LTD-4708JS LEDディスプレイ データシート - 0.4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-4708JS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、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）を視覚的に表示することです。中核技術には、黄色光を発光させるためのアルミニウム・インジウム・ガリウム・リン（AlInGaP）半導体材料が採用されています。この材料系は、黄・橙・赤スペクトルにおいて高い効率と優れた色純度で知られています。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ます。光束強度に基づいて分類されており、複数ユニットを組み合わせるアプリケーションにおいて均一な外観を実現するため、生産ロット間で一貫した輝度レベルが保証されています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

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をなします。セグメントあたり1mAの標準テスト電流において、平均光束強度は最小200μcdから代表値650μcdの範囲にあります。ピーク発光波長（λp）は代表値588nm、主波長（λd）は587nmであり、出力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15nmであり、比較的狭い帯域幅と良好な色飽和度を示しています。セグメント間の光束強度マッチング比は最大2:1と規定されており、1桁内の全セグメントで均一な輝度を確保する上で極めて重要です。

2.2 電気的・熱的パラメータ

電気的特性として、各LEDセグメントの順方向電圧（VF）は、駆動電流20mAにおいて2.05Vから2.6Vの範囲です。絶対最大定格は動作限界を定義しており：セグメントあたりの連続順方向電流は25℃で25mAであり、周囲温度の上昇に伴い0.33mA/℃で直線的に低下します。パルス条件下（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）で許容されるピーク順方向電流は60mAです。セグメントあたりの最大許容損失は70mWです。本デバイスはセグメントあたり最大5Vの逆電圧に耐え、この電圧における逆電流（IR）は100μA未満です。動作・保管温度範囲は-35℃から+85℃と規定されており、産業用および民生用環境における堅牢性を示しています。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、本デバイスが光束強度で分類されていると示しています。これは、製造後のビニング（選別）プロセスを意味します。LEDは通常、光束強度や順方向電圧などの主要パラメータに基づいてテストされ、グループ（ビン）分けされ、一貫性を確保します。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、このようなシステムにより設計者は輝度が厳密に一致する部品を選択でき、アレイ内の桁間やセグメント間で目立つばらつきを防ぐことができます。これは最終製品における美的・機能的な均一性にとって極めて重要です。

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います。提供されたテキストでは特定のグラフは詳細に示されていませんが、このような曲線は通常、順方向電流（IF）と光束強度（IV）の関係、順方向電圧（VF）と温度の関係、および光の角度分布（視野角パターン）を示します。これらの曲線は、設計者がLEDの非線形動作を理解するために不可欠です。例えば、IV曲線は光出力が電流とともに増加するが、高電流では飽和する可能性があることを示します。温度による定格低下曲線は、寿命と安定した性能を確保するための熱設計において極めて重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

パッケージ図（参照はされているが詳細は示されていない）は、ディスプレイの物理的寸法を提供します。主要な仕様は0.4インチ（10.0mm）の桁高です。特に断りのない限り、全ての寸法は標準公差±0.25mmでミリメートル単位で提供されます。この情報はPCBフットプリント設計および製品筐体内へのディスプレイの正確な収容を確保するために重要です。

5.2 ピン配置と極性

本デバイスは10ピン構成です。デュプレックス・コモンカソード構造を採用しており、つまり2つの独立したコモンカソードピン（各桁用に1つずつ、ピン4と9）があります。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接続されています。具体的なピン配列は以下の通りです：1(C), 2(D.P.), 3(E), 4(桁2カソード), 5(D), 6(F), 7(G), 8(B), 9(桁1カソード), 10(A)。回路組立時の逆バイアス損傷を防ぐため、カソードとアノードのピンを正しく識別することが不可欠です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

絶対最大定格には、重要なはんだ付けパラメータが含まれています：本デバイスは、実装面から1.6mm（1/16インチ）下で測定した場合、最大260℃のはんだ温度に最大3秒間耐えることができます。このガイドラインは、フローはんだ付けまたは手はんだ付けプロセスを想定しています。リフローはんだ付けの場合は、この制限を下回るピーク温度と制御された昇温速度を持つプロファイルを使用する必要があります。高温への長時間の曝露は、内部のワイヤーボンディング、LEDチップ、またはプラスチックパッケージを損傷する可能性があります。

7. アプリケーション推奨事項

7.1 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、コンパクトで低消費電力の数値表示器を必要とする幅広いアプリケーションに適しています。一般的な用途には、計器パネル（例：マルチメータ、周波数カウンタ）、民生家電（電子レンジ、洗濯機、サーモスタット）、産業用制御表示、および携帯型電子機器が含まれます。高輝度と広視野角により、薄暗い環境から明るい環境下でも読み取りやすくなっています。

