LTD-5721AJS LEDディスプレイ データシート - 0.56インチ桁高 - AlInGaP イエロー - 順電圧2.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTD-5721AJSは、高性能で低消費電力の7セグメントLEDディスプレイモジュールです。主な機能は、電子機器において明瞭で明るい数値および限定的な英数字キャラクターの出力を提供することです。中核技術は、黄色～オレンジ～赤色スペクトルにおいて高効率と優れた色純度で知られるAluminium Indium Gallium Phosphide（AlInGaP）半導体材料に基づいています。この特定のデバイスは、主波長によって特徴付けられる黄色光を発します。ディスプレイはライトグレーの面と白いセグメントカラーを備えており、様々な照明条件下でのコントラストと視認性を大幅に向上させます。光束強度でカテゴライズされており、生産ロット間で一貫した輝度レベルを保証します。これは均一な視覚出力を必要とするアプリケーションにとって極めて重要です。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このディスプレイは、電力効率、信頼性、視覚的明瞭性が最も重要視されるアプリケーション向けに設計されています。セグメント動作電流が1mAという低電流要件は、携帯型計測器、ハンドヘルドメーター、民生電子機器、産業用制御パネルなどの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理想的です。高輝度と広い視野角により、表示情報は様々な角度から容易に読み取ることができ、パネル取り付け機器にとって重要な機能です。LED技術の固体信頼性は、可動部がなく長い動作寿命を提供し、機械的摩耗が懸念される過酷な環境にも適しています。連続的で均一なセグメントは優れたキャラクター外観に寄与し、クリーンでプロフェッショナルな外観を提供します。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、データシートに定義されている電気的および光学的仕様について、詳細かつ客観的な分析を提供します。これらのパラメータを理解することは、適切な回路設計とシステム統合に不可欠です。

2.1 測光および光学特性

主要な光学パラメータは、標準化された試験条件（通常、周囲温度25°C）で測定されます。平均光束強度（Iv）は、セグメントあたりの順方向電流（IF）1mAで駆動した場合、最小320 µcdから代表値700 µcdの範囲です。このパラメータは、発せられる光の知覚される明るさを定量化します。ピーク発光波長（λp）は588 nmであり、スペクトルパワー分布が最大となる波長を示します。主波長（λd）は587 nmであり、人間の目が発せられる光の色に最も一致すると知覚する単一波長です。スペクトル線半値幅（Δλ）は15 nmであり、発せられる光の帯域幅を記述します。半値幅が狭いほど、より単色性が高く純粋な色であることを示します。光束強度は、CIE明所視感度曲線を近似するセンサーとフィルターの組み合わせを使用して測定され、測定値が人間の視覚知覚と相関することを保証します。

2.2 電気的パラメータ

電気的特性は、駆動回路の動作境界と要件を定義します。セグメントあたり順電圧（VF）は、試験電流20mAにおいて、2.05V（最小）から2.6V（最大）の間です。これはLEDが導通しているときの両端の電圧降下です。設計者は駆動回路がこの電圧を供給できることを確認する必要があります。セグメントあたり逆電流（IR）は、逆電圧（VR）5Vが印加されたとき最大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。絶対最大定格を超えると永久損傷を引き起こす可能性があります。これらには、セグメントあたり最大電力損失40 mW、ピーク順電流60 mA（パルス条件下）、および連続順電流25 mA（25°C以上では0.33 mA/°Cの割合で直線的に減衰させる必要があります）が含まれます。最大逆電圧は5Vです。

2.3 熱的および環境定格

このデバイスの定格は、動作温度範囲-35°C から +85°C、および同じく保存温度範囲です。この広い範囲により、ほとんどの商業および産業環境での機能性が保証されます。はんだ付け温度仕様は組み立てにおいて重要です：デバイスは、実装面から1/16インチ（約1.6mm）下の点で、260°Cを3秒間耐えることができます。これは、LEDチップやパッケージへの熱損傷を防ぐためのリフローはんだ付けプロファイルの指針となります。

