LTS-367KR-02 LEDディスプレイ データシート - 0.36インチ桁高 - スーパーレッド色 - 2.6V順電圧 - 技術文書

1. 製品概要

LTS-367KR-02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セグメント発光ダイオード（LED）ディスプレイです。その主な機能は、7つの個別のセグメント（AからGまでラベル付け）とオプションの小数点を選択的に点灯させることで、数字0-9および一部の文字を視覚的に表現することです。本デバイスは、ガリウムヒ素（GaAs）基板上に成長させた先進的なAS-AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）LEDチップを使用して構築されています。この材料技術は、優れた効率で高輝度のスーパーレッド光を生成する能力のために特に選択されています。このディスプレイは、コントラストを高めるグレーのフェイスプレートと、消灯時の最適な文字の視認性を確保するためのホワイトのセグメントマーキングを特徴としています。輝度でカテゴリ分けされており、均一性が重要なマルチ桁ディスプレイにおいて、一貫した輝度レベルを保証するために、ユニットはビニングおよびテストされています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

LTS-367KR-02は、様々な産業用および民生用アプリケーションに適したいくつかの主要な利点を提供します。その高輝度と高コントラスト比により、明るい環境下や遠距離からでも優れた視認性を確保します。広い視野角により、正面だけでなく様々な位置から表示文字を明確に見ることができます。本デバイスは、ソリッドステートの信頼性を誇り、可動部がなく、衝撃や振動に強く、白熱灯や真空蛍光表示管（VFD）などの他の表示技術と比較して長い動作寿命を提供します。低消費電力であるため、エネルギー効率が良く、バッテリー駆動デバイスに適しています。連続的で均一なセグメントは、クリーンでプロフェッショナルな文字の外観を提供します。その主なターゲット市場には、計器パネル（例：マルチメータ、周波数カウンタ）、産業用制御システム、POS端末、自動車ダッシュボード（補助表示用）、医療機器、明確な数値表示が必要な家電製品などが含まれます。

2. 技術パラメータの詳細な客観的解釈

2.1 測光・光学特性

光学性能は、周囲温度（Ta）25℃で定義されています。平均光度（Iv）は、輝度の主要な測定値です。データシートでは、順電流（IF）1mAでテストした場合、最小200µcd、標準値2100µcd、最大750µcdと規定されています。より高い駆動電流10mAでは、標準輝度は9750µcdに大幅に上昇します。電流と輝度のこの非線形関係はLEDに典型的であり、特性曲線に詳細が記載されています。ピーク発光波長（λp）は639ナノメートル（nm）で、可視スペクトルの赤色部分に該当します。主波長（λd）は631 nmです。ピーク波長はスペクトルパワーが最大の点ですが、主波長は人間の目が知覚する単一波長の色であり、表示アプリケーションにより関連性が高いものです。スペクトル線半値幅（Δλ）は20 nmで、スペクトル純度またはピーク波長周辺の放出光の広がりを示しています。値が小さいほど、より単色光に近いことを意味します。光度マッチング比は、同じ発光領域内のセグメント間で、1mA駆動時に最大2:1と規定されています。これは、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、視覚的な均一性を保証します。

2.2 電気的特性パラメータ

主要な電気的パラメータは、セグメントごとの順方向電圧（VF）です。セグメントを10mAの電流で駆動した場合、標準値は2.6ボルト、最大値は2.6Vです。最小値は2.1Vと記載されています。この順方向電圧は、電流制限回路を設計する上で極めて重要です。セグメントごとの逆方向電流（IR）は、5Vの逆バイアスを印加した場合、最大100µAです。これは、オフ状態におけるデバイスのリーク特性を示しています。セグメントごとの連続順方向電流は、標準条件下で25 mAと定格されています。0.33 mA/℃のデレーティングファクターが提供されており、周囲温度が25℃を超えて1℃上昇するごとに、許容される最大連続電流が0.33 mA減少することを意味します。これは過熱を防ぎ、信頼性を確保するためです。

