ELD-426UYOWB/S530-A3 7セグメントディスプレイ データシート - 10.16mm 桁高 - オレンジ色 605nm - 最大2.4V - 日本語技術文書

1. 製品概要

ELD-426UYOWB/S530-A3は、明確なデジタル表示を目的としたスルーホール実装型の7セグメント英数字ディスプレイです。桁高10.16mm（0.4インチ）という標準的な産業用サイズを特徴とし、中サイズの数値または限定的な英数字情報を表示する必要があるアプリケーションに適しています。本デバイスは、黒色の背景面に対して白色の発光セグメントを配置した構造となっており、高いコントラストと優れた視認性を提供します。これは、明るい環境光下でも文字の読み取りを容易にし、グレアを最小限に抑えてユーザーの識別能力を向上させる設計選択です。

中核技術として、発光チップにはAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）半導体材料が採用されています。この材料は、オレンジ～赤色スペクトルでの発光効率に優れています。主波長605nmのオレンジ色の発光は視認性が良く、表示パネルや計器類によく選ばれています。封止には白色拡散タイプの樹脂が使用されており、個々のLEDセグメントからの光を均一に散乱させ、文字のすべての部分で均一で一貫した外観を実現します。

1.1 主な特長と利点

本ディスプレイは、設計者や製造者にとって複数の重要な利点を提供します。その主な特長は低消費電力であり、バッテリー駆動デバイスやエネルギー効率が優先されるシステムにおいて極めて重要です。部品は光度（光束強度）に基づいてカテゴライズ（ビニング）されています。これは、測定された光出力に応じてディスプレイが分類・ラベル付けされることを意味し、単一製品内で複数のユニットを使用する際の輝度の一貫性を保証します。これは、複数桁のディスプレイや複数の部品を使用するパネルにとって不可欠です。

本デバイスは、鉛フリーおよびRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、厳格な環境規制が適用される市場で販売される製品への使用に適しています。スルーホール設計により堅牢な機械的接続を実現し、振動や物理的ストレスがかかるアプリケーションでも信頼性を発揮します。産業標準のフットプリントにより、一般的なPCBレイアウトや自動挿入装置との互換性が確保されています。

1.2 対象アプリケーションと市場

この7セグメントディスプレイは、信頼性が高く明確な数値インターフェースを必要とする幅広い電子アプリケーションを対象としています。主な適用分野には、設定値、タイマー、ステータスコードなどを表示するオーブン、電子レンジ、洗濯機、エアコンなどの家電製品が含まれます。産業機器の計器盤、自動車のダッシュボード（補助表示用）、試験・計測機器にも同様に適しています。

もう一つの重要なアプリケーションは、はかり、カウンター、タイマー、シンプルな制御パネルなどのデジタル表示です。オレンジ色は、表示を容易に識別する必要がある環境や、警告や状態表示として機能する場合によく好まれます。堅牢性と標準サイズにより、民生用および産業用電子製品の両方で汎用的な選択肢となっています。

2. 技術パラメータと仕様

デバイスの限界値と動作特性を詳細に理解することは、信頼性の高い回路設計と長期性能にとって極めて重要です。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、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。これらの定格は、動作中または取り扱い中に、一瞬たりとも超えてはなりません。ELD-426UYOWB/S530-A3の場合、最大逆電圧（V_R）は5Vです。これより高い逆電圧を印加すると、LED接合が破壊される可能性があります。最大連続順電流（I_F）は25 mAです。この電流を超えると過剰な熱が発生し、LEDの内部構造を劣化させ、寿命を短縮します。

パルス動作では、より高いピーク順電流（I_FP）60 mAが許容されますが、特定の条件下でのみです：デューティ比1/10（10%）、周波数1 kHz。これにより、短時間の高輝度発光が可能になります。最大許容損失（P_d）は60 mWで、順電圧と電流の積として計算されます。デバイスの動作温度範囲（T_opr）は-40°Cから+85°Cまでであり、過酷な環境にも適しています。保管温度（T_stg）は-40°Cから+100°Cの範囲です。はんだ付け温度（T_sol）は260°Cを超えてはならず、はんだごての接触時間は5秒以下とする必要があります。これは、プラスチックパッケージや内部ボンドへの熱ダメージを防ぐためです。

2.2 電気光学特性

これらの特性は標準試験条件（Ta=25°C）で測定され、デバイスの代表的な性能を示します。光度（I_v）は、順電流（I_F）10 mAで駆動した場合、代表値12.5 mcd、最小規定値5.6 mcdです。データシートでは、これは1つの7セグメントで測定された平均値であることが明記されていることに注意することが重要です。光度の許容差は±10%です。

スペクトル特性は、発光の色を定義します。ピーク波長（λ_p）は代表値611 nmであり、知覚される色により密接に関連する主波長（λ_d）は代表値605 nm（オレンジ色）です。スペクトル放射帯域幅（Δλ）は代表値17 nmで、放射される波長の広がりを示します。順電圧（V_F）は、I_F=20mAにおいて代表値2.0V、最大2.4Vで、許容差は±0.1Vです。逆電流（I_R）は非常に低く、V_R=5Vにおいて最大100 µAです。

3. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのデバイスの挙動についてより深い洞察を提供します。

3.1 スペクトル分布

スペクトル分布曲線（相対光度 vs. 波長）は、611 nm（代表値）付近を中心とした単一のピークを示し、半値全幅（FWHM）は約17 nmとなります。これは、AlGaInP材料による単色のオレンジ色出力を確認するものです。有意な二次ピークはなく、純粋な色の発光を示しています。この曲線の形状は、色の一貫性や特定の波長フィルタリングが関与するアプリケーションにおいて重要です。

3.2 順電流 vs. 順電圧

I-V曲線は、LEDセグメントのダイオード特性を示しています。これは非線形です。非常に低い電流では、電圧は最小限です。電流が増加するにつれて、順電圧は急激に上昇し、その後、代表的な動作範囲（20 mAで約2.0V）ではより緩やかに増加します。この曲線は、電流制限回路を設計する上で不可欠です。駆動電圧の小さな変化が電流の大きな変化につながる可能性があるため、LEDは通常、定電流源または適切な直列抵抗を備えた回路で駆動されます。

3.3 順電流デレーティング曲線

これは信頼性にとって最も重要な曲線の一つです。これは、周囲温度の関数としての最大許容連続順電流を示しています。25°Cでは、フルの25 mAが許容されます。周囲温度が上昇すると、最大許容電流は直線的に減少しなければなりません。これは、LEDの内部接合温度が、周囲の熱と電流による自己発熱の両方によって上昇するためです。安全な接合温度を超えると、発光出力と寿命が大幅に低下します。曲線は通常、最大接合温度（最大動作周囲温度85°Cに関連）で電流がゼロに低下することを示しています。設計者は、動作点（周囲温度＋駆動電流）がこの曲線で定義される安全領域内に収まることを確認しなければなりません。

4. 機械的仕様とパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

機械図面は、ディスプレイの正確な物理的寸法を提供します。主要な寸法には、パッケージの全高、全幅、全深、ピン間の間隔、ピンの直径と位置、および桁表示窓のサイズと位置が含まれます。図面では、特に断りのない限り、公差は±0.25 mmと規定されています。すべての寸法はミリメートル（mm）です。この情報は、PCBレイアウト（フットプリント設計）、製品筐体内への適切な収まりの確保、および自動組立プロセスにとって極めて重要です。

4.2 ピン配置と内部回路図

内部回路図は、個々のLEDセグメント（a, b, c, d, e, f, g、および多くの場合小数点DP）の外部ピンへの電気的接続を示しています。コモンカソードまたはコモンアノード構成の場合、どのピンが共通接続であるかを示します。この図は、ディスプレイを駆動回路（例：マイクロコントローラやデコーダIC）に正しく配線するために不可欠です。共通ピンを誤って接続すると、ディスプレイは点灯しません。

5. 組立と取り扱いガイドライン

5.1 はんだ付けに関する推奨事項

データシートでは、最大はんだ付け温度260°C、接触時間5秒以下と規定されています。これは、手はんだ付けとフローはんだ付けプロセスの両方に適用されます。高温への長時間の曝露は、プラスチックパッケージを溶かしたり、内部のワイヤーボンドを損傷したり、LEDチップを劣化させたりする可能性があります。温度制御されたはんだごてを使用し、複数のピンをはんだ付けする際には十分な冷却時間を取ることが推奨されます。フローはんだ付けでは、プロファイル（予熱、ソーク、ピーク温度、冷却）をこれらの制限内に収まるように制御する必要があります。

5.2 静電気放電（ESD）対策

LEDは半導体デバイスであり、静電気放電に敏感です。ESDは即時の故障や、長期信頼性を低下させる潜在的な損傷を引き起こす可能性があります。データシートでは、取り扱いおよび組立中のいくつかのESD対策を強く推奨しています：作業者は接地リストストラップを着用し、ESD安全マット上で作業する必要があります。ワークステーション、工具、設備は適切に接地する必要があります。非導電性材料上の静電気を中和するためにイオナイザーの使用が推奨されます。駆動回路には、動作中に発生する可能性のある電圧サージに対する保護も含める必要があります。

5.3 電気的動作に関する注意事項

LEDは順方向バイアスで動作させなければなりません。駆動回路は、LEDセグメントに有意な逆電圧が印加されないように設計する必要があります。これは、LEDが消灯していると想定される場合でも同様です。5Vの絶対最大定格以下であっても、逆電圧を連続的に印加すると、半導体材料内で電界移動が発生し、リーク電流の増加や最終的な故障につながる可能性があります。これは、回路設計において、駆動ICやトランジスタが順電圧のみ、またはオフ時に非常に小さな逆電圧しか印加できないようにすることで対処されることがよくあります。

6. 梱包と発注情報

6.1 梱包仕様

本デバイスは、自動取り扱いのためにチューブに梱包されています。標準的な梱包プロセスは次の通りです：チューブあたり25個、箱あたり64チューブ、マスターカートンあたり4箱。これにより、カートンあたり合計6,400個となります。チューブ梱包は、輸送および保管中にピンが曲がったり、ディスプレイ表面が傷ついたりするのを防ぎます。

