ELD-512SURWB/S530-A3 LEDディスプレイ データシート - 14.22mm 桁高 - 2.4V 順方向電圧 - 25mA 順方向電流 - 鮮明な赤色

1. 製品概要

ELD-512SURWB/S530-A3は、スルーホール実装向けに設計された高信頼性の7セグメント英数字ディスプレイです。桁高14.22mm（0.56インチ）の標準的な工業用サイズを特徴とし、明確な数値表示を必要とする用途に適しています。黒色の背景面に白色のセグメントを配置しており、明るい環境光下でも優れたコントラストと視認性を提供します。その構造と材料は、鉛フリーおよびRoHS環境基準に準拠しています。

1.1 中核的な利点とターゲット市場

本ディスプレイの主な利点は、低消費電力、既存設計への容易な統合のための標準化されたフットプリント、および生産ロット間で一貫した性能を確保するための光度カテゴリ分けです。過酷な環境下での信頼性を考慮して構築されています。主なターゲットアプリケーションは、民生用および産業用電子機器、具体的には家電製品（例：オーブン、電子レンジ）、計測・制御システム用の各種計器盤、明確で読みやすい数字が必要な汎用デジタル表示器などです。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、絶対最大定格および電気光学特性表で定義されている、デバイスの電気的、光学的、熱的特性に関する詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 絶対最大定格

本デバイスの最大連続順方向電流（I_F）定格は25 mAです。デューティ比1/10、1 kHzでのパルス動作では、ピーク順方向電流（I_FP）は60 mAに達することができます。最大逆電圧（V_R）は5 Vに制限されており、これを超えるとLED接合部が損傷する可能性があります。総消費電力（P_d）は60 mWを超えてはなりません。動作温度範囲は-40°Cから+85°C、より広い保存温度範囲は-40°Cから+100°Cと規定されています。デバイスは、最大5秒間、260°Cのはんだ付け温度に耐えることができ、これは標準的な鉛フリーリフローおよび手はんだプロセスに対応しています。

2.2 電気光学特性

標準試験条件（Ta=25°C、I_F=10mA）下では、単一セグメントの代表的な光度（I_v）は17.6 mcdで、規定の最小値は7.8 mcdです。20mA時の順方向電圧（V_F）は代表値2.0V、最大2.4Vです。発光色は、AlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）チップ材料を使用して実現された鮮明な赤色です。ピーク波長（λ_p）は代表値632 nm、主波長（λ_d）は代表値624 nmで、スペクトル帯域幅（Δλ）は約20 nmであり、これが赤色の純度と色調を定義しています。逆電流（I_R）は非常に低く、5V逆バイアス時の最大値は100 µAです。

2.3 熱特性

デバイスの性能は温度に依存します。最大接合温度を超えず、長期信頼性を確保するために、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、順方向電流を減衰（デレーティング）させる必要があります。提供されている順方向電流デレーティング曲線は、規定範囲内の任意の動作温度における最大許容連続電流を視覚的に定義しています。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、デバイスが光度に基づいて分類（ビニング）されていることを示しています。これは、製造工程において、LEDが標準電流（例：10mA）での測定光出力に基づいてテストされ、グループ分けされることを意味します。これにより、エンドユーザーにとって輝度の一貫性が確保され、特に単一製品で複数のディスプレイを使用する場合に重要です。光度の許容差は±10%と規定されています。同様に、順方向電圧は代表値に対して±0.1Vの許容差があり、安定した駆動回路の設計に役立ちます。

4. 性能曲線分析

4.1 スペクトル分布

スペクトル分布曲線は、異なる波長にわたって放出される光の相対強度を示しています。このAlGaInPベースの赤色LEDの場合、曲線は指定された20 nmの帯域幅で624-632 nmの範囲を中心とします。この曲線は、色純度や特定の波長マッチングが重要なアプリケーションにおいて重要です。

4.2 順方向電流対順方向電圧（I-V曲線）

この基本的な曲線は、LEDにかかる電圧とそれによって生じる電流の関係を示しています。これは非線形です。20mA時の代表的なV_F値である2.0Vは、この曲線からの重要な動作点です。LEDは電流駆動デバイスであるため、適切な電流制限回路を設計するには、この関係を理解することが不可欠です。

4.3 順方向電流デレーティング曲線

この重要なグラフは、最大許容連続順方向電流を周囲温度に対してプロットしたものです。温度が上昇すると、最大安全電流は直線的に減少します。熱暴走を防止し、デバイスが安全動作領域（SOA）内で動作することを確保するため、このデレーティング曲線に従うことが極めて重要であり、それによって動作寿命を最大化します。

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14.22mm桁高のパッケージを持つスルーホール部品です。詳細なパッケージ寸法図には、全高、全幅、桁セグメント寸法、リード（ピン）間隔および直径など、すべての重要な機械的寸法が記載されています。規定されていない寸法の公差は±0.25mmです。内部回路図は、7セグメントと小数点のコモンアノード構成を示しており、マルチプレクシングまたは直接駆動回路を正しく設計するために不可欠です。ピン配置は、各セグメント（a-g）およびコモンアノードに対応するピンを特定します。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

はんだ付け温度の絶対最大定格は、5秒を超えない時間で260°Cです。このパラメータは、内部LEDチップおよびエポキシ樹脂パッケージへの損傷を防ぐために、フローはんだ付けまたは手はんだ付け工程中に厳守しなければなりません。LEDダイは静電気に敏感であるため、取り扱いおよび組立中は標準的なESD（静電気放電）対策を遵守する必要があります。これには、接地リストストラップ、ESD対策ワークステーション、導電性フロアマットの使用が含まれます。LEDは常に順方向バイアス条件下で動作させなければなりません。

