LTS-5601AJG-J 0.56インチ 7セグメントLED表示器 データシート - 文字高14.22mm - グリーンAlInGaP - 技術文書

1. 製品概要

LTS-5601AJG-Jは、明確で明るい数値表示を必要とするアプリケーション向けに設計された、1桁の7セグメント英数字表示モジュールです。文字高は0.56インチ（14.22mm）で、優れた視認性を提供します。本デバイスは、発光セグメントに先進的なAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体技術を採用し、ニュートラルなグレーの背景面に対して鮮やかなグリーン色で表示されます。この組み合わせは、最適な視認性のための高いコントラストを実現します。表示器はコモンアノードの電気的構成を採用しており、これはデジタル回路設計において標準的で広くサポートされているインターフェースです。

1.1 主な特長

本表示器は、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。その主な利点は、高効率で優れた光度で知られるAlInGaP LEDチップの使用であり、比較的低消費電力で明るい出力を実現します。連続的で均一なセグメントは、隙間や不揃いのない一貫したプロフェッショナルな文字表示を保証します。デバイスは輝度で分類されており、製造ロット間で一貫した明るさを提供します。さらに、広い視野角を特徴とし、様々な位置から表示を読み取ることが可能で、可動部品のないソリッドステートの信頼性を提供します。パッケージは鉛フリーであり、現代の環境規制（RoHS）に準拠しています。

1.2 対象市場と用途

本表示器は、数値表示を必要とする幅広い電子機器に適しています。代表的な用途には、試験・計測機器（マルチメータ、オシロスコープ）、産業用制御パネル、医療機器、民生家電（電子レンジ、オーブン、洗濯機）、自動車用ダッシュボード（アフターマーケットまたは補助表示用）、および様々なホビイストやプロトタイピングプロジェクトが含まれます。そのサイズ、明るさ、信頼性のバランスは、商業用および産業用組込みシステムの両方において汎用的な選択肢となっています。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、データシートに記載されている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 測光・光学特性

光学性能は表示器の機能の中心です。平均光度 (Iv)は、順方向電流 (IF) 1 mAで駆動した場合、最小125 µcd、標準値400 µcd、最大値は規定なしと指定されています。これは保証された最低輝度を示し、ほとんどのユニットはそれよりもかなり明るく動作します。ピーク発光波長 (λp)は571 nm、主波長 (λd)は572 nmであり、いずれもIF=20mAで測定された値です。これらの値は、発光が可視スペクトルの緑色領域にあることを明確に示しています。スペクトル線半値幅 (Δλ)は15 nmであり、これは緑色の純度を表します。幅が狭いほど、より単色に近い出力であることを示します。光度マッチング比は、類似の発光領域に対して最大2:1と指定されており、任意の2つのセグメント間の明るさの差が2倍を超えないことを意味し、均一な外観を保証します。

2.2 電気的特性

電気的仕様は、デバイスの動作限界と条件を定義します。セグメントごとの順方向電圧 (VF)は、IF=20mAで標準値2.6V、最大値2.6Vです。これは電流制限抵抗ネットワークを設計する上で重要なパラメータです。セグメントごとの連続順方向電流は最大25 mAと定格され、周囲温度25°C以上では0.33 mA/°Cのデレーティング係数が適用されます。これは、過熱を防ぐために、温度が上昇すると許容電流が減少することを意味します。ピーク順方向電流は、パルス条件下（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）で60 mAが許容され、マルチプレクシングやより高い瞬間輝度を実現するために使用できます。逆電圧 (VR)定格は5V、逆電流 (IR)はこの電圧で最大100 µAであり、オフ状態におけるダイオードのリーク特性を示しています。

2.3 絶対最大定格と熱に関する考慮事項

これらの定格は、それを超えると永久損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。セグメントごとの電力損失は70 mWを超えてはなりません。動作温度範囲は-35°Cから+105°C、保存温度範囲も同じです。この広い範囲により、デバイスは過酷な環境にも適しています。データシートはまた、はんだ付け条件を指定しています：ユニットは、実装面から1/16インチ（約1.6 mm）下の位置で、260°Cで3秒間耐えることができます。LEDチップやプラスチックパッケージへの熱損傷を避けるために、PCB組立中にこれらの限界を遵守することが極めて重要です。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、本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、製造工程におけるビニングプロセスを指し、LEDが標準試験電流（記載されている通り、通常1mA）で測定された光出力に基づいて選別されます。ユニットは、定義された最小および最大輝度範囲を持つビンにグループ分けされます。これにより、お客様は一貫した輝度レベルの表示器を受け取ることができます。この抜粋では具体的なビンコードは詳細に記載されていませんが、設計者はこのような分類が存在すること、および複数の表示器間で輝度の一致が不可欠な重要な用途では、必要なビンを指定する必要があるかもしれないことを認識すべきです。