2.3 絶対最大定格と熱特性

これらの定格は、永久損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。セグメントごとの電力損失は70 mWを超えてはなりません。セグメントごとのピーク順方向電流は90 mAに達することができますが、パルス条件下（1 kHz周波数、10%デューティ比）でのみ可能です。これにより、過熱することなく、より高い輝度を短時間実現できます。セグメントごとの逆方向電圧は5Vを超えてはなりません。本デバイスの動作温度範囲は-35℃から+85℃であり、同じく保存温度範囲も同様です。はんだ付け温度の仕様は組立において重要です：リードは、パッケージ本体のシーティングプレーンから1/16インチ（約1.59 mm）下の位置で測定して、260℃で3秒間耐えることができます。はんだ付け中にこれらの熱的限界を超えると、内部のワイヤーボンドやLEDチップ自体が損傷する可能性があります。

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リ分けされていることを明示しています。これは、製造されたLEDを特定のテスト電流での測定光出力に基づいてグループ（ビン）にテストおよび仕分けするビニングプロセスです。これにより、単一製品に複数のディスプレイを調達する設計者は、密接に一致した輝度を持つユニットを受け取り、不均一またはまだらに見えるマルチ桁表示を防ぐことができます。特定のビンコードはこの公開データシートでは詳細に記載されていませんが、通常は別の文書で提供されるか、大量注文時にリクエストにより入手可能です。631 nmの主波長も、製造中に特定の許容範囲内で管理される重要な色パラメータですが、ここでは正式な波長ビニング方式については言及されていません。

4. 性能曲線分析

データシートは標準的な電気的/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では提供されていませんが、このようなデバイスの標準的な曲線には通常以下が含まれます：1. 相対光度 vs. 順方向電流（I-V曲線）：このグラフは、光出力が駆動電流とともにどのように増加するかを示します。低電流では最初は直線的に増加し、その後、熱効果と効率低下により高電流では飽和する傾向があります。2. 順方向電圧 vs. 順方向電流：これは指数関数的関係を示し、定電流ドライバの設計に重要です。3. 相対光度 vs. 周囲温度：この曲線は、光出力の熱的デレーティングを示します。温度が上昇すると、AlInGaP LEDの光度は一般的に減少します。4. スペクトル分布：波長全体にわたる相対パワーを示すプロットで、639 nmのピークを中心に20 nmの半値幅を持ちます。これらの曲線は、非標準条件下（異なる電流、温度）でのデバイスの動作を理解し、性能と寿命のために設計を最適化するために不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

本デバイスは、0.1インチ（2.54 mm）ピッチで10ピンの標準スルーホールパッケージで供給されます。全体のパッケージ寸法は図面で提供されています（本文では完全には詳細化されていませんが、すべての寸法はミリメートル単位で、一般的な公差は±0.25 mmであることが記載されています）。特定の注記として、ピン先端のシフト公差は±0.4 mmであると記載されており、これはPCBの穴配置やフローはんだ付けプロセスにとって重要です。内部回路図は、これがカソードコモン構成であることを示しています。LEDセグメント（および小数点）のすべてのカソードは内部で接続され、2つのピン（ピン1とピン6）に引き出されています。これら2つのピンも内部で相互接続されています。これは、セグメントを点灯させるには、対応するアノードピンをハイ（電流制限抵抗を介して）駆動し、コモンカソードピンをグランドに接続する必要があることを意味します。小数点は数字の右側に位置しています。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

主なガイドラインは、はんだ付け温度プロファイルです：パッケージ本体の底面から1/16インチ（1.59 mm）の位置で測定して、最大260℃で3秒間です。これは通常、制御されたフローはんだ付けまたは選択はんだ付けプロセスを使用して達成されます。手はんだ付けの場合は、短時間で熱を加え、はんだごての先端がパッケージ本体に直接触れないように細心の注意を払う必要があります。接合部とパッケージの間のリードにヒートシンクを使用することが推奨されます。本デバイスは、鉛フリーパッケージ（RoHS準拠）として指定されており、従来のスズ鉛はんだよりも一般に融点が高い鉛フリーはんだ合金と互換性があることを意味します。そのため、温度制限を遵守することがさらに重要です。はんだ付け後、フラックス残留物を除去するために洗浄が必要な場合がありますが、プラスチックレンズやマーキングを損傷しないよう溶剤の選択には注意が必要です。

