ELD-526SURWA/S530-A3 7セグメントLED表示器 データシート - 桁高13.6mm - 順電圧2.4V - ブリリアントレッド - 日本語技術文書

1. 製品概要

ELD-526SURWA/S530-A3は、スルーホール実装用に設計されたシングル桁の7セグメント英数字表示器です。桁高13.6ミリメートル（0.54インチ）の標準的な工業用サイズを特徴とします。本デバイスは、ブリリアントレッドのAlGaInP LEDチップで構成され、灰色の表面外観を持つ白色拡散樹脂パッケージ内に収められています。この組み合わせは、周囲光が明るい環境下でも高い信頼性と優れた視認性を提供するように設計されています。表示器は光度に基づいて分類されており、PbフリーおよびRoHS環境規格に準拠しているため、現代の電子機器組立プロセスに適しています。

1.1 中核的な利点とターゲット市場

本表示器の主な利点は、低消費電力、交換や統合が容易な標準化されたフットプリント、様々な照明条件下での堅牢な性能です。その設計は長寿命と安定した出力を優先しています。ターゲットアプリケーションは多岐にわたり、明確な数値表示が不可欠な民生用および産業用電子機器が中心です。主要な市場には、家電制御パネル（例：オーブン、洗濯機）、計測機器用計器、各種装置における汎用デジタル表示器が含まれます。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

本セクションでは、データシートに定義されたデバイスの電気的、光学的、熱的特性に関する詳細かつ客観的な分析を提供します。

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。これらは通常動作条件ではありません。

• 逆電圧 (V_R):5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部の即時破壊を引き起こす可能性があります。
• 順電流 (I_F):25 mA (連続)。連続的に印加できる最大DC電流です。
• ピーク順電流 (I_FP):60 mA。これはデューティ比1/10、周波数1 kHzで規定された最大許容パルス電流です。マルチプレクシング用途において重要です。
• 電力損失 (P_d):60 mW。デバイスが熱として放散できる最大電力で、順電圧 (V_F) と順電流 (I_F) の積として計算されます。
• 動作温度 (T_opr):-40°C から +85°C。デバイスが公表された仕様を満たすことが保証される周囲温度範囲です。
• 保存温度 (T_stg):-40°C から +100°C。
• はんだ付け温度 (T_sol):260°C、持続時間は5秒以内。これはフローはんだ付けや手はんだ付けプロセスにおいて重要です。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは標準試験条件（Ta=25°C）下で測定され、デバイスの代表的な性能を示します。

• 光度 (I_v):10 mA駆動時の代表値はセグメントあたり12.5 mcdです。規定最小値は7.8 mcdです。データシートには光度に対する±10%の許容差が記載されており、これは分類（ビニング）プロセスの一部です。測定は1桁の7セグメント表示器全体の平均値です。
• ピーク波長 (λ_p):632 nm (代表値)。スペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長 (λ_d):624 nm (代表値)。これは人間の目が知覚する波長であり、色（ブリリアントレッド）を定義します。
• スペクトル帯域幅 (Δλ):20 nm (代表値)。これはピーク波長を中心に放射される波長の範囲を示します。
• 順電圧 (V_F):2.0 V (代表値)、20 mA時最大2.4 V。許容差は±0.1Vです。このパラメータは電流制限回路の設計において極めて重要です。
• 逆電流 (I_R):逆電圧5V時、最大100 µA。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、デバイスが光度で分類されていると示しています。これはビニングまたは選別プロセスを指します。

• 光度ビニング:LEDは、標準試験電流での測定された光度に基づいてグループ（ビン）にテスト・選別されます。指定された±10%の許容差が特定のビンの範囲を定義します。設計者は、この範囲内で生産ロット間で輝度が変動する可能性があることに留意すべきであり、製品内で複数の表示器を並べて使用する場合、目に見える差異が生じる可能性があります。
• 順電圧ビニング:明示的にビニングパラメータとして記載されていませんが、V_Fに対する±0.1Vの許容差は厳密な管理を示しています。複数のセグメントや桁間で順電圧に大きなばらつきがある場合、個別の電流制限なしに単純な並列構成で駆動すると、電流分布が不均一になる可能性があります。
• 波長/色ビニング:データシートはピーク波長と主波長の代表値を指定していますが、明示的な色ビンについては言及していません。標準的なブリリアントレッド表示器では、代表的な624 nmの主波長が目標となります。

4. 性能曲線分析

データシートには、非標準条件下でのデバイスの挙動を理解するための代表的な特性曲線が含まれています。

4.1 スペクトル分布

スペクトル分布曲線（相対強度 vs. 波長）は、632 nm（ピーク）を中心とした狭いピークを示し、主波長は624 nmとなります。20 nmの帯域幅は比較的純粋な赤色を示しており、これはAlGaInP半導体材料の特徴です。この材料は、赤色から琥珀色の範囲で高い効率で知られています。

