LTD-6740KD-06J LEDディスプレイ データシート - 0.56インチ桁高 - AlInGaPハイパーレッド - 2.6V順方向電圧 - 70mW消費電力 - 技術文書

1. 製品概要

LTD-6740KD-06Jは、2桁の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。中核技術として、ハイパーレッド光を発光するAlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体材料を採用しています。この材料系は、非透明なGaAs基板上に成長させたもので、赤色スペクトル領域における高効率・高輝度で知られています。本デバイスは、ホワイトのセグメントマーキングを備えたグレーのフェイスプレートを特徴としており、ユーザーインターフェースに最適な高コントラストの外観を実現しています。

1.1 主な特長と利点

本ディスプレイは、ユーザー中心および性能重視のいくつかの特徴を備えて設計されています：

• 桁高：0.56インチ（14.22 mm）。優れた視認性を提供します。
• セグメント均一性：各セグメント全体で連続的かつ均一な発光を実現し、文字表示の一貫性を確保します。
• 電力効率：低消費電力設計のため、バッテリー駆動や省エネルギーが求められる用途に適しています。
• 光学性能：高輝度と高コントラスト比により、様々な環境光条件下での読みやすさを向上させます。
• 視野角：広い視野角により、オフアクシス位置からも表示を読み取ることが可能です。
• 信頼性：ソリッドステート構造により、長寿命、耐衝撃性、耐振動性を実現しています。
• ビニング：デバイスは光度（ルーメン強度）に基づいて分類（ビニング）されており、複数桁アプリケーションでの一貫した輝度マッチングを可能にします。
• 環境適合性：パッケージは鉛フリーであり、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しています。

1.2 対象アプリケーションと市場

本ディスプレイは、一般的な電子機器での使用を想定しています。典型的な応用分野には、オフィスオートメーション機器（例：電卓、卓上時計）、通信機器、計器パネル、家電製品、明確な数値表示が求められる民生電子機器などが含まれます。標準動作条件下での高い信頼性が期待されるアプリケーション向けに設計されています。

2. 技術仕様と客観的解釈

このセクションでは、デバイスの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。

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。この限界値以上での動作は推奨されません。

• セグメントあたりの消費電力：最大70 mW。熱管理において重要な限界値です。
• セグメントあたりのピーク順方向電流：90 mA。ただし、パルス条件（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）でのみ適用されます。この定格は、短時間の高電流パルス用であり、連続動作用ではありません。
• セグメントあたりの連続順方向電流：25°C時の25 mAから、0.28 mA/°Cのレートで直線的に減額されます。これは、過熱を防ぐために、周囲温度（Ta）が上昇するにつれて許容される連続電流が減少することを意味します。
• セグメントあたりの逆電圧：最大5 V。これを超えると接合部の破壊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 +105°C。産業用温度範囲に対応しています。
• はんだ付け温度：260°Cで5秒間。実装面から1/16インチ（約1.6 mm）下で測定した値です。

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あり、通常条件下でのデバイスの性能を定義します。

• 平均光度（Iv）：順方向電流（IF）= 1 mA時、320 ucd（最小）、700 ucd（代表値）。輝度の主要な指標です。
• ピーク発光波長（λp）：IF=20mA時、650 nm（代表値）。スペクトルのハイパーレッド領域に位置します。
• 主波長（λd）：639 nm（代表値）。これは人間の目が知覚する波長です。
• チップあたりの順方向電圧（VF）：IF=20mA時、2.1V（最小）、2.6V（代表値）。このパラメータは、電流制限回路の設計に不可欠です。
• セグメントあたりの逆電流（IR）：VR=5V時、100 µA（最大）。これはリーク電流の仕様です。
• 光度マッチング比：同一発光領域内のセグメント間で、2:1（最大）。これにより、セグメント間の視覚的一貫性が確保されます。
• クロストーク：≤ 2.50%。これは、隣接するセグメント間の意図しない光漏れの量を規定します。

3. ビニングシステムの説明

データシートには、デバイスが光度で分類されていると記載されています。これは、製造されたLEDを標準テスト電流（1mA）での測定光出力（Iv）に基づいて選別するビニングプロセスを指します。特定の強度範囲内に収まるデバイスは、ビンにグループ化されます。これにより、設計者は同じビンから部品を選択することで、アセンブリ内のすべての桁とセグメントで均一な輝度を確保し、表示がまだらになったり不均一になったりするのを防ぐことができます。特定のビンコードは、モジュール上にZとマーキングされています。

