LTD-6402JS-02 LEDディスプレイ仕様書 - 0.56インチ桁高 - AlInGaP黄色 - 2.6V順電圧 - 低消費電力 - 技術文書

1. 製品概要

LTD-6402JS-02は、明確な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、高性能・低消費電力の7セグメントディスプレイモジュールです。その主な機能は、高い視認性、信頼性、およびエネルギー効率に優れた表示ソリューションを提供することです。このデバイスの核心的な利点は、LEDチップに先進的なAluminium Indium Gallium Phosphide（AlInGaP）半導体技術を採用している点にあり、従来の標準的なGallium Phosphide（GaP）などの技術と比較して、優れた輝度と効率を提供します。本デバイスは輝度でカテゴライズされており、製造ロット間で一貫した輝度レベルを確保します。ターゲット市場には、産業用計測器、民生電子機器、試験・測定機器、およびコンパクトで明るく低消費電力の数値表示が必要なあらゆる組み込みシステムが含まれます。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 光電気的特性

光電気的性能は、標準的な周囲温度（Ta）25°Cで定義されています。主要パラメータである平均光度（Iv）は、セグメントあたりわずか1mAの順方向電流（IF）で700 µcdの代表値を持ち、その卓越した低電流駆動能力を強調しています。ピーク発光波長（λp）は代表値で588 nm、主波長（λd）は587 nmであり、発光は可視スペクトルの黄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15 nmで、比較的純粋な色の発光を示しています。複数桁または複数セグメントの均一性にとって重要なパラメータは光度マッチング比（IV-m）であり、セグメントを10mAで駆動した場合に最大2:1と規定されており、許容できる視覚的一貫性を確保します。

2.2 電気的特性

電気的特性は、動作限界と条件を定義します。絶対最大定格では、セグメントあたりの連続順方向電流が25 mA（25°Cから線形に減額）と規定されています。デバイスは、パルス条件下（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で100 mAのピーク順方向電流を扱うことができます。セグメントあたりの最大逆電圧は5Vです。典型的な動作条件下では、IF=20mAにおけるセグメントあたりの順方向電圧（VF）は2.05Vから2.6Vの範囲です。逆電流（IR）は、VR=5Vで最大100 µAです。セグメントあたりの電力損失定格は75 mWです。

2.3 熱・環境仕様

本デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+105°Cに定格されており、保管温度範囲も同様です。この広い範囲により、過酷な環境にも適しています。組立に関しては、最大はんだ温度は260°C、最大持続時間は3秒で、これは部品の実装面から1.6mm（1/16インチ）下で測定された値であり、フローはんだ付けまたはリフローはんだ付けプロセスにおける標準的なガイドラインです。

3. ビニングシステムの説明

仕様書には、本デバイスが輝度でカテゴライズされていると明記されています。これは、測定された光出力に基づくビニング（選別）プロセスを示しています。この文書では具体的なビンコードは提供されていませんが、この慣行により、お客様は一貫した輝度レベルのディスプレイを受け取ることができます。通常、このようなカテゴライズは、指定された電流（例：10mAまたは20mA）で各ユニットをテストし、事前に定義された輝度範囲（例：400-600 µcd、600-800 µcd）に基づいてビンにグループ分けすることを含みます。これにより、設計者は特定の輝度要件を満たすビンを選択でき、複数桁ディスプレイにおける視覚的な均一性を確保できます。

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性能曲線には、いくつかの主要なプロットが含まれるでしょう。電流対順方向電圧（I-V）曲線は指数関数的な関係を示し、設計者が異なる駆動電流における電圧要件を理解するのに役立ちます。光度対順方向電流（L-I曲線）は極めて重要で、光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、動作範囲内では飽和する前にほぼ線形の関係にあることが多いです。光度対周囲温度曲線は、温度上昇に伴う光出力の減額を示し、高温アプリケーションにとって不可欠です。最後に、スペクトル分布曲線はピーク波長とスペクトル幅を視覚的に表現し、黄色の発光点を確認します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本デバイスは、標準的な2桁7セグメントディスプレイパッケージを採用しています。すべての寸法はミリメートルで提供され、一般的な公差は±0.25 mm（0.01インチ）です。主要な寸法は桁高で、0.56インチ（14.22 mm）と規定されています。詳細な機械図面には、パッケージの全長、全幅、全高、桁間の間隔、セグメント寸法、および実装ピンの位置と直径が含まれます。

