LTD-4708JG LEDディスプレイ データシート - 0.4インチ桁高 - AlInGaPグリーン - 順電圧2.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTD-4708JGは、明確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、2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LEDセグメントを使用して2桁の数字（0-9）を視覚的に表現することです。中核技術には、高効率な緑色光発光で知られる、不透明なGaAs基板上に成長させたAlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体材料が採用されています。本デバイスは、白色のセグメントマーキングを施したグレーのフェースプレートを特徴としており、様々な照明条件下でのコントラストと視認性を向上させています。

本ディスプレイはカソードコモンタイプに分類され、各桁のLEDのカソードが内部で接続されていることを意味します。この構成により、駆動回路でのマルチプレクシングが簡素化され、マイクロコントローラのI/Oピン数を削減しながら複数の桁を制御できます。その主な利点には、連続的で均一なセグメントによる優れた文字表示、高輝度と高コントラスト、異なる位置からの視認性を確保する広い視野角、LED技術に固有のソリッドステート信頼性が含まれます。パッケージはRoHS指令に準拠し、鉛フリーです。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 測光・光学特性

光学性能は、ディスプレイの機能性の中核です。セグメントあたり標準テスト電流1mAにおいて、平均光度は最小320µcdから代表値850µcdの範囲です。このパラメータは知覚される明るさを定義します。主波長（λd）は572nmに規定され、発光は可視スペクトルの緑色領域に確実に位置付けられます。ピーク発光波長（λp）は571nm、スペクトル線半値幅（Δλ）は15nmであり、比較的純粋で飽和した緑色を示しています。類似の光領域内におけるセグメント間の光度マッチングは2:1以内であることが保証されており、表示される文字全体の均一な明るさを確保します。非選択セグメントの不要な発光であるクロストークは、≤2.5%と規定されています。

2.2 電気的特性

電気的パラメータは、デバイスの動作限界と条件を定義します。セグメントあたりの順方向電圧（VF）は、順方向電流（IF）1mAにおいて代表値2.6V、最大2.6Vです。この値は電流制限回路の設計に極めて重要です。絶対最大定格は厳格な限界を設定します：セグメントあたりの連続順方向電流は25mAで、周囲温度25°C以上では0.28mA/°Cで直線的に減額されます。パルス条件下（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）では、ピーク順方向電流60mAが許容されます。セグメントあたりの最大逆電圧は5Vで、これは逆電流（IR、VR=5Vで最大100µA）のテストのみを意図しており、連続動作用ではありません。セグメントあたりの最大電力損失は70mWです。

3. 機械的・パッケージ情報

本ディスプレイの桁高は0.4インチ（10.0mm）です。パッケージ寸法は詳細図にて提供されています。主な機械的注意事項には以下が含まれます：全ての寸法はミリメートル単位で、一般公差は±0.25mm；ピン先端シフト公差は±0.4mm；推奨PCB穴径は1.0mm。外観仕様も定義されており、セグメント上の異物は≤10ミル、表面インク汚染は≤20ミル、曲がりは≤1/100、セグメント内の気泡は≤10ミルに制限されています。

4. ピン配置と内部回路

本デバイスは10ピン構成です。内部回路図は、各桁（桁1と桁2）用の2つのカソードコモンノードを示しています。セグメントAからGおよび小数点（D.P.）のアノードは、個別のピンに引き出されています。具体的なピン割り当ては以下の通りです：1（アノードC）、2（アノードD.P.）、3（アノードE）、4（カソードコモン 桁2）、5（アノードD）、6（アノードF）、7（アノードG）、8（アノードB）、9（カソードコモン 桁1）、10（アノードA）。この配置は、外部駆動回路を設計する上で不可欠です。

5. 絶対最大定格と動作条件

永久的な損傷を防ぐため、これらの定格を厳格に遵守する必要があります。本デバイスは周囲温度-35°Cから+105°Cの範囲で動作可能であり、同じ範囲で保管可能です。組立時の半田付けについては、シーティングプレーンから1/16インチ（約1.6mm）下で260°C、3秒間の条件が規定されています。組立中の最大温度定格を超えないように注意する必要があります。

6. 性能曲線分析

データシートには代表的な電気的・光学的特性曲線が参照されています。具体的なグラフ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、そのような曲線は通常、順方向電流（IF）と光度（IV）の関係を示し、最大定格まで電流が増加するに従って輝度がどのように増加するかを示します。また、順方向電圧（VF）対電流、および周囲温度による光度の変化を示す場合もあります。これらの曲線は、設計者が効率と寿命を維持しながら所望の輝度を得るための駆動電流を最適化し、高温時の性能減額を理解するために極めて重要です。

7. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

本ディスプレイは、コンパクトで明るく信頼性の高い数値インジケータを必要とするアプリケーションに適しています。一般的な用途には、試験・測定機器（マルチメータ、周波数カウンタ）、産業用制御パネル、民生家電（電子レンジ、オーブン、洗濯機）、自動車用ダッシュボード表示（アフターマーケットアクセサリ用）、POS端末などが含まれます。その高輝度と広視野角は、周囲光の強い環境にも適しています。

