LTS-546AJG 0.52インチ 7セグメントLED表示器 データシート - 桁高13.2mm - 緑色 (AlInGaP) - 順電圧2.6V - 消費電力70mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTS-546AJGは、単桁の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、電子機器において明確で読みやすい数値または限定的な英数字の表示を提供することです。コア技術は、緑色光を発光するように設計された、ヒ化ガリウム（GaAs）基板上に成長させたアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体材料に基づいています。この材料選択は重要であり、AlInGaP LEDはスペクトルの赤から黄緑色の部分で高い効率と輝度で知られています。本デバイスは、白色のセグメント区切りを持つグレーのフェースプレートを備えており、様々な照明条件下でコントラストを高め、文字の見栄えを向上させます。輝度でカテゴライズされており、複数の表示器を並べて使用するアプリケーションでの一貫性を確保するために、測定された光出力に応じてデバイスがビニング・選別されることを意味します。

1.1 主な特長とコアアドバンテージ

• 桁サイズ：0.52インチ（13.2 mm）の桁高は、可読性とコンパクトさのバランスを提供し、パネルメーター、試験装置、民生機器に適しています。
• 光学品質：連続的で均一なセグメント、高輝度、高コントラストを提供し、優れた文字表示を実現します。
• 視野角：広い視野角を誇り、軸から外れた位置から見ても表示が読みやすくなっています。
• 電力効率：低消費電力であり、バッテリー駆動または省エネルギーを意識したデバイスに適しています。
• 信頼性：固体素子であるため、機械的または真空ベースの表示器と比較して、高い信頼性と長い動作寿命を提供します。
• 環境適合性：パッケージは鉛フリーであり、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠して製造されています。

1.2 デバイス識別と構成

型番LTS-546AJGは、コモンアノード構成のAlInGaP緑色LEDチップを備えたデバイスを指定します。Rt. Hand Decimalの表記は、右側小数点の包含を示します。コモンアノード表示器では、LEDセグメントのすべてのアノード（正極端子）が内部で接続されています。特定のセグメントを点灯させるには、コモンアノードを正電圧に保持しながら、対応するカソード（負極端子）ピンをロー（グランドまたは低電圧に接続）に駆動する必要があります。この構成は一般的であり、マイクロコントローラやトランジスタシンクドライバを使用する際の回路設計を簡素化することがよくあります。

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のあるストレスの限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

• セグメントあたりの消費電力：最大70 mW。これを超えると過熱や致命的な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方向電流：パルス条件下（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）で60 mA。この定格は、マルチプレクシングで使用される短時間の高電流パルス用です。
• 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（Ta）が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.33 mA/°Cで線形に定格降下させる必要があります。例えば、50°Cでは、最大連続電流は約25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mAとなります。
• 温度範囲：動作および保管温度範囲は-35°Cから+85°Cです。
• はんだ付け条件：波はんだ付けまたはリフローはんだ付けは、はんだ接点をシーティングプレーンから1/16インチ（≈1.6mm）下で、最大260°Cで3秒間行う必要があります。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、指定されたテスト条件（Ta=25°C）で測定された代表的な性能パラメータです。

• 平均輝度（I_V）：順方向電流（I_F）1 mAで、200 µcd（最小）から577 µcd（代表値）の範囲。輝度は、CIE明所視感度曲線に一致するフィルターを使用して測定され、公差は±15%です。
• 波長パラメータ：
  • ピーク発光波長（λ_p）：571 nm（I_F=20mA時）。
  • 主波長（λ_d）：572 nm（I_F=20mA時）、公差±1 nm。これは、LEDの色と一致すると人間の目が知覚する単一波長です。
  • スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm（I_F=20mA時）。これはスペクトル純度を示します。値が小さいほど、より単色光に近いことを意味します。
• チップあたりの順方向電圧（V_F）：I_F=20mAで2.1Vから2.6V、公差±0.1V。これはドライバ回路設計における重要なパラメータです。
• 逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5Vで最大100 µA。このテストは特性評価のみを目的としており、連続的な逆バイアス動作は禁止されています。
• 輝度マッチング比：同一表示器内のセグメント間で最大2:1。これは、同じ駆動条件下で最も明るいセグメントが最も暗いセグメントの2倍を超えて明るくならないことを意味し、均一性を確保します。
• クロストーク：≤ 2.5%と規定。これは、隣接するセグメントが駆動されたときに、内部の光学的または電気的なリークによって生じる、意図しないセグメントの発光を指します。

