LTD-3506KR 2桁 7セグメントLED表示器 データシート - 文字高 7.62mm - 順方向電圧 2.6V - 消費電力 75mW - スーパーレッド

1. 製品概要

本デバイスは、2桁7セグメント発光ダイオード（LED）表示モジュールです。その主な機能は、様々な電子機器アプリケーションにおいて、明確で読みやすい数値表示を提供することです。中核となるコンポーネントは、その光学性能を達成するために先進的な半導体材料を利用しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

この表示器は、幅広いアプリケーションに適したいくつかの主要な利点を提供します。連続的で均一なセグメント設計を特徴としており、文字の見た目と可読性を向上させます。デバイスは低消費電力で動作し、最終製品のエネルギー効率に貢献します。高輝度かつ高コントラストの出力を実現し、明るい環境下でも視認性を確保します。広い視野角により、様々な位置から表示を読むことが可能です。ソリッドステート構造により、固有の信頼性と長い動作寿命を提供します。光度は分類されており、製造ロット間で輝度の一貫性を確保します。最後に、パッケージは鉛フリー要件に準拠しています。

この部品のターゲット市場には、民生用電子機器、産業用計測器、自動車用ダッシュボード、試験・測定機器、およびコンパクトで信頼性の高い数値表示を必要とするあらゆるデバイスが含まれます。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、仕様書で定義されているデバイスの主要な技術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。

2.1 測光・光学特性

光学性能は表示器の機能の中核です。発せられる主な色は赤色スペクトルであり、特定の半導体材料によって実現されています。順方向電流20ミリアンペア（mA）で駆動した場合の代表的なピーク発光波長は約639ナノメートル（nm）です。主波長は631 nmと規定されています。スペクトル線半値幅（発せられる色の純度または広がりを示す）は240 nmです。知覚される明るさの尺度である平均光度は、カテゴリ分けされています。順方向電流1 mAでは、光度は最小350マイクロカンデラ（μcd）から最大860 μcdの範囲です。より高い駆動電流10 mAでは、代表値として11150 μcdが記載されています。同一発光領域内のセグメント間で、1 mA時の光度マッチング比が2:1（最大対最小）と規定されており、視覚的な均一性を保証します。

2.2 電気的特性

電気的特性は、デバイスの動作条件と限界を定義します。絶対最大定格は安全な動作の境界を設定します。セグメントあたりの電力損失は75ミリワット（mW）を超えてはなりません。セグメントあたりのピーク順方向電流は、パルス条件下（1 kHz、10%デューティサイクル）で90 mAに制限されます。セグメントあたりの連続順方向電流は、25°Cで25 mAと定格されており、25°Cを超えると摂氏1度あたり0.33 mAのデレーティング係数が適用されます。20 mAで測定したセグメントあたりの順方向電圧は、代表値が2.6ボルト（V）、最大値が2.6 V（最小値は2.0 V）です。セグメントあたりの逆方向電流は、逆方向電圧5Vで最大100マイクロアンペア（μA）に制限されています。これは試験条件であり、デバイスは連続的な逆バイアス動作を意図していないことに注意することが極めて重要です。

2.3 熱・環境仕様

本デバイスは、周囲温度-35°Cから+85°Cの範囲で動作するように設計されています。保管温度範囲も同様です。これらの定格により、過酷な環境および標準的な環境の両方での機能性が確保されます。組立時の損傷を防ぐために、特定のはんだ付け温度プロファイルが提供されています：フローはんだ付けは、実装面から1.6mm下で測定して最大5秒間260°Cを超えてはならず、手はんだ付けは同じ基準点で最大3秒間295°C ±5°Cを超えてはなりません。

