ELT-512SURWA/S530-A3 0.56インチ 7セグメントLED表示器 データシート

1. 製品概要

ELT-512SURWA/S530-A3は、スルーホール実装型の7セグメント英数字表示モジュールです。桁高14.22mm（0.56インチ相当）の標準的な工業用フットプリントを特徴とします。本デバイスは、高輝度赤色のAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）半導体チップを採用し、光の放射と視野角を向上させる白色拡散樹脂内に封止されています。表示部の外表面はグレー仕上げとなっており、様々なパネルデザインに適合する中立的でプロフェッショナルな外観を提供します。

本表示器は低消費電力部品に分類され、エネルギー効率が考慮されるアプリケーションに最適です。鉛フリーおよびRoHS指令に完全準拠しており、厳しい環境規制が適用されるグローバル市場向け製品への使用適合性を保証します。

本表示器の主な設計目標は、明るい環境光条件下でも優れた信頼性と可読性を提供することです。標準サイズとスルーホールパッケージングにより、試作から量産まで幅広く対応可能で、従来のはんだ付け技術を用いてプリント基板（PCB）へ容易に実装できます。

1.1 中核的利点とターゲット市場

ELT-512SURWA/S530-A3の中核的利点は、その材料選択と設計に由来します。LEDチップにAlGaInP技術を採用することで、高効率で高輝度の赤色出力と良好な色純度を実現しています。白色拡散樹脂は各セグメント全体に光を均一に散乱させ、ホットスポットを低減し均一な照明を確保します。これはユーザーの可読性にとって極めて重要です。

本デバイスのターゲット市場は広範で、明確で信頼性の高い数値または限定的な英数字表示を必要とするあらゆるアプリケーションを含みます。その堅牢性と標準インターフェースにより、エンドユーザーにデータをシンプルかつ効果的に提示する必要があるシステムを設計するエンジニアにとって、定番の部品となっています。

2. 技術パラメータ詳細解説

デバイスの仕様を十分に理解することは、適切な回路設計と長期信頼性の確保に不可欠です。パラメータは、周囲温度（Ta）25°Cにおける標準試験条件下で定義されています。

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。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、通常使用では避けるべきです。

• 逆電圧（V_R)）：5V。逆バイアスでこの電圧を超えると、即座に接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 連続順方向電流（I_F)）：25mA。これは連続的に印加可能な最大DC電流です。
• ピーク順方向電流（I_FP)）：60mA。これはデューティ比10%以下、周波数1kHzのパルス条件下でのみ許容されます。
• 電力損失（P_d)）：60mW。デバイスが熱として放散できる最大電力です。
• 動作・保管温度：-40°C ～ +85°C（動作）、-40°C ～ +100°C（保管）。
• はんだ付け温度（T_sol)）：5秒を超えない時間で260°C。これは標準的なフローはんだ付けまたはリフローはんだ付けプロセスと互換性があります。

2.2 電気光学特性

これらの特性は、通常動作条件下におけるデバイスの性能を記述します。代表値は設計ガイダンスとして提供されますが、設計者は最小値と最大値の限界を考慮する必要があります。

• 光度（I_v)）：7.8mcd（最小）、17.6mcd（代表） @ I_F=10mA。これはセグメントあたりの平均光出力です。このパラメータには±10%の許容差が適用されます。
• ピーク波長（λ_p)）：632nm（代表） @ I_F=20mA。これはスペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長（λ_d)）：624nm（代表） @ I_F=20mA。これは人間の目が知覚する波長であり、色を高輝度赤色と定義します。
• スペクトル帯域幅（Δλ））：20nm（代表） @ I_F=20mA。これは放射される波長の範囲を示します。
• 順方向電圧（V_F)）：2.0V（代表）、2.4V（最大） @ I_F=20mA。設計者は駆動回路が十分な電圧を供給できることを確認する必要があります。±0.1Vの許容差が適用されます。
• 逆電流（I_R)）：100µA（最大） @ V_R=5V。

3. ビニングシステムの説明

データシートは光度がカテゴライズされていることを示しています。これは、製造された表示器を測定された光出力に基づいて選別するビニングプロセスを指します。特定のビン（またはラベルに記載されているCAT）内のデバイスは、代表値（例：17.6mcd ±10%）周辺の定義された範囲内の光度を持つことになります。これにより、設計者はアプリケーションに応じて一貫した輝度の表示器を選択でき、製品内の複数ユニット間で均一な外観を確保できます。順方向電圧も厳密な許容差（±0.1V）で管理されており、電流制限抵抗の計算を簡素化し、デバイスロット全体での消費電力と熱的挙動の一貫性を保証します。

