LTS-360KR LEDディスプレイ仕様書 - 0.36インチ桁高 - スーパーレッド色 - 2.6V順電圧 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTS-360KR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単一桁の7セグメント英数字ディスプレイです。その主な機能は、デジタル計器、民生電子機器、産業用制御パネル、試験装置などにおいて、高い視認性を備えた視覚出力を提供することです。本デバイスは、GaAs基板上に形成された先進的なAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）LED技術を採用しており、これは高効率な赤色発光を実現することで知られています。この特定の材料システムにより、従来のLED技術と比較して優れた輝度と色純度を達成しています。

本表示モジュールの中核的な利点は、滑らかで明確な数字を形成する連続的で均一なセグメントによって実現される優れた文字表示性能にあります。グレーの面に対して高い輝度と高いコントラストを提供し、明るい環境下でも読みやすさを確保します。広い視野角も重要な利点の一つであり、様々な位置から明確に表示を読み取ることが可能です。さらに、本デバイスは輝度でカテゴライズ（選別）されており、特定の輝度基準を満たすようにユニットが選別・試験されるため、生産ロット間での一貫性が提供されます。また、パッケージは鉛フリーであり、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しているため、現代の電子機器製造に適しています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 測光および光学的特性

光学的性能は、ディスプレイの機能性の中核をなします。主要なパラメータは、周囲温度（Ta）25°Cの標準試験条件下で測定されます。

• 平均光度（Iv）：このパラメータは、点灯したセグメントの知覚される明るさを定義します。順電流（IF）1mAで駆動した場合の代表値は975 µcd（マイクロカンデラ）です。規定の最小値は320 µcdです。この高い光度により、ディスプレイは容易に視認可能となります。
• ピーク発光波長（λp）：LEDが最大の光出力を発する波長です。LTS-360KRの場合、IF=20mAにおいて代表値は639ナノメートル（nm）であり、可視スペクトルの赤色領域に位置します。
• 主波長（λd）：IF=20mAにおいて631 nmです。これは、人間の目で知覚されるLEDの色に最も一致する単一波長を表し、鮮やかなスーパーレッド色となります。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：約20 nmであり、発光帯のスペクトル純度または狭さを示します。値が小さいほど、より単色性の高い光源であることを意味します。
• 光度マッチング比（Iv-m）：最大2:1と規定されるこの比率は、数字の異なるセグメント間の均一性を保証します。これは、同じ条件下で駆動した場合、最も明るいセグメントが最も暗いセグメントの2倍以上明るくならないことを意味し、一貫した外観を提供します。

全ての光度測定は、CIE明所視感度曲線に近似したセンサーとフィルターの組み合わせを用いて行われ、データが人間の視覚知覚と相関することを保証しています。

2.2 電気的特性および絶対最大定格

これらの定格を遵守することは、信頼性の高い動作とデバイスの永久的な損傷を防ぐために極めて重要です。

• セグメントあたりの連続順電流：個々のLEDセグメントに推奨される最大連続DC電流は25 mAです。これを超えると、劣化の加速や故障を引き起こす可能性があります。
• セグメントあたりのピーク順電流：パルス動作では、より高い電流が許容されます。特定の条件（周波数1 kHz、デューティ比10%）下で、デバイスはセグメントあたり90 mAのピーク電流を扱うことができます。
• セグメントあたりの電力損失：単一セグメントで消費可能な最大電力は70 mWです。これは、順電圧（VF）と順電流（IF）の積として計算されます。
• 順電流の減額：最大連続順電流は、25°Cを超えると低減しなければなりません。減額率は摂氏1度あたり0.33 mAです。例えば、85°Cでは、許容される最大連続電流は約25 mA - ((85-25) * 0.33 mA) ≈ 5.2 mAとなります。
• セグメントあたりの順電圧（VF）：IF=10mA時、代表値は2.6V、最大値は2.6Vです。最小値は2.1Vです。このパラメータは、電流制限回路を設計する上で重要です。
• 逆電圧（VR）：セグメントに印加できる最大逆電圧は5Vです。これを超えると、破壊を引き起こしLEDを損傷する可能性があります。
• 逆電流（IR）：最大逆電圧5Vを印加した時の漏れ電流は、代表値で100 µA以下です。