7.2 設計ガイドライン

本ディスプレイを組み込む際には、いくつかの要素を考慮する必要があります。電流制限：セグメントあたりの順方向電流を設定するため、各アノードまたはカソードラインに外部の電流制限抵抗が必須です。通常、必要な輝度と電力予算に応じて1-20mAの範囲で設定します。抵抗値は R = (Vcc - VF) / IF の式を用いて計算でき、VFは代表的な順方向電圧です。マルチプレクシング：2桁カソードコモンディスプレイの場合、マルチプレクシング駆動方式が最も効率的です。これは、一度に1桁のカソードコモンを（トランジスタスイッチを介して）順次有効にしながら、その桁の所望のセグメントに対して正しいアノードパターンを印加することを含みます。ちらつきを目視で確認できないようにするため、リフレッシュレートは十分に高く（通常>60Hz）する必要があります。PCBレイアウト：確実な半田付けのため、推奨穴径1.0mmに従ってください。セグメント電流に対して十分なトレース幅を確保してください。視野角：エンドユーザーにとって最適な視認性を確保するため、規定された視野角を考慮してディスプレイを配置してください。

8. 技術比較と差別化

従来の標準GaP（リン化ガリウム）グリーンLEDなどの技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより大きな輝度を実現します。不透明なGaAs基板の使用は、内部光散乱を低減することでコントラストを向上させます。グレーのフェースに白色セグメントという設計は、全面黒や全面グレーと比較してコントラストを高める選択です。専用の7セグメントパッケージであるため、個別LEDで数字を形成する場合と比較して、より統合され機械的に堅牢なソリューションを提供し、組立時間を節約し、一貫したセグメント配置を保証します。

9. よくある質問（FAQ）

Q: カソードコモン構成の目的は何ですか？

A: 複数の桁をマルチプレクシングするための回路設計を簡素化します。桁あたり14以上のセグメントそれぞれに別々のグランド接続が必要になる代わりに、桁ごとに1つだけ必要となり、必要な駆動ラインの数を大幅に削減します。

Q: 電流制限抵抗の値はどのように計算しますか？

A: オームの法則を使用します：R = (電源電圧 - LED順電圧) / 所望の順方向電流。電源5V、VF 2.6V、所望のIF 10mAの場合：R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240オーム。常に最も近い標準値を使用し、電力定格を確認してください。

Q: 電流制限なしの定電圧源でこのディスプレイを駆動できますか？

A: できません。LEDは電流駆動デバイスです。その順方向電圧には許容差があり、温度とともに低下します。VFを超える電圧源に直接接続すると過剰電流が流れ、セグメントを破損する可能性があります。直列抵抗または定電流ドライバが必須です。

Q: "光度でカテゴライズ"とはどういう意味ですか？

A: これは、デバイスが測定された発光出力に基づいてビニングまたは選別されていることを示します。これにより、設計者はアプリケーションに適した一貫した輝度レベルの部品を選択でき、均一性が重要な多桁ディスプレイにおいて特に重要です。

10. 実践的設計ケーススタディ

マイクロコントローラを使用した簡単な2桁カウンタを設計する場合を考えます。マイクロコントローラは、電流制限抵抗を介してセグメントアノード（A-GおよびDP）に接続された8本のI/Oピンを持ちます。さらに2本のI/Oピンが、2つのカソードコモンピン（桁1と桁2）に接続されたNPNトランジスタ（または類似のスイッチ）を制御します。ファームウェアはマルチプレクシングルーチンを実装します：桁1のトランジスタをオンにし、アノードポートに1桁目の値に対応するセグメントパターンを出力し、短い間隔（例：5ms）待機し、桁1のトランジスタをオフにします。次に、桁2のトランジスタをオンにし、2桁目のセグメントパターンを出力し、待機し、オフにします。このサイクルを連続的に繰り返します。タイミングは、セグメントあたりのピーク電流を超えず、平均電流が所望の輝度を満たすようにする必要があります。

11. 動作原理

本デバイスは、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。ダイオードのオン電圧（このAlInGaP材料では約2.05-2.6V）を超える順方向バイアス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、そこで再結合します。AlInGaP LEDでは、この再結合により、主に緑色光（約572nm）に対応する波長の光子の形でエネルギーが放出されます。アルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの特定の合金組成が、バンドギャップエネルギー、ひいては発光色を決定します。7セグメント構造は、基板上に複数のそのようなLEDチップをパターニングし、ボンディングワイヤで外部ピンに接続することで形成されます。

12. 技術トレンド

7セグメントLEDディスプレイは数値表示用の堅牢でコスト効率の高いソリューションとして残っていますが、より広範な表示技術の状況は進化しています。内蔵ドライバIC（例：TM1637互換モジュール）を備えたディスプレイなど、より高い統合化に向けた一般的なトレンドがあり、シンプルなシリアルプロトコル（I2C、SPI）を介して通信することでマイクロコントローラのリソース負荷を軽減します。材料の面では、AlInGaPが赤、オレンジ、アンバー、緑色に対して非常に効率的である一方、InGaN（窒化インジウムガリウム）技術が高輝度の青色、緑色、白色LEDを支配しています。英数字またはグラフィカルな機能を必要とするアプリケーションでは、ドットマトリクスLEDディスプレイやOLEDがますます一般的になっています。しかし、過酷な環境下でのシンプルで明るく低電力の数値インジケータには、LTD-4708JGのような個別の7セグメントLEDディスプレイが、信頼性、シンプルさ、性能の比類ない組み合わせを提供し続けています。