LTC-3743KG LEDディスプレイ データシート - 0.3インチ桁高 - AlInGaPグリーン - 順電圧2.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTC-3743KGは、明瞭で明るい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4桁数値LEDディスプレイモジュールです。桁高0.3インチ（7.4 mm）を特徴とし、様々な電子機器における中型ディスプレイに適しています。本デバイスは、緑色光を発光させるために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。この材料系は、広範な動作条件において高い効率と良好な性能で知られています。ディスプレイは黒色の面に白色のセグメントを備え、優れた視認性のための高いコントラストを提供します。マルチプレックス・コモンカソードタイプとして構成されており、これは必要な駆動ピン数を最小限に抑えるための多桁ディスプレイの標準的な構成です。

1.1 主な特長

• 0.3インチ桁高：明瞭で読みやすい文字サイズを提供します。
• 連続的で均一なセグメント：全ての桁にわたって一貫性のあるプロフェッショナルな視覚的外観を保証します。
• 低消費電力：省エネ動作向けに設計されており、バッテリー駆動または低電力デバイスに適しています。
• 優れた文字表示：黒色の背景と点灯する白色セグメントとの高いコントラスト。
• 高輝度 & 高コントラスト：AlInGaPチップは強い発光強度を提供し、明るい環境下でも視認可能です。
• 広視野角：輝度や明瞭さを大きく損なうことなく、広範囲の角度からディスプレイを読むことができます。
• ソリッドステートの信頼性：LEDは他の表示技術と比較して長い動作寿命と衝撃・振動に対する耐性を提供します。
• 鉛フリーパッケージ：RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、現代の電子機器製造に適しています。

1.2 デバイス識別

型番LTC-3743KGは、特に右側小数点構成を持つAlInGaPグリーン、マルチプレックス・コモンカソードディスプレイを表します。この命名規則は、正確な技術、電気的構成、機械的バリアントを識別するのに役立ちます。

2. 技術パラメータ詳細

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発生する可能性がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• セグメントあたりの電力損失：70 mW。これは個々のLEDセグメントが安全に損失できる最大電力です。
• セグメントあたりのピーク順電流：60 mA。これはパルス条件下（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で許容される最大瞬間電流です。連続電流定格よりも大幅に高くなります。
• セグメントあたりの連続順電流：25°Cで25 mA。この電流は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.28 mA/°Cの割合で線形に低下します。例えば、85°Cでは、最大許容連続電流は約 25 mA - (0.28 mA/°C * (85°C - 25°C)) = 8.2 mA となります。
• 動作温度範囲：-35°C から +105°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作するように定格されています。
• 保存温度範囲：-35°C から +105°C。
• はんだ付け条件：デバイスは、はんだ先端を実装面から1/16インチ（約1.6 mm）下に位置させ、260°Cで3秒間の波はんだ付けに耐えることができます。組み立て中のユニット自体の温度は、その最大温度定格を超えてはなりません。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、周囲温度（Ta）25°Cで測定された代表的な性能パラメータです。

• 平均光度（Iv）：順電流（IF）1 mAで200 - 630 ucd（マイクロカンデラ）。この広い範囲は輝度のビニングプロセスを示しています。
• ピーク発光波長（λp）：IF=20mAで571 nm（代表値）。これは発光強度が最も高い波長です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：IF=20mAで15 nm（代表値）。これは発光波長の広がりを測定します。値が小さいほど、より単色（純色）の光であることを示します。
• 主波長（λd）：IF=20mAで572 nm（代表値）。これは、人間の目が光の色に最も一致すると知覚する単一波長です。
• チップあたりの順電圧（VF）：IF=20mAで2.05V（最小）、2.6V（代表値）、許容差±0.1V。これは駆動回路設計における重要なパラメータです。
• セグメントあたりの逆電流（IR）：逆電圧（VR）5Vで100 µA（最大）。このパラメータはテスト目的のみであり、連続的な逆バイアス動作は禁止されています。
• 光度マッチング比：IF=10mAで類似の光領域に対して2:1（最大）。これは、均一な外観を保証するためにセグメント間で許容される最大の輝度変動を規定します。
• クロストーク：≤2.5%。これは、他のセグメントが駆動されたときに選択されていないセグメントが意図せず点灯する度合いを測定し、最小限であるべきです。

