LTS-2301AJD 0.28インチ ハイパーレッドLED 7セグメントディスプレイ データシート - 桁高7mm - 順方向電圧2.6V - 消費電力70mW - 技術文書

1. 製品概要

LTS-2301AJDは、明確な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、コンパクトで高性能な単桁7セグメントディスプレイです。その主な機能は、視認性が高く信頼性のある数値インジケータを提供することです。このデバイスの核心的な利点は、従来の材料と比較して優れた輝度と効率を提供するAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）ハイパーレッドLEDチップの使用にあります。グレーの面に白いセグメントを配し、コントラストと可読性を高めています。輝度でカテゴライズされており、生産ロット間で一貫した明るさが保証されます。ターゲット市場には、産業用制御パネル、試験・測定機器、民生用家電製品、および小型で明るく信頼性の高い数値表示が必要なあらゆる電子機器が含まれます。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 光学特性

光学性能は、この表示器の機能性の中心です。主要なパラメータは、平均光度（Iv）であり、順方向電流（IF）1mAにおいて最小200 µcdから代表値600 µcdの範囲です。この高い輝度により、様々な周囲光条件下での視認性が確保されます。発光は、ピーク発光波長（λp）650 nmおよび主波長（λd）639 nmによって特徴付けられ、スペクトルのハイパーレッド領域に確実に位置します。スペクトル線半値幅（Δλ）は20 nmで、比較的純粋な色の発光を示しています。輝度マッチング比が2:1（最大）であることで、セグメント間の明るさの差が最小限に抑えられ、均一な外観が提供されます。

2.2 電気的特性

電気的仕様は、表示器の動作限界と条件を定義します。絶対最大定格は設計の信頼性にとって重要です：セグメントあたりの最大連続消費電力は70 mWです。セグメントあたりの連続順方向電流は25°Cで25 mAと定格され、この温度を超えると0.33 mA/°Cのデレーティング係数が適用されます。より高いピーク順方向電流90 mAは、パルス条件下（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で許容されます。順方向電圧（VF）は、IF=20mAにおいてセグメントあたり代表値2.6V、最大2.6Vです。最大逆電圧（VR）は5V、逆電流（IR）はVR=5Vにおいて最大100 µAです。

2.3 熱的特性

熱管理は、デレーティング仕様を通じて示唆されています。デバイスは、動作温度範囲-35°C から +85°C、および同一の保存温度範囲を持ちます。25°Cからの順方向電流デレーティング（0.33 mA/°C）は、その熱性能の直接的な指標です。周囲温度が上昇すると、最大許容連続電流は直線的に減少し、過熱を防止し長期信頼性を確保します。はんだ付け温度定格（実装面から1.6mm下で最大260°C、3秒間）は、組立プロセスにおいて極めて重要です。

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カテゴライズされていることを示しています。これは、LEDが標準テスト電流（通常1mAまたは20mA）で測定された光出力に基づいて選別（ビニング）されていることを意味します。このビニングプロセスにより、設計者は一貫した輝度レベルの部品を受け取ることができ、複数の表示器を並べて使用するアプリケーションにおいて、セグメント間の輝度の目立つ差異を回避するために極めて重要です。この文書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、この慣行により、特定のロットにおけるIvパラメータは、最小から最大までの全仕様範囲よりも、事前に定義されたより狭い範囲内に収まることが保証されます。

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、この種のデバイスの標準的な曲線には通常以下が含まれます：

• 相対輝度 vs. 順方向電流（I-V曲線）：このグラフは、光出力が電流とともに通常は準線形で増加する様子を示し、異なる動作点での効率を強調します。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流：ダイオードの導通特性を示し、電流制限回路の設計に役立ちます。
• 相対輝度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示し、高温または高電流アプリケーションにおいて重要です。
• スペクトル分布：相対強度と波長の関係をプロットしたもので、ピーク波長と主波長、発光スペクトルの形状を確認します。

これらの曲線は、効率と寿命を維持しながら所望の輝度を達成するための駆動条件を最適化するために不可欠です。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