4. 性能曲線分析

データシートは、主要パラメータ間の関係を示す代表的な曲線を提供します。これらは非標準条件下での動作を理解するために不可欠です。

4.1 スペクトル分布

スペクトル分布曲線は、異なる波長にわたって放射される光の相対強度を示します。ELT-512SURWA/S530-A3の場合、この曲線は632nm（ピーク）を中心とし、代表的な帯域幅は20nmであり、AlGaInP技術に特有の狭く純粋な赤色放射特性を確認できます。これにより高い色飽和度が得られます。

4.2 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

この曲線は、LEDを流れる電流とその両端の電圧降下との間の非線形関係を描いています。最初は、順方向電圧がしきい値（本デバイスでは約1.8-2.0V）に達するまで、ほとんど電流は流れません。この点を超えると、電圧のわずかな増加に対して電流が急速に増加します。これが、LEDが常に電流制限機構（抵抗または定電流ドライバ）で駆動され、電圧源で直接駆動されない理由です。

4.3 順方向電流デレーティング曲線

これは信頼性にとって重要な曲線です。周囲動作温度が上昇するにつれて、最大許容連続順方向電流（I_F）を低減しなければならないことを示しています。温度が上昇すると、LEDの内部効率が低下し、放熱能力が低下します。過熱と劣化の加速を防ぐために、駆動電流をそれに応じて低下させる必要があります。例えば、25°Cでは25mAが許容されますが、周囲温度85°Cでは、大幅に低い電流が最大安全値となります。

5. 機械的・パッケージ情報

本デバイス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）形式を使用しています。パッケージ寸法図は、PCBレイアウトに必要なすべての重要な機械的寸法を提供します。これには以下が含まれます：

• 全高、全幅、全奥行き。
• ピン間隔（ピッチ）と直径。
• セグメントウィンドウの寸法と配置。
• 推奨PCBパッドサイズと間隔。

これらの寸法の公差は、特に指定がない限り通常±0.25mmです。内部回路図は、7セグメントと小数点（存在する場合）のコモンカソードまたはコモンアノード構成を示しており、これは正しい駆動回路を設計するために不可欠です。ピン配置は、各セグメント（A-GおよびDP）を制御するピンを特定します。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

本デバイスは標準的なはんだ付けプロセスに適しています。はんだ付け温度の絶対最大定格は、最大5秒間で260°Cです。これは典型的なフローはんだ付けまたは手はんだ付けプロファイルと一致します。この時間/温度の組み合わせを超えないようにすることで、過度の熱ストレスを回避することが極めて重要です。熱衝撃を最小限に抑えるために、基板の予熱が推奨されます。はんだ付け後は、標準的なPCB洗浄手順に従ってデバイスを洗浄し、長期信頼性に影響を与える可能性のあるフラックス残留物が残らないようにする必要があります。

7. 梱包および発注情報

本デバイスは、輸送および取り扱い中に保護するための特定の梱包フローに従っています。

• ユニット梱包：13個が静電気防止チューブに梱包されます。
• 中間梱包：63チューブが1箱に梱包されます。
• マスターカートン：4箱が輸送用カートンに梱包され、カートンあたり合計3,276個（13 x 63 x 4）となります。

梱包のラベルには、トレーサビリティと識別のための重要な情報が含まれています：

• CPN：顧客部品番号（割り当てられている場合）。
• P/N：メーカー部品番号（ELT-512SURWA/S530-A3）。
• QTY：梱包内の数量。
• CAT：光度ランク（ビニングカテゴリ）。
• LOT No：製造ロット番号（トレーサビリティ用）。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

データシートに記載されているように、主なアプリケーションには以下が含まれます：

• 家電製品：オーブン、電子レンジ、洗濯機、エアコンなどのタイマー、温度設定、またはステータスコードの表示。
• 計器パネル：試験装置、産業用制御装置、自動車用アフターマーケット計器、医療機器の表示。
• デジタル表示器：時計、カウンター、はかり、シンプルなデータロガーなど、数値出力を必要とするあらゆるデバイス。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：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。抵抗値は R = (V_supply- V_F) / I_F を使用して計算します。最悪条件下でも十分な電流を確保するために、データシートの最大V_Fを使用してください。
• マルチプレクシング：複数桁表示器の場合、少ないI/Oピンで多くのセグメントを制御するためにマルチプレクシング技術が一般的に使用されます。このマルチプレクス方式でのピーク電流がI_FP rating.
• 視野角：白色拡散樹脂は広い視野角を提供します。機械設計時に、意図されたユーザーの位置と表示器との相対的な関係を考慮してください。
• ESD保護（静電気放電）：LEDはESDに敏感です。組立時には取り扱い手順（接地された作業台、リストストラップ）を実施してください。最終製品では、入力ラインがユーザーや外部環境にさらされる場合、過渡電圧抑制を追加することを検討してください。

