7.62mm 白色 7セグメントLED表示器 データシート - 0.3インチ 桁高 - 2.4V 順方向電圧 - 25mA 順方向電流 - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、7.62mm（0.3インチ）桁高の7セグメント英数字表示器の仕様を詳細に説明します。本デバイスはスルーホール実装（THT）用に設計されており、グレーの背景面に対して白色発光セグメントを特徴とします。この組み合わせにより、明るい周囲光条件下でも高いコントラストと優れた視認性を提供し、様々なインジケータや表示用途に適しています。本製品は輝度でカテゴライズされており、鉛フリーおよびRoHS環境基準に準拠しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本表示器の主な利点は、既存のPCBレイアウトやソケットとの互換性を保証する産業標準フットプリントと、低消費電力特性です。デバイスは信頼性と長寿命のために構築されています。主なターゲット市場は、明確な単色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、民生家電、産業用および自動車用計器盤、汎用デジタル表示器などです。

2. 技術パラメータ詳細解説

表示器の性能は、周囲温度（Ta）25°Cで測定された一連の絶対最大定格および標準的な電気光学特性によって定義されます。

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発生する可能性がある限界を定義します。いかなる動作条件下でもこれを超えてはなりません。

• 逆電圧（V_R）：5 V - LEDセグメントに逆方向に印加できる最大電圧。
• 順方向電流（I_F）：25 mA - 単一セグメントを流すことができる最大連続DC電流。
• ピーク順方向電流（I_FP）：60 mA - 最大パルス電流、1kHz周波数でデューティサイクル1/10の条件下でのみ許容されます。
• 電力損失（P_d）：60 mW - 単一セグメントで消費できる最大電力。
• 動作温度（T_opr）：-40°C ～ +85°C - デバイスが機能するように設計されている周囲温度範囲。
• 保存温度（T_stg）：-40°C ～ +100°C - 非動作時の保存温度範囲。
• はんだ付け温度（T_sol）：260°C - フローはんだ付けまたは手はんだ付けの最大温度、露出時間は5秒を超えないこと。

2.2 電気光学特性

これらは、指定された試験条件下での代表的な性能パラメータです。

• 光度（I_v）：セグメントあたり 5.6 mcd（最小）、11.0 mcd（代表値）、I_F= 10 mAで測定。許容差は±10%。
• ピーク波長（λ_p）：632 nm（代表値）、I_F= 20 mA。これは発光強度が最も高い波長を示します。
• 主波長（λ_d）：624 nm（代表値）、I_F= 20 mA。これは人間の目が知覚する波長であり、色（この場合、チップ材料に基づく白色）を定義します。
• スペクトル放射帯域幅（Δλ）：20 nm（代表値）、I_F= 20 mA。これは発光のスペクトル幅を定義します。
• 順方向電圧（V_F）：2.0 V（代表値）、2.4 V（最大）、I_F= 20 mA。許容差は±0.1V。これは動作時のLED両端の電圧降下です。
• 逆電流（I_R）：100 µA（最大）、V_R= 5 V。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、デバイスが輝度でカテゴライズされていることを示しています。これはビニングシステムが適用されていることを意味します。

3.1 光度ビニング

提供された抜粋には具体的なビンコードは記載されていませんが、代表的な光度は10mAで11.0 mcd、最小5.6 mcdです。メーカーは通常、測定された光出力に基づいてLEDをビンにグループ分けし、生産ロット内の一貫性を確保します。設計者は、アプリケーションに適した輝度グレードを選択し、多桁表示器におけるすべての桁の均一な明るさを確保するために、メーカーの完全なビニング文書を参照する必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートは、非標準条件下でのデバイスの挙動を理解するために重要な代表的な特性曲線を参照しています。

4.1 スペクトル分布

スペクトル分布曲線（Ta=25°C）は、代表的なピーク波長632 nmを中心に、異なる波長にわたる相対光度をグラフで示します。この曲線は、色純度と光学フィルタリングシナリオでの潜在的な応用を理解するのに役立ちます。

