LTC-5837JD LEDディスプレイ データシート - 0.52インチ桁高 - ハイパーレッド650nm - 順電圧2.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTC-5837JDは、高性能な4桁7セグメント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、明確で明るい数値および限定的な英数字情報を表示することです。本デバイスは、LEDチップに先進的な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、不透明なGaAs基板上に実装されています。この構造により、グレーの面と白いセグメントを持つ表示部が実現され、視認性に優れた高いコントラストを提供します。表示部はコモンアノード構成を採用しており、これは多桁アプリケーションにおけるマルチプレックス駆動回路を簡素化するための標準的な設計選択です。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本ディスプレイは、信頼性が高く視認性の良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ています。データシートに記載されている中核的利点には、一体感のある外観を実現する連続均一セグメント設計、エネルギー効率に優れた低消費電力、様々な照明条件下での視認性を確保する高輝度・高コントラスト、広い視野角が含まれます。LED技術の固体信頼性により、長い動作寿命が保証されます。これらの特徴から、産業用計器（パネルメーター、プロセスコントローラー等）、試験・測定機器、医療機器、自動車ダッシュボード（サブディスプレイ）、明確な数値表示が重要な民生用機器などのターゲット市場に適しています。

2. 技術パラメータの詳細解釈

2.1 測光・光学特性

主要な測光パラメータは平均光度（Iv）であり、順方向電流（IF）1mAの試験条件下で、最小320µcd、標準700µcd、最大値は明記されていません。これは、屋内使用に適した明るい出力を示しています。発光はハイパーレッドと特徴付けられ、ピーク発光波長（λp）は650nm、主波長（λd）は639nmで、可視スペクトルの深い赤色領域に位置します。スペクトル半値幅（Δλ）は20nmであり、これは発光のスペクトル純度を表します。光度マッチング比（IV-m）は2:1と規定されており、これはデバイス内で最も暗いセグメントの光度が最も明るいセグメントの半分以上であることを意味し、視覚的な均一性を保証します。

2.2 電気的特性

主要な電気的パラメータはセグメントごとの順方向電圧（VF）であり、IF=1mAにおいて標準値2.6V、最大値2.6Vです。これは電流制限回路を設計する上で重要な値です。絶対最大定格は動作限界を定義します：セグメントごとの連続順方向電流は25mA（25°C以上では減額）、パルス条件下（デューティ比1/10）でのピーク順方向電流は90mA、損傷を防ぐための最大逆電圧（VR）は5Vです。逆電流（IR）は非常に低く、VR=5Vで最大100µAです。セグメントごとの総消費電力は70mWに制限されています。

2.3 熱・環境仕様

本デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+85°C、保管温度範囲も同様です。この広い範囲により、過酷な環境下での機能性が確保されます。重要な実装パラメータは、最大はんだ温度が260°C（最大3秒間）であり、これは実装面から1.6mm下で測定された値で、リフローはんだ付けプロセスをガイドします。

3. ビニングシステムの説明

データシートには、本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、標準試験電流における測定された光出力に基づいてユニットが選別（ビニング）されていることを意味します。この抜粋では具体的なビンコードは提供されていませんが、このようなシステムにより、設計者はアプリケーションに適した一貫した輝度レベルのディスプレイを選択でき、製品内の異なるユニット間で目立つばらつきを防ぐことができます。

4. 性能曲線分析

データシートは標準的な電気/光学特性曲線を参照しており、これらは通常、異なる条件下でのパラメータの変化を示すグラフ表現です。このようなデバイスに一般的な曲線は以下の通りです：順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）: 非線形関係を示し、ドライバ設計に重要です。光度 vs. 順方向電流: 最大定格まで、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。光度 vs. 周囲温度: 温度上昇に伴う出力の低下を示し、熱管理に重要です。スペクトル分布: 650nmを中心に、波長に対する相対強度をプロットしたグラフです。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 寸法と外形

パッケージ図面（本文では参照のみで詳細はなし）には、4桁ディスプレイモジュールの物理的外形が示されています。主要寸法には、全長、全幅、全高、0.52インチ（13.2mm）の桁高、桁間の間隔、セグメント寸法が含まれます。公差は特に指定がない限り、一般的に±0.25mmです。

5.2 ピン配置と接続図

本デバイスは40ピンです。ピン接続表には、4桁（桁1から4）それぞれのセグメントA-Gおよび小数点（D.P.）のカソード、および各桁のコモンアノードの機能が詳細に記載されています。例えば、ピン1は桁1のセグメントEのカソードであり、ピン38は桁1のコモンアノードです。この正確なマッピングは、正しいPCBレイアウトと駆動ソフトウェアを作成するために不可欠です。内部回路図は、1桁内のすべてのセグメントがコモンアノード接続を共有し、それが桁ごとに1本のピンに引き出されていることを示しています。

5.3 極性識別

本デバイスは明確にコモンアノードタイプとしてマークされています。極性はピン配置表で識別されます。桁のコモンアノードピンに正電圧を印加し、対応するセグメントのカソードピンから電流をシンクすることで、それらのセグメントが点灯します。

6. はんだ付けと実装ガイドライン

提供されている主要なガイドラインは、はんだ温度制限です：最大260°C、3秒間、実装面から1.6mm下で測定。これは無鉛リフローはんだ付けの標準プロファイルです。設計者は、リフローオーブンのプロファイルがこの制限を超えないようにし、プラスチックパッケージや内部ワイヤーボンドを損傷しないようにする必要があります。取り扱い時には標準的なESD（静電気放電）対策を講じるべきです。保管条件は保管温度範囲で定義されます。