6.2 ラベルの説明

梱包ラベルには、識別とトレーサビリティのためのいくつかのコードが含まれています。主要なフィールドには以下が含まれます：CPN（顧客部品番号）、P/N（メーカー部品番号：ELD-426UYOWB/S530-A3）、QTY（梱包数量）、CAT（光度ランク/カテゴリ）、およびLOT No（トレーサビリティのためのロット番号）。これらのラベルを理解することは、在庫管理、品質管理、および生産で正しい部品が使用されていることを確認するために重要です。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

7.1 電流制限と駆動

このような単一桁7セグメントディスプレイを駆動する最も一般的な方法は、各セグメントに直列抵抗を使用する（または、マルチプレックス設計の場合は共通ピンに単一の抵抗を使用する）ことです。抵抗値はオームの法則を使用して計算されます：R = (V_supply- V_F) / I_F。例えば、電源電圧5V、代表的なV_F2.0V、希望するI_F10 mAの場合、抵抗は(5 - 2.0) / 0.01 = 300オームとなります。330オームの抵抗が標準的な選択肢となるでしょう。複数桁のマルチプレクシングには、セグメントと桁選択を高速に制御するために、ドライバIC（74HC595シフトレジスタや専用LEDドライバなど）が使用され、必要なマイクロコントローラピンの数を削減します。

7.2 熱管理

これは低電力デバイスですが、特に高周囲温度アプリケーションや最大電流付近で駆動する場合、長寿命のためには熱に関する考慮事項が依然として重要です。PCB上のディスプレイ周囲に十分な空気の流れを確保することが役立ちます。PCB自体がピンの放熱板として機能することができます。重要なアプリケーションでは、順電流デレーティング曲線を参照し、周囲温度が高い場合はLEDをより低い電流で動作させてください。

7.3 光学的考慮事項

黒色の背景は高いコントラストを提供します。ディスプレイを覆う前面パネルやレンズを設計する際は、反射やグレアを最小限に抑えて視認性を維持する材料とコーティングを検討してください。ディスプレイの視野角（拡散樹脂によって暗示される）は通常広いですが、オフアクシス視野が重要な場合はこれを確認する必要があります。オレンジ色は、カラーフィルターや着色ガラスの背後でフィルタリングされたり、異なって見えたりする可能性があるため、最終組み立て状態でのテストが推奨されます。

8. 技術比較と選定

7セグメントディスプレイを選定する際の主な違いには、桁高、色、輝度（光度）、順電圧、消費電力、およびパッケージタイプ（スルーホール vs. SMD）が含まれます。ELD-426UYOWB/S530-A3の主な利点は、標準的な0.4インチサイズ、高視認性のオレンジ色、一貫性のためのカテゴライズされた光度、および堅牢なスルーホール構造です。より小型のSMDディスプレイと比較すると、プロトタイプ作成が容易で、より高い耐久性を必要とするアプリケーションにより適している可能性があります。他の色と比較すると、オレンジ色は、一部の半導体材料では赤や緑よりも低い電流レベルで知覚される輝度が高く、特定の照明条件下でより見えやすい場合があります。

9. よくある質問（FAQ）

9.1 光度カテゴライズ（CAT）の目的は何ですか？

カテゴライズは輝度の均一性を保証します。同じCATコードのディスプレイは、類似した光出力を持ちます。これは、複数のディスプレイを並べて使用する場合（例：4桁時計）に、桁間で目立つ輝度の違いが生じ、非専門的な外観になるのを防ぐために極めて重要です。

9.2 このディスプレイをマイクロコントローラのピンから直接駆動できますか？

LEDセグメントを標準的なマイクロコントローラGPIOピンから直接駆動することは推奨されません。一般的なGPIOピンは、1セグメントの絶対最大定格である20-25 mAしか供給または吸収できません。最大電流で1セグメントを駆動すると余裕がなくなり、複数のセグメントが誤って点灯した場合にマイクロコントローラを損傷するリスクがあります。さらに、完全に点灯した桁（7セグメントすべて）の合計電流は、マイクロコントローラの能力をはるかに超えます。常に直列抵抗および/またはドライバIC（トランジスタ、バッファ、専用LEDドライバ）を使用してください。

9.3 "Pb free and RoHS compliant"とはどういう意味ですか？

これは、デバイスがはんだめっきやその他の材料に鉛（Pb）を使用せずに製造され、欧州連合の有害物質使用制限指令に準拠していることを意味します。これにより、同様の環境規制を採用している世界のほとんどの市場で販売される製品への使用に適した部品となります。

9.4 共通ピン（アノードまたはカソード）をどのように判断しますか？

データシートのパッケージ寸法セクションにある内部回路図には、ピン配置が明確に示されています。どのピンがセグメントLEDのすべてのアノード（コモンアノード）またはすべてのカソード（コモンカソード）に接続されているかを示します。駆動回路を正しく設計するためには、これを知る必要があります。図面が利用できない場合は、電流制限付き電源（例：1k抵抗を直列に接続した3V）を使用してピンペアをプローブする簡単なテストを行うことができます。