させ、必要な駆動ピン数を大幅に削減します。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

提供されている主要なガイドラインは、はんだ付け耐熱性です：部品は、パッケージ本体から1.6mm下で測定して、最大260°Cのピーク温度を最大3秒間耐えることができます。これは、フローまたはリフローはんだ付けの標準定格です。リフロープロファイルについては、ピーク温度が260°Cを超えない標準的な鉛フリープロファイルが適用可能です。注意事項には、挿入時のピンへの機械的ストレスの回避、はんだ付け前の適切な位置合わせの確保、ピン間の過剰なはんだブリッジの防止が含まれます。デバイスは、指定された保管温度範囲（-35°Cから+85°C）内で、湿気吸収を防ぐために低湿度環境で、使用するまで元の防湿バッグに保管する必要があります。

7. パッケージングおよび発注情報

型番はLTC-2728JSです。この型番に関連する説明はAlInGaP Yellow, Multiplex Common Cathode, Right Hand Decimal.です。これは、LED材料、電気的構成、および小数点の位置を示しています。チューブ数量、トレイ数、リール仕様などの具体的なパッケージング詳細は、提供された抜粋には含まれていません。ラベルには通常、型番、ロットコード、日付コードが含まれます。発注には、基本型番LTC-2728JSが使用されます。

8. アプリケーション推奨事項

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、明瞭な複数桁の数値表示を必要とするあらゆるアプリケーションに理想的です。一般的な用途には、電圧、電流、周波数用のデジタルパネルメーター、タイマーや時計、生産ラインカウンター、医療機器表示（血圧計など）、家電製品表示（オーブン、電子レンジ、洗濯機）、自動車用アフターマーケット計器が含まれます。

8.2 設計上の考慮事項

駆動回路：コモンカソードマルチプレックス設計であるため、専用の表示ドライバIC（MAX7219など）またはマルチプレクシングソフトウェアを備えたマイクロコントローラがほぼ常に必要です。各桁は、そのコモンカソードピンを通じて電流をシンク（吸い込み）し、適切なセグメントアノードピンに電流をソース（供給）することによって点灯されます。電流制限：順電流を安全な値（通常、希望する輝度と電力予算に応じて5-20 mAの間）に設定するために、各セグメントアノードライン（または駆動アーキテクチャに応じて各コモンカソード）に外部の電流制限抵抗が必須です。抵抗値は R = (Vcc - VF) / IF を使用して計算できます。リフレッシュレート：マルチプレクシング時、桁あたりの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する必要があり、通常は桁あたり60 Hz以上（したがって、4桁の場合の総サイクルレートは>240 Hz）です。視野角：広い視野角により、柔軟な取り付け位置が可能です。電源シーケンス：電源投入時または遮断時に、駆動回路が逆電圧や過剰電流を印加しないようにしてください。

9. 技術比較

他の7セグメント技術と比較して、AlInGaPイエローLEDには明確な利点があります。従来の赤色GaAsPまたはGaP LEDに対して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより大きな輝度を実現します。また、より優れた温度安定性と長寿命を提供します。フィルターを備えた青色または白色LEDと比較して、AlInGaPイエローは直接発光色であり、蛍光体変換に伴う効率損失を回避します。0.28インチの桁高は一般的なサイズであり、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、0.2インチディスプレイよりも大きくて見やすく、0.5インチディスプレイよりもコンパクトです。マルチプレックスコモンカソード設計は、マルチ桁ディスプレイの標準であり、非マルチプレックス（静的駆動）設計と比較して、はるかに多くのI/Oラインを必要とするため、ピン数を最小限に抑えます。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 説明文中のRight Hand Decimalの目的は何ですか？

A: これは小数点セグメントの物理的位置を指定します。Right Handは、小数点が桁の右側にあることを意味します。一部のディスプレイでは、左側または中央の小数点が提供されています。

Q: 定電圧源でこのディスプレイを駆動できますか？

A: いいえ。LEDは電流駆動デバイスです。直列の電流制限抵抗なしの定電圧源を使用すると、過剰電流が流れてLEDセグメントを破壊する可能性があります。常に電流制限方式を使用してください。