3. 機械的・パッケージ情報

ディスプレイは標準的なスルーホールDIP（デュアル・インライン・パッケージ）スタイルです。主な寸法上の注意点は以下の通りです：

• 全ての寸法はミリメートル（mm）です。
• 特に指定がない限り、一般的な公差は±0.25 mmです。
• ピン先端シフト公差は±0.4 mmです。
• 光学品質を確保するため、異物（≤10 mil）、曲がり（反射板長さの≤1%）、セグメント内の気泡（≤10 mil）、表面のインク汚染（≤20 mil）に制限が設けられています。

4. ピン接続と内部回路

デバイスは24ピンを有します。内部回路はマルチプレックス・コモンカソード構成です。これは、各桁のLEDのカソードが互いに接続され（桁選択ラインを形成）、各セグメントタイプ（A, B, C, D, E, F, G, DP）のアノードが全ての桁にわたって接続されていることを意味します。特定の桁の特定のセグメントを点灯させるには、対応する桁カソードをロー（グランド）に駆動し、対応するセグメントアノードをハイ（電流制限抵抗付き）に駆動します。ピン配置表は、セグメントのアノード、桁のカソード、小数点（DP1, DP2, DP3）やその他のインジケータ（UDP, LC, L1, L2, L3）などの特殊機能の接続を含む、各ピンの機能を明確に定義しています。

5. 性能曲線分析

特定の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代表的な曲線には以下が含まれます：

• IV（電流-電圧）曲線：順電流と順電圧の関係を示し、非線形です。これは電流制限回路の設計に不可欠です。
• 光度 vs. 順電流：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、通常、動作範囲内ではほぼ線形関係にあります。
• 光度 vs. 周囲温度：LEDの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ます。これは熱管理の重要性を強調しています。
• スペクトル分布：光強度を波長に対してプロットしたグラフで、ピーク波長と主波長、およびスペクトル半値幅を示します。

6. はんだ付け、組み立て、保存ガイドライン

6.1 使用上の注意

これらは信頼性の高い動作のための重要なガイドラインです：

• 使用目的：一般的な電子機器向けです。安全が重要なアプリケーション（航空、医療など）ではメーカーにご相談ください。
• 定格遵守：損傷を避けるために、絶対最大定格への遵守が必須です。
• 電流と温度：推奨駆動電流または動作温度を超えると、光の急速な劣化や故障を引き起こします。
• 回路保護：駆動回路は、電源投入時の逆電圧や電圧トランジェントから保護する必要があります。
• 定電流駆動：LEDの輝度は電圧ではなく電流の関数であるため、一貫した輝度と長寿命のために推奨されます。
• 順電圧範囲：駆動回路は、目標電流が常に供給されるように、完全なVF範囲（2.05Vから2.7V）に対応する必要があります。
• 熱的低下率：動作電流は、低下率曲線を使用して、予想される最大周囲温度に基づいて選択する必要があります。
• 逆バイアスの回避：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可能性があります。
• 熱衝撃の回避：湿潤環境での急激な温度変化は結露を引き起こす可能性があります。
• 機械的取り扱い：ディスプレイ本体に異常な力を加えないでください。
• フィルムの適用：感圧性フィルム/オーバーレイを使用する場合は、フロントパネルと直接接触させないようにして、ずれを防いでください。
• 複数ディスプレイ使用時のビニング：一つのアセンブリで複数のディスプレイを使用する場合は、不均一な外観を避けるために、同じ輝度/カラービンからユニットを選択してください。

6.2 保存条件

適切な保存は、ピンの酸化を防ぎ、はんだ付け性を維持するために重要です。

• 標準条件（元の包装内）：5°Cから30°C、相対湿度（RH）60%以下。
• 不適切な保存の結果：ピン酸化が発生する可能性があり、使用前に再メッキが必要になる場合があります。
• 在庫管理：ディスプレイは速やかに消費してください。大量の長期保存は避けてください。
• 湿気感受性：製品が密閉された防湿バッグに入っていない場合、またはバッグが6ヶ月以上開封されている場合は、60°Cで48時間ベーキングし、1週間以内に組み立てを完了することを推奨します。

