LTS-3403JF 0.8インチ イエローオレンジ LED 7セグメント表示器 データシート - 桁高20.32mm - 順方向電圧2.6V - 消費電力70mW - 技術文書

1. 製品概要

LTS-3403JF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。その主な機能は、個別にアドレス可能なLEDセグメントを使用して、数字（0-9）といくつかの文字を視覚的に表現することです。中核技術は、AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を利用しており、特にイエローオレンジスペクトルで光を放出するように設計されています。この材料選択は、効率、明るさ、色純度のバランスを提供します。本デバイスはカソードコモンタイプに分類され、すべてのLEDセグメントのカソード（負極端子）が内部で接続されていることを意味します。これにより、セグメントが通常ソース電流によって駆動されるマイクロコントローラベースのシステムの回路設計が簡素化されます。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 光学特性

光学性能は表示器の機能の中心です。平均光度（Iv）は、順方向電流（I_F）1mAにおいて、320から700マイクロカンデラ（μcd）の間で規定されています。この範囲は、製造後のビニングプロセスを示しており、測定された出力に基づいてデバイスが選別されます。ピーク発光波長（λ_p)は611ナノメートル（nm）、主波長（λ_d)は605 nmであり、いずれもI_F=20mAで測定されています。主波長は人間の目が知覚する色です。スペクトル線半値幅（Δλ）の17 nmは、放出される色の純度を表しています。狭い幅は、より単色で純粋な色を示します。光度マッチング比が2:1（最大）であることは、同じ桁の異なるセグメント間の明るさの変動を制限することで、視覚的な均一性を確保します。

2.2 電気的特性

電気的パラメータは、動作境界と電力要件を定義します。セグメントあたりの順方向電圧（V_F)は、I_F=20mAにおいて、標準2.6V、最大2.6Vです。この値は、駆動回路の電流制限抵抗を設計する上で重要です。セグメントあたりの逆方向電流（I_R)は、逆方向電圧（V_R）5Vにおいて最大100 μAであり、逆バイアス時のデバイスのリーク特性を示します。これは通常の動作では無視できる程度です。

2.3 絶対最大定格と熱的考慮事項

これらの定格は、永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。セグメントあたりの連続順方向電流は25°Cで25 mAであり、0.33 mA/°Cのデレーティング係数があります。これは、周囲温度（T_a）が25°Cを超えて上昇すると、最大安全電流が減少することを意味します。例えば、85°Cでは、最大電流は約25 mA - (0.33 mA/°C * 60°C) = 5.2 mAとなります。セグメントあたりの消費電力は70 mWであり、V_F* I_Fとして計算されます。ピーク順方向電流は、パルス動作（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で90 mAであり、より高いピーク輝度を達成するための短時間の過駆動を可能にします。動作および保管温度範囲は-35°Cから+85°C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と明記しています。これは、製造後に測定された光出力に基づく選別（ビニング）プロセスを指します。ユニットは標準条件（I_F=1mA）でテストされ、そのIv値（例：320-450 μcd、450-580 μcd、580-700 μcd）に従ってビンにグループ分けされます。これにより、生産ロット内の一貫性が確保されます。この文書では電圧や波長については明示的に詳細が記載されていませんが、このような分類は、設計者に予測可能な性能を提供するためのLED製造において一般的です。

4. 性能曲線分析

具体的な曲線は提供されたテキストでは詳細に説明されていませんが、このようなデバイスの典型的な性能曲線には以下が含まれます：

• I-V（電流-電圧）曲線：順方向電圧と電流の間の指数関数的関係を示します。AlInGaP LEDの場合、膝電圧（電流が急激に増加し始める電圧）は通常1.8-2.0V付近です。
• 光度 vs. 順方向電流（I_vvs. I_F）：この曲線は、低電流では一般的に線形ですが、熱的および効率低下により高電流では飽和する可能性があります。
• 光度 vs. 周囲温度（I_vvs. T_a）：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。AlInGaP LEDは、他の一部の材料と比較して、通常、より優れた高温性能を持ちます。
• スペクトル分布：波長に対する相対強度をプロットしたグラフで、611 nmでのピークと17 nmの半値幅を示します。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

