LTP-4823KF LEDディスプレイ データシート - 0.4インチ桁高 - AlInGaP 黄橙色 - 2.6V順電圧 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTP-4823KFは、2桁16セグメント英数字LEDディスプレイモジュールです。主な機能は、電子機器において英数字（文字と数字）を表示することです。中核技術として、AlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体材料を用いて黄橙色の発光を実現しています。このデバイスはコモンアノード構成に分類され、各桁のLEDのアノードが内部で接続されているため、マルチプレクシング駆動回路の設計が簡素化されます。表示面はグレー、セグメントは白色となっており、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。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このディスプレイの主な利点は、AlInGaP技術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、視認性が重要な用途に適しています。広い視野角により、様々な位置からでも読み取りやすさを保ちます。他の表示技術と比較して、固体構造により高い信頼性と長い動作寿命を実現しています。低消費電力は、バッテリー駆動または省エネルギーが求められる用途において大きな利点です。このディスプレイは、主に産業用制御パネル、試験・測定機器、POS端末、計器、明確で信頼性の高い数値または限定的な英数字表示を必要とするあらゆる組込みシステムをターゲットとしています。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、データシートに規定されている電気的および光学的パラメータについて、客観的かつ詳細な解釈を提供します。

2.1 測光・光学特性

主要な光学特性は、平均光度 (Iv)であり、単位はマイクロカンデラ（µcd）で測定されます。順電流（IF）1mAという標準試験条件下では、光度は最小500 µcdから代表値1300 µcdの範囲にあります。このパラメータは、セグメントの知覚される明るさを定義します。発光は、ピーク発光波長 (λp)611 nm、および主波長 (λd)605 nm（いずれもIF=20mAで測定）によって特徴付けられ、可視スペクトルの黄橙色領域に確実に位置します。スペクトル半値幅 (Δλ)は17 nmであり、発光のスペクトル純度を示しています。半値幅が狭いほど、一般に色飽和度が高いことを意味します。

2.2 電気的特性

主要な電気的パラメータは、セグメントあたり順電圧 (VF)です。駆動電流20mAにおいて、代表的な順電圧は2.6V（最小2.05V）です。この値は、LEDの電流制限回路を設計する上で極めて重要です。セグメントあたり逆電流 (IR)は、逆電圧（VR）5V印加時に最大100 µAと規定されており、オフ状態でのリーク電流を示します。光度マッチング比（類似発光領域内のセグメント間）は最大2:1です。これは、同じ条件下で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、表示の均一性を保証します。

2.3 絶対最大定格

これらの定格は、永久損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。セグメントあたり平均電力損失は70 mWを超えてはなりません。セグメントあたりピーク順電流は60 mAに制限され、セグメントあたり平均順電流は25°Cで25 mAと定格され、25°C以上では0.33 mA/°Cで直線的に減額されます。この減額は、高温環境における熱管理に不可欠です。最大セグメントあたり逆電圧は5Vです。デバイスは温度範囲-35°C から +105°C 内で動作および保管可能です。

3. ビニングシステムの説明

データシートには、光度のビン表が含まれています。ビニングは、LEDを測定された性能パラメータに基づいて選別（ビン分け）し、一貫性を確保する品質管理プロセスです。LTP-4823KFでは、LEDはIF=1mAで測定された平均光度に応じてビン（F, G, H, J, K）に分類されます。範囲は以下の通りです：F (321-500 µcd)、G (501-800 µcd)、H (801-1300 µcd)、J (1301-2100 µcd)、K (2101-3400 µcd)。これにより、設計者は用途に応じて特定の輝度レベルの部品を選択でき、複数のディスプレイ間の均一性を確保したり、設計の輝度要件に正確に合わせたりすることができます。

4. 性能曲線分析

具体的な曲線は提供されたテキストでは詳細に記述されていませんが、この種のデバイスに典型的な性能曲線には以下が含まれます：

• IV曲線（電流-電圧特性）：順電流と順電圧の関係を示します。非線形であり、ターンオン電圧（AlInGaPでは約2V）を超えると、電圧のわずかな増加で電流が急激に増加します。これは定電流駆動の必要性を強調しています。
• 光度 vs. 順電流：光出力が駆動電流とともにどのように増加するかを示します。ある範囲では一般的に線形ですが、非常に高い電流では熱や効率低下により飽和します。
• 光度 vs. 周囲温度：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。この曲線は、広い温度範囲で動作する用途において極めて重要です。
• スペクトル分布：相対強度と波長の関係を示すプロットで、約611 nmにピークを持つ発光スペクトルの形状を示します。

5. 機械的・パッケージ情報

LTP-4823KFは、標準的な2桁LEDディスプレイのフットプリントを持ちます。パッケージ寸法はミリメートル単位で提供されています。主な機械的注意事項として、特に指定がない限り全ての寸法公差は±0.25 mm、ピン先端位置ずれ公差は±0.4 mmです。デバイスは20ピンの単列構成です。内部回路図は、2つの16セグメント文字がコモンアノード構成であり、右側に小数点（D.P.）があることを示しています。ピン接続表には、各セグメント（A-U、D.P.、文字1および文字2のコモンアノード）のカソード接続が詳細にリストされています。ピン14は未接続（N.C.）と記載されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