4.2 順電流 vs. 順電圧 (I-V曲線)

この曲線は電流と電圧の非線形関係を示しています。典型的なLEDの場合、順電圧がニーポイント（本デバイスでは約1.8-2.0V）に達するまでは電流は非常に低く、その後は電圧のわずかな増加で電流が急速に増加します。これは、熱暴走を防止し、輝度を一定に保つために、定電圧源ではなく定電流源でLEDを駆動することの重要性を強調しています。

4.3 順電流デレーティング曲線

これは熱管理にとって重要なグラフです。周囲温度の関数としての最大許容連続順電流を示します。周囲温度が上昇すると、デバイスの放熱能力は低下します。したがって、接合部温度限界を超えないようにし、長期信頼性を確保するために、最大安全動作電流を低減（デレート）する必要があります。曲線は通常、25°Cでの定格電流（例：25 mA）から始まり、最大接合部温度でゼロ電流に向かって下方に傾斜します。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 寸法と図面

パッケージ寸法図は、PCBレイアウトのための正確な物理的寸法を提供します。主要な寸法には、表示器の全高、全幅、全深、ピン間間隔（ピッチ）、ピン径、推奨PCB穴サイズが含まれます。図面には、特に指定がない限り許容差は±0.25mmである旨の注記があります。エンジニアは、プリント基板上での適切な取り付けと位置合わせを確保するために、これらの寸法に従わなければなりません。

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。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。正しい極性識別は必須です。逆電圧の印加や誤ったコモン接続を行うと、表示器が点灯しないか、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

• はんだ付けプロセス:本デバイスはフローはんだ付けまたは手はんだ付けに適しています。はんだ付け温度の絶対最大定格は260°C、最大持続時間5秒です。これはスルーホール部品の標準的な定格であり、LEDチップとプラスチックパッケージへの熱損傷を防ぐのに役立ちます。
• 静電気放電 (ESD) 保護:データシートにはESD感受性に関する強い警告が含まれています。AlGaInP LEDは静電気放電によって損傷する可能性があります。推奨される取り扱い上の注意事項には、接地リストストラップ、ESD対策ワークステーションおよび床、導電性テーブルマット、すべての機器の適切な接地の使用が含まれます。絶縁性材料が存在する場合は、イオナイザーやその他の電荷中和方法を採用すべきです。
• 保存条件:デバイスは、指定された保存温度範囲（-40°C から +100°C）内で、低湿度かつESD保護環境下で保管する必要があります。

7. 梱包および発注情報

7.1 梱包仕様

本デバイスは自動組立用にチューブに梱包されています。標準梱包プロセスは次の通りです：チューブあたり20個、箱あたり36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2,880個となります。

7.2 ラベル説明

梱包ラベルにはいくつかのコードが含まれます：顧客品番 (CPN)、メーカー品番 (P/N)、梱包数量 (QTY)、光度ランク (CAT)、ロット番号 (LOT No.)。CATフィールドは、前述の光度ビンに直接対応します。

8. アプリケーション設計提案

8.1 代表的なアプリケーション回路

コモンアノード表示器として、アノード（コモンピン）は通常、電流制限抵抗またはトランジスタスイッチ（マルチプレクシング用）を介して正の電源電圧に接続されます。次に、各セグメントのカソードは、必要な電流をシンクできるドライバIC（7セグメントデコーダ/ドライバやマイクロコントローラのGPIOピンなど）に接続されます。順電流を所望の値（例：10-20 mA）に設定するために、各セグメントまたはコモンアノードに直列の電流制限抵抗が必須です。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.

8.2 設計上の考慮事項と警告

• 電流制限:常に定電流駆動または電流制限抵抗を使用してください。LEDを電圧源に直接接続しないでください。
• 逆電圧保護:駆動回路は、LEDがオフの時でも逆電圧が印加されないことを保証しなければなりません。連続的な逆電圧は金属移動と永久的な損傷を引き起こす可能性があります。AC回路やマルチプレクシング回路では、LEDと並列に保護ダイオードを追加することを検討してください（通常動作時は逆バイアス）。
• 熱管理:高温環境用途や最大電流近くで駆動する場合は、デレーティング曲線を考慮してください。放熱のためのPCB上に十分な間隔を確保してください。
• マルチプレクシング:本表示器は、複数の桁がドライバラインを共有するマルチプレクシング用途に適しています。ピーク順電流定格（デューティ比1/10で60 mA）がこれをサポートします。セグメントあたりの平均電流は、連続順電流定格（25 mA）を超えてはなりません。