3. ビニングシステムの説明

データシートには、本デバイスが輝度でカテゴライズされていると明記されています。これは、製造されたLEDが標準テスト電流における測定された光出力に基づいてグループ（ビン）にテスト・選別されるビニングプロセスを意味します。複数の表示器を使用するアプリケーションでは、ユニット間の目立つ輝度差を防ぐために、このプロセスが極めて重要です。設計者は、製品全体で視覚的な一貫性を維持するために、同じまたは隣接するビンからの表示器を指定または確実に入手する必要があります。この抜粋では詳細に触れていませんが、ビニングは順方向電圧（V_F）および主波長（λ_d）にも適用される可能性があり、後者は±1 nmの規定公差を持っています。

4. 性能曲線分析

データシートで言及されている代表的な電気的・光学的特性曲線は、単一点の仕様を超えたデバイスの動作を理解するために不可欠です。これらには通常、以下が含まれます：

• I-V（電流-電圧）曲線：順方向電圧と順方向電流の関係を示します。非線形であり、AlInGaPの場合、しきい値電圧（約1.8-2.0V）を下回るとほとんど電流が流れません。この曲線は、適切な電流制限回路の設計に役立ちます。
• 輝度 vs. 順方向電流（I_Vvs. I_F）：駆動電流の増加に伴う光出力の増加を示します。低電流域では一般的に線形ですが、高電流域では熱や効率低下により飽和する可能性があります。
• 輝度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示します。広い温度範囲で動作するシステムの設計において重要です。
• スペクトル分布：相対強度と波長のグラフで、571nmでのピークと15nmの半値幅を示します。

これらの曲線により、エンジニアは特定の輝度、効率、寿命目標に対して駆動条件を最適化することができます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

表示器は、標準的なスルーホールDIP（デュアルインラインパッケージ）スタイルに準拠しています。主な寸法上の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、特に指定がない限り、一般的な公差は±0.25 mmです。
• ピン先端シフト公差は±0.4 mmです。
• 異物（≤10 mil）、インク汚染（≤20 mil）、セグメント内の気泡（≤10 mil）に対して品質管理限界が設定されています。
• 反射板の曲がりは、その長さの≤1%に制限されています。

正確な寸法図（本文では完全には詳細化されていません）には、全高、全幅、奥行き、桁サイズ、セグメント寸法、および10本のピンの正確な間隔と直径が定義されています。

5.2 ピン接続と極性識別

本デバイスは10ピン構成です（ピン1は未接続とマークされています）。内部回路図とピン配置表は、2つのコモンアノードピン（3と8）を持つコモンアノード設計を示しています。セグメントカソードは特定のピンに割り当てられています：E(1), D(2), C(4), DP(5), B(6), A(7), F(9), G(10)。ピン1の正しい識別（パッケージ上のノッチ、ベベル、またはドットで示されることが多い）は、PCB組立時の正しい向き付けに不可欠です。

6. はんだ付け、組立、および保管ガイドライン

6.1 はんだ付けと組立

最大はんだ付け条件が規定されています。手はんだ付けの場合は、温度制御されたはんだごてを使用し、リード部で260°Cの制限を超えないようにする必要があります。注意書きには、不適切な工具や方法を使用して表示器本体に異常な力を加えないように警告しています。さらに、表示面に装飾フィルムを貼り付ける場合は、前面パネルに強く押し付けないようにする必要があります。外力によりフィルムがずれる可能性があるためです。

6.2 保管条件

適切な保管は、ピンの酸化や湿気の吸収を防ぐために重要です。

• LED表示器（スルーホール）の場合：元の梱包で、5°Cから30°C、相対湿度60%以下で保管してください。防湿バッグ外で保管した場合、またはバッグを開封してから6ヶ月以上経過した場合は、使用前に60°Cで48時間ベーキングし、組立は1週間以内に完了することを推奨します。
• 一般的な原則：長期在庫は避け、在庫は速やかに消費してください。非準拠の保管では、使用前に酸化したピンの再メッキが必要になる場合があります。

7. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

7.1 対象アプリケーションと注意点

本表示器は、一般的な電子機器：オフィス機器、通信機器、家電製品を対象としています。故障が生命や健康を危険にさらす可能性のある、例外的な信頼性を要求するアプリケーション（例：航空、医療システム）では、相談が必要であることが明記されています。設計者は絶対最大定格を遵守しなければなりません。

