LTC-2621JR LEDディスプレイ データシート - 0.28インチ桁高 - スーパーレッド色 - 順電圧2.6V - 低消費電力 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTC-2621JRは、コンパクトな2桁7セグメント発光ダイオード（LED）ディスプレイモジュールです。主な機能は、様々な電子機器や計測器において、明確で読みやすい数値出力を提供することです。中核技術はAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料に基づいており、高発光効率でスーパーレッド色を生成するように設計されています。このデバイスは低電流動作が特徴であり、消費電力を最小限に抑えることが重要な電池駆動または省エネルギーを重視するアプリケーションに適しています。ディスプレイはグレーの面と白いセグメント色を特徴としており、様々な照明条件下でのコントラストと可読性を向上させます。

1.1 中核的利点

• 低電力要件：非常に低い順電流（1 mA程度）でも効果的に駆動できるように設計されたセグメントにより、動作が可能です。これにより、システム全体の消費電力を大幅に削減します。
• 高輝度 & 高コントラスト：AlInGaP技術を活用して高い光度を実現し、優れた視認性を確保します。グレー面/白セグメントの設計は、コントラスト比をさらに向上させます。
• 優れた文字表示：連続的で均一なセグメント（桁高0.28インチ/7.0 mm）により、一貫性がありプロフェッショナルな外観の数値文字を実現します。
• 広視野角：広範囲の角度から明確な視認性を提供し、ユーザーインターフェースにとって不可欠です。
• ソリッドステートの信頼性：LEDベースのデバイスとして、機械式や他の表示技術と比較して、長い動作寿命、耐衝撃性、信頼性を提供します。
• 光度による選別：デバイスは光出力に基づいてビニング（選別）または分類されており、複数のディスプレイ間で均一な輝度を必要とするアプリケーションでの一貫性を向上させます。

2. 技術パラメータ詳細分析

このセクションでは、データシートに規定されている主要な電気的および光学的パラメータについて、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、適切な回路設計と最適な表示性能の確保に不可欠です。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの限界を超える動作は保証されておらず、避けるべきです。

• セグメントあたりの電力損失：最大70 mW。この限界は、LEDチップの放熱能力によって決まります。これを超えると、熱暴走や故障を引き起こす可能性があります。
• セグメントあたりのピーク順電流：最大100 mA、ただしパルス条件（デューティ比1/10、パルス幅0.1 ms）でのみ有効です。この定格は、マルチプレクシングや短時間のオーバードライブシナリオ用であり、連続DC動作用ではありません。
• セグメントあたりの連続順電流：25°C時で最大25 mA。この電流は、周囲温度（Ta）が25°Cを超えて上昇すると、0.33 mA/°Cで直線的に低下（デレーティング）します。例えば、85°Cでは、許容される最大連続電流は約：25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = ~5.2 mAとなります。このデレーティングは熱管理において重要です。
• セグメントあたりの逆電圧：最大5 V。LEDは逆方向破壊電圧が低いです。これより大きい逆電圧を印加すると、PN接合の即時的かつ致命的な故障を引き起こす可能性があります。
• 動作 & 保管温度範囲：-35°C から +85°C。このデバイスは産業用温度範囲に対応しています。
• はんだ付け温度：最大260°C、最大3秒間（実装面から1.6 mm下で測定）。これは、プラスチックパッケージや内部ワイヤーボンドへの損傷を防ぐための標準的なリフローはんだ付けプロファイルのガイドラインです。

