LTD-6730JD LEDディスプレイ データシート - 0.56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-6730JDは、明確な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および一部の文字）を視覚的に表現することです。中核技術は、ハイパーレッドスペクトルで発光するように特別に設計された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います。このデバイスはコモンアノード型表示器に分類され、各桁のLEDのアノードが内部で接続されているため、電流シンク型ドライバを使用する際の駆動回路を簡素化します。

この表示器の文字高さは0.56インチ（14.22 mm）で、視認性とコンパクトサイズのバランスを提供します。グレーの面と白いセグメントマーキングを採用しており、セグメントが点灯した際のコントラストと視認性を高めています。低電力動作向けに設計されており、効率的な照明が重要なバッテリ駆動または省エネルギーを意識したアプリケーションに適しています。

2. 技術パラメータの詳細解釈

2.1 測光・光学特性

光学性能は、周囲温度（Ta）25°Cの標準試験条件下で定義されます。主要パラメータである平均光度（Iv）は、セグメントあたりの順方向電流（IF）1 mAで駆動した場合、代表値は700 µcdです。規定の最小値は320 µcdであり、最大値の制限は記載されていません。これは最低輝度レベルの確保に重点を置いていることを示しています。セグメント間の光度マッチング比は最大2:1と規定されており、均一な外観を確保するための異なるセグメント間の輝度変動の許容範囲を定義します。

色特性は波長によって定義されます。ピーク発光波長（λp）は代表値で650 nm、主波長（λd）はIF=20mAで駆動した場合、代表値で639 nmです。ピーク波長と主波長のわずかな違いはLEDでは一般的です。スペクトル半値幅（Δλ）は20 nmであり、発光のスペクトル純度、つまりピーク波長周辺での発光波長の広がりを示します。この組み合わせにより、発光は可視スペクトルのハイパーレッド領域に確実に位置付けられます。

2.2 電気的特性

電気パラメータは、デバイスの動作境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、試験電流1 mAにおいて2.1Vから2.6Vの範囲です。このパラメータは電流制限回路の設計において極めて重要です。セグメントあたりの逆方向電流（IR）は、逆方向電圧（VR）5Vを印加した場合、最大100 µAと規定されており、LEDが逆バイアスされた際のリークレベルを示します。

絶対最大定格は、永久損傷が発生する可能性のある限界を確立します。セグメントあたりの連続順方向電流は、25°Cで25 mAと定格され、ディレーティング係数は0.33 mA/°Cです。これは、周囲温度が上昇するにつれて許容連続電流が減少することを意味します。パルス動作では、特定の条件下（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1 ms）で90 mAのピーク順方向電流が許容されます。これは、マルチプレクシングやより高い瞬間輝度を実現するために使用できます。セグメントあたりの最大電力損失は70 mWです。セグメントあたりの最大逆方向電圧は5Vです。

2.3 熱・環境仕様

デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+85°Cです。同一の保存温度範囲は、通電していない状態での部品の堅牢性を示しています。重要な実装パラメータははんだ付け温度定格です：デバイスは、パッケージの実装面から1.6mm（1/16インチ）下の点で測定して、最大260°Cの温度を最大3秒間耐えることができます。これは、フローまたはリフローはんだ付けプロセスの標準的な定格です。

3. 機械的仕様・パッケージ情報

デバイスは標準的な2桁7セグメントパッケージで供給されます。提供される寸法は、物理的な占有面積、穴間隔、および全高を定義しており、PCB（プリント基板）レイアウトおよび最終製品への機械的統合に不可欠です。図面では、特に断りのない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、標準公差は±0.25 mmであることが指定されています。パッケージには、白いセグメントマーキングが施されたグレーの面と、電気接続に必要なピンが含まれます。

4. ピン接続と内部回路

デバイスは18ピン構成です。ピン配置は以下の通りです：ピン1-12および15は、桁1および桁2の特定のセグメント（A, B, C, D, E, F, G, H, J, DP）のカソードです。セグメントマッピング（例：桁2のセグメント'A'を制御するピン）は明示的に定義されています。ピン13および14は、それぞれ桁2および桁1のコモンアノードです。ピン16、17、18は接続なし（NC）としてリストされています。内部回路図は、各桁がコモンアノード構成であることを示しており、アノードはその桁のすべての7セグメント（および小数点）で共有され、各セグメントは独自の個別のカソードピンを持っています。このアーキテクチャはマルチプレクシングに最適であり、各桁のアノードを高周波で順次オンにしながら、対応するカソードピンを駆動して目的のセグメントを点灯させます。

5. 性能曲線分析

具体的なグラフは提供されたテキストでは詳細に説明されていませんが、このようなデバイスの典型的な曲線にはいくつかの重要な関係が含まれます。順方向電流対順方向電圧（I-V）曲線は、ダイオードに特徴的な指数関数的関係を示します。この曲線を理解することは、適切な直列抵抗の選択または定電流ドライバの設計に不可欠です。光度対順方向電流曲線は、通常、低電流ではほぼ線形の関係を示し、高電流では飽和します。光度対周囲温度曲線は、LED出力が一般に接合温度の上昇とともに減少するため、非常に重要です。このハイパーレッドタイプのようなカラーLEDの場合、スペクトル分布曲線は、650 nmを中心とした異なる波長にわたる発光強度を示します。

