LTC-47C1SW LEDディスプレイ データシート - 0.4インチ桁高 - 白色 - 順電圧3.2V - 消費電力35mW - 技術文書

1. 製品概要

LTC-47C1SWは、4桁7セグメントの英数字表示モジュールです。桁高は0.4インチ（10.16 mm）で、明確な中サイズの数値表示を必要とするアプリケーションに適しています。本ディスプレイは、サファイア基板上に実装されたInGaN（窒化インジウムガリウム）半導体技術に基づく白色発光ダイオード（LED）を採用しています。黒色の背景面に対して白色の発光セグメントが高コントラストの外観を実現しています。RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠した無鉛パッケージとして構成されています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本ディスプレイは、電子設計エンジニアにとって複数の主要な利点を提供します。低消費電力によりエネルギー効率が高く、高輝度と優れた文字表示により、様々な照明条件下での視認性を確保します。広い視野角は、ディスプレイを軸外から視認する可能性のあるアプリケーションにおいて重要です。LED技術に固有の固体信頼性により、長い動作寿命と衝撃・振動に対する耐性を提供します。これらの特性から、LTC-47C1SWは、信頼性の高い明確な数値情報が必要な、民生電子機器、産業用計器、試験・測定機器、POS端末、自動車用ダッシュボード表示などに最適です。

2. 技術パラメータの詳細な客観的解釈

2.1 測光特性および電気的特性

LTC-47C1SWの性能は、周囲温度（Ta）25°Cにおける標準試験条件下で定義されます。主要パラメータは、その動作範囲を包括的に理解するためのものです。

• 光度（Iv）：順電流（IF）10 mAで駆動した場合の、セグメントあたりの代表的な光度は18ミリカンデラ（mcd）です。規定の最小値は12.8 mcdです。このパラメータは、点灯セグメントの知覚される明るさを定量化します。
• 順電圧（VF）：電流が流れているときのLEDセグメント両端の電圧降下です。本デバイスでは、試験電流5 mAにおける代表的な順電圧は2.70Vから3.2Vの間です。この値は、ドライバの電流制限回路を設計する上で重要です。
• 色度座標（x, y）：これらの座標は、CIE 1931色度図上の白色光の色点を定義します。提供される代表値（x=0.294, y=0.286）は、特定の色調の白色を示します。これらの座標には±0.01の許容差が適用されます。
• 逆電流（IR）：逆バイアス5Vを印加したときの最大リーク電流は100 µAです。このパラメータは試験目的のみであり、デバイスは逆電圧下での連続動作を意図していないことに注意することが重要です。
• クロストーク：≤ 2.5%という仕様は、隣接するセグメントまたは桁間の最大許容光漏れまたは電気的干渉を示し、文字の明瞭さを確保します。

2.2 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応力限界を定義します。これらの限界を超える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35 mW。
• セグメントあたりのピーク順電流：最大50 mA、パルス条件下（周波数1 kHz、デューティサイクル10%）。
• セグメントあたりの連続順電流：最大連続電流は、周囲温度の上昇に伴い、25°Cにおける値から0.125 mA/°Cの割合で直線的に低下（デレーティング）します。
• 動作温度範囲：-35°C から +80°C。
• 保存温度範囲：-35°C から +105°C。
• はんだ付け条件：本デバイスは、実装面から1/16インチ（約1.6 mm）下の点の温度が260°Cを3秒間超えない波はんだ付けまたはリフローはんだ付けに耐えることができます。

3. ビニングシステムの説明

LTC-47C1SWは、正確な白色色点に基づいてデバイスを分類するための色調ビニングシステムを採用しています。これは、複数のディスプレイ間または多桁ユニット内で色の一貫性を必要とするアプリケーションにおいて不可欠です。ビンは、その角座標（x, y）で指定されたCIE 1931色度図上の四角形によって定義されます。データシートにはいくつかのビン（例：S1-2、S2-2、S3-1、S3-2、S4-1、S4-2、S5-1、S6-1）がリストされています。各ビンは、x座標とy座標の両方に対して±0.01の定義された許容差を持ちます。このシステムにより、メーカーは特定のビンからLEDを選択し、すべてのセグメントと桁で均一な白色外観を実現し、視覚的な色のばらつきを最小限に抑えることができます。