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ことを示しています。これは一般的なビニング手法であり、製造ロットのLEDは測定された光出力に基づいて選別（ビニング）されます。これにより、お客様は一貫した輝度レベルの表示器を受け取ることができます。セグメント間の最大対最小光度マッチング比が2:1と規定されていることは、単一デバイス内での視覚的な均一性をさらに保証します。この文書では波長や順方向電圧については明示的に詳細が記載されていませんが、そのようなパラメータは公表された代表値や最大/最小値を満たすために、製造工程で厳密に管理されることが一般的です。

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。具体的なグラフは本文には提供されていませんが、このようなデバイスの標準的な曲線は、通常、順方向電流と光度の関係（電流の増加に伴う光出力の増加を示す）、順方向電圧と順方向電流の関係、および周囲温度による光度の変化を示すものです。これらの曲線は、設計者が所望の輝度と効率のために駆動条件を最適化しつつ、デバイスの動作限界内に留まるために不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 物理寸法と公差

デバイスの文字高は0.3インチ（7.62 mm）です。パッケージ寸法は、すべての寸法をミリメートルで示した図面で提供されています。特に指定がない限り、標準公差は±0.25 mmです。追加の機械的注意事項には、ピン先端シフト公差±0.4 mm、セグメント表面の異物およびインク汚染の制限、反射板の曲がりの制限、セグメント材料内の気泡の制限が含まれます。最適なフィットを得るために、プリント回路基板（PCB）の穴径は1.0 mmが推奨されます。

5.2 ピン配置と極性識別

デバイスは、デュアル・インライン・パッケージ構成で10本のピンを有します。コモンカソードアーキテクチャを採用しており、各桁（桁1と桁2）に対して1つのコモンカソードがあります。内部回路図は、両方の桁のセグメントアノード（A, B, C, D, E, F, G）および小数点（DP）が特定のピン番号に接続されている様子を示しています。ピン接続表は、各ピン番号とその機能（例：ピン1: G1,G2のアノード；ピン4: 桁2のコモンカソード；ピン7: 桁1のコモンカソード）を明確にマッピングしています。この情報は、正しいPCBレイアウトとシステムインターフェースにとって極めて重要です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

熱仕様で述べたように、LEDチップ、ワイヤーボンド、またはプラスチックパッケージへの熱損傷を防ぐためには、はんだ付け温度と時間制限を厳守することが最も重要です。適切な機械的位置合わせとはんだ接合部の形成を確保するために、推奨されるPCB穴サイズ（1.0 mm）を使用すべきです。設計者は、取り扱い中に標準的なESD（静電気放電）対策に従う必要があります。保管については、乾燥した環境で指定された温度範囲-35°Cから+85°Cを維持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

この2桁表示器は、コンパクトな2桁の数値表示を必要とするアプリケーションに最適です。一般的な用途には以下が含まれます：デジタルマルチメータ、周波数カウンタ、時計表示（分または秒を表示）、温度コントローラ、小規模な重量計、バッテリー充電レベルインジケータ、および制御パネルの状態表示。

7.2 設計上の考慮事項と注意点

この表示器を組み込む際には、いくつかの要因を考慮する必要があります。電流制限：所望の輝度を設定し、セグメントあたりの連続順方向電流が25 mA（温度によるデレーティング後）を超えないようにするためには、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。その値は、電源電圧、LED順方向電圧（Vf ~2.6V）、および目標電流を使用して計算できます。駆動回路：2桁をマルチプレックスするには、マイクロコントローラまたは専用の表示ドライバICが必要です。これには、目に見えるちらつきを避けるのに十分な高周波数（通常>60 Hz）で、一度に1つのコモンカソードを順次有効にしながら、その桁のセグメントデータを提示することが含まれます。クロストーク：データシートは、クロストーク仕様を≤2.5%と規定しています。これは、リークまたは容量性結合による非選択桁のセグメントの意図しない発光を指します。適切なマルチプレクシングタイミングと駆動強度は、この影響を最小限に抑えるのに役立ちます。視野角：広い視野角は有益ですが、機械的外装設計時にユーザーの典型的な視線と合わせることを考慮すべきです。

