7セグメントLED表示器 ELS-315SYGWA/S530-E2 データシート - 桁高9.14mm - 黄緑色 - 順電圧2.0V - 技術文書

1. 製品概要

ELS-315SYGWA/S530-E2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セグメント英数字表示器です。桁高9.14mm（0.36インチ）の標準的な産業用サイズを特徴とします。グレーの背景面に対して白色発光セグメントを配置した構造により、高いコントラストを実現し、明るい環境光下でも優れた視認性を提供します。本表示器は光度でカテゴライズされており、鉛フリーおよびRoHS環境規格に準拠しているため、現代の電子機器アプリケーションに適しています。

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、低消費電力、既存設計への容易な統合を可能にする標準化されたフットプリント、そして信頼性の高い性能です。特に、耐久性があり判読性の高い数値または限定的な英数字表示が必要なアプリケーションを対象としています。主なターゲット市場には、民生家電製品、産業用計器パネル、信頼性と明瞭性が最も重要とされる各種デジタル表示システムが含まれます。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、データシートに定義されたデバイスの主要な電気的および光学的仕様について、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、これを超えると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):25 mA。連続的に印加可能な最大直流電流です。
• ピーク順方向電流 (I_FP):60 mA。これはパルス条件下（デューティ比1/10、周波数1kHz）でのみ許容され、一時的に高い輝度を達成するために使用されます。
• 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す。
• 動作温度 (T_opr):-40°C から +85°C。信頼性のある動作が可能な周囲温度範囲です。
• 保存温度 (T_stg):-40°C から +100°C。
• はんだ付け温度 (T_sol):最大5秒間、260°C。波はんだ付けや手はんだ付けプロセスに典型的な値です。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは標準周囲温度25°Cで測定され、典型的な動作条件下でのデバイスの性能を定義します。

• 光度 (I_v):順方向電流(I_F) 10mAにおけるセグメントあたりの代表値は3.2 mcd、最小値は2.0 mcdです。データシートにはこの値に対して±10%の許容差があることが記載されています。この強度は単一セグメントで測定された平均値です。
• ピーク波長 (λ_p):代表値 575 nm。これは発光出力が最大となる波長です。
• 主波長 (λ_d):代表値 573 nm。これは人間の目が知覚する波長であり、色（この場合は黄緑色）を定義します。
• スペクトル放射帯域幅 (Δλ):代表値 20 nm。これは発光のスペクトル純度または幅を示します。
• 順方向電圧 (V_F):代表値 2.0 V、I_F=20 mA時最大2.4 V。許容差は±0.1Vです。これは電流制限回路を設計する上で重要なパラメータです。
• 逆電流 (I_R):逆電圧(V_R) 5V時、最大100 µA。オフ状態でのリーク電流を示します。

3. ビニングシステムの説明

データシートには、デバイスが光度でカテゴライズされていると記載されています。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:製造ロットからのLEDは、指定されたテスト電流での測定された発光出力に基づいて測定され、異なるグループ（ビン）に選別されます。これにより、最終製品の輝度の一貫性が確保されます。代表値は3.2 mcdですが、デバイスは最低2.0 mcdを保証するためにビニングされ、実際のビンコードは包装ラベル（CATフィールド）に示されている可能性があります。
• 色/波長:チップ材料はAlGaInPと指定されており、通常は赤から黄緑色のスペクトルで発光します。主波長は厳密に管理されています（代表値573 nm）が、特に多桁表示器では色の一貫性を維持するために、ビニングによってわずかな変動も管理されている場合があります。

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不可欠な代表的な性能曲線を参照しています。

4.1 スペクトル分布

この曲線は、相対光度を波長に対してプロットしたものです。ピーク波長(λ_p~575 nm)とスペクトル帯域幅(Δλ ~20 nm)を視覚的に確認できます。曲線が狭いほど、スペクトル的に純粋な色であることを示します。