5.2 ピン配置と極性の識別

LTD-6402JS-02は、コモンアノード構成のデバイスです。2つの独立したコモンアノードピンを持っています：桁1用のピン12と桁2用のピン9です。これにより、各桁を個別にマルチプレックスすることが可能です。セグメントカソード（AからG、および小数点）は両方の桁で共有されています。例えば、ピン11は桁1と桁2の両方のセグメント'A'のカソードです。ピン6と8は未接続（NC）と記載されています。右側の小数点（D.P.）は含まれており、ピン3を介して制御されます。適切な回路設計のためには、コモンアノードを正しく識別することが重要であり、コモンピンに電流源を供給し、個々のセグメントピンを通じて電流をシンクする必要があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

提供されている主なガイドラインは、はんだ温度制限です：最大260°C、最大3秒間、実装面から1.6mm下で測定。これは、LEDチップ、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損傷を防ぐための、スルーホール部品に対する標準的なJEDEC推奨事項です。組立には、標準的なフローはんだ付けまたは選択はんだ付けプロセスが適用可能です。淡灰色の表示面にフラックス残渣が残り、コントラストや外観に影響を与えないよう、洗浄に関する標準的なIPCガイドラインに従うことが推奨されます。また、ピンに機械的ストレスがかからないよう適切に取り扱うことも推奨されます。

7. 梱包および発注情報

品番はLTD-6402JS-02です。JSサフィックスは、色やパッケージスタイルなどの特定の特性を示すことが多いです。02はリビジョンまたは特定のビンを示している可能性があります。本デバイスは、自動組立用の標準的な静電気防止チューブまたはトレイに入っている可能性が高いです。仕様書参照番号はSpec No.: DS30-2000-040です。設計者は、発注時にサプライヤーまたはディストリビューターに梱包の詳細（例：チューブあたりの数量、箱あたりのチューブ数）を常に確認する必要があります。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このディスプレイは、1桁または2桁の明るく読みやすい数字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、または温度用のパネルメーター、デジタル時計およびタイマー、スコアボードモジュール、家電製品の制御パネル（例：電子レンジ、洗濯機）、試験機器の表示、および産業用制御システムの状態インジケーターが含まれます。

8.2 設計上の考慮事項

電流制限：コモンアノードデバイスとして、アノードピンは電流制限方式を介して正電源に接続する必要があります。各セグメントカソードピンは、通常マイクロコントローラのI/OピンまたはドライバICである電流シンクに接続する必要があります。外部の電流制限抵抗は、過剰電流やLEDの破壊を防ぐために、各セグメントまたはコモンアノードに対して絶対に必須です。抵抗値は、R = (Vcc - Vf) / If の式を使用して計算できます。ここで、Vfは順方向電圧（信頼性のために最大2.6Vを使用）、Ifは所望の順方向電流（例：最大輝度で10-20mA、低消費電力で1-5mA）です。

マルチプレクシング：2桁動作の場合、コモンアノード（ピン9と12）を高速で切り替えながら、対応するセグメントデータを共有カソードピンに適用します。これにより、必要なドライバピン数が15（桁あたり7セグメント+DP）からわずか9（7セグメント+DP+2コモン）に削減されます。目に見えるちらつきを避けるために、60Hz以上のリフレッシュレートが推奨されます。

視野角：仕様書では広い視野角を謳っており、これはLED7セグメントディスプレイでは典型的です。これは、最終製品の筐体内におけるディスプレイの機械的配置を考慮する際に留意すべき点です。

9. 技術比較

LTD-6402JS-02の主要な差別化要因は、黄色発光に不透明なGaAs基板上のAlInGaPを使用している点です。従来のGaP:Y（黄色発光のための窒素をドープしたリン化ガリウム）技術と比較して、AlInGaP LEDは同じ電流で著しく高い発光効率と輝度、より良い色純度、および温度に対する優れた性能を提供します。標準的な赤色GaAsPまたはGaP LEDと比較すると、黄色は淡灰色の表示面に対して優れたコントラストを提供し、視覚的に快適で、低照度条件下での目の疲れが少ないとされることが多いです。その低電流駆動能力（セグメントあたり1mAまでで使用可能な輝度）は、適切な視認性のために10-20mAを必要とするディスプレイと比較して、バッテリー駆動またはエネルギーに敏感なアプリケーションにおいて利点となります。