4.2 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

この曲線（Ta=25°C）は、LEDセグメントを流れる電流とその両端の電圧との非線形関係を示します。これは、最大順方向電流を超えることなく、所望の輝度で安定動作を確保するための電流制限回路（通常は直列抵抗）の設計に不可欠です。

4.3 順方向電流デレーティング曲線

これは信頼性設計において最も重要な曲線の一つです。周囲動作温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、最大許容連続順方向電流（I_F）をどのように低減しなければならないかを示します。例えば、85°Cで動作する場合、過熱と加速劣化を防ぐために、絶対最大定格25mAよりも大幅に低い駆動電流が必要になります。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本表示器は、スルーホール実装用の産業標準7.62mm桁高フットプリントに従っています。詳細な寸法図は、全高、桁サイズ、ピン間隔（ピッチ）、ピン径を含むすべての重要な寸法を提供します。特に指定がない限り、寸法のデフォルト公差は±0.25mmです。適切なPCBレイアウトと機械的適合性のために、これらの寸法を正確に遵守することが必要です。

5.2 ピン配置と極性識別

内部回路図は、7セグメントと小数点（存在する場合）のコモンアノード構成を示しています。図は、各セグメント（aからg）およびコモンアノードピンに対応するピン番号を識別します。取り付け時には正しい極性を守らなければなりません。5Vを超える逆電圧を印加すると、LED接合部を損傷する可能性があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 はんだ付けパラメータ

絶対最大定格は、はんだ付け温度（T_sol）を260°C、持続時間5秒以下と規定しています。これはフローはんだ付けまたは手はんだ付けプロセスに適用されます。リフローはんだ付けの場合、デバイスのプラスチックパッケージと互換性のあるプロファイルを使用する必要があり、通常はエポキシ樹脂の温度限界内に収める必要があります。

6.2 静電気放電（ESD）対策

表示器内部のLEDダイは静電気放電に敏感です。取り扱い時の注意が強く推奨されます：接地されたリストストラップと作業台を使用し、導電性フロアマットとテーブルマットを設置し、絶縁材料がある場所ではイオナイザーを使用して電荷を中和します。組立に使用するすべての機器の適切な接地が必要です。

6.3 保存条件

デバイスは、指定された保存温度範囲-40°C～+100°C内の乾燥した環境で保存する必要があります。湿気の吸収を防ぎ、はんだ付け時のポップコーン現象を引き起こさないようにします。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

標準梱包形式は、チューブあたり26個です。これらのチューブは箱に詰められ、箱あたり88チューブです。最後に、4箱がマスターカートンに詰められます。

7.2 ラベル説明

製品ラベルには、顧客製品番号（CPN）、メーカー製品番号（P/N）、梱包数量（QTY）、光度ランク（CAT）、ロット番号（LOT No.）など、いくつかの主要なフィールドが含まれます。光度ランク（CAT）は、前述のビニングに関連しています。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

コモンアノード表示器として、各セグメントのカソードは独立して駆動され、通常はマイクロコントローラのGPIOピンまたは専用ドライバIC（74HC595シフトレジスタやMAX7219など）によって駆動されます。各セグメントカソードには直列に電流制限抵抗を接続する必要があります。抵抗値は R = (V_supply- V_F) / I_F を使用して計算されます。ここで、V_FとI_Fはデータシートからの所望の動作点（例：10mAで2.0V）です。5V電源の場合、R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300オームです。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：常に外部の電流制限抵抗を使用してください。マイクロコントローラのピンや電圧源からLEDを直接駆動すると、最大順方向電流を超え、セグメントを破損する可能性があります。
• マルチプレクシング：多桁表示器の場合、ピン数を減らすためにマルチプレクシングが一般的です。マルチプレクス動作時のピーク電流が、デューティサイクルを考慮してI_FP定格を超えないようにしてください。
• 熱管理：順方向電流デレーティング曲線を遵守してください。高温環境アプリケーションでは、信頼性を維持するために駆動電流を低減してください。
• 視野角：グレーの背景は、明るい周囲光条件下でのコントラストを向上させますが、黒い背景と比較して視野角特性に影響を与える可能性があります。

