セブンセグメントディスプレイ ELS-2326USOWA/S530-A4 データシート - 桁高57.0mm - スルーホール - 白色セグメント - 日本語技術文書

1. 製品概要

ELS-2326USOWA/S530-A4は、様々な照明条件下で明瞭な視認性を実現するために設計された高輝度のセブンセグメント英数字ディスプレイです。その主な機能は、電子機器や計測器のためのデジタル表示を提供することです。

1.1 中核的利点

このディスプレイは、設計者やエンジニアにいくつかの重要な利点を提供します。工業標準のフットプリントを備えており、既存のPCBレイアウトやソケットとの互換性を確保します。低消費電力で設計されており、バッテリー駆動や省エネルギーを重視するアプリケーションに適しています。さらに、セグメントは輝度で分類されており、生産ロット間で輝度の一貫性を提供します。本製品はまた、鉛フリーおよびRoHS環境指令に準拠しています。

1.2 ターゲット市場

このディスプレイは、信頼性が高く読みやすい数値または限定的な英数字出力を必要とするアプリケーションをターゲットとしています。その堅牢性と明瞭さから、耐久性と組立の容易さのためにスルーホール実装が好まれる家電製品、各種計器盤、汎用デジタル表示器への組み込みに理想的です。

2. 技術パラメータ詳細解説

適切な回路設計とアプリケーションのためには、デバイスの仕様の詳細な分析が不可欠です。

2.1 物理的・光学的特性

このディスプレイの桁高は57.0ミリメートル（2.24インチ）で、大型フォーマットと見なされ、遠方からの優れた視認性を提供します。デバイスは、グレーの表面に対して白色発光セグメントで構成されており、明るい環境光下でのコントラストを高め、グレアを低減することで、全体的な信頼性とユーザーエクスペリエンスを向上させます。

2.2 電気的特性

提供された抜粋では絶対最大定格に言及していますが、順方向電圧、電流、および電力損失の具体的な値は、与えられた内容では詳細に記述されていません。設計者は、ディスプレイを安全動作領域（SOA）内で駆動し、早期故障を防ぐために、これらの重要なパラメータについては完全なデータシートを参照する必要があります。

2.3 熱に関する考慮事項

熱管理は、通常、保管温度、動作温度、はんだ付け温度などのパラメータを含む絶対最大定格を通じて暗黙的に扱われます。これらの制限を遵守することは、LEDの寿命と性能安定性を維持するために不可欠です。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、デバイスが輝度で分類されていることを示しています。これは、指定されたテスト電流における測定された光出力に基づいてディスプレイを選別・グループ化するビニングプロセスを指します。これにより、同じビン内のユニットは非常に類似した輝度レベルを持つことが保証され、視覚的な均一性が求められる複数ディスプレイを使用するアプリケーションにおいて極めて重要です。

4. 性能曲線分析

PDFは代表的な電気光学特性曲線セクションを参照しており、通常、異なる条件下でのデバイスの挙動を理解するために不可欠なグラフィカルデータが含まれています。

4.1 スペクトル分布

Ta=25°Cで測定されたスペクトル分布曲線は、発光の相対強度を波長に対してプロットします。白色LEDディスプレイの場合、この曲線は広いスペクトルを示し、青色領域（LEDチップから）でピークを持ち、蛍光体コーティングからの黄色/赤色領域でより広い発光を示し、組み合わさって白色光を生成します。この曲線の形状とピーク波長は、ディスプレイの知覚色温度（例：クールホワイト、ニュートラルホワイト）を決定します。

4.2 光度 vs. 順方向電流 (I-V曲線)

抜粋には明示的に示されていませんが、標準的な特性曲線は、LEDセグメントに印加される順方向電流（If）とその結果として生じる光度（Iv）の関係を示します。この曲線は非線形です。輝度は電流とともに増加しますが、その割合は逓減します。また、輝度と効率、寿命のバランスを取るための最適な駆動電流を定義するのにも役立ちます。

4.3 温度依存性

もう一つの重要な曲線は、LEDの接合温度が上昇するにつれて光度がどのように低下するかを示します。通常、LEDの出力は温度の上昇とともに減少します。この関係を理解することは、高温環境で動作するアプリケーションにとって極めて重要であり、熱設計や駆動回路における輝度補償が必要になる場合があります。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

