LTD-322KD-31 LEDディスプレイ データシート - 0.3インチ桁高 - ハイパーレッド - 順電圧2.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTD-322KD-31は、数値表示用途向けに設計された2桁7セグメントLEDディスプレイモジュールです。桁高0.3インチ（7.62 mm）を特徴とし、様々な電子機器に適した明瞭で読みやすい文字表示を実現します。本デバイスは、高輝度かつ優れた色純度を特徴とするハイパーレッド発光を実現するために、AlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体技術を採用しています。表示面は黒地に白セグメントの構成で、様々な照明条件下での視認性を高める高コントラスト外観を有します。高温はんだ付けプロセスに耐え得る特殊反射材で構築されており、標準的な組立ラインでの使用に耐える堅牢性を備えています。パッケージは鉛フリーであり、RoHS指令に準拠しています。

1.1 主な特長

• 明瞭な視認性を確保する0.3インチ（7.62 mm）の桁高。
• 高輝度・高効率を実現するAlInGaPハイパーレッドLEDチップを採用。
• 連続的で均一なセグメントにより、一貫した文字表示を保証。
• 低消費電力であり、バッテリー駆動機器に適しています。
• 高コントラスト（黒地、白セグメント）による優れた文字表示。
• 広い視野角により、柔軟な実装とユーザー位置の選択が可能。
• ソリッドステート構造による高い信頼性。
• 性能の整合性を確保するため、光度はビン分け（選別）されています。
• 環境規制に準拠した鉛フリーパッケージ。

1.2 デバイス説明

型番LTD-322KD-31は、右側小数点付きのコモンカソード方式2桁（デュプレックス）ディスプレイを具体的に示します。コモンカソード構成では、特定の桁の全セグメントLEDが共通のグランド接続を共有するため、駆動回路が簡素化されます。右側小数点は小数値の表示のために統合されています。

2. 機械的仕様およびパッケージ情報

2.1 パッケージ寸法

ディスプレイの機械的外形はデータシートに定義されており、全ての寸法はミリメートルで提供されます。主な寸法に関する注記は以下の通りです：

• 特に指定がない限り、一般的な寸法公差は±0.25 mmです。
• ピン先端位置ずれ公差は±0.4 mmです。
• セグメント領域については、異物≤10ミル、インク汚染≤20ミル、気泡≤10ミルという特定の品質基準が定義されています。
• 反射材の曲がりは、その長さの1%以内に制限されています。
• 最適な組立のため、プリント基板（PCB）の穴径は1.0 mmを推奨します。

2.2 外観および極性識別

ディスプレイは黒い表示面を有します。パッケージの4面はインクで黒く塗装されていますが、特定の1面は黒ペンで塗装されており、わずかな視覚的差異があります。この面は、組立時の極性または向きの物理的マーカーとして機能します。誤挿入を防ぐため、ピン接続は明確に定義されています。

3. 電気的・光学的特性

3.1 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限界を定義します。周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• セグメントあたりの電力損失：70 mW
• セグメントあたりのピーク順電流：90 mA（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms時）
• セグメントあたりの連続順電流：25 mA（25°C以上では0.33 mA/°Cで直線的に減額）
• 動作温度範囲：-35°C ～ +85°C
• 保存温度範囲：-35°C ～ +85°C
• はんだ付け条件：265 ±5°C、5秒間。はんだごて先端は実装面から1/16インチ下に配置。

3.2 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。

• セグメントあたりの平均光度（IV）：
  • 最小値：320 µcd、代表値：900 µcd（IF=1mA時）
  • 代表値：11700 µcd（IF=10mA時）
• ピーク発光波長（λp）：650 nm（IF=20mA時）
• スペクトル半値幅（Δλ）：20 nm（IF=20mA時）
• 主波長（λd）：639 nm（公差±1 nm）（IF=20mA時）
• チップあたりの順方向電圧（VF）：代表値 2.6V、範囲 2.1V ～ 2.6V（公差±0.1V）（IF=20mA時）
• セグメントあたりの逆方向電流（IR）：最大値 100 µA（VR=5V時） - 注：これは試験用であり、連続動作には使用できません。
• 光度マッチング比：最大値 2:1（IF=1mA時、類似発光領域のセグメント間）
• クロストーク仕様：≤ 2.5%

3.3 ビン範囲分布（選別システム）

LEDの光度は、生産ロット内での一貫性を確保するためにビン（等級）に分類されます。ビンコード（F, G, H, J, K）は、マイクロカンデラ（µcd）単位の特定の最小・最大光度値に対応し、それぞれ±15%の公差を持ちます。これにより、設計者は輝度レベルが整合したディスプレイを選択することが可能です。

4. 内部回路およびピン構成

4.1 内部回路図

ディスプレイの内部回路では、各桁の7セグメント（AからG）および小数点（DP）のそれぞれが個別のLEDです。桁1の全セグメントのカソードは共通のピンに接続されており、同様に桁2も同様です。これにより、各桁のコモンカソード構成が形成されています。