2.3 熱的および環境仕様

• 動作温度範囲：本ディスプレイは、周囲温度-35°Cから+85°Cの範囲で確実に動作するように設計されています。
• 保存温度範囲：本デバイスは、動作せずに-35°Cから+85°Cの温度で保存することができます。
• はんだ付け温度：組立中、デバイスはパッケージの装着面から1/16インチ（約1.6 mm）下の位置で測定して、260°Cの温度を5秒間耐えることができます。これは、フローまたはリフローはんだ付けプロセスの標準的な要件です。

3. ビニングおよびカテゴリゼーションシステム

仕様書は、本デバイスが輝度でカテゴライズ（選別）されていることを明示しています。これは重要な品質管理および設計上の側面です。LED製造においては、同じ生産ロット内でも出力に自然なばらつきが生じます。ビニングとは、生産後に測定された特定のパラメータに基づいてLEDを選別するプロセスです。LTS-360KRの場合、主要なビニング基準はその光度（Iv）です。ビニングされた部品を購入することで、設計者は製品内の全てのディスプレイが一貫した輝度レベルを持つことを保証し、ユニット間で目立つばらつきを回避できます。仕様書は最小/代表/最大の範囲（320-975 µcd）を提供していますが、メーカーは通常、より狭く事前定義された輝度ビン（例：800-900 µcd、900-1000 µcd）でこれらの部品を提供します。設計者は、アプリケーションに必要な輝度の一貫性を指定するために、利用可能なビンコードについてサプライヤーに確認する必要があります。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフは提供されたテキストでは詳細に記述されていませんが、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、これらは全て堅牢な回路設計に不可欠です：

• 相対光度 vs. 順電流（I-V曲線）：このグラフは、順電流の増加に伴い光出力がどのように増加するかを示します。通常は非線形であり、熱的影響により非常に高い電流では効率が低下することがよくあります。
• 順電圧 vs. 順電流（V-I曲線）：これは、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示します。必要な駆動電圧を決定し、定電流ドライバを設計するために不可欠です。
• 相対光度 vs. 周囲温度：この曲線は、光出力の熱的減額を示します。温度が上昇すると、光度は一般的に減少します。これを理解することで、意図した動作温度範囲にわたって一貫した輝度を実現する設計に役立ちます。
• スペクトル分布：ピーク波長639 nmを中心に、20 nmの半値幅で定義される特性幅を持つ、異なる波長にわたる相対出力を示すプロットです。

5. 機械的およびパッケージ情報

LTS-360KRは、0.36インチ（9.14 mm）の桁高を持つスルーホール（DIP）パッケージです。パッケージ寸法は仕様書に記載されており、特に断りのない限り標準公差は±0.25 mmです。重要な機械的注意点として、ピン先端のシフト公差が±0.4 mmであり、これはPCBレイアウトおよび自動挿入プロセスにおいて重要です。本ディスプレイは、特徴で述べた高いコントラストを提供する、白いセグメントを持つグレーの面を備えています。内部回路図は、これがコモンアノード構成であることを確認しています。これは、全てのLEDセグメントのアノードが内部で接続され、2本のピン（内部で接続されているピン1とピン6）に引き出されていることを意味します。各セグメントのカソード（A、B、C、D、E、F、G、および小数点）には専用のピンがあります。この構成は一般的であり、駆動回路は、コモンアノードに正電圧を供給しながら、個々のカソードピンを通して電流をシンク（吸い込む）する必要があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