3. ビニングシステムの説明

データシートには、デバイスが光束強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、製造後のビニングまたは選別プロセスを意味します。この抜粋では特定のビンコードの詳細は提供されていませんが、このようなディスプレイの典型的なカテゴライズには、標準試験電流（例：1mAまたは20mA）で測定された光束強度に基づいてユニットをグループ化することが含まれます。これにより、単一の生産ロットまたは組立品内で、すべての桁の輝度が一致し、複数桁ディスプレイ全体での不均一な照明を防ぎます。設計者は、アプリケーションの一貫性要件を指定するために、特定のビニング構造とコードについてメーカーに確認する必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートは代表的な電気的/光学的特性曲線を参照しており、単一点の仕様を超えたデバイスの挙動を理解するために不可欠です。具体的なグラフは提供されたテキストには表示されていませんが、このようなLEDの標準的な曲線には通常以下が含まれます：相対光束強度 vs. 順電流（I-V曲線）：これは、しばしば準線形の方法で、電流の増加に伴って輝度がどのように増加するかを示し、低電流での効率を強調します。順電圧 vs. 順電流：この曲線は、電流制限回路または定電流ドライバの設計に不可欠です。相対光束強度 vs. 周囲温度：これは光出力の熱的減衰を示し、高温アプリケーションにおいて重要です。スペクトル分布：ピーク波長588 nmを中心とした、波長全体での相対パワーを示すグラフです。

5. 機械的およびパッケージ情報

デバイスは詳細なパッケージ寸法図（特に記載のない限り、すべての寸法はミリメートル単位で標準公差±0.25mm）とともに提示されています。この図はPCBフットプリント設計に不可欠であり、適切なフィットと位置合わせを保証します。ディスプレイの桁高は0.56インチ（14.22 mm）です。標準的な2桁、右側小数点構成で供給されます。パッケージには電気接続用の18ピンが含まれています。

5.1 ピン構成と極性識別

ピン接続表が提供されています。LTD-5721AJSはコモンアノードタイプのディスプレイです。これは、1桁内のすべてのセグメントのアノード端子が内部で接続されていることを意味します。桁1と桁2は別々のコモンアノードピン（それぞれピン14とピン13）を持ちます。各セグメント（AからG、および小数点）はそれぞれ個別のカソードピンを持ちます。セグメントを点灯させるには、対応するカソードを低い電圧（グランド）に接続し、その桁のコモンアノードを高い電圧（電源）に保持する必要があります。右側の小数点が含まれています。ピン1は明示的に接続なし（N.C.）とマークされています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

損傷を防ぐためにはんだ付け仕様の遵守が必須です。重要なパラメータは、実装面から1.6mm下で測定した、最大許容はんだ付け温度260°Cを3秒間です。これは、安全マージンを確保するために、部品本体でのピーク温度が250-255°Cを超えない可能性のある標準的な無鉛リフロープロファイルに相当します。取り扱い中は標準的なESD（静電気放電）予防策を講じる必要があります。保存については、乾燥環境で指定された範囲-35°Cから+85°Cを維持する必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 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、以下のような幅広いアプリケーションに完全に適しています：試験・計測機器：デジタルマルチメータ、オシロスコープ、周波数カウンター。産業制御：プロセスインジケータ、タイマー表示、制御パネル表示。：2桁は別々のコモンアノードを持つため、容易にマルチプレクシングできます。これには、一度に1桁のアノ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カソードラインに提示することが含まれます。マルチプレクシングにより、必要なドライバピン数を削減し、総消費電力を低減できます。：オーディオ機器表示、家電制御。医療機器：携帯型モニター、診断機器。自動車アフターマーケット：ゲージおよび計器。

7.2 設計上の考慮事項

駆動回路：各セグメントカソードに対して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。計算では順電圧（VF）と希望電流（IF）を考慮する必要があります。低電力動作のため、データシートに従いセグメントあたり1-5mAでの駆動が可能です。マルチプレクシング: Since the two digits have separate common anodes, they can be easily multiplexed. This involves sequentially enabling one digit's anode at a time while presenting the segment data for that digit on the cathode lines. Multiplexing reduces the required number of driver pins and can lower total power consumption.視野角：広い視野角により、柔軟なパネル取り付けが可能です。輝度マッチング：複数のユニット間で一貫した輝度がアプリケーションにとって重要な場合は、強度ビニングを指定してください。