9. 技術比較と差別化

旧技術や小型表示器と比較して、ELD-526SURWA/S530-A3は特定の利点を提供します：

• 材料 (AlGaInP vs. GaAsP):AlGaInP技術は、旧来のGaAsP LED（しばしばよりオレンジ色または暗く見える）と比較して、より高い発光効率とより鮮やかなブリリアントレッド色を提供します。
• 標準化サイズ:13.6mmの桁高は工業標準であり、既存の製品設計やベゼルとの幅広い互換性を保証します。
• 低消費電力:代表的な順電圧2.0Vで効率的に動作し、より高いV_F.
• を持つ表示器と比較して電源要件と発熱を低減します。灰色表面:

灰色表面（黒色に対して）は、反射する周囲光を減らすことで、明るい環境下でのコントラストを向上させ、視認性を高めます。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: マイクロコントローラの5Vロジックでこの表示器を駆動できますか？

A: はい、ただし電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、5V電源で約10 mAを達成するには：R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ω。330 Ω抵抗は標準値であり、わずかに低い電流を提供するため安全です。

Q: なぜ最小光度（7.8 mcd）と代表値（12.5 mcd）が規定されているのですか？

A: 最小値は、この品番で販売されるデバイスの保証下限値です。代表値は生産からの平均出力です。ビニングプロセス（±10%）により、分類された範囲内のどこかの輝度を持つデバイスを受け取る可能性があります。

Q: この表示器は屋外使用に適していますか？

A: 動作温度範囲（-40°C から +85°C）は、広範囲の環境に対応できることを示唆しています。ただし、直接屋外暴露の場合は、データシートでカバーされていない追加要因（プラスチックの耐紫外線性、防水性、PCBのコンフォーマルコーティングなど）を考慮してください。

Q: 5V逆電圧を超えるとどうなりますか？

A: 逆電圧定格を超えると、アバランシェ降伏によりLED接合部の即時的かつ致命的な故障を引き起こす可能性があります。本デバイスは逆バイアスに耐えるように設計されていません。

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。 設計者は、3桁の電圧表示を必要とする卓上電源装置を作成しています。彼らは3つのELD-526SURWA/S530-A3表示器を選択します。マイクロコントローラ（例：ATmega328）は、MAX7219のような7セグメントドライバICを使用します。設計ステップは次の通りです：1) パッケージ寸法に従ってPCBをレイアウトし、正しいピン間隔を確保する。2) 各桁のコモンアノードをドライバICの桁選択ラインに接続する。3) セグメントカソード（a-g）をドライバICのセグメントラインに接続する。4) マイクロコントローラをプログラミングしてADC値を読み取り、電圧に変換し、SPIを介して適切な桁コードをMAX7219に送信する。5) MAX7219のレジスタ内で駆動電流を設定し、セグメントあたり10-15 mAを目標とし、表示器の定格内に収まるようにする。表示器の灰色表面は、実験室環境に天井の蛍光灯があるため、特に選択されています。

12. 動作原理の紹介

7セグメントLED表示器は、数字8のパターンに配置された個々の発光ダイオード（LED）の集合体です。各セグメント（aからgと命名）は独立したLEDです。特定のセグメントを選択的に点灯させることで、0から9までの任意の数字といくつかの文字を形成できます。ELD-526SURWA/S530-A3はコモンアノード構成を使用しており、1桁内のすべてのセグメントLEDのアノード（正極端子）が共通のピンに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、そのコモンアノードを（電流制限器を介して）電圧源に接続し、そのカソード（負極端子）をより低い電圧（グランド）に接続します。光はAlGaInP半導体材料内のエレクトロルミネセンスによって生成されます：順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合し、材料のバンドギャップに対応する波長（赤色スペクトル）で光子（光）としてエネルギーを放出します。

13. 技術トレンドと背景

7セグメントLED表示器は、成熟した信頼性の高い技術を代表しています。ドットマトリックスOLEDやTFT LCDなどの新しい表示技術がグラフィックスやカスタムフォントに対してより大きな柔軟性を提供する一方で、7セグメントLEDは特定のアプリケーションにおいて強力な利点を保持しています：優れた輝度と太陽光下での視認性、極めて広い視野角、高い信頼性と長寿命、制御の簡便さ、数値出力のみを必要とするアプリケーションでの低コスト。このようなディスクリートLED表示器のトレンドは、より高い効率（mAあたりのより多くの光出力）、色と輝度の一貫性のためのより厳密なビニング、進化する環境規制（RoHS、REACH）への継続的な準拠に向かっています。本データシートで使用されているスルーホールパッケージは、自動組立用の表面実装デバイス（SMD）バージョンによって徐々に補完されていますが、スルーホールはプロトタイピング、修理、より高い機械的堅牢性を必要とするアプリケーションにおいて依然として重要です。