Q: ピーク順電流の1/10 Duty Cycle, 0.1ms Pulse Widthとはどういう意味ですか？

A: この定格は、パルスが非常に短く（0.1ms）、LEDがはるかに長い間オフである（10%のデューティ比を与える）場合にのみ、より高い瞬間電流（60 mA）を許容します。これにより、チップの過熱なしに、マルチプレクシングやストロボ効果のためのより高い輝度の短いバーストを実現できます。定常状態の照明には、連続順電流定格（最大25 mA）を使用する必要があります。

Q: ピン4、9、10、12はNO PINと記載されています。これはどういう意味ですか？

A: これらは物理的に存在しないピンです。パッケージは16ピンのフットプリントを持っていますが、実際に存在し電気的に接続されているのは12ピンのみです。これは、異なる内部回路構成に対応しながらパッケージサイズを標準化する一般的な慣行です。

Q: 総消費電力はどのように計算しますか？

A: マルチプレックスディスプレイの場合、電力は単純にすべてのセグメントの合計ではありません。典型的なマルチプレクシング方式では、一度に点灯するのは一桁のみです。したがって、瞬間電力は、一桁が完全に点灯した場合の電力（例：8セグメント * セグメントあたりのIF * VF）にほぼ等しくなります。平均電力は、この値を桁数（等しい点灯時間の場合）で割った値です。

11. 実用的な使用例

ケース：4桁電圧計表示の設計設計者は、0.00Vから19.99Vを表示するデジタル電圧計を構築しています。輝度と視認性のためにLTC-2728JSを選択します。電圧を測定するために、アナログ-デジタル変換器（ADC）を備えたマイクロコントローラを使用します。マイクロコントローラのファームウェアは、ADC読み取り値をBCD（2進化10進数）形式に変換する処理を行います。4つのI/Oピンは、コモンカソードピン（桁1-4）を駆動するためのオープンドレイン出力として設定されます。他の7つのI/Oピン（小数点用に1つ追加）は、個別の100Ω電流制限抵抗（Vcc=5V、VF~2.6V、IF~20mAで計算）を介してセグメントアノード（A-G、DP）を駆動するためのプッシュプル出力として設定されます。ファームウェアは、4桁を1 kHzのレート（桁あたり250 Hz）で循環させるタイマー割り込みを実装します。割り込みルーチンでは、すべての桁をオフにし、次の桁のセグメントパターンを出力し、その桁のカソードをオンにします。これにより、測定された電圧を表示する安定したちらつきのないディスプレイが作成されます。

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（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン化物）結晶構造は、直接遷移型半導体です。順方向バイアスがかかると、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、そこで再結合します。この再結合中に放出されるエネルギーは、光子（光）として放出されます。AlInGaP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが直接発光する光の波長（色）に対応します—この場合は黄色（~587-588 nm）です。不透明なGaAs基板は、下方に発せられる光を吸収し、白っぽく見える原因となる内部反射を防ぐことでコントラストを向上させます。7セグメント形式は標準化されたパターンであり、7つの独立して制御された棒状のLED（セグメント）を異なる組み合わせで点灯させて、数字0-9といくつかの文字を形成することができます。

13. 開発動向

7セグメントディスプレイおよび類似の個別LEDインジケータの動向は、より高い効率、より低い消費電力、および改善された信頼性に向かって続いています。基本的なAlInGaP技術は成熟していますが、プロセスの改良により、内部量子効率と光取り出し効率が向上しています。駆動電子回路の統合が進んでおり、内蔵コントローラ、I2CまたはSPIインターフェース、さらには自動輝度調整のための環境光センサーを備えたインテリジェントディスプレイに向かって進化しており、システムマイクロコントローラの設計負担を軽減しています。フォームファクタの面では、より薄いパッケージとより高密度の情報表示のためのより小さなピクセルピッチへの絶え間ない圧力があります。しかし、標準的な産業用表示器では、LTC-2728JSで使用されているような従来のスルーホールDIPパッケージは、その堅牢性、プロトタイピングのための手はんだ付けの容易さ、および過酷な環境での実証済みの信頼性のために、依然として人気があります。