4.2 ピン接続表

本デバイスは10ピン構成です。ピン配置は以下の通りです：

• ピン1：アノード G（セグメントG）
• ピン2：未接続（N/C）
• ピン3：アノード A（セグメントA）
• ピン4：アノード F（セグメントF）
• ピン5：桁2のコモンカソード
• ピン6：アノード D（セグメントD）
• ピン7：アノード E（セグメントE）
• ピン8：アノード C（セグメントC）
• ピン9：アノード B（セグメントB）
• ピン10：桁1のコモンカソード

この配置により、2つの桁を高周波で交互に点灯させ、両方が同時に点灯しているように見せるマルチプレックス駆動が可能です。

5. アプリケーションガイドラインおよび注意事項

5.1 想定用途および設計上の考慮点

本ディスプレイは、OA機器、通信機器、家電製品を含む一般的な電子機器向けに設計されています。故障が安全性を脅かす可能性のある高い信頼性が要求される用途（例：航空、医療システム）では、使用前に相談が必要です。主な設計上の考慮点は以下の通りです： 駆動回路： 一貫した発光出力と長寿命を確保するため、定電流駆動を強く推奨します。回路は順方向電圧（VF: 2.1V ～ 2.6V）の全範囲に対応するように設計し、全ての条件下で目標駆動電流が供給されることを保証しなければなりません。 電流および温度管理： 推奨電流または周囲温度を超えてディスプレイを動作させると、発光出力の劣化が加速し、早期故障の可能性があります。より高い周囲温度では、駆動電流を減額する必要があります。 保護回路： 駆動回路には、電源投入時やシャットダウン時に発生する可能性のある逆電圧や過渡電圧スパイクに対する保護を組み込むべきです。これらはLEDチップを損傷する可能性があります。 逆バイアスの回避： 連続的な逆バイアスは、半導体内での金属移動を引き起こし、リーク電流の増加や短絡の原因となるため、避けるべきです。

• 駆動回路：一貫した発光出力と長寿命を確保するため、定電流駆動を強く推奨します。回路は順方向電圧（VF: 2.1V ～ 2.6V）の全範囲に対応するように設計し、全ての条件下で目標駆動電流が供給されることを保証しなければなりません。
• 電流および温度管理：推奨電流または周囲温度を超えてディスプレイを動作させると、発光出力の劣化が加速し、早期故障の可能性があります。より高い周囲温度では、駆動電流を減額する必要があります。
• 保護回路：駆動回路には、電源投入時やシャットダウン時に発生する可能性のある逆電圧や過渡電圧スパイクに対する保護を組み込むべきです。これらはLEDチップを損傷する可能性があります。
• 逆バイアスの回避：連続的な逆バイアスは、半導体内での金属移動を引き起こし、リーク電流の増加や短絡の原因となるため、避けるべきです。

5.2 組立および取り扱い上の注意

• はんだ付け：指定されたはんだ付け条件（265°C ±5°C、5秒間）を厳守してください。組立中、ディスプレイ本体自体の温度が最大定格を超えないようにする必要があります。
• 機械的ストレス：組立中、ディスプレイ本体に異常な力を加えないでください。適切な工具と方法を使用してください。
• 環境条件：特に高湿度環境では、LED表面に結露が生じ性能に影響を与えたり損傷を引き起こしたりする可能性があるため、周囲温度の急激な変化を避けてください。
• 保管：指定された温度範囲（-35°C ～ +85°C）内で保管してください。追加の保管条件として、湿気の侵入や機械的ストレスを引き起こす可能性のある環境を避けるよう注意喚起されています。
• 前面パネル/フィルターとの干渉：感圧接着剤を使用して印刷フィルムやパターンフィルターを表示面に貼り付ける場合、この面を前面パネルやカバーに密着させて接触させることは推奨されません。圧力や摩擦により、フィルムが元の位置からずれる可能性があります。

6. 性能分析および技術比較

6.1 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線が参照されていますが、AlInGaPハイパーレッドLEDの典型的な性能は以下のように推測できます：

• IV（電流-電圧）曲線：順電圧が20mA時で典型的に約2.6Vとなる標準的なダイオード特性を示します。曲線は比較的急峻で、ターンオン電圧に達すると良好な導通性を示します。
• 光度 vs. 電流（LI-I）：発光出力は、低電流レベルでは電流に対して超線形的に増加し、高電流ではより線形的になります。仕様に示されているように、10mAでの動作は1mA時よりも大幅に高い輝度を提供します。
• 温度依存性：順方向電圧（VF）は負の温度係数を持ちます（温度上昇とともに減少）。光度は通常、接合温度が上昇すると減少します。これが、熱管理と電流減額が重要な理由です。
• スペクトル分布：ピーク波長650 nmおよび主波長639 nmは、このLEDをスペクトルの深赤/ハイパーレッド領域に位置付けます。狭いスペクトル半値幅（20 nm）は、良好な色純度を示しています。