4. 機械的およびパッケージ情報

4.1 寸法と許容差

外形図は、PCB（プリント回路基板）レイアウトおよび組立に不可欠な機械的寸法を提供します。特に指定のない限り、すべての主要寸法はミリメートル単位で、標準許容差は±0.25 mmです。

• ピン先端位置許容差：ピン先端の位置の許容偏差は±0.25 mmです。
• スペーサ詳細：スペーサ機能は、±0.5 mmのスリップアウト許容差を可能にするように設計されており、組立時の位置合わせを補助するものと思われます。
• 推奨PCB穴径：リードに対して0.9 mmが提案されています。

4.2 外観および化粧仕様

データシートには、ディスプレイの外観に関連するいくつかの品質管理パラメータが含まれています：

• セグメント上の異物は10ミル（0.254 mm）以下でなければなりません。
• 表面のインキ汚染は20ミル（0.508 mm）以下でなければなりません。
• 反射板の曲がりは、その長さの1%以下でなければなりません。
• セグメント内の気泡は10ミル（0.254 mm）以下でなければなりません。
• 特定の注記では、\"硬度ピンのみ使用\"を義務付けており、十分な機械的剛性を持つピンの使用が要求されていることを示しています。

5. 内部回路とピン構成

LTC-47C1SWはコモンカソードディスプレイです。内部回路図は、4桁の各桁がカソード接続を共有していることを示しています。7つのセグメント（A、B、C、D、E、F、G）と2つの小数点（DP1、DP2）は、そのアノードがマルチプレックス方式で接続されています。具体的には、セグメントのアノードは桁のペア（桁1＆2および桁3＆4）間でグループ化されており、タイムディビジョンマルチプレクシング（少ないドライバピンで多桁ディスプレイを制御する一般的な技術）を容易にしています。

20ピン接続表は、正しい配線に不可欠です：

• ピン5、10、15、20は、それぞれ桁2、4、3、1のコモンカソードです。
• ピン2と7は、小数点DP1とDP2のアノードです。
• 残りのピンは、表に示されているように特定の桁ペア間で共有される様々なセグメント（A-G）のアノードです。例えば、ピン1は桁1と2のセグメントDのアノードです。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いと組立は信頼性にとって重要です。本デバイスは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱い時にはリストストラップまたは静電気防止手袋の使用を強く推奨し、すべての設備と作業台が適切に接地されていることを確認してください。

はんだ付けに関しては、デバイス本体の温度を制限することが重要なパラメータです。仕様では、波はんだ付けまたはリフローはんだ付け工程中、実装面から1.6 mm下で測定した温度が260°Cを3秒間超えないことが許容されています。これらの限界を遵守することで、LEDチップおよびプラスチックパッケージへの熱損傷を防止します。

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回路

コモンカソード、マルチプレックスアノード構造は、マイクロコントローラまたは専用LEDドライバICと共に使用するように設計されています。代表的な回路では、トランジスタスイッチ（例：NPN BJTまたはNチャネルMOSFET）を使用して各桁のカソードを順番に通して電流をシンク（桁スキャン）します。セグメントアノードラインは、電流制限抵抗を介して適切なパターンで駆動されます。マルチプレクシング周波数は、残像によるちらつきを避けるために十分に高く（通常>60 Hz）する必要があります。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：各アノードラインには、順電流（例：データシートに従ってセグメントあたり5-10 mA）を設定するための外部抵抗が必須です。抵抗値は R = (Vcc - VF) / IF の式を使用して計算できます。ここで、Vccは電源電圧、VFはLEDの順電圧（安全のために最大値を使用）、IFは所望の順電流です。
• ドライバ能力：ドライバICまたはマイクロコントローラポートは、アクティブ時間中に1桁内のすべての点灯セグメントの累積電流を供給できる必要があります。
• 視野角：広い視野角により、ユーザーに対する取り付け位置の柔軟性が高まります。
• 消費電力は低いですが、筐体内の十分な通気性を確保することは、特に高い周囲温度下でのLEDの長寿命化に役立ちます。8. 技術比較と差別化