7.2 設計上の考慮点

電流制限：所望の輝度を設定し、最大連続順方向電流を超えないようにするため、各セグメントアノードまたはコモンカソードラインに外部の電流制限抵抗が必須です。抵抗値は、電源電圧（Vcc）、LED順方向電圧（VF ~最大2.6V）、および所望の順方向電流（例：10-20mA）に基づいて計算されます。
マルチプレクシング：コモンカソード構造は、マルチプレックス駆動回路に理想的です。一方のカソード（桁）を高周波数（通常>100Hz）で順次有効にしながら、アノードに適切なセグメントデータを供給することにより、スタティック駆動と比較して少ないI/Oピン数で2桁を制御できます。これにより平均消費電力も低減されます。
視野角：広い視野角は利点ですが、機械設計時にディスプレイの最適視野円錐とユーザーの予想視線を一致させるよう考慮する必要があります。

8. 技術比較と差別化

従来のGaAsPやGaP 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、同じ入力電流に対してより大きな輝度を実現します。生成される黄色はより飽和度が高く純粋です。1桁ディスプレイと比較して、この2桁ユニットはPCBスペースを節約し、組立を簡素化します。光束強度による分類（ビニング）は、非ビニング部品との重要な差別化要因であり、設計者にプロフェッショナルグレード製品に不可欠な予測可能な性能を提供します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 5V電源でセグメントを15mAで駆動する場合、どの抵抗値を使用すべきですか？
A: オームの法則を使用します：R = (Vcc - VF) / IF。代表的なVFを2.3Vと仮定すると、R = (5V - 2.3V) / 0.015A ≈ 180Ω。安全設計のためには、データシートの最大VF（2.6V）を使用してください：R = (5V - 2.6V) / 0.015A ≈ 160Ω。標準の150Ωまたは180Ω抵抗が適切であり、抵抗での実際の消費電力を確認してください。
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: できません。マイクロコントローラのピンは通常、必要な電流（セグメントあたり最大25mA、1桁の複数セグメントではさらに多くなる可能性あり）を供給または吸収できません。十分な電流を供給し、マルチプレクシングを実装するために、トランジスタドライバ（コモンカソード切り替え用）および/または専用LEDドライバICを使用する必要があります。
Q: ピーク順方向電流定格の目的は何ですか？
A: この定格により、DC定格よりも高い短時間の電流パルスが可能になります。これは、マルチプレックス回路で各桁の短い点灯時間中に高いピーク輝度を達成するために使用できます。時間平均電流は依然として連続定格限界内に収める必要があります。

10. 実践的な設計・使用例

簡単な2桁カウンタを設計する場合を考えます。回路は、カウントシーケンスを生成するマイクロコントローラを含みます。2つのNPNトランジスタ（またはデュアルトランジスタアレイ）を使用して、別々のマイクロコントローラGPIO（オープンドレインまたはオープンコレクタモードに設定）によって制御されるコモンカソードピン（桁1および2）を介して電流を吸収します。7つのセグメントアノード（A-G）は、個々の電流制限抵抗（例：150Ω）を介して他のGPIOに接続されます。ファームウェアはマルチプレクシングを実装します：桁1用のトランジスタをオンにし、1桁目の値に必要なセグメントを点灯するようGPIOを設定し、数ミリ秒待機し、次に桁1をオフにし、桁2をオンにし、2桁目の値に必要なセグメントを設定し、これを繰り返します。このサイクルにより、両方の桁が連続して点灯しているように知覚されます。

11. 動作原理の紹介

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。ダイオードの閾値電圧（AlInGaPの場合約2V）を超える順方向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ます。それらの再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。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ます。この場合は黄色スペクトルで発光するように設計されたAlInGaPです。7つのセグメント（小数点を含む）のそれぞれには、これらの微小なLEDチップが1つ以上含まれています。コモンカソード構成は、1桁内の全てのLEDのカソード（負極端子）が内部で接続されていることを意味し、単一のスイッチによってその桁全体を有効または無効にすることができます。

12. 技術動向と背景

AlInGaP技術は、赤、橙、黄光用の従来のLED材料に対する大きな進歩を表しています。より高い効率と優れた温度安定性を提供します。このデータシートは個別部品向けですが、ディスプレイ技術のトレンドは、内蔵ドライバとシリアルインターフェース（I2C、SPI）を備えた多桁モジュールなど、より高い集積化に向かっています。さらに、黄色インジケータについては、蛍光体変換白色LEDやより広いスペクトルをカバーする直接発光InGaNベースのLEDが使用されることもあります。しかし、純粋で効率的な黄色光とシンプルな直接駆動を必要とするアプリケーションでは、AlInGaPは依然として関連性が高く信頼性の高い選択肢です。ここで議論されたマルチプレクシング、電流制限、熱管理の原理は基本的なものであり、様々なLEDベースの表示技術に広く適用されます。