6. アプリケーション提案

6.1 代表的なアプリケーション例

この表示器は、明確で信頼性の高い数値表示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）、家電製品（電子レンジ、オーブン、洗濯機）、産業用制御表示器、試験・測定機器、およびPOS端末が含まれます。その低電流要件は、携帯型バッテリ駆動デバイスの候補となります。

6.2 設計上の考慮点と駆動回路

この表示器を使用した設計には、セグメント電流をシンクできる駆動回路が必要です。コモンアノード表示器であるため、アノード（ピン13および14）は、電流制限抵抗を介して正電源（Vcc）に接続するか、より一般的には、トランジスタまたは専用ドライバICの出力ピンによってスイッチングする必要があります。カソードピン（1-12, 15）は、ドライバ（例：マイクロコントローラのGPIOピン、シフトレジスタ、または専用LEDドライバ）の電流シンク出力に接続されます。

両方の桁を制御するには、マルチプレクシングが標準的なアプローチです。回路は、桁1のアノードをオンにし（桁1の目的のセグメントのカソードを駆動しながら）、次に桁2のアノードをオンにし（桁2の目的のセグメントのカソードを駆動しながら）を高速で交互に切り替えます。人間の目の残像効果により、これらの高速な点滅が安定した2桁の画像として融合されます。マルチプレクシング周波数は、目に見えるちらつきを避けるために十分に高くする必要があり、通常は60 Hz以上です。マルチプレクシング時には、同じ平均輝度を達成するために、セグメントあたりの瞬間電流をDC定格（ピーク電流定格をガイドとして使用）よりも高くすることができますが、熱およびデューティサイクルの制限を遵守する必要があります。

電流制限は必須です。マルチプレクシングを使用する場合でも、過剰な電流によるLEDチップの損傷を防ぐために、各セグメントカソード用の直列抵抗または定電流ドライバの使用が必要です。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、VFはLEDの順方向電圧（保守的な設計の場合は最大値2.6Vを使用）、Vccは電源電圧、IFは目的の順方向電流です。

7. 技術比較と特長

リストされた特長は、その競争上の優位性を強調しています：連続均一セグメントは、点灯した数字の滑らかで隙間のない外観を保証します。AlInGaP技術とグレー/ホワイト仕上げによって実現された高輝度・高コントラストは、様々な照明条件下での視認性を確保します。広視野角は、LED技術とパッケージ設計の利点です。ソリッドステート信頼性は、機械的またはフィラメントベースの表示器と比較したLEDの固有の堅牢性を指します。低電力要件は、現代の電子設計における重要な特長です。デバイスが光度でカテゴライズされていることは、特定の輝度閾値を満たすためにユニットがビニングまたはテストされていることを意味し、生産における一貫性を提供します。

8. 技術パラメータに基づくよくある質問

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長は、発光スペクトルが最も強烈な単一波長です。主波長は、LEDの光の知覚される色に一致する単色光の単一波長です。LEDの発光スペクトルの形状により、これらはしばしば近い値ですが同一ではありません。

Q: この表示器を5V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: いいえ、直接はできません。各セグメントカソードと直列に電流制限抵抗を使用する必要があります。LEDをGPIOピン（出力として設定）のような電圧源に直接接続すると、過剰な電流を引き込もうとし、LEDとマイクロコントローラのピンの両方を損傷する可能性があります。

Q: なぜ接続なしピンがあるのですか？

A: 18ピンパッケージは、様々な表示構成に使用される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2桁モデルでは、電気的に有効なのは15ピンのみです。NCピンは機械的安定性を提供し、標準ソケットまたはPCBレイアウトに合わせる役割を果たします。

Q: 消費電力はどのように計算しますか？

A: 非マルチプレクシングの静的表示の場合：電力 = (点灯セグメント数) * (セグメントあたりの順方向電流) * (セグメントあたりの順方向電圧)。マルチプレクシング表示の場合、セグメントあたりの平均電流は IF * デューティサイクル です。総電力は、両方の桁のすべての点灯セグメントについて、それぞれのデューティサイクル（例：2桁マルチプレクシングでは各桁50%）を考慮して合計したものです。

9. はんだ付け・実装ガイドライン

指定されたはんだ付けプロファイルを遵守することは、内部LEDチップ、ワイヤボンディング、およびプラスチックパッケージへの熱損傷を防ぐために重要です。実装面から1.6mm下での最大はんだ温度260°C、3秒は、リフローはんだ付けの重要なパラメータです。標準的な鉛フリー（SAC）リフロープロファイルは、通常、この範囲のピーク温度を持ちます。手はんだ付けの場合は、温度制御されたはんだごてを使用し、ピンとの接触時間を最小限に抑える必要があります。はんだ付け後は、デバイスを自然冷却させてください。表示面に機械的ストレスやプラスチックやマーキングを損傷する可能性のある洗浄溶剤をかけないようにしてください。

10. 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ッセンスの原理に基づいて動作します。AlInGaP材料系は接合を作成するために使用されます。接合の閾値（約2.1-2.6V）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、そこで再結合します。AlInGaP LEDでは、この再結合により、正確な合金組成に応じて、スペクトルの赤から橙黄色の部分で主に光子（光）の形でエネルギーが放出されます。不透明なGaAs基板は、光出力をチップの上面を通じて上方に導き、視認側からの輝度を向上させるのに役立ちます。表示器の各セグメントには、これらのLEDチップの1つ以上が並列に接続されています。