7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

LTC-3743KGは以下の用途に適しています：

• 試験・測定機器（マルチメータ、電源装置）。
• 産業用制御パネルおよびプロセスインジケータ。
• オーディオアンプ、目覚まし時計付きラジオ、キッチン家電などの民生電子機器。
• POS端末および情報表示装置。
• 明瞭で信頼性の高い多桁数値表示を必要とするあらゆるデバイス。

7.2 設計上の考慮事項

• ドライバICの選択：十分なシンク/ソース電流能力とマルチプレックスサポートを備えた専用LEDディスプレイドライバまたはマイクロコントローラを使用してください。
• 電流制限：各アノードラインには常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。電源電圧、LED順電圧（最悪ケース電流には最大VFを使用）、および希望の順電流に基づいて抵抗値を計算してください。
• マルチプレックス周波数：目に見えるちらつきを避けるのに十分な高さのリフレッシュレートを選択してください（通常 >60 Hz）。マルチプレックス動作時のピーク電流が絶対最大定格を超えないことを確認してください。
• PCBレイアウト：ノイズを避けるために、ディスプレイドライバへのクリーンな電源トレースを確保してください。寸法図からの推奨フットプリントに従ってください。
• 熱管理：高い周囲温度のアプリケーションでは、低下率電流制限内に収まるように、駆動電流を減らすか換気を改善することを検討してください。

8. 技術比較と差別化

AlInGaP技術に基づくLTC-3743KGは、以下のような明確な利点を提供します：

• 従来のGaP（リン化ガリウム）グリーンLEDとの比較：AlInGaPは通常、より高い輝度と効率、より良い温度安定性、より鮮やかな緑色を提供します。
• 蛍光体付きブルー/ホワイトLEDとの比較：これは直接発光型のグリーンLEDであるため、時間の経過による蛍光体の劣化に悩まされることがなく、蛍光体変換型ホワイトLEDの広いスペクトルを持たない純粋なスペクトル出力を提供します。
• 大型/小型ディスプレイとの比較：0.3インチの桁高は、視認性とコンパクトさのバランスをとり、スペースが考慮されるが適度な距離からの読みやすさが要求されるアプリケーションに適合します。

9. よくある質問（FAQ）

Q: マルチプレックス・コモンカソード設計の目的は何ですか？

A: 必要なピン数を大幅に削減します。非マルチプレックスの4桁7セグメントディスプレイでは、4*7 + 4 = 32ピンが必要です。マルチプレックス版は、7本のセグメントライン + 4本の桁ライン + いくつかの追加ライン = 24ピンを使用し、PCBと駆動回路を簡素化します。

Q: 電流制限抵抗の値はどのように計算しますか？

A: オームの法則を使用します：R = (電源電圧 - LED順電圧) / 希望電流。5V電源、最大VF 2.7V、希望電流10mAの場合：R = (5V - 2.7V) / 0.010A = 230 オーム。次の標準値（例：220オーム）を使用し、実際の電流を確認してください。

Q: なぜ定電圧よりも定電流駆動が推奨されるのですか？

A: LEDの光度は主に順電流（IF）の関数です。順電圧（VF）はユニットごとに、また温度によって変動する可能性があります。定電流源は、これらのVF変動に関わらず一貫した輝度を保証しますが、定電圧電源と単純な抵抗では輝度の変動が生じます。

Q: "光度マッチング比 2:1" とはどういう意味ですか？

A: 同じテスト条件下で、グループ内の最も明るいセグメントが最も暗いセグメントの2倍を超えて明るくならないことを意味します。これにより、ディスプレイ全体の視覚的な均一性が保証されます。

10. 動作原理の紹介

LTC-3743KGは、半導体エレクトロルミネセンスに基づいています。AlInGaP材料はp-n接合を形成します。接合の内蔵電位を超える順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では、この再結合により主に緑色波長範囲（約572 nm）の光子（光）としてエネルギーが放出されます。アルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの特定の合金組成が、バンドギャップエネルギー、したがって発光色を決定します。黒色の面と白色のセグメントはパッケージの光学システムの一部であり、環境光を吸収（反射を低減）し、内部で生成された光を所望のセグメント形状を通して効率的に導き出し、高いコントラストを生み出すように設計されています。