4. 性能曲線分析

提供されたPDF抜粋には代表的な電気的・光学的特性曲線が言及されていますが、具体的なグラフは本文には含まれていません。通常、LEDディスプレイのこのような曲線には以下が含まれます：

• 相対光度 vs. 順方向電流（I-V曲線）：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。通常は非線形の関係です。所望の輝度を得るための動作点を決定するのに役立ちます。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流：ダイオードのI-V特性を示し、ドライバ設計に重要です。
• 相対光度 vs. 周囲温度：接合温度が上昇するにつれて光出力がどのように減少するかを示し、熱管理の重要性を強調します。
• スペクトル分布：相対強度と波長の関係をプロットしたもので、650 nmを中心としたAlInGaP LEDの狭帯域特性を示します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本ディスプレイは、標準的な2桁7セグメントのスルーホールパッケージです。主な寸法上の注意点は以下の通りです：

• 特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般的な公差は±0.25 mmです。
• ピン長さが規定されています（文書内の改訂に従います）。推奨PCB穴径は1.30 mmです。
• ピン先端シフト、異物、セグメント内の気泡、反射板の曲がり、表面インク汚染に対する公差が規定されており、視覚的および機械的品質を定義しています。

5.2 ピン接続と回路図

本デバイスは18ピン構成です。これはカソードコモンタイプであり、各桁のすべての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ます。内部回路図は、7セグメントプラス1つの小数点で構成される2つの独立したセット（各桁用）を示しています。ピンアウト表は各ピンの機能（例：ピン1：桁1のアノードE、ピン14：桁1のコモンカソード）を明確に定義しています。この表を正しく解釈することは、適切なPCBレイアウトおよびマルチプレクシングドライバ回路設計に不可欠です。

5.3 極性とマーキング

モジュールには、部品番号（LTD-6740KD-06J）、YYWW形式の日付コード、製造国、ビンコード（Z）がマーキングされています。組立時の正しい向きは非常に重要であり、パッケージ図面のピン1識別子から判断できます。

6. はんだ付けと組立ガイドライン

6.1 はんだ付けプロファイル

データシートは、熱損傷を防ぐための特定のはんだ付け条件を提供しています：

• 自動はんだ付け：260°Cで5秒間。実装面から1.6 mm（1/16インチ）下で測定した値です。
• 手動はんだ付け：350°C ±30°Cで最大5秒間。

これらの時間と温度の制限を遵守することが重要です。過度の熱や長時間の暴露は、プラスチックパッケージ、内部ワイヤーボンディング、またはLED半導体材料自体を損傷する可能性があります。

6.2 保管と取り扱い

保管温度範囲（-35°C から +105°C）を超えて明示的に詳細は記載されていませんが、これらのデバイスを取り扱う際には、標準的なESD（静電気放電）対策を講じる必要があります。乾燥した静電気防止環境で保管してください。

7. 梱包と発注情報

梱包仕様は階層的です：

• チューブあたりのユニット数：1チューブに20個のディスプレイが梱包されています。
• 内箱あたりのチューブ数：30チューブ。内箱あたり600ユニットになります。
• 外箱あたりのチューブ数：120チューブ。外箱あたり2400ユニットになります。

発注用の主要部品番号はLTD-6740KD-06Jです。接尾辞-06Jは、おそらく右側小数点配置、色（グレーフェイス/ホワイトセグメント）、およびおそらく輝度ビンなどの特定のオプションを示しています。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーション回路

カソードコモンディスプレイとして、通常はマルチプレクシング技術を使用して駆動されます。マイクロコントローラまたは専用ドライバICが、各桁のコモンカソード（シンク電流）を順次アクティブにしながら、その桁に適切なセグメントアノードデータ（ソース電流）を提供します。この方法は、静的駆動と比較して必要なI/Oピンの数を削減します。外部の電流制限抵抗は、各セグメントアノード（または定電流源）に必須であり、順方向電流（IF）を所望の値（通常、必要な輝度と電力予算に応じて5-20 mAの間）に設定します。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：常に直列抵抗を使用してください。抵抗値は R = (Vcc - VF) / IF で計算します。VFはデータシートから取得します（例：2.6V 代表値）。
• マルチプレクシング周波数：目に見えるちらつきを避けるために十分に高いリフレッシュレート（通常、桁あたり60 Hz以上）を使用してください。
• マルチプレクシング時のピーク電流：デューティサイクル（DC）でマルチプレクシングする場合、瞬間的なセグメント電流は平均値よりも高くなることがあります。ピーク電流が絶対最大定格のピーク順方向電流（指定条件下で90 mA）を超えないようにしてください。
• 熱管理：特に最大定格付近または高周囲温度で動作する場合、PCBおよび全体の設計が放熱を可能にすることを確認してください。