6.2 他の技術との差異

従来のGaAsPや標準的な赤色GaP LEDと比較して、AlInGaP技術には以下の利点があります：

• より高い効率と輝度：AlInGaPは優れた発光効率を提供し、同じ駆動電流に対してより高い光出力を実現します。
• より優れた温度安定性：温度依存性はありますが、AlInGaPは一般的に従来技術よりも高温での性能維持に優れています。
• 優れた色：ハイパーレッド色は、より鮮やかで飽和した色として知覚されることが多いです。
• 不透明なGaAs基板の使用は、光を前方に導くのに役立ち、一部の透明基板設計と比較して全体的な効率を向上させます。

7. 典型的なアプリケーションシナリオおよび設計事例

7.1 アプリケーションシナリオ

LTD-322KD-31は、コンパクトで明るく信頼性の高い数値表示を必要とするあらゆるデバイスに最適です。一般的な用途には以下が含まれます：

• 試験・測定機器（マルチメータ、電源装置）。
• 民生電子機器（オーディオアンプ、目覚まし時計付きラジオ、厨房家電）。
• 産業用制御パネルおよびタイマー。
• POS端末および電卓。
• 自動車用アフターマーケットアクセサリー（例：電圧モニター）。

7.2 設計事例：マルチプレックス駆動回路

典型的な設計では、マイクロコントローラを使用してこのディスプレイをマルチプレックス構成で駆動します。マイクロコントローラは、セグメントアノード（ピン1,3,4,6,7,8,9および使用する場合は小数点アノード）に接続された2組の8出力（7セグメント+小数点）を持つことになります。オープンドレイン構成またはトランジスタを介して接続された追加の2つのマイクロコントローラピンが、コモンカソードピン（5および10）を制御します。ソフトウェアルーチンは以下の動作を行います： 両方のコモンカソードドライバをオフにする。 桁1のセグメントパターンをセグメントラインに出力する。 桁1のコモンカソードを短時間有効化（グランド接続）する。 短い遅延（例：5-10ms）後、桁1のカソードをオフにする。 桁2のセグメントパターンを出力する。 桁2のコモンカソードを短時間有効化する。 目に見えるちらつきを避けるのに十分な高周波数（通常>60Hz）でサイクルを繰り返す。

1. 両方のコモンカソードドライバをオフにする。
2. 桁1のセグメントパターンをセグメントラインに出力する。
3. 桁1のコモンカソードを短時間有効化（グランド接続）する。
4. 短い遅延（例：5-10ms）後、桁1のカソードをオフにする。
5. 桁2のセグメントパターンを出力する。
6. 桁2のコモンカソードを短時間有効化する。
7. 目に見えるちらつきを避けるのに十分な高周波数（通常>60Hz）でサイクルを繰り返す。

各セグメントアノードラインには直列に電流制限抵抗が必要です。その値は、電源電圧（Vcc）、LED順方向電圧（VF ～2.6V）、および所望のセグメント電流（例：高輝度の場合は10mA）に基づいて計算されます：R = (Vcc - VF) / I_segment。より正確で安定した輝度制御のためには、抵抗の代わりに定電流ドライバICを使用することができます。

8. よくある質問（FAQ）

8.1 光度のビン分けの目的は何ですか？

ビン分けは、生産ロット内での一貫性を確保します。単一の製品（マルチ桁パネルなど）で複数のディスプレイを使用する場合、同じビンコードを指定することで、全ての桁がほぼ同じ輝度を持つことが保証され、一部の桁が他よりも暗くまたは明るく見えることを防ぎます。

8.2 このディスプレイを定電圧源で駆動できますか？

推奨されません。LEDは電流駆動デバイスです。その順方向電圧には公差があり、温度によって変化します。直列抵抗を伴う定電圧源は一般的な近似方法ですが、特に広い温度範囲にわたる最適な性能と長寿命のためには、真の定電流ドライバの方が優れています。

8.3 未接続ピンがあるのはなぜですか？

10ピンパッケージは標準的なフットプリントである可能性が高いです。この特定のデバイスバリアントでは、ピン2は未接続（N/C）として残されています。これはいかなる回路トレースにも接続すべきではありません。

8.4 クロストーク仕様 ≤ 2.5%はどのように解釈すればよいですか？

クロストークとは、消灯すべきセグメントが、リーク電流や隣接する駆動セグメントからの容量結合によって意図せず発光することを指します。値が≤2.5%であることは、特定条件下でオフのセグメントの光度が、完全にオンのセグメントの光度の2.5%を超えないことを意味し、アクティブセグメントと非アクティブセグメント間の良好なコントラストを保証します。

8.5 ハイパーレッドは標準的な赤色と比較して何を意味しますか？

ハイパーレッドは通常、標準的な赤色LEDよりも長い主波長を持つLEDを示し、その範囲は630-660 nm程度です。より深く、より飽和した赤色として見えます。LTD-322KD-31の主波長639 nmはこのカテゴリーに該当し、色の識別が重要なアプリケーションにおいて高い視覚的インパクトと良好な性能を提供します。