LTF-3605KR-01 LEDディスプレイ データシート - 0.3インチ 桁高 - AlInGaP スーパーレッド - 2.6V 順方向電圧 - 技術文書

1. 製品概要

LTF-3605KR-01は、数値表示用途向けに設計された6桁7セグメントLEDディスプレイモジュールです。桁高は0.3インチ（7.68 mm）で、様々な電子機器インターフェースに適した、明瞭で読みやすい表示を提供します。本デバイスは、GaAs基板上の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、スーパーレッド発光を実現しています。表示面は黒色で高コントラストを実現し、セグメントは白色で最適な光拡散と外観を備えています。低消費電力、優れた文字均一性、高輝度、広視野角といった中核的な利点を有しており、信頼性の高い数値表示が求められる民生電子機器、計測器、産業用制御パネルに最適です。

1.1 主な特長

• 0.3インチ（7.68 mm）桁高
• 一貫した外観のための連続均一セグメント
• 低消費電力
• 優れた文字表示
• 高輝度・高コントラスト
• 広視野角
• ソリッドステートの信頼性
• 光度による選別（ビニング）
• 無鉛パッケージ（RoHS準拠）

1.2 デバイス説明

これはマルチプレックス・コモンカソード方式のディスプレイです。6桁の各桁はカソード接続を共有し、各セグメント（A-GおよびDP）のアノードは桁間で接続されているため、マルチプレックス駆動方式が必要です。各桁には右側小数点（DP）が含まれています。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性がある限界を定義します。周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

• セグメントあたりの電力損失：70 mW。これは単一のLEDセグメントが安全に消費できる最大電力です。
• セグメントあたりのピーク順方向電流：90 mA。これは過熱を防ぐために、パルス条件（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）でのみ許容されます。
• セグメントあたりの連続順方向電流：25°Cで25 mA。この電流は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.28 mA/°Cで直線的に低下します。駆動回路は、最大動作温度において電流がこの低下後の値を超えないことを保証しなければなりません。
• 動作・保管温度範囲：-35°C ～ +105°C。本デバイスは産業用温度範囲に対応しています。
• はんだ付け条件：リフローはんだ付けは、実装面から1/16インチ下の温度が260°Cを3秒間超えないように行う必要があります。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、指定された試験条件下でTa=25°Cにおいて測定された代表的な性能パラメータです。

• 平均光度（Iv）：IF=1mAで320 µcd（最小）から900 µcd（代表値）の範囲。IF=10mAでは、代表的な光度は11,700 µcdです。この高効率はAlInGaP技術の特徴です。
• ピーク発光波長（λp）：639 nm（代表値）。これはスーパーレッド発光の主色点を定義します。
• スペクトル半値幅（Δλ）：20 nm。これは発光のスペクトル純度を示します。
• 主波長（λd）：631 nm。これは人間の目が色を認識する単一波長です。
• チップあたりの順方向電圧（VF）：IF=20mAで2.6V（最大）。駆動回路はこの最大電圧降下に対応できるように設計する必要があります。
• 逆方向電流（IR）：VR=5Vで100 µA（最大）。このパラメータは試験目的のみであり、連続的な逆バイアス動作は禁止されています。
• 光度マッチング比：2:1（最大）。これは同じ駆動条件下でのセグメント間の輝度の最大許容変動を規定し、視覚的な均一性を保証します。
• クロストーク：≤ 2.5%。これは、隣接するセグメントが点灯しているときに、非駆動セグメントから発生する意図しない発光の最大量を定義します。

3. ビニングシステムの説明

データシートには、製品が光度による選別と記載されています。これは、標準試験電流（特性表に基づき、おそらく1mAまたは10mA）で測定された光出力に基づいてディスプレイを仕分けるビニングプロセスを意味します。単一アプリケーション内で同じ光度ビンからのディスプレイを使用することは、ユニット間の目立つ輝度差を避けるために極めて重要であり、使用上の注意で明示的に推奨されています。PDFには特定のビンコード範囲の詳細は記載されていませんが、複数のディスプレイ間で一貫性が求められる場合、設計者はメーカーにビニング情報を確認する必要があります。

4. 性能曲線分析

PDFは7/10ページの代表的な電気的/光学的特性曲線を参照しています。具体的なグラフは本文には提供されていませんが、このようなLEDの標準的な曲線には通常以下が含まれます：

• IV曲線（電流 vs. 電圧）：指数関数的関係を示し、目標電流に必要な駆動電圧を決定するのに役立ちます。
• 光度 vs. 順方向電流：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、輝度調整と効率の理解に不可欠です。
• 光度 vs. 周囲温度：温度上昇に伴う光出力の低下を示し、アプリケーションにおける熱管理に重要です。
• 順方向電圧 vs. 周囲温度：VFが温度とともにどのように変化するかを示し、定電流ドライバ設計に影響を与える可能性があります。
• スペクトル分布：639nmピークを中心とした相対強度 vs. 波長のプロットで、スーパーレッド色を確認します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

