LTC-2723JD LEDディスプレイ データシート - 0.28インチ桁高 - AlInGaP赤色 - 2.6V順電圧 - 70mW消費電力 - 技術文書

1. 製品概要

LTC-2723JDは、4桁7セグメントの英数字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、明瞭で明るい数値および限定的な英数字の表示を提供することです。中核技術として、赤色スペクトルにおいて高効率・高輝度で知られるAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）LEDチップを採用しています。このデバイスは、白いセグメントを持つグレーの表面を特徴とし、優れた文字表示と広い視野角を実現する高いコントラストを提供します。発光強度で分類されており、RoHS指令に準拠した鉛フリーパッケージで提供されるため、環境配慮を考慮した現代の電子アプリケーションに適しています。

1.1 主な特徴と利点

• 桁高：0.28インチ（7.0 mm）。過度なスペースを消費することなく、良好な視認性を提供するバランスの取れたサイズです。
• セグメント設計：連続的で均一なセグメントにより、一貫した発光とプロフェッショナルな美的外観を保証します。
• 電力効率：高効率AlInGaP技術により、低消費電力を実現しています。
• 光学性能：高輝度と高コントラスト比により、様々な照明条件下での視認性を向上させます。
• 視野角：広い視野角により、異なる位置から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、長い動作寿命と振動に対する堅牢性を提供します。
• ビニング：発光強度で分類（ビニング）されており、生産ロット間での輝度の一貫性を保証します。
• 環境適合性：RoHS規制に準拠した鉛フリーパッケージです。

1.2 デバイス識別

型番LTC-2723JDは、具体的にAlInGaP高効率赤色、マルチプレックス・コモンカソード、右側小数点付きのディスプレイを表します。この命名規則は、正確な識別と発注に役立ちます。

2. 機械的・パッケージ情報

このディスプレイは、標準的なスルーホールパッケージで提供されます。詳細な寸法図はデータシートに記載されており、主要寸法はすべてミリメートルで指定されています。特に明記されていない限り、主要な公差は通常±0.20 mmです。組立に関連する公差には特に注意が必要です：ピン先端シフトは±0.4mm、最適なPCB穴径の推奨値は1.30mmです。モジュールには、型番（LTC-2723JD）、YYWW形式の日付コード、製造国、および発光強度グレーディング用のビンコードが印字されています。

3. 電気的構成とピン配置

3.1 内部回路とピン接続

LTC-2723JDは、マルチプレックス・コモンカソード構成を採用しています。これは、各桁のLEDのカソードが内部で接続され、一方で桁をまたいだ対応するセグメントのアノードが接続されていることを意味します。この設計により、必要な駆動ピン数を最小限に抑えています。ピン接続表は以下の通りです：

• ピン1：コモンカソード（桁1）
• ピン2：アノードC, L3
• ピン3：アノードD.P.（小数点）
• ピン4：未接続
• ピン5：アノードE
• ピン6：アノードD
• ピン7：アノードG
• ピン8：コモンカソード（桁4）
• ピン9：未接続
• ピン10：ピンなし
• ピン11：コモンカソード（桁3）
• ピン12：コモンカソード L1, L2, L3（個別LED用）
• ピン13：アノードA, L1
• ピン14：コモンカソード（桁2）
• ピン15：アノードB, L2
• ピン16：アノードF

内部回路図はこれらの接続を視覚的に表し、4桁のコモンカソードグループと、7セグメント（A-G）および小数点の共有アノードラインを示しています。

4. 絶対最大定格と電気的・光学的特性

4.1 絶対最大定格（Ta=25°C）

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。動作中にこれを超えてはなりません。

• セグメントあたりの消費電力：70 mW
• セグメントあたりのピーク順電流：100 mA（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅時）
• セグメントあたりの連続順電流：25 mA（25°Cから0.33 mA/°Cで線形に減衰）
• 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：シーティングプレーンから1/16インチ（1.6mm）下のリードを、260°Cで5秒間。

4.2 電気的・光学的特性（Ta=25°C）

これらは、指定された試験条件下での代表的な動作パラメータです。

• 平均発光強度（I_V）：200 - 600 μcd（最小 - 最大） I_F= 1mA時。
• ピーク発光波長（λ_p）：656 nm（代表値） I_F= 20mA時。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：22 nm（代表値） I_F= 20mA時。
• 主波長（λ_d）：640 nm（代表値） I_F= 20mA時。
• セグメントあたりの順方向電圧（V_F）：2.1 - 2.6 V（代表値） I_F= 20mA時。
• セグメントあたりの逆電流（I_R）：10 μA（最大） V_R= 5V時。注記：これは試験条件です。連続的な逆バイアス動作は許可されません。
• 発光強度マッチング比：2:1（最大） 類似の光領域内のセグメント間で I_F= 1mA時。
• クロストーク：≤ 2.5%。