本デバイスは、標準的な0.8インチ（20.32 mm）の桁高を特徴とします。パッケージは、明るいグレーの表面と、消灯時の白いセグメント色を持ち、イエローオレンジのセグメントが点灯した際のコントラストを高めます。寸法図（PDF参照）は、PCBフットプリント設計およびパネル切り抜きのための重要な寸法を提供します。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、標準公差は±0.25 mmです。18ピンデュアルインチラインパッケージは、この種の表示器の一般的なフットプリントです。

6. ピン接続と内部回路

ピン配置は18ピンパッケージ用に定義されています。主要な接続は以下の通りです：セグメントA、F、E、L.D.P.（左小数点）、R.D.P.（右小数点）、Dのアノード。セグメントC、G、Bのカソード。内部で接続された複数のコモンカソードピン（ピン4、6、17）があり、PCBレイアウトの柔軟性を提供します。ピン12はCOMMON ANODEと記載されていますが、これは誤りまたは異なるバリアントに特有のものと思われます。本デバイスはカソードコモンタイプとして説明されているためです。内部回路図は、7セグメントプラス2小数点表示の標準的なカソードコモン構成を示しています。

7. はんだ付けおよび組立ガイドライン

データシートは、最大はんだ付け温度を260°C、最大3秒間と規定しています。これは、装着面から1.6mm（1/16インチ）下で測定されます。これは、LEDチップ、ワイヤーボンディング、およびプラスチックパッケージへの熱損傷を防ぐための典型的なリフローまたは手はんだ付けガイドラインです。信頼性を維持するためには、このプロファイルに従うことが重要です。取り扱い中は、標準的なESD（静電気放電）対策を講じる必要があります。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 試験・測定機器：デジタルマルチメータ、電源装置、周波数カウンタ。
• 民生電子機器：オーディオ機器（アンプ、レシーバー）、キッチン家電、時計。
• 産業制御機器：パネルメータ、プロセスインジケータ、タイマー表示。
• 自動車アフターマーケット：ゲージおよび表示器（環境仕様が適合する場合）。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：動作電流を設定するために、各セグメントアノード（またはコモンカソード）に外部抵抗が必須です。R = (V_電源- V_F) / I_F.
• の式を使用して計算します。マルチプレクシング：
• 複数桁表示の場合、マルチプレクシングが一般的です。LTS-3403JFの低電流要件（セグメントあたり1mAまで）は、ここで有利です。短いマルチプレクシングのオン時間中に、平均電力制限を超えることなく所望の平均輝度を達成するために、より高いピーク電流を可能にするためです。視野角：
• 広い視野角は、ユーザーが表示器の真正面にいない可能性のあるパネルに有益です。マイクロコントローラ駆動：

ほとんどの最新のマイクロコントローラは、これらのLEDを直接駆動するのに十分な電流（ピンあたり20mAが一般的）をソース/シンクできますが、総電流が高いため、コモンカソードには通常、単純なトランジスタバッファが必要です。

9. 技術比較と差別化

• LTS-3403JFのカテゴリ内での主な差別化要因は以下の通りです：材料（AlInGaP）：
• 従来のGaAsP（ガリウムヒ素リン）赤/黄LEDと比較して、より高い効率と優れた温度安定性を提供し、InGaN（インジウムガリウム窒化物）青/緑/白LEDとは異なる色を提供します。極低電流動作：
• セグメントあたり1mAまでの動作仕様は、バッテリー駆動または超低電力設計において、すべてのミリアンペアが重要である場合の重要な特徴です。高コントラストパッケージ：
• 白いセグメントを持つ明るいグレーの表面は、優れた消灯時コントラストを提供し、さまざまな照明条件での視認性を向上させます。分類された光出力：

設計者に予測可能性を提供し、製品内のユニット間で一貫した外観を確保します。

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3.3Vのマイクロコントローラ電源で駆動できますか？_FA: はい。典型的なV_Fが2.6Vの場合、3.3V電源は電流制限抵抗に十分なヘッドルーム（0.7V）を提供します。I