7. 梱包・発注情報

型番はLTS-367KR-02です。命名規則はおそらく以下のように分解されます：LTS（製品ファミリー/表示タイプ）、367（おそらく0.36インチサイズと7セグメントを示す）、KR（色：スーパーレッド、およびおそらくパッケージスタイルを示す）、-02（リビジョンまたはバリアントコード）。本デバイスは通常、ピンの損傷を防ぎ、静電気放電（ESD）を防止するために、静電気防止チューブまたはトレイで供給されます。自動組立用のリール梱包も大量注文では一般的ですが、特定のテープ幅、ポケットサイズ、リール直径は別の梱包仕様書で指定されます。梱包のラベルには、型番、数量、日付コード、およびおそらく輝度ビンコードが明確に記載されている必要があります。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このディスプレイは、単一の、非常に読みやすい数字を必要とするあらゆるアプリケーションに理想的です。例としては：試験・測定機器：ハンディマルチメータのレンジインジケータまたはモードインジケータとして。産業用制御装置：制御パネル上の設定値、カウンタ、またはエラーコードの表示。民生用電子機器：古いオーディオ/ビデオ機器のチャンネル番号表示、家電製品のタイマー表示。自動車アフターマーケット：電圧、温度、またはブースト圧力用の補助計器。医療機器：信頼性が最も重要であるモニターや診断ツール上の単純なパラメータ表示。

8.2 設計上の考慮事項

電流制限：各セグメントのアノードは、直列の電流制限抵抗を介して駆動する必要があります。抵抗値は R = (Vcc - VF) / IF を使用して計算されます。ここで、VFは順方向電圧（標準2.6V）、IFは所望の順方向電流（例：高輝度の場合は10mA）です。定電流ドライバICを使用すると、特に温度変化にわたって、より良い均一性と輝度制御を提供できます。マルチプレクシング：マルチ桁ディスプレイの場合、桁を1つずつ高速に点灯させるマルチプレクシング方式が使用されます。LTS-367KR-02のカソードコモン設計はこれに適しており、アクティブな桁のカソードをグランドに切り替えながら、所望のセグメントのアノードを駆動できます。ピーク電流定格により、マルチプレクシング中にデューティ比の減少を補償するために、より高いパルス電流を使用することが可能です。視野角：最終製品筐体内にディスプレイを配置する際には、広い視野角を考慮し、意図した視聴者が明確に見えるようにする必要があります。

9. 技術比較

従来の赤色GaAsP（ガリウムヒ素リン）LEDディスプレイと比較して、LTS-367KR-02のAlInGaP技術は、大幅に高い輝度と効率を提供し、同じ視認性を達成するためのより低い駆動電流、または同様の電流でのはるかに高い視認性を可能にします。また、より飽和したスーパーレッド色を提供します。真空蛍光表示管（VFD）と比較して、このLEDディスプレイはより頑丈で、はるかに長い寿命を持ち、より低い電圧で動作し、専用の高電圧電源を必要としません。ただし、VFDはより広い視野角と異なる美的感覚を提供できます。現代のOLEDディスプレイと比較して、この7セグメントLEDははるかにシンプルで、極端な温度下での信頼性が高く、数字のみを表示する必要があるアプリケーションでははるかにコスト効果が高いです。そのシンプルさは、駆動のためのマイクロコントローラのオーバーヘッドを低くすることにもつながります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このディスプレイを5Vのマイクロコントローラピンで直接駆動できますか？A: できません。標準の順方向電圧は2.6Vであり、5Vを出力するマイクロコントローラピンは、電流を安全な値（例：10-20mA）に制限するための直列抵抗が必要です。抵抗値は約 (5V - 2.6V) / 0.01A = 240オームになります。