2.2 電気的 & 光学的特性

これらは、Ta=25°Cで測定された代表的な動作パラメータです。設計者は回路計算にこれらの値を使用すべきです。

• 平均光度（I_V）：I_F= 1 mA時、200 μcd（最小）、600 μcd（代表値）。これは、推奨される低電流動作点における主要な輝度パラメータです。広い範囲（200-600）は、デバイスがビニングされていることを示しています。設計者はこのばらつきを考慮に入れるか、一貫した輝度のために特定のビンを指定する必要があります。
• ピーク発光波長（λ_p）：I_F= 20 mA時、639 nm（代表値）。これは、光出力が最大となる波長です。これがスーパーレッド色を定義します。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：I_F= 20 mA時、20 nm（代表値）。これは、発光のスペクトル純度または帯域幅を測定します。20 nmという値はAlInGaP赤色LEDでは典型的であり、比較的純粋な色を示しています。
• 主波長（λ_d）：I_F= 20 mA時、631 nm（代表値）。これは、人間の目がLEDの色に最も一致すると知覚する単一波長です。ピーク波長よりわずかに短いです。
• セグメントあたりの順方向電圧（V_F）：I_F= 20 mA時、2.0 V（最小）、2.6 V（代表値）。これは、LEDが導通しているときの両端の電圧降下です。直列抵抗値の計算に重要です。代表的な2.6Vは、標準的なGaAsP赤色LEDよりも高く、AlInGaP技術の特徴です。
• セグメントあたりの逆方向電流（I_R）：V_R= 5 V時、最大100 μA。これは、LEDが最大定格で逆バイアスされたときに流れる小さなリーク電流です。
• 光度マッチング比（I_V-m）：最大2:1。これは、単一デバイス内またはデバイス間で、最も明るいセグメントと最も暗いセグメントの間で許容される最大比率を指定します。2:1の比率は、最も暗いセグメントが最も明るいセグメントの半分以上の明るさであることを意味し、均一性を確保します。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、デバイスが光度で分類されていると示しています。これはビニングプロセスを指します。

• 光度ビニング：製造後、LEDは標準テスト電流（例：1 mAまたは20 mA）での測定された光出力に基づいて、異なるビンにテストおよび選別されます。LTC-2621JRのI_V範囲（200-600 μcd）は、おそらく複数のビンを含んでいます。多桁または多ユニットのアプリケーションで同じビンからのLEDを使用することで、ディスプレイ全体で一貫した輝度が確保され、製品の美的感覚と可読性にとって重要です。設計者は、発注時に特定の強度ビンコードを指定できることがよくあります。
• 順方向電圧ビニング：この部品については明示的に言及されていませんが、電圧ビニングも一般的です。類似のV_Fを持つLEDをグループ化することで、特に並列またはマルチプレクス構成において、よりシンプルで均一な電流制限ネットワークの設計に役立ちます。

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います。具体的なグラフは本文には提供されていませんが、その典型的な内容と重要性を推測できます。

• 相対光度 vs. 順電流（I_V/ I_F曲線）：このグラフは、光出力が電流とともにどのように増加するかを示します。LEDの場合、低電流では一般的に線形関係にありますが、高電流では熱効果により飽和する可能性があります。この曲線は、非常に低い電流（1 mA）でのデバイスの使用可能性を確認します。
• 順方向電圧 vs. 順電流（V_F/ I_F曲線）：この指数関数的な曲線は、LEDの動的抵抗を決定し、定電流ドライバを設計するために重要です。これは、V_FがI_F.
• とともに増加することを示しています。相対光度 vs. 周囲温度：
• この曲線は、光出力の熱的デレーティングを示します。AlInGaP LEDの場合、光度は一般的に温度が上昇すると減少します。これは、高温環境で動作するアプリケーションにおける重要な考慮事項です。スペクトル分布：

波長全体での相対的な光出力を示すグラフで、639 nmを中心に約20 nmの半値幅を持ちます。これが色特性を定義します。

5. 機械的 & パッケージ情報

• LTC-2621JRは、標準的な2桁7セグメントLEDパッケージです。桁高：
• 0.28インチ（7.0 mm）。パッケージ寸法：
• データシートには詳細な寸法図が含まれています（ここでは再現しません）。主要な公差は±0.25 mm（0.01インチ）であり、この種の部品では標準的です。設計者は、PCBフットプリント設計およびパネル切り抜きにこれらの寸法を使用する必要があります。ピン配置：
  • このデバイスは16ピン構成です（一部のピンは未接続またはピンなし）。マルチプレックス・コモンアノードタイプです。ピンアウトは以下の通りです：
  • コモンアノード：ピン2（桁1）、5（桁2）、8（桁3）、13（L1、L2、L3）。
  • セグメントカソード：ピン1（D）、3（D.P.）、4（E）、6（C、L3）、7（G）、12（B、L2）、15（A、L1）、16（F）。
• ピン9、10、11、14は未接続またはピンなしとして記載されています。内部回路図：
• データシートは内部の電気的接続を示しています。これはコモンアノード・マルチプレックス構造を確認しています：特定の桁（およびオプションのLED L1-L3）のすべてのアノードは内部で接続されており、各セグメントのカソードは別々です。これにより、一組のセグメントドライバのみを使用して、3桁を順次（マルチプレックス）制御することが可能になります。極性識別：

パッケージには、ピン1を識別するための物理的なマーカー（ドット、切り欠き、または面取りエッジ）がある可能性があります。はんだ付けおよび動作中の損傷を防ぐために、正しい向きが不可欠です。