9. 技術比較と差別化

LTD-6740KD-06Jの主な差別化要因は、AlInGaPハイパーレッド技術の採用と、その特定の機械的・光学的仕様です。従来のGaAsPやGaP赤色LEDと比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率と輝度を提供します。他の色や技術と比較して、650 nmのハイパーレッド波長は、独特の鮮やかな赤色を提供します。0.56インチの桁高、グレーフェイス/ホワイトセグメントの組み合わせ、およびカソードコモン構成は、特定の可読性とインターフェース設計要件に適した位置づけです。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: ピーク波長（650 nm）と主波長（639 nm）の違いは何ですか？

A1: ピーク波長は、スペクトル内で最大のパワー出力を示す点です。主波長は、LEDの出力と同じ色知覚を生み出す単一波長です。この赤色LEDのような単色光源の場合、人間の目の感度曲線の形状により、これらは近い値ですが同一ではありません。

Q2: このディスプレイを5V電源で駆動できますか？

A2: はい、可能ですが、電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、VF=2.6V（代表値）、IF=20 mA（代表値）を5V電源で達成する場合：R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ω。標準の120Ω抵抗が適しています。

Q3: 光度マッチング比 ≤ 2:1とはどういう意味ですか？

A3: これは、デバイス内の最も明るいセグメントの輝度が、同じ定義された発光領域内の最も暗いセグメントの輝度の2倍を超えないことを意味します。これにより、視覚的な均一性が確保されます。

Q4: 連続順方向電流に減額曲線があるのはなぜですか？

A4: 温度が上昇すると、LEDの放熱能力が低下します。接合温度が安全限界を超えないようにするために、許容される最大連続電流を減らす必要があります。0.28 mA/°Cの減額係数は、この減少のためのガイドラインを提供します。

11. 実践的な設計と使用例

例：シンプルなデジタル電圧計表示の設計

設計者は、ADCを備えたマイクロコントローラを使用して2桁のDC電圧計を構築しています。LTD-6740KD-06Jはその可読性から選択されました。マイクロコントローラはマルチプレクシングルーチンを実行します。そのI/Oピンのうち2つは、コモンカソード（桁1および2）の電流をシンクするためのオープンドレイン出力として構成されます。他の8つのI/Oピン（7セグメント＋1小数点）は、150Ω抵抗を介してセグメントアノードに電流をソースするように構成されます。ソフトウェアは各桁を100 Hzの速度で走査し、測定された電圧をBCD形式に変換し、テーブルから対応する7セグメントパターンを検索してアノードに出力します。グレーのフェイスは、照明の良い実験室環境で良好なコントラストを提供します。

12. 動作原理

LEDは半導体ダイオードです。p-n接合にバンドギャップエネルギー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（この場合はAlInGaP層）で再結合します。この再結合により、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。AlInGaPは、赤色/橙色光に対応するバンドギャップを持っています。7セグメントディスプレイでは、複数の個別のLEDチップがセグメントのパターンに配置され、ピンアウト図に従って電気的に相互接続されています。

13. 技術トレンド

このような従来のスルーホール7セグメントディスプレイは多くのアプリケーションで関連性を保っていますが、ディスプレイ技術のより広範なトレンドは、自動組立、高密度化、低プロファイル化のための表面実装デバイス（SMD）パッケージに向かっています。また、ドライバ回路をディスプレイモジュールと組み合わせた統合化のトレンドもあります。さらに、数値表示については、ドットマトリックスまたは完全に統合された英数字ディスプレイがより大きな柔軟性を提供します。しかし、個別の7セグメントLEDのシンプルさ、堅牢性、高輝度、優れた可読性は、計器、産業用制御、および古典的で非常に読みやすい数値表示が好まれるアプリケーションでの継続的な使用を確実にしています。