7.2 重要な設計上の考慮事項

• 駆動方法：LEDの輝度は電圧ではなく電流の関数であるため、一貫した輝度と長寿命を確保するために、定電圧駆動よりも定電流駆動を強く推奨します。
• 電流制限：ドライバ回路は、順方向電圧の全範囲（2.1Vから2.6V）に対応し、意図した電流をすべてのデバイスに供給できるように設計する必要があります。
• 熱管理：安全な動作電流は、最高周囲温度に基づいて定格降下させる必要があります。過剰な電流や高温は、深刻な光劣化や早期故障につながります。
• 逆バイアス保護：金属移動やリーク電流の増加を防ぐために、電源投入時の逆電圧や電圧スパイクから保護する回路が必要です。
• 環境保護：湿気の多い環境での急激な温度変化は避け、表示器上の結露を防止してください。
• 複数表示器セットアップにおける一貫性：複数桁の表示で不均一な輝度（色合い）を避けるために、常に同じ輝度ビンからの表示器を使用してください。

8. 技術比較と差別化

白熱灯や真空蛍光表示器（VFD）などの古い技術と比較して、LTS-546AJGは優れた固体素子の信頼性、低消費電力、高い衝撃・振動耐性を提供します。LEDセグメント表示器市場内では、緑色光にAlInGaP技術を使用することで、古いGaP（リン化ガリウム）緑色LEDよりも高い効率と潜在的に明るい出力を実現しています。コモンアノード構成は2つの標準タイプの1つ（もう1つはコモンカソード）であり、それらの選択は主にドライバICまたはマイクロコントローラ出力構成（ソース電流 vs. シンク電流）に依存します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

1. Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？A: ピーク波長は、発光スペクトルの最高点における単一波長です。主波長は、LEDの知覚される色と一致する単色光の単一波長です。これらはしばしば近い値ですが、特に広いスペクトルの場合は同一ではありません。
2. Q: なぜ定電流駆動が推奨されるのですか？A: LEDの光出力は順方向電流に直接比例します。定電流源は、デバイス間および温度変化による順方向電圧（V_F）の変動を補償し、安定した均一な輝度を確保します。
3. Q: 5Vのマイクロコントローラピンから直接この表示器を駆動できますか？A: いいえ。電流制限抵抗または専用のドライバ回路を使用する必要があります。直接接続すると、最大連続電流を超え、LEDを破壊する可能性があります。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F.
4. Q: 私の設計にとって輝度でカテゴライズされているとはどういう意味ですか？A: 特に1つの製品で複数の表示器を使用する場合、すべての桁が一致した輝度を持つようにするために、同じビンコードからのユニットが必要であることをサプライヤーに指定する必要があることを意味します。

10. 実用的なアプリケーション例

シナリオ：シンプルなデジタル電圧計表示の設計。マイクロコントローラのA/Dコンバータが電圧を読み取ります。ファームウェアはこの値を10進数に変換します。LTS-546AJGに表示するために、マイクロコントローラはドライバIC（電流制限抵抗付きの74HC595シフトレジスタやMAX7219などの専用LEDドライバ）を使用します。コモンアノードピンは正電源（例：マルチプレクシングの場合はトランジスタを介して5V）に接続されます。マイクロコントローラは、目的の数字を形成するために、適切なセグメントカソードピンを順次グランド（ロー）に設定します。ドライバ回路は、セグメントあたり一定の15-20 mAを供給するように設計され、これは25 mAの連続定格内に収まり、抵抗は最悪ケースのV_F2.6Vに基づいて計算されます。複数桁のメーターの場合、同じ輝度ビンからの表示器が使用されます。

11. 動作原理

LTS-546AJGは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスの原理に基づいて動作します。ダイオードのしきい値を超える順方向電圧が（カソードに対してアノードが正に）印加されると、n型AlInGaP/GaAs材料からの電子がp型材料からの正孔と再結合します。この再結合イベントにより、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。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、それが今度は発光する光の波長（色）を定義します—この場合、約572 nmの緑色です。7つのセグメント（および小数点）のそれぞれには、これらの微細なLEDチップが1つ以上含まれています。コモンアノード構成では、すべてのアノードが内部で接続されており、個々のカソードを外部で制御する必要があります。

12. 技術トレンド

7セグメント表示器は数値表示の定番であり続けていますが、より広範なLED表示技術分野は進化を続けています。トレンドには以下が含まれます：小型化と統合：より小さなピッチやチップオンボード（COB）表示器の開発。先進材料：より広い色域と高い効率のための窒化ガリウム（GaN）などのより効率的な材料への継続的な研究。ただし、AlInGaPは高効率の赤-琥珀-黄-緑色において依然として支配的です。スマート表示器：ドライバIC、メモリ、通信インターフェース（I2C, SPI）を表示モジュールに直接統合し、システム設計を簡素化。柔軟で非従来の形状：新しい製品設計のための曲げ可能または湾曲したセグメント表示器の開発。 LTS-546AJGは、その特定のアプリケーション分野において、性能、コスト、入手性のバランスを取りながら、成熟した、信頼性の高い、最適化されたソリューションを表しています。