データシートにははんだ付け条件が規定されています：デバイスは、はんだごて温度260°Cで3秒間、はんだごて先端をパッケージのシーティングプレーンから1/16インチ（約1.6 mm）下に配置して処理可能です。内部LEDチップおよびプラスチックパッケージへの損傷を防ぐため、組立時にこの最大温度定格を超えないことが極めて重要です。フローまたはリフローはんだ付けの場合は、スルーホール部品の標準プロファイルに従い、本体のピーク温度が最大保管温度105°Cを超えないように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、明確な2桁表示と時折のアルファベット表示を必要とするあらゆるデバイスに理想的です。一般的な用途には以下が含まれます：デジタルマルチメータ、周波数カウンタ、タイマー、プロセスコントローラ、医療機器（例：患者モニター）、家電製品（例：オーブン、サーモスタット）、自動車診断ツール。

7.2 設計上の考慮事項

• 駆動回路：コモンアノードディスプレイであるため、マルチプレクシング回路による駆動が最適です。マイクロコントローラは、セグメントカソード（電流制限抵抗を介して）に電流をシンクさせながら、各桁のコモンアノードピンを順次イネーブルにすることができます。
• 電流制限：常に各セグメントカソードまたはコモンアノード経路に直列抵抗を使用し、電流を所望の値（例：最大輝度で10-20 mA）に制限してください。抵抗値は R = (Vcc - Vf) / If の式を使用して計算します。ここで、Vfはデータシートの順電圧です。
• リフレッシュレート：2桁をマルチプレクシングする場合、目に見えるちらつきを避けるために、リフレッシュレートが十分に高い（通常 >60 Hz）ことを確認してください。
• 視野角：広い視野角を考慮してディスプレイを配置し、エンドユーザーの使いやすさを最大化してください。

8. 技術比較

赤色GaAsP LEDなどの旧来の技術と比較して、LTP-4823KFで使用されているAlInGaPは、はるかに高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより高い輝度を実現します。1桁ディスプレイと比較して、この2桁ユニットは基板スペースを節約し、組立を簡素化します。ドットマトリクスディスプレイと比較すると、16セグメントユニットはよりシンプルな駆動インターフェース（20ピン vs. マトリクスの場合はそれ以上）を提供しますが、英数字といくつかの記号に限定され、フルグラフィックスは表示できません。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 未接続ピン（ピン14）の目的は何ですか？

A: このピンは機械的に存在しますが、内部のどの部品にも電気的に接続されていません。はんだ付け時の機械的安定性のため、または類似デバイスのファミリー全体で標準的なピン配置フットプリントを維持するために含まれることがよくあります。

Q: 光度マッチング比2:1はどのように解釈すればよいですか？

A: これは均一性の仕様です。同一の駆動条件下で、任意の1つのセグメントの測定された光度が、同じディスプレイ上の他のいかなるセグメントの光度の2倍を超えてはならないことを意味します。これにより、すべての点灯セグメント間で一貫した見た目が保証されます。

Q: 5V電源でこのディスプレイを駆動できますか？

A: はい、ただし電流制限抵抗を使用する必要があります。20mAでの代表的なVfが2.6Vの場合、必要な抵抗値は R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 オームとなります。常に特定のロットの実際のVfを確認し、所望の電流を得るために抵抗値を調整してください。

10. 実用的な使用例

シナリオ：シンプルなデジタルタイマーの設計LTP-4823KFは、分と秒（MM:SS）を表示するのに最適です。マイクロコントローラはマルチプレクシングを介してディスプレイを制御します。1つのI/Oポートが18のセグメントカソード（トランジスタまたはドライバICを介して）を制御し、他の2つのI/Oピンが2つのコモンアノードを制御します。ファームウェアはセグメントデータを更新し、2桁を高速に切り替えます。高輝度により、明るい部屋でもタイマーが視認でき、低消費電力はデバイスがバッテリー駆動の場合に有利です。

11. 動作原理

このデバイスは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスの原理に基づいて動作します。LEDセグメントのアノードとカソード間に、ダイオードのターンオン電圧を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域（AlInGaP層）で再結合します。この再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。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、それが今度は発光の波長（色）、この場合は黄橙色を決定します。16のセグメントのそれぞれは、個々のLEDまたはLEDの組み合わせであり、これらのセグメントを選択的に点灯させることで、英数字文字を形成できます。

12. 技術トレンド

LTP-4823KFのような16セグメントディスプレイは特定の用途で関連性を保っていますが、情報表示におけるより広範なトレンドは、より高い集積度と柔軟性に向かっています。ドットマトリクスOLEDおよびLCDディスプレイはコスト競争力が高まり、完全な英数字およびグラフィック機能を提供しています。しかし、LEDセグメントディスプレイは、極限環境（広い温度範囲、高輝度）や、シンプルさ、信頼性、長寿命が最も重要である用途において利点を保持しています。基礎となるAlInGaP技術は、効率と寿命の改善が続いています。さらに、業界では、このデバイスがすでに無鉛パッケージで対応しているRoHSのような環境規制への適合とともに、さらに低い消費電力に向けた絶え間ない推進力があります。