=10mAの場合、R = (3.3V - 2.6V) / 0.01A = 70オームです。

Q: 複数のコモンカソードピンがある目的は何ですか？_FA: それらは内部で接続されています。複数のピンを提供することで、総カソード電流（すべてのセグメントが点灯している場合は7x I

以上になる可能性があります）を分散させ、ピンあたりの電流密度を低減し、PCBレイアウトと放熱を支援します。

Q: 光度マッチング比が2:1の場合、均一な明るさをどのように達成しますか？

A: 2:1の比率は、単一デバイス上の最も明るいセグメントと最も暗いセグメントの間の最大限界です。実際には、変動は通常それ以下です。重要なアプリケーションでは、定電流ドライバまたはPWM（パルス幅変調）を使用して、各セグメントの輝度をデジタルで較正します。

Q: 屋外で使用できますか？

A: 動作温度範囲（-35°Cから+85°C）は広いですが、データシートは水や塵に対するIP（侵入保護）定格を規定していません。屋外使用では、湿気から保護するために、追加のシーリングまたはハウジングが必要になります。

11. 実践的設計ケーススタディシナリオ：

1. 5V電源とマイクロコントローラを使用したマルチプレクシングによる4桁電圧計表示の設計。電流選択：_F明るさと電力の良いバランスのために、セグメントあたりI
2. = 5mAを選択します。マルチプレクシング中のピーク電流はより高くなります（例えば、桁あたり25%のデューティサイクルを使用する場合は20mA）。抵抗計算：
3. 静的駆動の場合：R = (5V - 2.6V) / 0.005A = 480オーム（標準値470オームを使用）。マルチプレクシング駆動：
4. 平均5mAを達成するには、アクティブタイムスロット中のピーク電流を20mA（5mA / 0.25デューティサイクル）にする必要があります。抵抗を再計算：R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120オーム。このピーク電流がパルス動作の絶対最大定格（90mA）内にあることを確認します。回路：
5. セグメントアノードを120オーム抵抗を介してマイクロコントローラのI/Oピンに接続します。4つのコモンカソードピン（桁あたり1つ）をNPNトランジスタ（例：2N3904）のコレクタに接続します。トランジスタのベースは、ベース抵抗を介してマイクロコントローラピンによって駆動されます。マイクロコントローラは、1桁のトランジスタを順番にオンにし、セグメントラインにパターンを設定します。ソフトウェア：

ちらつきを避けるのに十分な高いレート（通常>60Hz）で表示をリフレッシュするためのタイマー割り込みを実装します。

12. 動作原理本デバイスは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンス

の原理で動作します。ダイオードのオン電圧（AlInGaPの場合約1.8-2.0V）を超える順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子とp型材料からの正孔が活性領域（AlInGaP層の量子井戸）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。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、それが放出される光の波長（色）を決定します。この場合はイエローオレンジです。不透明なGaAs基板は、光を上方に反射するのに役立ち、チップ上面からの全体的な光取り出し効率を向上させます。

13. 技術トレンド

• 個別の7セグメントLED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、表示技術のより広範なトレンドには以下が含まれます：統合：
• マイクロコントローラのピン数を減らし、ソフトウェアを簡素化するために、統合ドライバIC（I2C、SPI）を備えた表示器への移行。材料の進歩：
• より効率的な蛍光体変換LEDおよび直接発色半導体の研究が進行中であり、色域と効率を拡大しています。代替技術：
• 多くの民生アプリケーションでは、7セグメント表示器は、同様のフットプリントでより大きな柔軟性（完全な英数字、グラフィックス）を提供するドットマトリックスOLEDまたはLCDモジュールに置き換えられていますが、同等の明るさでは、多くの場合、より高いコストと消費電力がかかります。アプリケーションのシフト：

LTS-3403JFのようなデバイスの主なアプリケーションは、グラフィカル能力よりもシンプルさ、堅牢性、高輝度、および広い視野角が優先される産業、計測器、およびレガシー機器にますます移行しています。LTS-3403JFは、そのニッチ内で成熟し最適化されたソリューションを表し、よく理解されたAlInGaP技術に基づいた信頼性の高い性能を提供します。