データシートにはパッケージ寸法図が含まれています。これにより、ディスプレイモジュールの全長、幅、高さ、桁間隔、リード（ピン）間隔、リード径などの重要な物理的寸法が提供されます。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。これらの寸法は、正確なPCBフットプリントを作成し、筐体内への適切なフィットを確保するために必須です。

5.2 パッド設計と極性識別

寸法図は、PCB上の推奨はんだパッドレイアウトを正確に定義します。内部回路図は、個々のセグメント（a-g）と共通アノードまたはカソードポイントの電気的接続を示します。この図は、ディスプレイを駆動回路に正しく配線するために不可欠です。物理的なパッケージまたは図は、組立時の誤挿入を防ぐために極性（例：ピン1のマーキング）も示します。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

抜粋には特定のリフロープロファイルは提供されていませんが、LEDの取り扱いに関する一般的なガイドラインが適用されます。

6.1 注意事項と保管条件

文書は静電気放電（ESD）保護を強く強調しています。LEDダイは静電気に敏感であり、潜在的な損傷や致命的な損傷を引き起こす可能性があります。推奨される対策には、接地されたリストストラップ、ESD安全な靴や作業台、導電性フロアマット、およびすべての機器の適切な接地の使用が含まれます。LEDは、使用するまで、制御された低湿度環境で、元の導電性パッケージに保管する必要があります。

6.2 はんだ付けに関する考慮事項

スルーホール部品の場合、波はんだ付けまたは手はんだ付けが一般的です。エポキシ樹脂および内部LEDチップへの熱衝撃を避けるために、温度と時間を制御する必要があります。リードは、挿入時またははんだ付け時に過度の機械的ストレスを受けないように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

デバイスは特定の梱包プロセスに従います：10個が1本のチューブに梱包され、10本のチューブが1つの箱に入れられ、2つの箱が1つのマスターカートンに梱包されます。これにより、カートンあたり合計200個となります。この情報は、在庫計画、生産ラインへの供給、および最小発注数量の理解に不可欠です。

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ています：

• CPN：顧客の製品番号（内部追跡用）。
• P/N：メーカーの製品番号（ELS-2326USOWA/S530-A4）。
• QTY：その特定の梱包内のデバイスの数量。
• CAT：輝度ランクまたはビンコード。
• HUE/REF：色または他の光学的特性に関する参照と思われます。
• LOT No：デバイスを特定の製造ロットにリンクするトレーサビリティコード。

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

このディスプレイは以下の用途に適しています：

• 家電製品：オーブン、電子レンジ、洗濯機、またはエアコンのタイマー。
• 計器盤：試験装置、産業用コントローラ、または電源の表示。
• デジタル表示器：スタンドアロンのカウンタ、時計、またはシンプルな測定表示器。

8.2 設計上の考慮事項

駆動回路：LEDセグメントを駆動するには、定電圧源よりも定電流源が一般的に好まれます。これは安定した輝度を提供し、LEDを電流スパイクから保護するためです。回路は、LEDが順方向バイアスのみを受けるように設計する必要があります。データシートは、連続的な逆電圧を印加すると内部移動と永久損傷を引き起こす可能性があると明示的に警告しています。

電流制限抵抗：直列抵抗を伴う電圧源を使用する場合、抵抗値は、LEDセグメントの順方向電圧（Vf）と所望の電流、電源電圧を考慮して慎重に計算する必要があります。

マルチプレクシング：複数桁のディスプレイの場合、マルチプレクシング技術が、より少ないI/Oピンで多くのセグメントを制御するためによく使用されます。これには、各桁への電源を高速で循環させることが含まれます。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。駆動ICは、各桁の短い点灯時間中に必要なより高いピーク電流を供給できる必要があります。

9. 技術比較

より小型のSMD（表面実装デバイス）セブンセグメントディスプレイと比較して、このスルーホールバージョンは明確な利点とトレードオフを提供します。

9.1 差別化優位性

耐久性と保守性：スルーホール実装は、一般的により強力な機械的結合を提供し、ディスプレイを振動や物理的ストレスに対してより耐性のあるものにします。また、必要に応じて手動で交換することも容易です。

視認性：57.0mmの桁高は、ほとんどのSMD代替品よりも大幅に大きく、ユーザーが遠方にいる可能性のあるアプリケーションで優れた視認性を提供します。

放熱：リードはPCBへの追加の熱経路として機能し、設計によっては一部のSMDパッケージよりもわずかに優れた放熱を提供する可能性があります。

9.2 トレードオフ

基板スペースと自動化：スルーホール部品は、PCBに穴を開ける必要があり、表面側でより多くの基板スペースを消費し、SMD部品と比較して完全に自動化されたピックアンドプレース組立ラインにはあまり適していません。