6. はんだ付け & 実装ガイドライン

• これらのガイドラインに従うことは、PCB実装プロセス中の熱損傷を防ぐために必要です。リフローはんだ付けプロファイル：
• 推奨される最大条件は、ピーク温度260°C、最大3秒間です。これは、パッケージの実装面から1.6 mm（1/16インチ）下（つまり、PCB上）で測定されます。標準的な無鉛リフロープロファイルは通常この限界内に収まりますが、液相線以上の時間（TAL）は制御されるべきです。手はんだ付け：<手はんだ付けが必要な場合は、温度制御されたはんだごてを使用すべきです。ピンあたりの接触時間は最小限（通常
• 3秒）に抑え、はんだごてとパッケージ本体の間のリードにヒートシンク（例：ピンセット）を使用することができます。洗浄：
• LEDのプラスチックレンズ材料と互換性のある洗浄剤のみを使用し、曇りや化学的損傷を避けてください。保管条件：

指定された温度範囲（-35°C から +85°C）内の乾燥した静電気防止環境で保管してください。湿気に敏感なデバイスは、使用前にベーキングしない場合は、乾燥剤を入れた密閉袋で保管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携帯型民生電子機器：
• デジタルマルチメータ、ハンドヘルド試験機器、コンパクトオーディオプレーヤー、フィットネストラッカーなど、低消費電力が最も重要である分野。産業用計測器：
• パネルメータ、プロセスコントローラ、タイマー表示、センサー読み出しなど、信頼性と広い温度動作範囲が要求される分野。自動車アフターマーケットディスプレイ：
• 車内用補助計器（電圧計、時計）など、ただし環境シーリングが必要な場合があります。家電製品：
• 電子レンジ、コーヒーメーカー、サーモスタットなどの表示。教育用キット：

マルチプレックスディスプレイやマイクロコントローラインターフェースを含む電子工学学習プロジェクトに理想的です。

• 7.2 設計上の考慮事項電流制限：_{各セグメントカソードライン（または定電流ドライバ）には、常に直列の電流制限抵抗を使用してください。抵抗値は次の式で計算されます：R = (V}電源_F- V_{- V}ドライバ降下_F) / I_F。5V電源、V_Fが2.6V、希望するI_Fが10 mAの場合：R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω。保守的な設計のためには、データシートの最大V
• を使用してください。マルチプレクシング駆動：
• これはコモンアノード・マルチプレックスディスプレイであるため、マイクロコントローラまたはドライバICは、カソードラインに対応するセグメントパターンを出力しながら、各桁のコモンアノード（ピン2、5、8）を順次有効にする必要があります。リフレッシュレートは、目に見えるちらつきを避けるために十分に高く（>60 Hz）なければなりません。マルチプレクシング時のピーク電流：
• N桁をマルチプレクシングする場合、ON時間中のセグメントあたりの瞬時電流は、通常、希望する平均電流のN倍になります。セグメントあたり平均3 mAで3桁マルチプレクシングする場合、ピーク電流は約9 mAになります。これは絶対最大定格（連続25 mA、パルス100 mA）に対して確認する必要があります。視野角：
• 広い視野角を考慮してディスプレイを配置し、エンドユーザーにとって最適な可読性を確保してください。ESD保護：

LEDは静電気放電に敏感です。組み立て中は標準的なESD取り扱い手順を実施してください。

8. 技術比較 & 差別化

• LTC-2621JRは、特定の技術的選択を通じて市場で差別化を図っています。AlInGaP vs. 従来のGaAsP/GaP：
• 古い赤色LEDはGaAsPまたはGaP基板を使用しており、効率が低く、よりオレンジがかった赤色光を生成していました。AlInGaP技術は、大幅に高い発光効率（mAあたりの光出力が多い）、より良い色純度（約631-639 nmの鮮やかな赤色）、優れた温度安定性を提供します。これは、より低い消費電力またはより長いバッテリー寿命で、より明るいディスプレイを実現します。低電流最適化：
• 多くの7セグメントディスプレイは20 mAで特性評価されています。LTC-2621JRは、非常に低い電流（代表値1 mA）での優れた性能のために明示的にテストおよび選別されており、超低電力設計のための専門部品となっています。グレー面/白セグメント：