デバイスは標準的なLED表示器パッケージを採用しています。桁高は0.28インチ（7.0 mm）です。パッケージ寸法図は詳細な機械的輪郭を提供しますが、本文中には正確なミリメートル値は記載されていません。公差は通常±0.25 mmです。ピン接続表は、正しいPCBレイアウトのために極めて重要です。これは10ピンのコモンカソードデバイスです。ピン配列は以下の通りです：1(E), 2(D), 3(コモンカソード), 4(C), 5(DP), 6(B), 7(A), 8(コモンカソード), 9(G), 10(F)。2つのコモンカソードピン（3と8）は内部で接続されており、設計の柔軟性を提供します。内部回路図は、コモンカソードアーキテクチャを確認するもので、すべてのセグメントアノードは独立しており、すべてのLEDのカソードは共通に接続されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

主要な組立仕様ははんだ付け温度です：実装面から1.6mm下で測定して、最大260°C、最大3秒間。このパラメータは、LEDチップやプラスチックパッケージへの熱ダメージを防ぐために、フローはんだ付けやリフロー工程において極めて重要です。設計者は、組立プロファイルがこれらの制限内に収まることを確認する必要があります。保存については、指定範囲は-35°Cから+85°Cです。使用前に湿気吸収や静電気放電による損傷を防ぐため、部品は乾燥した静電気防止環境で保存することが推奨されます。

7. 梱包および発注情報

主要な発注コードはLTS-2301AJDです。"LTS"接頭辞はおそらく製品ファミリ（LEDディスプレイ）を表し、"2301"は0.28インチサイズとハイパーレッドタイプを示し、"AJD"は特定のバージョンまたはビンコードである可能性があります。データシートには、リールサイズ、チューブ数量、トレイ構成などのバルク梱包の詳細は指定されていません。量産のためには、特定の梱包オプション（テープ＆リール、静電気防止チューブ）についてサプライヤーに問い合わせる必要があります。梱包のラベルには、部品番号LTS-2301AJDが明確に記載されている必要があります。

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シナリオ

この表示器は以下に最適です：

• デジタルマルチメータおよび試験機器：特定の機能やレンジインジケータのために単一の明るい桁が必要な場合。
• 産業用制御パネル：機械の設定値、エラーコード、またはステータス番号を表示するため。
• 民生用家電製品：電子レンジ、コーヒーメーカー、オーディオ機器などで、時間、温度、トラック番号を表示するため。
• 医療機器：モニターや携帯型ツールでのシンプルな数値表示のため。
• 教育用キット：デジタルエレクトロニクスや7セグメントデコードの実演のため。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：各セグメントアノードには常に直列の電流制限抵抗を使用してください。抵抗値は、電源電圧（Vcc）、代表的な順方向電圧（Vf ~2.6V）、および所望の順方向電流（例：良好な輝度のため10-20 mA）に基づいて計算します。式：R = (Vcc - Vf) / If。
• マルチプレクシング：複数の桁を駆動する場合、このコモンカソード表示器はマルチプレクシングに適しています。マイクロコントローラは、ある桁のセグメントアノードを駆動しながら、一度に一つの桁のカソードを順次有効にすることができます。これにより、I/Oピンを節約し、消費電力を削減できます。
• 視野角：広い視野角により様々な位置からの可読性が確保されますが、ユーザーに対する取り付け方向を考慮してください。
• ESD保護：明示的には記載されていませんが、取り扱いおよび組立中は標準的なESD予防策を遵守する必要があります。

9. 技術比較と差別化

LTS-2301AJDは、主にそのAlInGaP半導体材料によって差別化されています。従来のGaAsPやGaP LEDと比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより大きな輝度をもたらします。ハイパーレッド色（639-650 nm）は、標準的な赤よりも人間の目には明るく知覚されることが多く、警告インジケータに非常に効果的です。0.28インチの桁高は一般的なサイズであり、視認性と基板スペースの間で良好なバランスを提供します。そのコモンカソード構成は標準的であり、ほとんどのドライバICやマイクロコントローラ回路と互換性があります。輝度でのカテゴライズは、視覚的一貫性を確保する重要な品質差別化要因です。

10. よくある質問（FAQ）

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λp）は、発光スペクトルの強度が最大となる波長です。主波長（λd）は、発光の知覚色に一致する単色光の単一波長です。LEDの場合、これらはしばしば近い値ですが同一ではありません。色の仕様にはλdがより関連します。