他の7セグメントディスプレイと比較して、LTC-47C1SWのInGaN白色SMDチップの使用は、赤色GaAsP LEDやフィルタ付き白色LEDなどの古い技術よりも優位性があります。InGaN LEDは一般に、より高い効率、時間経過による優れた色安定性、およびより一貫した白色色点を提供します。0.4インチの桁高は、携帯機器で使用される小型ディスプレイと看板用の大型ディスプレイの中間に位置付けられます。そのマルチプレックスピン配列は標準設計であり、4桁ディスプレイに必要なコントローラI/Oピンの数を最小限に抑え、各桁の各セグメントを個別に駆動するピンを持つディスプレイと比較して、コスト効率とスペース効率に優れたソリューションを提供します。

9. 技術パラメータに基づくよくある質問

Q: 色調ビニングシステムの目的は何ですか？

A: 色調ビニングは色の一貫性を確保します。多桁ディスプレイの場合、同じまたは隣接するビンからのLEDを使用することで、すべての桁が同一の色調の白色を発光し、1桁が隣接桁と明らかに異なって見える（例えば、より青みがかった、またはより黄みがかった）ことを防ぎます。

Q: 5Vマイクロコントローラでこのディスプレイを駆動できますか？

A: はい、ただし電流制限抵抗を使用する必要があります。代表的な順電圧は約3Vであるため、抵抗なしで5V電源を使用すると、LEDに過剰な電流が流れ、破損する可能性があります。直列抵抗は常に必要です。

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: コモンカソードとは、1桁内のすべてのLEDが負（グランド）接続を共有することを意味します。桁を点灯させるには、そのカソードピンをグランド（トランジスタスイッチを介して）に接続し、点灯させたいセグメントのアノードに正電圧（電流制限抵抗を介して）を印加します。

Q: ピーク順電流定格はどのように解釈すればよいですか？

A: デューティサイクル10%での50 mAピーク定格は、マルチプレックスシステムにおいてより高い瞬間輝度を達成するための短い高電流パルスを可能にします。時間平均電流は、連続電流定格（温度と共に低下する）を超えてはなりません。

10. 動作原理の紹介

7セグメントディスプレイは、数字の8のパターンに配置された発光ダイオードの集合体です。特定のセグメント（AからGまでラベル付け）を選択的に点灯させることで、0から9までのすべての数字といくつかの文字を形成できます。LTC-47C1SWは、そのような4つの桁アレイを単一パッケージに統合しています。LEDに使用されるInGaN半導体材料は、電子が材料のバンドギャップを越えて正孔と再結合するときに青色光を発します。この青色光は、LEDパッケージ内部の蛍光体コーティングによって部分的に長波長（黄色）に変換され、人間の目には白色光として知覚されます。1組のセグメントドライバで4桁を制御するために使用されるマルチプレクシング技術は、各桁への電源を順番に高速で切り替えることで機能します。任意の瞬間には1桁のみが点灯していますが、人間の視覚の残像により、切り替え周波数が十分に高ければ4桁すべてが連続して点灯しているように見えます。

11. 開発動向

7セグメントディスプレイ技術の動向は、引き続きいくつかの主要分野に焦点を当てています。InGaN LEDチップの効率改善により、より低い駆動電流でより高い輝度が実現され、消費電力と発熱が低減されます。また、アプリケーションの美的感覚によりよく合うように、さらに高い色の一貫性と利用可能な白色色温度（例：クールホワイト、ニュートラルホワイト、ウォームホワイト）の幅広い範囲への移行もあります。統合は別の動向であり、一部のディスプレイはドライバICと電流制限抵抗を同じモジュール内に組み込んでおり、エンドエンジニアの設計を簡素化しています。さらに、パッケージングの進歩により、過酷な環境アプリケーション向けに、より薄いプロファイルと堅牢性の向上が可能になるかもしれません。

The trend in seven-segment display technology continues to focus on several key areas. Efficiency improvements in InGaN LED chips lead to higher brightness at lower drive currents, reducing power consumption and heat generation. There is also a move towards even higher color consistency and a wider range of available white color temperatures (e.g., cool white, neutral white, warm white) to better match application aesthetics. Integration is another trend, with some displays incorporating the driver IC and current-limiting resistors within the same module, simplifying the design for the end engineer. Furthermore, advancements in packaging may allow for thinner profiles and increased ruggedness for harsh environment applications.