10. よくある質問（FAQ）

Q: コモンアノードとコモンカソードの違いは何ですか？
A: コモンアノードディスプレイでは、すべてのLED（セグメント）のアノードが正電源に接続されています。セグメントを点灯させるには、そのカソードをグランド（ロジックLow）に接続します。コモンカソードディスプレイでは、すべてのカソードがグランドに接続されており、セグメントを点灯させるには、そのアノードに正電圧を印加します。LTD-6402JS-02はコモンアノードデバイスです。

Q: このディスプレイを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: マイクロコントローラのピンがLow出力として設定され、そのピンの最大電流シンク定格を超えない限り、セグメントカソードから電流をシンクすることは可能です（MCUの仕様書を確認してください）。ただし、通常、マルチプレクシングのためにコモンアノードを直接駆動するのに十分な電流をMCUピンから供給することはできません。各桁のより高いコモンアノード電流を切り替えるためには、通常、トランジスタ（例：PNPバイポーラまたはPチャネルMOSFET）が必要です。

Q: なぜ2:1の光度マッチング比があるのですか？
A: これは、同じテスト条件下で、ディスプレイ内の最も暗いセグメントの輝度が最も明るいセグメントの半分以上になることを意味します。この比率は、合理的な視覚的均一性を確保します。重要なアプリケーションでは、同じ輝度ビンからのディスプレイを選択することが推奨されます。

Q: 不透明なGaAs基板上のAlInGaPとはどういう意味ですか？
A: 発光層はAlInGaP半導体材料で作られています。この活性層は、光を透過しないヒ化ガリウム（GaAs）基板上に成長されています。したがって、光はチップの上面からのみ放出され、これは高輝度LEDの標準的な構造であり、特徴で言及されている高いコントラストに寄与しています。

11. 実用的なアプリケーション例

設計事例：シンプルな2桁電圧計表示
0-99V DC電圧計表示を設計することを考えます。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が入力電圧を読み取ります。ソフトウェアはADC値を0から99の数値にスケーリングします。LTD-6402JS-02を駆動するには：
1. 2つのコモンアノードピンは、小さなPNPトランジスタ（例：2N3906）を介してMCUの2つの独立したI/Oピンに接続されます。ベースは電流制限抵抗を介して駆動されます。
2. 8つのセグメントカソードピン（A-GおよびDP）は、MCUの8つのI/Oピンに接続され、それぞれに直列の電流制限抵抗（例：5V電源、Vf~2.6Vを考慮して~20mAで150Ω）が設けられます。
3. ファームウェアでは、マルチプレクシング用のタイマー割り込みが設定されます。1つの割り込みサイクルで、MCUは：
- 両方の桁用トランジスタをオフにします。
- 十の位の7セグメントコードを計算します。
- このコードをセグメントピンに出力します。
- 十の位のコモンアノード用トランジスタをオンにします。
- 短い遅延（例：5ms）を待ちます。
- 一の位についても同様のプロセスを繰り返します。
これにより、測定された電圧を示す、ちらつきのない持続的な2桁表示が作成されます。

12. 技術原理の紹介

このディスプレイのLEDチップは、III-V族化合物半導体であるAluminium Indium Gallium Phosphide（AlInGaP）に基づいています。この材料のp-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入されます。それらの再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。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、これは結晶成長中にアルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの比率を精密に制御することによって設計されます。黄色（~587-588 nm）は特定の組成で達成されます。不透明なGaAs基板は機械的支持体として機能しますが、下方に発せられる光を吸収し、すべての有用な光をチップの上面から放出させることで、ディスプレイの指向性とコントラストを向上させます。

13. 技術トレンド

7セグメントディスプレイは数値表示の定番であり続けていますが、ディスプレイ技術のより広範なトレンドは、より統合的で多機能なソリューションに向かっています。ドットマトリックスOLEDおよびLCDディスプレイは、同様のサイズのパッケージで英数字およびグラフィカルな機能を提供します。しかしながら、極端なシンプルさ、信頼性、広い温度範囲、高輝度、および桁あたりの低コストを必要とするアプリケーションでは、LTD-6402JS-02のようなLED7セグメントディスプレイは依然として非常に重要です。このセグメント自体の進化は、効率の向上（mAあたりのより多くの光）、視野角の改善、パッケージサイズの縮小（SMDバージョン）、および色オプションの拡大に焦点を当てています。ここで見られるAlInGaPの使用は、従来技術に対する効率の大幅な向上を表しており、高性能の赤、オレンジ、黄色LEDの標準として残っています。