4. 性能曲線分析

データシートは代表的な電気的/光学的特性曲線を参照しています。本文中に具体的なグラフは提供されていませんが、このようなデバイスの標準的な曲線には通常以下が含まれます：

• 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)：この非線形曲線は、電流に伴って電圧がどのように増加するかを示します。所望の動作電流を達成するための正しい直列抵抗値を決定するために不可欠です。
• 光度 vs. 順方向電流 (I-L曲線)：これは駆動電流と光出力の関係を示します。一般的にある範囲では線形ですが、より高い電流では飽和する可能性があります。
• 光度 vs. 周囲温度：この曲線は、LEDの接合温度が上昇するにつれて光出力がどのように減少するかを示します。このデレーティングを理解することは、高温環境で動作する設計において重要です。
• スペクトル分布：ピーク波長571 nmを中心に、異なる波長にわたる光の相対強度を示すグラフ。

設計者は、これらの曲線が利用可能な場合、性能を最適化し、意図した温度および電流範囲全体で信頼性の高い動作を確保するために参照すべきです。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 寸法と公差

パッケージ図面（本文中で参照されているが詳細は記載なし）には、表示器の物理的な外形が示されています。データシートからの重要な注意点として、特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般公差は±0.25 mm (0.01")です。ピン先端シフトの特定の公差は±0.4 mmであり、これは適切な位置合わせとはんだ付け性を確保するためのPCBフットプリント設計において重要です。

5.2 ピン配置と内部回路

本デバイスは10ピンシングルロー構成です。内部回路図はコモンアノード構成を示しており、すべてのLEDセグメント（AからGおよび小数点）のアノードが内部で2つの共通ピン（ピン3とピン8）に接続されています。個々のセグメントのカソードは別々のピンに引き出されています。この構成は一般的です。なぜなら、複数の桁を駆動する際のマルチプレクシングを簡素化できるからです。共通アノードを切り替えることで、どの桁をアクティブにするかを選択できます。

ピン接続表は以下の通りです：

1. ピン1: カソード E
2. ピン2: カソード D
3. ピン3: コモンアノード
4. ピン4: カソード C
5. ピン5: カソード D.P. (小数点)
6. ピン6: カソード B
7. ピン7: カソード A
8. ピン8: コモンアノード
9. ピン9: カソード F
10. ピン10: カソード G

5.3 極性の識別

本デバイスは明確にコモンアノードタイプとしてマークされています。物理的には、パッケージにピン1を示すノッチ、ドット、または面取りされた角がある場合があります。設計者は、PCB組立中に正しい向きを確保するために、ピン配置図と物理的なパッケージを照合しなければなりません。極性が間違っていると、表示器は点灯しません。

6. はんだ付けと組立ガイドライン

提供される主なガイダンスは、はんだ付けプロセスに関するものです。この部品は、ピーク温度260°Cで最大3秒間のウェーブまたはリフローはんだ付けに耐えることができます（実装面から1.6 mm (1/16")下の点で測定）。これは標準的なJEDECプロファイルです。プラスチックパッケージの歪みや内部ワイヤボンドの過熱による損傷を防ぐために、はんだ付け時間と温度を制御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、予熱が推奨されます。はんだ付け後、表示器は自然に冷却されるようにします。取り扱いおよび組立中に、ピンや表示面に機械的ストレスを加えないでください。

7. 梱包と発注情報

型番はLTS-5601AJG-Jです。このような型番の典型的な内訳は次のようになります：LTS（製品ファミリ）、5601（サイズ/コード）、A（色/輝度ビン？）、J（パッケージタイプ？）、G（グリーン）、-J（右側小数点などのバリエーションの接尾辞）。データシートは、説明をAlInGaP Green Common Anode, Rt. Hand Decimal.と確認しています。これは、小数点が数字の右側に配置されていることを示します。表示器は通常、ピンを保護し、輸送および取り扱い中の静電気放電損傷を防ぐために、静電気防止チューブまたはトレイで供給されます。

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の場合、駆動回路は通常、コモンアノードピンを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）を介して正電源電圧（Vcc）に接続します。次に、各カソードピン（A-G、DP）を、7セグメントデコーダ/ドライバ（例：BCD入力用の74LS47）やマイクロコントローラのGPIOピンなどのドライバICの出力に接続します。ドライバはセグメントを点灯させるために電流をグランドにシンクします。電流制限抵抗の値はオームの法則を使用して計算されます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、VFはLEDの順方向電圧（標準2.6V）、IFは所望の順方向電流（例：10-20 mA）です。