8. 技術比較と差別化

単色GaP LEDのような古い技術と比較して、AlInGaP材料の使用は、赤色発光において優れた輝度と効率を提供します。グレーの面に白いセグメントというデザイン選択は、特に環境光下で、全面黒または全面グレーの面と比較してコントラストを向上させます。光度の分類は、予測可能な輝度レベルを提供する重要な差別化要因であり、これはビニングされていない表示器では常に保証されるわけではありません。鉛フリーパッケージは、現代の環境規制（RoHS）への準拠を保証します。

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10 mAで駆動するには、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 = (電源電圧 - Vf) / I。R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 オーム。標準の240Ωまたは220Ωの抵抗が適切です。

Q: 電流制限なしで定電圧でこの表示器を駆動できますか？

A: いいえ。LEDは電流駆動デバイスです。直列抵抗なしでVf付近またはそれ以上の定電圧を印加すると、過剰な電流が流れ、絶対最大定格を超えてセグメントを破損する可能性があります。

Q: 回路設計においてコモンカソードとはどういう意味ですか？

A: コモンカソード表示器では、1桁分のLEDのすべてのカソード（負極端子）が内部で接続されています。桁を点灯させるには、そのコモンカソードピンをグランド（論理ロー）に接続し、点灯させたいセグメントのアノードに（電流制限抵抗を介して）正の電圧を印加する必要があります。これはコモンアノード表示器とは逆です。

Q: 小数点はどのように実現しますか？

A: 内部回路図は、各桁の小数点（DP）アノードを示しています。これらはメインセグメント（A-G）と同様に独立して制御されます。小数点を点灯させるには、その桁のコモンカソードがアクティブな間に、対応するアノードピンを駆動する必要があります。

10. 実践的な設計と使用例

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ことを考えてみましょう。マイクロコントローラのI/Oピンは、電流制限抵抗を介してセグメントアノード（A1/A2からG1/G2、およびDP1/DP2）に接続されます。他の2つのI/Oピンは、2つのコモンカソードピン（桁1および桁2カソード）に接続されます。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：アノードラインに桁1のセグメントパターンを設定し、数ミリ秒の間桁1カソードピンを有効（グランド）にし、その後無効にします。次に、桁2のセグメントパターンを設定し、桁2カソードピンを有効にし、繰り返します。このサイクルは、人間の目には安定した2桁の数字として見えるほど十分に速くなければなりません。セグメントあたりの電流は、抵抗値とマルチプレクシングのデューティサイクルに基づいて計算され、平均電力損失が制限内に収まるようにする必要があります。

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ッセンスの原理に基づいて動作します。接合の内蔵電位（順方向電圧Vf）を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン化物）LEDでは、この再結合イベントにより、赤色波長範囲の光子（光）の形でエネルギーが放出されます。AlInGaP層の特定の組成が、発せられる光の正確な色（波長）を決定します。表示器の各セグメントには、これらの微小なLEDチップが1つ以上含まれています。プラスチックパッケージは、チップを封止し、機械的保護を提供し、最適な視認性のために光出力を整形するレンズとして機能します。

12. 技術トレンドと発展

この特定のデバイスは赤色発光にAlInGaP技術を使用していますが、より広範なLED表示市場は進化を続けています。トレンドには、さらなる高効率材料の開発（同じ輝度での消費電力の低減につながる）が含まれます。マルチセグメントおよびドットマトリックス表示におけるより高い画素密度とフルカラー機能への推進があります。駆動電子回路を表示パッケージに直接統合する（インテリジェント表示器）ことで、システム設計が簡素化されます。さらに、パッケージ材料の進歩は、熱管理の改善を目指しており、より高い駆動電流と輝度、およびより広い温度範囲での信頼性の向上を可能にします。ソリッドステート発光の基本原理は変わりませんが、性能と統合レベルは向上し続けています。