9. 技術比較と差別化

GaAsP（ガリウムヒ素リン）赤色LEDなどの旧来技術と比較して、本表示器で使用されているAlGaInPは、はるかに高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより明るい出力を実現します。高輝度赤色は、標準的な赤色と比較してより飽和しており、視覚的に際立っています。スルーホールパッケージは、高振動または高信頼性アプリケーションにおいて、表面実装デバイス（SMD）と比較して優れた機械的強度とPCBへの熱伝導を提供しますが、手作業またはフローはんだ付けが必要で、より多くの基板スペースを占有します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: この表示器を5Vマイクロコントローラのピンから直接駆動できますか？

A: できません。代表的な順方向電圧は2.0Vです。5Vに直接接続すると過剰な電流が流れ、LEDを破壊します。直列に電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、5V電源、目標I_F=10mA、安全のために最大V_F=2.4Vを使用する場合：R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260Ω。270Ωの標準抵抗が適切でしょう。

Q: この表示器のコモンカソードまたはコモンアノードとはどういう意味ですか？

A: 内部回路図が構成を指定しています。コモンカソード表示器では、セグメントLEDのすべてのカソード（負側）が共通のピンに接続されています。個々のアノードピンに正電圧を印加することでセグメントを駆動します。コモンアノード表示器では、アノードが共通です。正しい駆動回路（ソース電流 vs. シンク電流）を設計するには、データシートの内部図を確認する必要があります。

Q: なぜ連続定格（I_FP）よりも高いピーク順方向電流定格（I_F）があるのですか？

A: LEDは、パルス間に接合部が冷却される時間があるため、過熱することなくより高い電流の短いパルスを扱うことができます。これにより、より明るい表示マルチプレクシングまたはパルス動作が可能になります。1/10のデューティ比と1kHzの周波数は、このピーク電流に対する定義された安全条件です。

11. 実践的な設計と使用事例

事例：シンプルなデジタル電圧計表示の設計

エンジニアが0-30V DC電圧計を構築しています。アナログ-デジタル変換器（ADC）はBCD（2進化10進）信号を出力します。このBCDデータは、デコーダ/ドライバIC（コモンアノード表示器用の7447など）を使用して7セグメント形式に変換する必要があります。ELT-512SURWA/S530-A3表示器は、このドライバICの出力に接続されます。エンジニアは以下を行う必要があります：

1. ドライバICの出力電流能力が表示器のI_F要件（例：セグメントあたり10-20mA）と一致することを確認する。

2. ドライバに内蔵の電流制限がない場合、ドライバIC出力と表示器ピンの間に電流制限抵抗を計算して配置する。

3. パッケージ寸法に従ってPCBレイアウトを設計し、正しいピン配置を確保する。

4. ドライバのブランキングまたは強度制御ピンにPWM（パルス幅変調）を使用して調光機能を追加することを検討する。これにより、電流を変更せずにセグメントのデューティ比を変調して輝度を制御できます。

12. 原理紹介

7セグメント表示器は、7つの長方形のLED素子（セグメント）を8の字型に配置した集合体です。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（A、C、E、Fなど）を形成できます。各セグメントは個々のLEDです。ELT-512SURWA/S530-A3では、これらのLEDはAlGaInP半導体材料で作られています。ダイオードのしきい値を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlGaInP材料の特定のバンドギャップが、この場合は高輝度赤色の、放射光の波長（色）を決定します。光はその後、白色エポキシ樹脂封止材によって拡散および整形され、可視セグメントが形成されます。

13. 開発動向

ELT-512SURWA/S530-A3のようなスルーホール表示器は、修理、ホビースト、および特定の産業市場にとって依然として重要ですが、エレクトロニクス全般の傾向は表面実装技術（SMT）に向かっています。SMT表示器は、より小さなサイズ、低いプロファイル、自動ピックアンドプレース組立への適合性、および多くの場合、PCBへの直接取り付けによる優れた熱性能を提供します。高輝度アプリケーションでは、青色、緑色、白色などの色にInGaN（インジウム・ガリウム・窒化物）のような新しい材料が使用されています。しかし、標準的な赤色表示器については、AlGaInPは依然として高効率でコスト効果の高いソリューションです。将来の開発には、統合ドライバとコントローラを備えた表示器による外部部品数の削減、およびより広い視野角と日光下でのコントラスト向上のための高度なプラスチックまたはコーティングの使用が含まれる可能性があります。