8.2 設計上の考慮点

• 電流制限：各セグメントには常に直列抵抗を使用するか、定電流ドライバ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。
• マルチプレクシング：複数の桁を駆動するには、共通アノードを高周波（例：>100 Hz）でマルチプレックスします。これにより、必要なドライバピンの数を大幅に削減できます。
• 電力損失：総電力損失（IF * VF * 点灯セグメント数）が、特に高い周囲温度では、パッケージの熱限界を超えないようにしてください。
• 視野角：指定された広い視野角を考慮して表示器を実装し、意図した視聴者が明確に見えるようにしてください。
• ESD保護：明示的に記載されていませんが、LEDは静電気放電に敏感です。組立中は適切なESD対策を講じて取り扱ってください。

9. 技術比較

標準的なGaP（リン化ガリウム）グリーンLEDなどの古い技術と比較して、本表示器で使用されているAlInGaP技術は、はるかに高い発光効率を提供し、同じ電流でより明るい出力、またはより低い電力で同等の明るさを実現します。ブルーチップ+蛍光体白色LEDと比較して、この単色グリーンLEDはより狭いスペクトルを持ち、緑色光のみが必要な用途では潜在的に高い効率を発揮します。0.56インチの文字高は一般的なサイズであり、視認性と基板スペース消費の間の良いバランスを提供します。0.3インチ表示器よりも視認性が良く、1インチ表示器よりもコンパクトです。

10. よくある質問 (FAQ)

Q: コモンアノードとコモンカソードの違いは何ですか？

A: コモンアノード表示器では、すべてのセグメントのアノードがVccに接続されており、セグメントはそのカソードをLOW（グランド）に引くことで点灯します。コモンカソード表示器では、すべてのカソードがグランドに接続されており、セグメントはそのアノードにHIGH電圧（Vcc）を印加することで点灯します。駆動回路はそれに応じて異なります。

Q: この表示器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？

A: 典型的なマイクロコントローラのGPIOピンは、シンクまたはソースできる電流が20-25 mAのみです。直列抵抗を含め、MCUの電流制限内に収まる場合は、単一のセグメントを直接駆動できます。複数のセグメントやマルチプレクシングの場合は、より高い累積電流を処理するために、専用のドライバICやトランジスタアレイを使用してください。

Q: データシートには2つのコモンアノードピン（3と8）が記載されています。両方接続すべきですか？

A: はい、最大の信頼性と電流分散のために、両方のコモンアノードピンを電源に接続することをお勧めします。これは、特に複数のセグメントが同時に点灯する場合に、電流負荷をバランスさせるのに役立ちます。

Q: 5V電源と10 mAのセグメント電流の場合、抵抗値をどのように計算しますか？

A: VF(typ) = 2.6Vを使用します：R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 オーム。標準の220または270オームの抵抗が適しています。実際の回路で輝度と電流を常に確認してください。

11. 実用的な使用例

プロジェクト：シンプルなデジタル電圧計表示

アナログ-デジタル変換器（ADC）を備えたマイクロコントローラを中心に構築された基本的なデジタル電圧計では、LTS-5601AJG-Jを使用して測定された電圧を表示できます。マイクロコントローラはADC値を読み取り、電圧に変換し、それを数字（例：12.5）にフォーマットします。マルチプレクシング技術を使用して、MCUは各桁のコモンアノードを順次有効にし（複数のユニットから構築された多桁表示の場合）、その桁に対応するセグメントデータのカソードパターンを出力します。MAX7219のようなドライバICを使用してインターフェースを簡素化し、マイクロコントローラのマルチプレクシングと電流制御の両方を処理できます。AlInGaPセグメントの高輝度により、明るい環境でも読み取りが明確になります。

12. 技術原理の紹介

LTS-5601AJG-JはAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料に基づいています。LEDチップのp-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。AlInGaP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、それが直接放出される光の波長（色）に対応します—この場合、約571-572 nmの緑色です。チップは不透明なGaAs基板上に実装されており、これは光をチップの上面から外に向かって導くのに役立ちます。グレーのフェイスフィルタは環境光を吸収し、反射を減らしてコントラストを向上させ、点灯した緑色のセグメントをより鮮やかに見せます。

13. 技術トレンド

個別の7セグメント表示器は多くの用途で重要な役割を果たし続けていますが、表示技術全体のトレンドは統合と柔軟性に向かっています。これには、任意のグラフィックや文字を表示できるドットマトリクスLED表示器やOLEDの成長が含まれます。しかし、専用の数値表示に関しては、LTS-5601AJG-Jのような7セグメントLEDは、そのシンプルさ、信頼性、低コスト、そして卓越した視認性のために引き続き好まれています。改良されたAlInGaPやInGaN（青/緑用）などのLED材料の進歩は、効率と輝度をさらに高め続けています。さらに、小型化と表面実装パッケージへの絶え間ない推進がありますが、このようなスルーホールタイプはその堅牢性とプロトタイピングの容易さから存続しています。