ディスプレイの機械的外形はデータシートで定義されています。主な注意点は以下の通りです：

• すべての寸法はミリメートル単位です。
• 特に指定がない限り、一般公差は±0.25 mmです。
• ピン先端シフト公差は±0.4 mmです。
• ピン用の推奨PCB穴径は0.9 mmです。
• 異物（≤10mil）、インク汚染（≤20mils）、セグメント内の気泡（≤10mil）、反射板の曲がり（長さの≤1%）について品質基準が規定されています。

5.2 ピン接続と極性識別

本デバイスは単列14ピンです。ピン配置は以下の通りです：

• ピン1：桁2のコモンカソード
• ピン2：桁3のコモンカソード
• ピン3：セグメントDのアノード
• ピン4：小数点（DP）のアノード
• ピン5：桁4のコモンカソード
• ピン6：セグメントCのアノード
• ピン7：桁5のコモンカソード
• ピン8：桁6のコモンカソード
• ピン9：セグメントEのアノード
• ピン10：セグメントFのアノード
• ピン11：セグメントGのアノード
• ピン12：セグメントAのアノード
• ピン13：セグメントBのアノード
• ピン14：桁1のコモンカソード

ピン1は表中で未接続とマークされていますが、これは桁2のカソードとしてもリストされているため、ドキュメントの不整合と思われます。明確にするには内部回路図を参照する必要があります。本デバイスはコモンカソード configuration.

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

絶対最大定格には、はんだ付けプロファイルが規定されています：組立中、ディスプレイの実装面から1/16インチ（約1.6 mm）下の点の温度が260°Cを3秒間超えてはなりません。これは標準的なリフローはんだ付け条件です。設計者は、LEDチップやプラスチックパッケージへの熱損傷を防ぐために、PCBレイアウトとリフローオーブンのプロファイルがこれに準拠していることを確認しなければなりません。

7. アプリケーション推奨事項

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

このディスプレイは、オフィス機器、通信機器、家庭用アプリケーションを含む一般的な電子機器を対象としています。明瞭な赤色の数字は、以下の用途に適しています：

• デジタルマルチメータおよび試験機器
• 産業用タイマーおよびカウンター表示
• 民生用家電制御パネル（例：オーブン、電子レンジ）
• オーディオ機器の周波数/レベル表示
• POS端末の表示

7.2 設計上の考慮事項と注意点

データシートには、重要な設計ルールとなる広範な使用上の注意が含まれています：

• 駆動回路設計：一貫した輝度と長寿命を確保するために、定電流駆動を強く推奨します。回路は、順方向電圧（VF、最大2.6V）の全範囲に対応できるように設計し、あらゆる条件下で意図した駆動電流が供給されることを保証しなければなりません。
• 電流および熱管理：動作電流は、最大周囲温度を考慮し、指定された低下率（25°C以上で0.28 mA/°C）を適用して選択する必要があります。定格を超えると、光出力の大幅な低下や故障の原因となります。
• 保護回路：駆動回路は、電源投入/シャットダウン時の逆電圧および過渡電圧スパイクからLEDを保護しなければなりません。連続的な逆バイアスは金属移動を引き起こし、リーク電流の増加や短絡の原因となります。
• 環境に関する考慮事項：高湿度環境での急激な周囲温度変化を避け、ディスプレイ上の結露を防止してください。組立中に異常な機械的力を加えないでください。
• 光学フィルム/オーバーレイ：感圧フィルムやオーバーレイを使用する場合、ディスプレイ表面に直接押し付けないようにしてください。ずれが生じ、視認性の問題を引き起こす可能性があります。
• 複数ディスプレイの一貫性：2つ以上のディスプレイを使用するアプリケーションでは、セット全体で輝度（色調）が不均一にならないように、同じ光度ビンからのユニットを選択してください。

8. 保管条件

長期信頼性のために、特定の保管条件が義務付けられています：

• 標準保管（元の包装で）：温度：5°C ～ 30°C。湿度：60% RH以下。
• これらの条件外での保管は、ピンの酸化を引き起こし、使用前に再メッキが必要になる可能性があります。
• 在庫は速やかに消費し、大量の長期在庫は避けることが推奨されます。
• 未密封パッケージが6ヶ月以上保管されている場合は、ディスプレイを60°Cで48時間ベーキングし、1週間以内に組立を完了して湿気を除去し、はんだ付け時のポップコーン現象を防止することを推奨します。