Q: 電流制限抵抗なしでこの表示器を駆動できますか？

A: できません。LEDは電流駆動デバイスです。電圧源に直接接続すると過剰な電流が流れ、セグメントを瞬時に破壊する可能性があります。安全な動作のためには直列抵抗が必須です。

Q: 2つのコモンカソードピンは内部で接続されています。両方を回路に接続する必要がありますか？

A: いいえ、表示器を機能させるためには、そのうちの1つをグランド（または電流シンク）に接続するだけで十分です。ただし、両方を接続することで、より堅牢な電気的接続とより良い電流分布が得られ、これは良い慣行です。

Q: 異なる輝度レベルを実現するにはどうすればよいですか？

A: 輝度は主に順方向電流（If）によって制御されます。電流制限抵抗の値を調整することができます。あるいは、動的制御のために、カソードまたはアノードドライバでパルス幅変調（PWM）を使用することができます。PWM信号のデューティサイクルを変更することで、実効的に平均電流が変化し、知覚される輝度が変わります。

Q: 私の設計にとって輝度でカテゴライズされているとはどういう意味ですか？

A: これは、LEDが光出力によってテストおよび選別されていることを意味します。この部品番号を発注すると、すべてのユニットが同様の輝度レベルを持つことが期待でき、個別のキャリブレーションの必要性や、製品内での表示器の不均一性のリスクを軽減できます。

11. 実践的な設計および使用例

例1: マイクロコントローラベースの単桁表示。シンプルな設計では、8つのI/Oピンを持つマイクロコントローラ（例：Arduino）を使用します。7つのピンは出力として設定され、220Ω抵抗（5V電源の場合：(5V-2.6V)/0.011A ≈ 220Ω）を介してセグメントアノード（A-G）に接続されます。1つのピンは出力として設定され、コモンカソードに接続され、LOWに設定して桁を点灯させます。小数点（DP）は、必要に応じて8番目のピンで制御できます。マイクロコントローラは、適切なセグメントピンをHIGHに設定することで、数字0-9を表示できます。

例2: マルチプレクスされた4桁時計表示。4つのLTS-2301AJD桁を使用して、時間と分を表示できます（例：12:45）。これには、7本のセグメントライン（A-G）に小数点ラインを加え、4本の桁制御ライン（各表示器のコモンカソードに接続）が必要です。マイクロコントローラは、タイマ割り込みを使用して高周波数（例：100Hz）で表示をリフレッシュします。各割り込みサイクルで、すべての桁のカソードをオフにし、次の桁のセグメントパターンを設定し、その桁のカソードをオンにします。これは非常に速く行われるため、人間の目にはすべての桁が連続して点灯しているように見えます。

12. 技術原理の紹介

LTS-2301AJDは発光ダイオード（LED）技術に基づいています。LEDは半導体p-n接合ダイオードです。順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が接合領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、光子（光）の形でエネルギーを放出します。使用される特定の材料であるAlInGaPは、半導体の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）を決定します—この場合はハイパーレッドです。7セグメント配置は、7つの長方形のLED（セグメント）の標準化されたパターンであり、個別に点灯させて数字0-9といくつかの文字を形成できます。コモンカソード構成とは、すべてのLEDセグメントの負端子（カソード）が内部で1つ以上のピンに接続されていることを意味し、マイクロコントローラが電流をグランドにシンクする回路設計を簡素化します。

13. 技術トレンドと発展

LTS-2301AJDのような個別の7セグメント表示器は特定のアプリケーションで関連性を保っていますが、表示技術におけるより広範なトレンドは注目に値します。一般的な傾向として、統合表示モジュール（LCD、OLED、TFT）への移行があり、これらは同様またはより小型のフォームファクタで英数字およびグラフィカルな機能を提供します。しかし、LEDセグメント表示器は、極限環境（広い温度範囲、高輝度）や、シンプルで低コストの数値表示において利点を保持しています。基礎となるLED技術は進歩を続けており、InGaN（青/緑/白用）や改良されたAlInGaPなどの材料により、より高い効率とより長い寿命が提供されています。さらに、すべての電子機器における小型化と低消費電力化への動きは、その特定の利点が必要とされる場所での、効率的な直接視認型LEDインジケータおよび表示器の継続的な使用を支持しています。