9. 技術比較と差別化

黒い背景を持つ類似の表示器と比較して、本モデルのグレー表面は、反射グレアを低減することで、明るく照らされた環境での優れた視認性を提供します。白色光（おそらく蛍光体変換型）にAlGaInPチップ材料を使用することで、通常、良好な効率と安定性を提供します。スルーホール設計は堅牢な機械的接続を提供し、表面実装デバイスとは対照的に、振動を受けるアプリケーションやはんだ付けの信頼性が最も重要である用途に適しています。

10. よくある質問（FAQ）

Q: この表示器を5Vマイクロコントローラのピンから20mAで直接駆動できますか？

A: できません。各セグメントに直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。抵抗計算では、マイクロコントローラピンの電流供給/吸収能力とLEDのV_Fの両方を考慮する必要があります。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長は、発光スペクトルの物理的なピークです。主波長は、人間の目が知覚する光の色に一致する単一波長です。白色LEDの場合、これらはしばしば大きく異なります。

Q: 正しい光度ビンをどのように選択すればよいですか？

A: 複数ユニット製品で均一な外観を得るには、必要な光度ビン（CATコード）をディストリビューターまたはメーカーに指定してください。異なるビンからのデバイスを混在させると、視覚的に異なる輝度レベルになる可能性があります。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 動作温度範囲の上限付近で最大定格電流（25mA）で連続動作する場合、放熱のための注意深いPCBレイアウトが推奨されます。適度な環境で10-20mAの典型的な動作では、特別なヒートシンクは必要ありません。

11. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：自動車のダッシュボードアプリケーション（周囲温度最大70°C）用のシンプルな4桁ボルトメーター表示の設計。

設計ステップ：

1. 駆動回路：4桁7セグメントドライバ周辺機能を備えたマイクロコントローラ、または配線を簡素化するためのマルチプレクシング用外部ドライバIC（MAX7219など）を使用します。

2. 電流設定：デレーティング曲線を参照します。70°Cでは、最大連続電流は25mAよりも低くなります。セグメントあたり8-10mAの駆動電流を選択することで、信頼性と十分な輝度を確保します。

3. 抵抗計算：5V電源、V_F= 10mAで2.0Vと仮定すると、R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300オーム。セグメントカソードごとに300Ωまたは330Ωの標準値抵抗を使用します。

4. PCBレイアウト：表示器をPCBの上面に配置します。ピンホールがデータシートの寸法と一致することを確認します。表示器エリアの周囲にやや大きなグランドプレーンを設けて、放熱を助けます。

12. 動作原理

7セグメント表示器は、8の字型に配置された複数の発光ダイオード（LED）の集合体です。7つの長方形のセグメント（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選択的に点灯させることにより、数字0-9といくつかの文字を形成できます。このようなコモンアノード構成では、すべてのセグメントLEDのアノードが共通の正電源に接続されています。各セグメントは、電流制限抵抗を介してそれぞれのカソードピンに論理LOW（またはグランドパス）を印加することで点灯します。

13. 技術トレンド

表示技術のトレンドは、高密度、フルカラー、表面実装デバイスに向かっています。しかし、このようなスルーホール7セグメント表示器は、そのシンプルさ、堅牢性、低コスト、プロトタイピングや教育キット、産業用コントロール、極端な信頼性と視認性が要求されるアプリケーションでの使いやすさから、依然として非常に重要です。LEDチップ材料の進歩は、これらの古典的なパッケージタイプであっても、効率（ルーメン毎ワット）と寿命を向上させ続けています。RoHSおよび鉛フリー基準への準拠は、世界的な環境規制によって推進され、現在では普遍的な要件となっています。