7. 梱包および発注情報

標準梱包プロセスは次の通りです：チューブあたり20個、箱あたり63チューブ、マスターカートンあたり4箱。梱包のラベルには、トレーサビリティと識別のためのいくつかの重要なフィールドが含まれています：CPN（顧客品番）、P/N（品番）、QTY（梱包数量）、CAT（光度ランク/カテゴリ）、およびLOT No.（ロット番号）。このラベル付けを理解することは、在庫管理および生産で正しい部品バージョンを使用することを確保するために重要です。

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

コモンアノードディスプレイとして、各セグメントのカソードは独立して駆動され、通常は電流制限抵抗と、必要な電流をシンクできるトランジスタまたは専用LEDドライバICを介して行われます。コモンアノードピンは正の電源電圧に接続されます。複数の桁をマルチプレクシングすることは、マイクロコントローラ上の必要なドライバピン数を減らすための一般的な技術です。

8.2 設計上の考慮事項および警告

電流制限：各セグメントには、順方向電流を所望の値（例：10-20 mA）に設定するための直列抵抗が必須です。これは、電源電圧とLEDの順方向電圧に基づいて計算されます。逆電圧保護：回路は、5Vを超える逆電圧の印加を防ぐように設計しなければなりません。これは不可逆的な損傷を引き起こす可能性があるためです。駆動回路がオフ時にLEDに逆電圧を印加する可能性がある場合は、LEDと並列に（通常動作時は逆バイアスされる）保護ダイオードが必要になる場合があります。熱管理：動作電流が周囲温度に応じてデレーティングされていることを確認してください。高温環境では、駆動電流を低減するか、通気性を改善することを検討してください。

9. 技術比較および差別化

従来技術や小型ディスプレイと比較して、ELD-512SURWB/S530-A3はサイズ（0.56インチ）、輝度、信頼性のバランスを提供します。その主な差別化要因には、鮮明な赤色発光のための効率的なAlGaInP半導体材料の使用、高コントラストのための白黒デザイン、および現代の環境基準（鉛フリー、RoHS）への準拠が含まれます。スルーホール設計は、表面実装型の代替品と比較して機械的堅牢性と試作の容易さを提供しますが、より多くの基板スペースを必要とします。

10. よくある質問（FAQ）

Q: 光度カテゴリ分け（CAT）の目的は何ですか？

A: 類似した輝度レベルのLEDをグループ化します。これにより、製品内で複数のディスプレイを並べて使用する場合に外観が均一になり、明るさ/暗さの不一致を回避できます。

Q: このディスプレイを5Vのマイクロコントローラピンから直接駆動できますか？

A: いいえ。電流制限抵抗を使用する必要があります。5V電源、代表的なV_F値2.0V、所望のI_F値20mAの場合、抵抗値は R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω となります。また、MCUピンが必要なセグメント電流をシンクできることも確認してください。

Q: コモンアノードとはどういう意味ですか？

A: すべてのLEDセグメントのアノード（正側）が1つの共通ピンに接続されていることを意味します。セグメントを点灯させるには、コモンアノードをVccに接続し、対応するカソードピンをLOW（抵抗を介してグランドに）駆動します。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 上限温度付近で最大定格電流（25mA）で連続動作させる場合、放熱のための注意深い基板レイアウトが推奨されます。中程度の電流と温度でのほとんどのアプリケーションでは、別個のヒートシンクは必要ありません。

11. 実践的な設計および使用例

例1: シンプルな4桁電圧計表示。4つのELD-512SURWBディスプレイをマルチプレクシングして、0.000から19.99Vまでの電圧読み取り値を表示できます。マイクロコントローラは、PNPトランジスタを介して各桁のコモンアノードを順次有効にし、共有カソードライン上でその桁の正しい7セグメントパターンを出力します。各カソードラインには適切な電流制限抵抗が必要です。ちらつきを避けるために、リフレッシュレートは十分に高く（>60Hz）なければなりません。

例2: 工業用タイマー/カウントダウン表示。制御盤で使用される場合、本ディスプレイの高コントラストは、明るい工場環境での視認性を確保します。広い動作温度範囲（-40°Cから+85°C）は、空調のない空間にも適しています。駆動回路は、長期信頼性を高め、発熱を最小限に抑えるために、セグメントあたり控えめな15mAで動作するように設計されるでしょう。

12. 動作原理の紹介

7セグメントLEDディスプレイは、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とラベル付け）は個々のLEDです。順方向バイアスがかかると—つまり、カソードに対してアノードに正の電圧が印加されると—電子と正孔が半導体の活性領域（この場合はAlGaInPチップ）内で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。特定の材料組成（AlGaInP）が放出される光の波長（色）を決定し、このデバイスの場合は鮮明な赤色スペクトルです。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、すべての10進数字（0-9）といくつかの文字を形成できます。

13. 技術トレンドと背景

このようなスルーホールディスプレイは、特定のアプリケーションにおける堅牢性と使いやすさから依然として人気がありますが、電子機器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。SMTディスプレイはフットプリントが小さく、プロファイルが低く、自動ピックアンドプレース組立により適しています。しかし、スルーホール部品は、試作、教育現場、耐振動性が重要な産業機器、および手はんだ付けや修理が予想されるアプリケーションにおいて依然として評価されています。赤/オレンジ/黄色用のAlGaInP、青/緑/白色用のInGaNといった基礎となるLED技術は、効率（ワットあたりの光量）と信頼性において向上を続けています。将来のディスプレイは、内蔵ドライバや通信インターフェース（例：I2C）など、より多くの知能を統合し、エンドエンジニアの設計を簡素化するかもしれません。