発光強度は、CIE明所視感度曲線に近似したセンサーとフィルターを使用して測定されます。

5. 性能曲線と特性分析

データシートには、設計エンジニアにとって不可欠な代表的な特性曲線が含まれています。これらの曲線は、主要パラメータ間の関係をグラフィカルに表し、表形式のデータだけでは得られない深い洞察を提供します。提供されたテキストでは具体的な曲線は詳細に記述されていませんが、通常は以下を含みます：

• 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）：非線形関係を示し、電流制限回路の設計に重要です。
• 発光強度 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、輝度と効率の最適化に役立ちます。
• 相対発光強度 vs. 周囲温度：温度上昇に伴う光出力の低下を示し、非空調環境でのアプリケーションにとって重要です。
• スペクトル分布：相対強度対波長のグラフで、主波長とピーク波長、およびスペクトル純度（半値幅）を確認します。

これらの曲線を分析することで、設計者は適切な駆動電流を選択し、熱的影響を理解し、実際の動作条件下での性能を予測することができます。

6. 信頼性試験と認定

LTC-2723JDは、認識された業界標準（MIL-STD、JIS）に基づく包括的な信頼性試験を実施しています。これらの試験は、デバイスの堅牢性と長寿命を検証します。

• 動作寿命試験（RTOL）：最大定格条件下で室温1000時間。長期性能を評価します。
• 高温高湿保存（THS）：65°C、90-95% RHで500時間。耐湿性を試験します。
• 高温保存（HTS）：105°Cで1000時間。熱ストレス下での安定性を評価します。
• 低温保存（LTS）：-35°Cで1000時間。
• 温度サイクル（TC）：-35°Cと105°Cの間で30サイクル。熱膨張/収縮による故障を試験します。
• 熱衝撃（TS）：-35°Cと105°Cの間の急速遷移を30サイクル。より厳しい熱試験です。
• 耐はんだ性（SR）：リードがはんだ熱（260°C、10秒間）に耐える能力を試験します。
• はんだ付け性（SA）：リードが適切にはんだで濡れることを確認します（245°C、5秒間）。

これらの試験により、ディスプレイが組立プロセスや過酷な動作環境の厳しさに耐えられることが保証されます。

7. はんだ付けと組立ガイドライン

7.1 自動はんだ付け

フローまたはリフローはんだ付けの場合、推奨条件は、シーティングプレーンから1/16インチ（1.6mm）下のリードを、はんだ温度260°Cで最大5秒間浸漬することです。この工程中、ディスプレイ本体の温度は最大保存温度を超えてはなりません。

7.2 手はんだ付け

手はんだ付けを行う場合、はんだごて先端はリード（シーティングプレーンから1/16インチ下）に5秒以内で接触させる必要があります。推奨はんだごて温度は350°C ±30°Cです。時間と温度の正確な制御は、LEDチップや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。

8. 重要なアプリケーション上の注意点と設計上の考慮事項

使用目的：このディスプレイは、通常の電子機器（オフィス、通信、家庭用）向けに設計されています。事前の協議と特定の認定なしに、安全が重要なアプリケーション（航空、医療生命維持装置など）での使用は認証されていません。

パラメータ遵守：駆動回路は、絶対最大定格および推奨動作条件内で動作するように設計されなければなりません。電流または温度制限を超えると、光出力の劣化を加速し、早期故障の原因となります。

駆動回路設計：

• 定電流駆動：定電圧駆動よりも強く推奨されます。LEDは電流駆動デバイスであり、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。定電流源は、安定した予測可能な輝度を保証し、LEDを熱暴走から保護します。
• 逆電圧保護：駆動回路には、電源投入時、遮断時、またはマルチプレックス回路においてLEDセグメントに逆電圧または過渡電圧スパイクが印加されるのを防ぐための保護（直列ダイオードや集積回路の機能など）を組み込む必要があります。最大逆電圧は試験用に5Vのみであり、連続的な逆バイアスは禁止されています。
• マルチプレックスに関する考慮事項：コモンカソード・マルチプレックスディスプレイとして、各桁のカソードを順次駆動しながら、その桁で点灯させるべきセグメントのアノードに電圧を印加する駆動回路が必要です。ピーク電流定格（低デューティサイクルで100mA）は、必要な平均輝度を得るために瞬間電流が高くなるマルチプレックス駆動方式に関連します。