4.2 順方向電流対順方向電圧 (I-V曲線)

このグラフは、LEDを流れる電流とその両端の電圧降下の関係を示しています。非線形です。設計者はこの曲線を使用して、所望の動作電流に必要な駆動電圧を決定します。これは適切な直列抵抗の選択や定電流ドライバ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

これは信頼性にとって最も重要なグラフの一つです。周囲温度が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ています。高温環境で適切なデレーティングなしに高電流でLEDを動作させると、接合部温度が過度に上昇し、寿命が大幅に短縮されます。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

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。

5.1 寸法図

パッケージ図面は、全高、全幅、桁サイズ、リード間隔（ピッチ）、リード径を含む重要な機械的寸法を提供します。注記には、特に断りのない限り公差は±0.25mmであると指定されています。エンジニアはこの図面をPCBフットプリント設計や筐体内への適切な収容の確保に使用します。

5.2 ピン配置と極性識別

内部回路図は必須です。この図からコモンアノードまたはコモンカソード構成を識別する必要があります。これは、すべての個々のセグメント（a-g）および小数点（dp、存在する場合）のアノードとカソードが内部でどのように接続されているかを示しています。正しい回路接続のためには、正しい識別が必須です。ピン番号もここで定義されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

データシートは、手はんだ付けプロセスに関する具体的なパラメータを提供します。

• はんだ付け温度:推奨されるはんだごて先端の最高温度は260°Cです。
• はんだ付け時間:リードがはんだごてに接触する時間は5秒以内とし、内部ダイおよびワイヤーボンドへの熱損傷を防止してください。
• ESD（静電気放電）保護:本デバイスはESDに敏感です。接地リストストラップ、ESD対策作業台、導電性フロアマット、イオナイザーの使用が強く推奨されます。取り扱いおよび組立中は、すべての設備および人員が適切に接地されている必要があります。

7. 包装および発注情報

7.1 包装仕様

本デバイスはチューブおよびボックスに梱包されています。標準包装フローは次の通りです：チューブあたり35個、ボックスあたり140チューブ、カートンあたり4ボックス。

7.2 ラベル説明

包装ラベルにはいくつかのコードが含まれています：CPN（顧客部品番号）、P/N（製品番号）、QTY（数量）、CAT（光度カテゴリ/ビン）、HUE（色参照）、REF（参照）、LOT No.（製造ロット番号）、およびREFERENCEボリュームラベルコード。これらはトレーサビリティと在庫管理に使用されます。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 家電製品:電子レンジ/オーブンのタイマー、サーモスタットやヒーターの温度表示、洗濯機のサイクルインジケータ。
• 計器パネル:試験装置、産業用制御盤、自動車用アフターマーケット計器の電圧、電流、周波数、またはRPMの表示。
• 一般的なデジタル表示:時計、カウンタ、基本的な測定装置など、シンプルで信頼性の高い数値表示が必要なあらゆるデバイス。

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、I_Fを25 mA以下（温度によるデレーティング適用）に制限してください。抵抗値は R = (V_supply- V_F) / I_F.
• で計算します。マルチプレクシング:_FP多桁表示器の場合、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方式が一般的です。マルチプレックス設計では、ピーク電流がI
• (60mA)を超えないこと、およびセグメントあたりの平均電流が制限内に収まることを確認してください。視野角とコントラスト:
• グレーの背景はコントラストを向上させます。最終製品の視野角要件を考慮してください。熱管理:

電流デレーティング曲線に従ってください。高温環境では、動作電流を低減するか、通気性を改善してください。

9. 技術比較と差別化

• 一般的な7セグメント表示器と比較して、ELS-315SYGWA/S530-E2は以下の特定の利点を提供します：標準化された産業用サイズ:
• 多くの既存のPCBレイアウトおよび前面板切り抜き穴へのそのままの互換性を確保します。輝度ビニング:
• 保証された最低輝度レベルを提供し、ビニングされていない表示器と比較して多桁アプリケーションでの見た目の均一性が向上します。環境規格準拠:
• 鉛フリーおよびRoHS準拠であることは、多くの世界市場で販売される製品にとって不可欠です。堅牢な仕様:

明確に定義された絶対最大定格およびデレーティング曲線により、制限が不明確な部品と比較して、より信頼性が高く長寿命な設計が可能になります。

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？_FA: できません。代表的なV

が2.0Vであるため、5Vに直接接続すると過剰な電流が流れ、LEDを破壊します。電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、5V電源から10mAで駆動する場合：R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ω。_FPQ: 設計においてピーク順方向電流(I

) 60 mAは何を意味しますか？

A: この定格は、より高い電流の短いパルスを許容します。これは、各桁が時間の一部しか点灯しないマルチプレックス表示器で有用です。全サイクルにわたる平均電流は、依然として25mAの連続定格内に収まっている必要があります。1kHzでの1/10デューティ比は特定のテスト条件です。他のパルス方式では注意深い分析が必要です。

Q: ラベルのCATコードはどのように解釈すればよいですか？

A: CATコードは光度ビンを指定します。データシートには最小値/代表値が記載されていますが、実際のビニングにより、ロット内のすべてのデバイスが同様の出力を持つことが保証されます。製品内のすべての桁で一貫した輝度を得るには、同じCATコードの表示器を使用してください。

11. 実践的設計および使用事例

事例: 4桁マルチプレックス電圧計表示の設計

1. 設計者は、シンプルな0-30V DC電圧計を作成しています。マイクロコントローラのI/Oピン数は限られています。彼らは、4つのELS-315SYGWA/S530-E2表示器をマルチプレックス構成で使用することを選択します。回路設計:

2. 各桁のコモンアノード（またはカソード）は、トランジスタスイッチを介してマイクロコントローラのピンに接続されます。セグメントライン（a-g）は、電流制限抵抗を介してマイクロコントローラのピンに接続され、すべての桁で共有されます。ソフトウェア:

3. ファームウェアは各桁を高速に（例：200Hzで）順次切り替え、一度に1桁のコモンピンをオンにしながら、その桁に適切なセグメントパターンを設定します。残像効果により、すべての桁が同時に点灯しているように見えます。電流計算:_FP rating.

4. 良好な輝度を達成するために、設計者はアクティブタイムスロット中のピークセグメント電流を15mAとすることを目指すかもしれません。4桁の場合、桁あたりのデューティ比は1/4です。セグメントあたりの平均電流は15mA / 4 = 3.75mAであり、25mAの連続定格を十分に下回ります。15mAのピークも60mAのIを安全に下回っています。

抵抗値:

セグメント用に5V電源を使用する場合：R = (5V - 2.0V) / 0.015A ≈ 200 Ω。

12. 動作原理の紹介

7セグメントLED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。各セグメント（aからgまでラベル付け）は個々のLEDです。これらのセグメントの異なる組み合わせを選択的に通電することにより、0から9までの数字といくつかの文字を形成できます。本デバイスはAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）半導体材料を使用しています。順方向バイアス（アノードにカソードに対して正の電圧を印加）がかかると、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合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが今度は発光の波長（色）を定義します—この場合は黄緑色（~573 nm）。チップからの光は、セグメント形状も形成する成形エポキシレンズを通って放射されます。13. 技術トレンドと背景7セグメントLED表示器は、成熟した非常に信頼性の高い表示技術を代表します。ドットマトリックスOLEDやLCDなどの新しい技術がグラフィックスや英数字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は特定の分野で強い利点を維持しています：極端な視認性:シンプルで高コントラストのセグメントは、遠距離からでも、直射日光を含む幅広い照明条件下でも容易に読み取ることができます。堅牢性と長寿命:可動部がなく、衝撃や振動に強く、非常に長い動作寿命（しばしば数万時間）を提供する固体デバイスです。