この美的選択は、ディスプレイがオフのときのコントラスト（黒/グレーの外観）を改善し、点灯時のセグメントの明確さを向上させます（すべて黒またはすべてグレーのパッケージと比較して）。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 レベルシフタなしで3.3Vマイクロコントローラでこのディスプレイを駆動できますか？_Fはい、通常可能です。代表的な順方向電圧（V_F）は20 mA時で2.6Vです。より低い駆動電流（例：5-10 mA）では、V_Fはわずかに低くなります（例：2.4V）。3.3VのGPIOピンは、直列抵抗を介して電流をシンクすることで、セグメントを点灯させることができます。計算：V

が2.4VでGPIOピンが5 mAをシンクする場合、抵抗値は(3.3V - 2.4V) / 0.005A = 180 Ωとなります。マイクロコントローラの総シンク電流能力を超えないようにしてください。

9.2 なぜ光度は範囲（200-600 μcd）で与えられているのですか？一貫した輝度を確保するにはどうすればよいですか？

この範囲はビニングのばらつきを表しています。一貫性を確保するには、2つのオプションがあります：1) 回路を全範囲で適切に動作するように設計する（例：最小200 μcdでも可読性を確保する）。2) 生産用部品を発注する際に、より狭い光度ビンコードを指定し、バッチ内のすべてのユニットが同様の出力を持つようにする。メーカーの完全なビニング文書を参照してください。

9.3 一部のカソードで言及されているL1、L2、L3接続の目的は何ですか？

これらは、オプションの独立したLEDインジケータ（おそらく小さな点やアイコン）への接続であり、同じパッケージの一部ですが、7セグメント桁とは電気的に独立しています。これらはコモンアノード（ピン13）を共有しますが、個別のカソード（ピン15/L1、12/L2、6/L3）を持ちます。コロン、他の桁の小数点、またはステータスインジケータなどの記号に使用できます。

9.4 ディスプレイ設計の消費電力をどのように計算しますか？_{N桁のマルチプレックス設計で、桁あたり平均Mセグメントが点灯し、セグメントピーク電流I}ピーク_{の場合、近似平均電力は：P}平均_{≈ N * (M / 7) * I}ピーク_F* V_{* (1/N) = (M / 7) * I}ピーク_F* V_{です。(1/N)の係数はマルチプレクシングのデューティサイクルに由来します。例：88.8を表示（M=7セグメント）、I}ピーク_F=10 mA、V_{=2.6Vの場合：P}平均

≈ (7/7) * 0.01 * 2.6 = 0.026 W、つまり3桁ディスプレイ全体で26 mWです。

10. 設計事例研究シナリオ：

• 低電力、3桁の電池駆動デジタル温度計の設計。マイクロコントローラ：
• 3.3Vで動作し、10 mAをシンクできるGPIOピンを備えた低電力MCU。駆動方法：
• マルチプレクシング。3つのGPIOピンは、小さなNPNトランジスタまたはMOSFET（セグメント電流の合計を処理するため）を介してコモンアノード（桁1、2、3）を駆動する出力として構成されます。他の7つのGPIOピンは、電流制限抵抗を介してセグメントカソードを駆動します。電流設定：_F良好な視認性と長いバッテリー寿命のために、平均セグメント電流を2 mAに設定します。3桁マルチプレクシングでは、セグメントあたりのピーク電流は約6 mAになります。V
• = 2.5V（6 mA時推定）、ドライバ飽和電圧0.2Vを使用すると、直列抵抗値は：R = (3.3V - 2.5V - 0.2V) / 0.006A ≈ 100 Ωです。ソフトウェア：
• MCUタイマーは180 Hz（桁あたり60 Hz * 3桁）で割り込みをトリガーします。割り込みサービスルーチンでは、前の桁のアノードをオフにし、次の桁のセグメントパターンを更新し、新しい桁のアノードをオンにします。結果：

ディスプレイは15 mW未満を消費し、ちらつきのない可読性を提供し、LTC-2621JRの最適化された低電流性能を活用してバッテリー稼働時間を最大化します。

11. 技術原理紹介

LTC-2621JRは、固体照明技術に基づいています。各セグメントには、1つ以上のAlInGaP LEDチップが含まれています。ダイオードの閾値を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP層の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが直接発光の波長（色）を定義します—この場合は約639 nmの赤色です。光はチップの上面から放出され、プラスチックパッケージレンズによって整形されて均一なセグメントを形成します。コモンアノード・マルチプレックス構成は内部配線方式であり、必要な外部ドライバピンの数を（7セグメント + 1 DP）* 3桁 = 24から、7セグメントライン + 3桁ライン = 10（オプションLED用に数本追加）に減らし、マイクロコントローラとのインターフェースをはるかに実用的にします。

12. 技術トレンド