プロファイル：全体の組立体は、SMDベースの設計よりも高いプロファイルになります。

10. よくある質問 (技術パラメータに基づく)

Q1: 輝度分類（ビニング）の目的は何ですか？
A1: ビニングは視覚的な一貫性を保証します。複数のディスプレイを並べて使用する場合（例：複数桁の時計）、同じ輝度ビンからデバイスを購入することで、それらがほぼ同一の輝度を持つことが保証され、ある桁が隣の桁よりも暗くまたは明るく見えることを防ぎます。

Q2: 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？
A2: 一般的にはできません。典型的なマイクロコントローラのGPIOピンは限られた電流（多くの場合20-40mA）しか供給または吸収できず、大型の桁セグメントにはおそらく不十分です。さらに、電流制限抵抗なしでLEDをピンに直接接続すると、LEDとマイクロコントローラの両方を損傷するリスクがあります。外部駆動回路（トランジスタ、専用LED駆動IC、または定電流源を使用）が必要です。

Q3: なぜESD保護がこれほど強調されているのですか？
A3: LED内部の半導体接合部は、単に人間が取り扱うだけで発生する可能性のある高電圧の静電気放電に極めて敏感です。ESD損傷は即座の故障を引き起こさない場合もありますが、LEDの性能と寿命を著しく劣化させる可能性があります。ESDプロトコルに従うことは、製品の信頼性を確保するための重要なステップです。

11. 実用的なユースケース

シナリオ：シンプルな工業用タイマーの設計
エンジニアが製造プロセスのためのカウントダウンタイマーを設計しています。タイマーは、明るい工場内で数メートル離れた場所から読み取れる必要があります。ELS-2326USOWA/S530-A4は、その大きな桁サイズと高コントラストのグレー/ホワイトデザインのために選択されました。

実装：4桁バージョンが計画されています。エンジニアはパッケージ寸法を使用してPCBフットプリントを作成します。28セグメント（7セグメント×4桁）を効率的に制御するために、マルチプレクシング機能を備えた専用LED駆動ICが選択されます。駆動ICは、完全なデータシートで指定されている適切な定電流を供給するように構成されます。電流制限抵抗はそれに応じてサイズが決められます。回路には、データシートの警告に従って逆電圧保護ダイオードが含まれています。組立中、生産ラインはESD安全な手法を使用します。最終製品は、オペレータに明確で信頼性が高く均一な表示を提供します。

12. 動作原理

セブンセグメントディスプレイは、8の字型に配置された発光ダイオード（LED）の集合体です。7つのセグメント（aからgとラベル付け）のそれぞれは、個々のLED（またはLEDチップの直列/並列組み合わせ）です。追加のLEDが小数点（dp）によく使用されます。コモンアノードディスプレイでは、セグメントLEDのすべてのアノードが共通の正電圧ピンに接続されています。特定のセグメントを点灯させるには、そのカソードを電流制限回路を介してより低い電圧（グランド）に接続します。コモンカソードディスプレイでは、その逆が真です。これら7つのセグメントの異なる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（A、C、E、Fなど）を形成できます。この特定のモデルの白色は、白色光を発する広帯域蛍光体でコーティングされた青色または紫外線LEDチップを使用して実現されています。

13. 技術トレンド

このようなスルーホールディスプレイは、特定の耐久性と保守性の要件に対して関連性を保っていますが、エレクトロニクス全般のトレンドは小型化と表面実装技術（SMT）に向かっています。SMD LEDディスプレイは、より小さなフットプリント、より低いプロファイルを提供し、高速で自動化された組立により適しています。さらに、LEDチップ技術の進歩は発光効率（電気入力ワットあたりのより多くの光出力）を継続的に改善しており、より低い消費電力でより明るいディスプレイを可能にし、または同じ輝度のためにより小さなチップの使用を可能にしています。また、ディスプレイドライバとコントローラをより複雑なシステムオンチップ（SoC）ソリューションに統合する動きも高まっています。しかし、大型で堅牢、かつ容易に保守可能な数値表示を要求するアプリケーションでは、スルーホールセグメントディスプレイは部品エコシステムにおいて確固たる地位を維持しています。