絶対最大定格がはんだ付けの主要なガイドラインを提供します：デバイスは、装着面から1.6 mm下の点で260°Cの温度を5秒間耐えることができます。これは、標準的な鉛フリーリフローまたはフローはんだ付けプロファイルに適合します。設計者は、組立プロセスがこの熱的許容量を超えないことを確認する必要があります。取り扱い中は、標準的なESD（静電気放電）対策を遵守すべきです。保存については、湿気吸収（リフロー時のポップコーン現象の原因となる可能性あり）を防ぐために、乾燥した環境で規定の範囲-35°Cから+85°Cを維持する必要があります。

7. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

LTS-360KRは、明確な単一桁の数値表示を必要とするあらゆるデバイスに理想的です。一般的なアプリケーションには以下が含まれます：

• デジタルマルチメータ、オシロスコープ、その他の試験・測定機器。
• 産業用制御パネルおよびプロセスインジケータ。
• 電子レンジ、洗濯機、オーディオ機器などの民生家電。
• 自動車用アフターマーケット計器およびディスプレイ（広い温度範囲を考慮）。
• 時計およびタイマーモジュール。

7.2 重要な設計上の考慮事項

• 電流制限：LEDは電流駆動デバイスです。最大連続順電流（25 mA）を超えないようにするために、各セグメントに直列の電流制限抵抗（または集積化された定電流ドライバ）が必須です。抵抗値は次の式を使用して計算されます：R = (Vcc - VF) / IF。ここで、Vccは供給電圧、VFはLEDの順電圧（設計マージンとして2.6Vを使用）、IFは所望の動作電流（例：良好な輝度のため10-20 mA）です。
• 駆動回路：コモンアノードディスプレイの場合、マイクロコントローラまたはドライバICは電流をシンクするように構成する必要があります。これは通常、コモンアノードピンを論理ハイ（Vcc）に設定し、点灯させたいセグメントのカソードピンを論理ロー（グランド）にプルダウンすることを含みます。
• マルチプレクシング：複数桁ディスプレイの場合、マルチプレクシングは少ないI/Oピンで多くのセグメントを制御する一般的な技術です。LTS-360KRは単一桁ですが、これを理解することはシステム設計において重要です。マルチプレクシングは、どの桁がアクティブであるかを高速に切り替えることを含みます。短い点灯時間中により高い知覚輝度を達成するために25 mAを超えるパルス電流を使用する場合、ここでピーク電流定格（デューティ比10%で90 mA）が関連してきます。
• 熱管理：セグメントあたりの電力損失は低いですが、十分な通風を確保し、他の発熱部品の近くに配置しないことは、特に高い周囲温度で動作する場合に、LEDの効率と寿命を維持するのに役立ちます。
• 視野角：広い視野角は有益ですが、エンドユーザーに対してこの角度を制限する可能性のある機械的障害を避けるように、PCBレイアウトおよび製品筐体を設計する必要があります。

8. 技術比較および差別化

LTS-360KRの主な差別化要因は、そのAlInGaPLED技術の使用です。従来の標準的なGaAsP（ガリウムヒ素リン）赤色LEDなどの技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供します。これは、同じ輝度をより低い電流で生成できる（電力効率が向上する）、または同じ電流でより高い輝度を生成できることを意味します。また、温度および寿命にわたってより良い色飽和度と安定性を提供します。グレーの面/白いセグメントの設計は、拡散面や着色面を持つディスプレイと比較して優れたコントラストを提供します。輝度のカテゴリゼーション（ビニング）は、表示の均一性が重要なプロフェッショナルアプリケーションのための主要な特徴であり、ユニットごとに輝度が目立って異なる可能性のある非ビニングの低コスト代替品とは一線を画します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: 2つのコモンアノードピン（ピン1とピン6）がある目的は何ですか？

A1: それらは内部で接続されています。このデュアルピン設計は、PCB挿入時の機械的安定性を提供し、複数のセグメントが同時に点灯した場合に必要となる可能性のあるより高い電流に対して、PCB上のコモンアノードに2つの接続点を提供します。これは配線に役立ちます。