熱管理：セグメントあたりの消費電力は低いですが、小型パッケージ内の4桁からの総合的な熱は考慮する必要があります。接合温度を安全限界内に維持するために、十分な通風と他の熱源の近くへの配置を避けることが推奨されます。

9. 技術比較とアプリケーションシナリオ

9.1 他の技術との違い

従来のGaAsPやGaP LED技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、より低い電流でより明るいディスプレイを実現します。グレー面/白セグメント設計は、拡散型や着色パッケージと比較して優れたコントラストを提供します。0.28インチの桁サイズは、より小さなインジケータとより大きなパネル取り付けディスプレイの中間に位置し、視認性とコンパクトさの良いバランスを提供します。

9.2 典型的なアプリケーションシナリオ

• 試験・測定機器：デジタルマルチメータ、オシロスコープ、電源装置。
• 産業用制御機器：パネルメータ、タイマー表示、プロセスインジケータ。
• 民生用電子機器：オーディオ機器（アンプ、レシーバー）、家電製品の表示部。
• 自動車アフターマーケット：計器および診断ツール（主要な車両安全システム用ではありません）。

9.3 設計例：マイクロコントローラインターフェース

典型的な設計には、十分なI/Oピンを備えたマイクロコントローラ、またはマルチプレックスLEDディスプレイ専用に設計された外部シフトレジスタ/ドライバIC（MAX7219やTM1637など）の使用が含まれます。ドライバICはマルチプレックスタイミング、電流制限を管理し、多くの場合PWMによる輝度制御も含むため、システムエンジニアのソフトウェアおよびハードウェア設計を大幅に簡素化します。

10. よくある質問（FAQ）

Q1: 発光強度ビンコードの目的は何ですか？

A1: ビンコードは、特定のユニットの測定された輝度範囲を示します。これにより、設計者は複数ユニットパネル用に輝度が一致したディスプレイを選択し、均一な外観を保証することができます。

Q2: 5Vのマイクロコントローラピンで直接このディスプレイを駆動できますか？

A2: できません。順方向電圧は約2.6Vですが、LEDには電流制限が必要です。5Vピンに直接接続すると過剰電流が流れ、セグメントを破壊します。直列の電流制限抵抗または専用の定電流ドライバが必須です。

Q3: なぜ定電流駆動が推奨されるのですか？

A3: LEDの光出力は電圧ではなく電流に比例します。その順方向電圧（Vf）はユニットごとに異なり、温度上昇とともに低下します。抵抗器を備えた定電圧源は近似の電流制御を提供しますが、真の定電流源は正確な輝度制御と熱暴走に対する本質的な保護を提供します。

Q4: マルチプレックス・コモンカソードは私の回路にとって何を意味しますか？

A4: これは、一度に1桁ずつを高速に順次点灯させる（マルチプレックス）ことでディスプレイを制御することを意味します。点灯させるセグメント（アノード）のパターンを設定し、次に桁1のカソードを有効にし、それを無効にし、桁2のパターンを設定し、そのカソードを有効にする、ということを繰り返します。これが連続的に循環し、必要なドライバピン数を29（4x7セグメント + 4カソード + DP）からわずか12アノードライン + 4カソードライン（個別LED用のコモンカソードに加えて）に削減します。

11. 動作原理と技術動向

11.1 基本的な動作原理

LEDは半導体ダイオードです。そのバンドギャップ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（AlInGaP層）で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、したがって発光色を決定します。この場合は赤色スペクトル（約640-656 nm）です。7セグメントレイアウトは標準化されたパターンであり、セグメント（AからGとラベル付け）の異なる組み合わせを点灯させることで、数字0-9といくつかの文字を形成します。

11.2 業界動向

ディスプレイ技術のトレンドは、より高い効率、より低い消費電力、そしてより大きな統合に向かって進み続けています。LTC-2723JDのような個別の7セグメントディスプレイは、コスト効率の良い中サイズの数値表示に不可欠であり続けていますが、以下のような分野での並行した成長もあります：

有機EL（OLED）ディスプレイ：高コントラスト、柔軟性、薄さを提供し、ハイエンドアプリケーションに適しています。

統合ドライバディスプレイ：コントローラ/ドライバICを内蔵したモジュールで、インターフェース設計を簡素化します。

表面実装デバイス（SMD）パッケージ：自動組立用ですが、このようなスルーホール部品は、試作、修理、堅牢な機械的接続を必要とするアプリケーションでは依然として好まれています。

AlInGaP材料システム自体は、赤色、橙色、黄色LEDのための成熟し高度に最適化された技術を表しており、性能、信頼性、コストを効果的にバランスさせています。