7. 梱包と発注情報

型番はLTC-5837JDです。JDサフィックスは、特定のビニングやその他のバリアントを示している可能性があります。データシートには、テープアンドリール梱包、トレイ数量、ラベリングの詳細は記載されていません。生産のためには、この情報をメーカーまたはディストリビューターから入手する必要があります。

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

コモンアノード構成は、マルチプレックス駆動に理想的です。代表的な回路では、マイクロコントローラーまたは専用のディスプレイドライバICを使用します。マイクロコントローラーは、一度に1桁のコモンアノードを順次有効化（ロジックハイに設定、またはトランジスタ経由でVccに接続）し、その桁のセグメント（カソード）のパターンを出力します。これは通常、電流制限抵抗または定電流シンクドライバを介して行われます。このマルチプレックスは人間の目が知覚できないほど高速に行われ、すべての桁が同時に点灯しているかのような錯覚を生み出しながら、必要なマイクロコントローラーI/Oピンの数を大幅に削減します。

8.2 設計上の考慮事項

電流制限: 最大連続順方向電流（セグメントあたり25mA）を超えないようにするために必須です。抵抗または定電流ドライバは、電源電圧とLED順方向電圧（VF）に基づいて計算する必要があります。マルチプレックス周波数: 目に見えるちらつきを避けるために十分に高くする必要があり、通常60-100Hz以上です。ピーク電流: マルチプレックス設計では、短いON時間中の瞬間電流は平均DC電流よりも高くなる可能性があります。ピーク電流が90mA定格を超えないようにしてください。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得られます。コントラスト: グレーの面と白いセグメントの設計は良好なコントラストを提供します。赤色光を減衰させる濃色の窓の背後への取り付けは避けてください。

9. 技術比較と差別化

LTC-5837JDの主な差別化要因は、AlInGaPハイパーレッドLED技術の採用です。標準的なGaAsP（ガリウムヒ素リン）赤色LEDなどの旧来技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ入力電流でより高い輝度、または同じ輝度をより低い電力で実現します。また、一般的に温度や寿命にわたる波長安定性も優れています。0.52インチの桁高は標準サイズですが、高輝度、高コントラスト、そして特定のグレー/ホワイトの美的感覚の組み合わせにより、同クラスの他のディスプレイとの差別化が図られています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: ハイパーレッドという呼称の目的は何ですか？

A: 標準的な赤色LED（約630nm）と比較して、より長い波長（約650nm）で発光することを示しています。このより深い赤色はより鮮やかに見え、特定の光学フィルターシステムでより良い性能を発揮する可能性があります。

Q: 外部ドライバなしで5Vマイクロコントローラーでこのディスプレイを駆動できますか？

A: 可能ですが、注意が必要です。標準VFは2.6Vです。5V電源を使用する場合、電流制限抵抗は必須です。抵抗値 R = (Vcc - VF) / IF。IF=10mAの場合、R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240オームです。また、マルチプレックス中に1桁内で複数のセグメントが点灯した場合、マイクロコントローラーのI/Oピンが累積セグメント電流をシンクできることも確認する必要があります。

Q: 回路設計においてコモンアノードとはどういう意味ですか？

A: 1桁分のLEDのすべてのアノード（正側）が接続されていることを意味します。セグメントを点灯させるには、その桁のコモンアノードピンに正電圧を印加し、点灯させたいセグメントのカソードピンをグランド（電流制限器を介して）に接続します。これはコモンカソードディスプレイとは逆です。

11. 実践的な設計と使用事例

事例: 4桁電圧計表示の設計設計者が卓上電源装置を製作しており、明確な電圧表示が必要です。彼らは輝度とサイズのためにLTC-5837JDを選択します。マイクロコントローラー（例：ARM Cortex-MやPIC）のI/Oは限られています。マルチプレックス方式を使用することで、桁のアノード用に4ピン（NPNトランジスタまたはMOSFETで制御）、セグメントのカソード用に8ピン（7セグメント+小数点）のみが必要です。ファームウェアは桁1から4を高速に走査します。A/Dコンバータが電圧を読み取り、BCD形式に変換し、ファームウェアがテーブルから対応するセグメントパターンを検索し、アノードの有効化と同期して出力します。電流制限抵抗はカソードラインに配置されます。グレーの面は、計器パネルに対してプロフェッショナルな外観を提供します。

12. 原理紹介

7セグメントディスプレイは、8の字型に配置された発光ダイオード（LED）の集合体です。7つのセグメント（AからGとラベル付け）のそれぞれが個々のLEDです。これらのセグメントの特定の組み合わせを点灯させることで、すべての10進数字（0-9）といくつかの文字を形成できます。このような多桁ディスプレイでは、各桁が別々のセグメントセットですが、対応するセグメント（例：すべてのAセグメント）は通常、電気的に独立しており、マルチプレックス制御を可能にし、必要な接続ピンの総数を削減します。

13. 開発動向

7セグメントLEDディスプレイの動向は、より高い効率に向かって続いており、バッテリー駆動機器にとって重要な、より低い消費電力でより明るいディスプレイを実現しています。統合も別の動向であり、ディスプレイドライバ回路、時にはマイクロコントローラーさえもディスプレイモジュール自体に組み込むことで、システム設計を簡素化しています。より広い色域や、AlInGaPやInGaN（青/緑用）などの先進材料を使用して性能と信頼性を向上させる動きもあります。しかし、多くの産業および計器アプリケーションでは、実績のある信頼性、優れたコントラスト、設計の容易さから、高輝度赤色のクラシックなスルーホール設計が依然として人気があります。