Q2: このディスプレイを5Vマイクロコントローラのピンから直接駆動できますか？

A2: いいえ。各セグメントに直列の電流制限抵抗を使用しなければなりません。5V電源で目標電流10mAの場合、代表的なVF 2.6Vを使用すると、抵抗値は(5V - 2.6V) / 0.01A = 240オームとなります。実際の電流が最大定格を超えないことを常に確認してください。

Q3: 輝度でカテゴライズされているとは、私の設計にとって何を意味しますか？

A3: これは、特定の狭い輝度範囲（例：特定のビンコード）内でこれらのディスプレイを指定して購入できることを意味します。これにより、生産ロット内の全てのディスプレイがほぼ同一の輝度を持つことが保証され、あるユニットが他のユニットよりも暗くまたは明るく見えることを防ぎます。これは製品品質にとって極めて重要です。

Q4: 順電流の減額仕様をどのように解釈すればよいですか？

A4: 最大連続電流25 mAは、25°Cでのみ保証されます。25°Cを超える摂氏1度ごとに、最大電流を0.33 mA低減しなければなりません。デバイスが60°Cで動作する場合、減額は(60-25)*0.33 = 11.55 mAです。したがって、60°Cでの最大安全連続電流は、セグメントあたり25 mA - 11.55 mA = 13.45 mAとなります。

10. 実践的な設計および使用事例

事例：単一桁電圧計表示の設計設計者は、0-9を表示するシンプルなパネルメータを作成しています。その明瞭さと広い視野角のためにLTS-360KRを選択します。システムは5Vロジックのマイクロコントローラを使用します。設計者は、コモンアノードピン（1 & 6）を、合計可能電流（例：数字8が表示された時、全ての7セグメントが点灯）に対してサイズ設定された単一の電流制限抵抗を介して5Vレールに接続します。または、直接5Vに接続し、8本のカソードピン（セグメントA-GおよびDP）のそれぞれに、10-15 mAのセグメント電流に対して計算された個別の電流制限抵抗を配置します。オープンドレインとして構成された、または単に論理ローに設定されたマイクロコントローラのI/Oピンは、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。設計者は、最終製品の筐体内で十分な輝度を確保するために、最小輝度800 µcdのビンからLTS-360KR部品を指定します。また、PCBレイアウトでディスプレイを近くの電圧レギュレータから離すことで、輝度を低下させる可能性のある局所的な加熱を回避するようにします。

11. 動作原理の紹介

7セグメントディスプレイは、8の字型に配置された発光ダイオード（LED）の集合体です。特定のセグメント（AからGまでラベル付け）を選択的に点灯させることで、全ての10個のアラビア数字（0-9）といくつかの文字を形成できます。LTS-360KRはAlInGaP半導体材料を使用しています。ダイオードの閾値（約2.1V）を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域で再結合し、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、これが直接放出光の波長（色）に対応します—この場合、約639 nmのスーパーレッドです。コモンアノード構成は、電流をソース（供給）するよりもシンク（吸い込む）方が得意なマイクロコントローラポートを使用する場合に、駆動回路を簡素化します。

12. 技術トレンドと背景

7セグメントディスプレイは数値表示において依然として広く普及していますが、基礎となるLED技術は進化を続けています。AlInGaPは、赤色、橙色、黄色LEDのための成熟した高性能技術を代表します。現在のディスプレイ技術のトレンドには、自動組立のための表面実装デバイス（SMD）パッケージへの移行、高密度の複数桁モジュール、およびディスプレイパッケージ内へのドライバとコントローラの統合が含まれます。また、青色および緑色のためのGaN（窒化ガリウム）などの材料や、白色光を作り出すための蛍光体の使用においても継続的な開発が行われています。しかし、専用の高信頼性・高視認性の単一桁インジケータについては、実績のある信頼性、優れた光学的特性、および試作や特定の産業アプリケーションでの使いやすさから、LTS-360KRのようなスルーホールAlInGaPディスプレイは依然として堅牢で最適な選択肢であり続けています。