8. 技術比較と差別化

従来の標準的な赤色GaAsP LEDなどの古い技術と比較して、AlInGaPベースのLTD-5721AJSは著しく高い発光効率を提供し、同じ電流でより高い輝度、またはより低い電流で同等の輝度を実現します。黄色は暗い背景に対して優れたコントラストを提供し、高い視認性のためにしばしば選択されます。低電流能力（1mAまで）は、より高い駆動電流を必要とするディスプレイとの重要な差別化要因であり、携帯機器でのバッテリー寿命の延長を可能にします。光束強度のカテゴライズは、そのような選別のないディスプレイよりも視覚的一貫性を必要とするアプリケーションで利点を提供します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このディスプレイを3.3Vマイクロコントローラで駆動できますか？A: はい。最大順電圧は2.6Vです。直列電流制限抵抗を使用する場合、3.3V電源は電流を確実に制御するのに十分なヘッドルーム（3.3V - 2.6V = 0.7V）を提供します。

Q: 光束強度マッチング比2:1の目的は何ですか？A: この比率（Iv-m）は、単一デバイス内で、どのセグメントの光束強度も最も明るいセグメントの強度の半分未満にならないことを示します。これは1桁内の均一性を保証します。

Q: コモンアノードディスプレイとして接続するにはどうすればよいですか？A: コモンアノードピンを正の供給電圧に接続します（マルチプレクシングする場合はドライバトランジスタを介して）。各セグメントカソードピンを、セグメントを点灯させるために低く引く電流シンク（例：十分な電流容量を持つマイクロコントローラI/OピンまたはドライバIC）に接続します。

10. 実践的設計事例

5V電源で動作し、マイクロコントローラで制御される簡単な2桁カウンターを設計することを考えます。マイクロコントローラのI/OピンはLEDに十分な電流を供給/吸収できません。したがって、74HC595シフトレジスタや専用LEDドライバ（例：MAX7219）などのドライバICがカソードの電流シンクとして使用されます。2つのNPNトランジスタ（例：2N3904）が、マルチプレクシングのためにマイクロコントローラ制御下で5V電源をコモンアノード（桁1および桁2）に切り替えるために使用されます。電流制限抵抗はカソードラインに配置されます。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算されます：R = (Vcc - VF - Vce_sat) / IF。Vcc=5V、VF=2.2V（代表値）、ドライバのVce_sat ~0.2V、希望IF=5mAと仮定すると：R = (5 - 2.2 - 0.2) / 0.005 = 520 オーム。標準的な510または560オームの抵抗が適しています。マイクロコントローラファームウェアは、セグメントデータを同期して更新しながら、高速（例：各100Hz）で桁1と桁2を交互に有効にし、両方の桁が常時点灯しているかのような錯覚を作り出します。

11. 技術原理紹介

このディスプレイのLEDチップは、不透明なGaAs（ガリウムヒ素）基板上にエピタキシャル成長させたAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）から作製されています。p-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。AlInGaPでは、この再結合によりエネルギーが主に黄色～オレンジ～赤色スペクトル（黄色の場合約587-590 nm）の光子として放出されます。不透明な基板は、生成された光の多くをチップの上部に向かわせるのに役立ち、一部の古い設計と比較して外部量子効率を向上させます。7セグメント形式は、複数のそのようなLEDチップ（または複数の電気的に絶縁された接合を持つ単一チップ）を7本のバー（セグメント）と小数点のパターンに配置することで作成されます。これらのセグメントを選択的に通電することにより、数字（0-9）といくつかの文字を形成できます。

12. 技術トレンド

AlInGaPは高効率の赤色、オレンジ色、黄色LEDの主要技術であり続けていますが、より広範なディスプレイ技術の状況は進化しています。7セグメントアプリケーションでは、超低電力IoTおよびウェアラブルデバイスをサポートするため、さらに低い動作電流と電圧に向かう傾向が続いています。また、ドライバIC、時にはマイクロコントローラを同じパッケージに組み込んだディスプレイなど、より高い統合に向けた動きもあり、設計を簡素化しています。材料の面では、AlInGaPは成熟していますが、ペロブスカイトLEDやその他の新しい半導体の研究は将来の代替手段を提供する可能性があります。しかし、信頼性、特定の色度、およびコスト効率を必要とする標準的なインジケータおよび数値表示アプリケーションでは、LTD-5721AJSのようなAlInGaPベースのディスプレイは、当面の間普及し続けると予想されます。