9. 技術比較と差別化

LTF-3605KR-01は、スーパーレッド色にAlInGaP技術を使用することで差別化を図っています。標準的なGaAsP赤色LEDなどの旧来技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率（単位電流あたりの輝度）、優れた温度安定性、および長寿命を提供します。0.3インチの桁高は、読みやすさとコンパクトさのバランスを提供します。コモンカソードマルチプレックス設計は多桁ディスプレイの標準であり、必要なドライバピンを48（6桁 * 8セグメント）から14に削減し、インターフェースマイクロコントローラまたはドライバICを簡素化します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: ピーク波長（639nm）と主波長（631nm）の違いは何ですか？
A: ピーク波長は、スペクトル出力における最大パワーの点です。主波長は、人間の目が色を見たときに認識する単一波長であり、目の感度曲線の形状とLEDのスペクトルにより、わずかに異なる場合があります。

Q: 定電圧源と抵抗でこのディスプレイを駆動できますか？
A: 可能ではありますが、推奨されません。単純な抵抗は電流を制限しますが、LED間または温度によるVFの変動を補償しないため、輝度が不均一になります。プロフェッショナルな設計では、定電流ドライバが推奨される方法です。

Q: 6桁のマルチプレックスをどのように実装しますか？
A: マイクロコントローラまたは専用のディスプレイドライバICが、一度に1つのコモンカソード（桁1-6）を順次アクティブ（グランド）にし、その桁に対して正しいアノードパターン（A-G、DP）を印加します。このサイクルを高速に（通常>100Hz）繰り返すことで、すべての桁が同時に点灯しているように見せます。

Q: セグメントあたりの最大連続電流は25mAです。通常動作にはどの電流を使用すべきですか？
A: 信頼性の高い長期動作のためには、さらに低下率を適用することが一般的です。セグメントあたり15-20mAで動作させることで、優れた輝度を提供しながら、熱ストレスを大幅に軽減し、動作寿命を延ばします。選択した電流が、アプリケーションの最大周囲温度において輝度要件を満たしていることを常に確認してください。

11. 実践的な設計ケース

シナリオ：最大50°Cの環境で動作するデジタルパネルメータを設計する。
手順：
1. 電流計算：低下後の最大連続電流を決定します。25°Cから50°Cは25°Cの上昇です。低下量 = 25°C * 0.28 mA/°C = 7 mA。したがって、50°Cでの最大安全電流 = 25 mA - 7 mA =18 mA.
2. ドライバ選択：少なくとも8つのセグメント出力を持つ6桁のマルチプレックスが可能な定電流LEDドライバICを選択します。ドライバの電流制限を18 mA（または余裕を見て15 mAなどの低い値）に設定します。
3. 熱設計：PCBレイアウトが、ディスプレイピンの周囲に十分な銅面積を提供し、LED接合部からの熱を放散するヒートシンクとして機能することを確認します。
4. ソフトウェア：ちらつきを避けるのに十分なリフレッシュレート（例：200 Hz）でマルチプレックスを行うファームウェアを実装します。ディスプレイテストと輝度調整ルーチンを含めます。

12. 動作原理

本デバイスは、半導体エレクトロルミネセンスに基づいています。LEDセグメント（アノード正、カソード負）に、ダイオードのオン電圧（AlInGaPでは約2V）を超える順方向バイアス電圧が印加されると、電子と正孔が半導体チップの活性領域で再結合します。この再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。特定の材料組成（AlInGaP）がバンドギャップエネルギーを決定し、これが発光の波長（色）を定義します。この場合は赤色スペクトル（~639 nm）です。7つのセグメントは、数字0-9を形成するために独立して制御される、8の字型に配置された個々のLEDチップです。

13. 技術トレンド

個別の7セグメントLEDディスプレイは特定のアプリケーションで関連性を保っていますが、ディスプレイ技術のより広範なトレンドは統合ソリューションに向かっています。これらには以下が含まれます：
- 統合ドライバディスプレイ：マイクロコントローラインターフェースを簡素化する内蔵コントローラチップ（TM1637やMAX7219ドライバなど）を備えたモジュール。
- 表面実装デバイス（SMD）パッケージ：自動組立と小型化のためのスルーホールタイプの置き換え。
- 代替技術：より複雑なグラフィックスや英数字が必要なアプリケーションでは、その柔軟性からドットマトリックスOLEDやLCDディスプレイがますます一般的になっています。
しかしながら、過酷な環境（広い温度範囲）でのシンプルで高輝度、低コストの数値表示には、LTF-3605KR-01のような従来のLED7セグメントディスプレイが、依然として比類のない信頼性とシンプルさを提供し続けています。