Q: なぜ2つのコモンカソードピン（1と6）があるのですか？A: それらは内部で接続されています。これにより、設計の柔軟性（例：より良い電流分配のために2箇所でグランドに接続）と、はんだ付け中に1つのピン接続が失敗した場合の冗長性が提供されます。

Q: 輝度でカテゴリ分けされているとは、私の設計にとって何を意味しますか？A: 同じ輝度ビンから部品を発注することで、マルチ桁ディスプレイ内のすべての桁が均一な輝度を持つことを保証できることを意味します。均一性が重要な場合は、発注時にビンコードを指定する必要があります。

Q: このディスプレイを屋外で使用できますか？A: 動作温度範囲は-35℃から+85℃まで拡張されており、多くの屋外条件をカバーしています。ただし、プラスチックパッケージは直射日光への長時間の暴露で劣化する可能性があり、ディスプレイは本質的に防水ではありません。過酷な屋外使用には、適切な保護カバーやコンフォーマルコーティングが必要です。

11. 実践的な設計・使用事例

事例：シンプルなデジタルカウンタの設計。設計者は、産業用生産ライン用に3桁のカウンタを必要としています。彼らは3つのLTS-367KR-02ディスプレイを選択します。ディスプレイを一列に並べたPCBを設計します。マイクロコントローラ（例：ATmega328）を使用して、センサからのパルスをカウントします。マイクロコントローラは、マルチプレクシング構成でディスプレイを駆動します。7本のI/Oピンを使用して、すべての3つのディスプレイのセグメントアノード（A-G）に電流制限抵抗（例：5V電源から約10mAの場合は220Ω）を介して接続します。さらに3本のI/Oピンを使用して、各桁のコモンカソードラインを順番にグランドに切り替えるNPNトランジスタ（またはULN2003のような専用ドライバIC）を制御します。ファームウェアは各桁を数ミリ秒間点灯させ、高速に循環させることで、3桁すべてが同時に点灯しているかのような錯覚を作り出します。高輝度により、工場の現場でもカウントが見やすくなります。同じビンで要求されたディスプレイのカテゴリ分けされた輝度は、オペレータに対して3桁すべてが均等に明るく見えることを保証します。

12. 原理紹介

動作原理は、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスに基づいています。AlInGaP半導体材料は特定のバンドギャップエネルギーを持っています。接合の閾値（約2.1-2.6V）を超える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活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。放出される光の波長（色）は、AlInGaP材料のバンドギャップエネルギーによって直接決定され、約631-639 nmの赤色光を生成するように設計されています。7つのセグメント（および小数点）のそれぞれは、独自のアノード接続を持つ個別のLEDですが、それらはコモンカソード接続を共有しており、データシートに示されている電気回路を形成しています。

13. 開発動向

LTS-367KR-02のような個別の7セグメントLEDディスプレイは、シンプルで信頼性が高く、コスト効果の高い数値表示のために依然として重要ですが、表示技術のより広範なトレンドは、統合と柔軟性に向かっています。これには以下が含まれます：統合ドライバディスプレイ：LED数字、電流制限抵抗、さらにはシンプルなマイクロコントローラやドライバIC（I2CやSPIインターフェースを持つものなど）を含むモジュールで、システム設計者のための部品点数とマイクロコントローラI/O要件を削減します。高密度化と多機能化：単一パッケージ内で追加のアイコンやシンボルを持つ桁のクラスタ。LED技術の進歩：AlInGaPおよびInGaN（他の色用）材料の継続的な改善により、効率（ルーメン/ワット）と輝度がさらに高まり、消費電力の削減または視認性の向上が可能になっています。しかしながら、基本的なスルーホール、カソードコモンの7セグメントディスプレイは、そのシンプルさがより複雑なグラフィックやドットマトリックスディスプレイよりも利点となる無数のアプリケーションにおいて、堅牢でよく理解され、非常に信頼性の高いソリューションとして引き続き役立っています。