LSHD-7801 0.3インチ 1桁 LEDディスプレイ データシート - 文字高 7.62mm - 緑色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LSHD-7801は、1桁の7セグメント英数字LED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視認性の高い数値および限定的な英数字キャラクターの出力を提供することです。計器パネル、民生電子機器、産業用制御装置、試験装置など、コンパクトで信頼性が高く、エネルギー効率の良い数値表示を必要とする機器での使用が中核的な用途です。

本デバイスの主な利点は、そのソリッドステート設計に由来します。優れたセグメント均一性を提供し、点灯するすべてのセグメントで一貫した輝度を確保し、クリーンな外観を実現します。動作に必要な電力が低く、システム全体のエネルギー効率に貢献します。さらに、高輝度と高コントラストを備えており、様々な周囲光条件下でも表示を容易に読み取ることができます。広い視野角は、パネルに取り付けられた機器にとって重要な、異なる視点からの視認性を確保します。

2. 技術仕様と客観的解釈

2.1 測光・光学特性

本ディスプレイは、GREEN LEDチップを採用しており、具体的にはGaP基板上のGaPエピタキシー層および/または不透明GaAs基板上のAlInGaPです。この組み合わせは緑色発光を目的としています。セグメントあたりの順方向電流(IF)10mAにおける代表的な平均光度(Iv)は1600 ucd（マイクロカンデラ）で、最小規定値は500 ucdです。このパラメータは知覚される明るさを定義します。主波長(λd)は代表値569 nm、ピーク発光波長(λp)は代表値565 nmであり、出力は可視スペクトルの緑色領域に確実に位置します。スペクトル線半値幅(Δλ)は30 nmであり、これは発せられる緑色光のスペクトル純度を示しています。

2.2 電気的特性と定格

絶対最大定格は動作限界を定義します。ドット（セグメントまたは小数点）あたりの平均消費電力は75 mWを超えてはなりません。セグメントあたりのピーク順方向電流は60 mAですが、これはパルス条件下（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）でのみ許容されます。ドットあたりの連続平均順方向電流は、周囲温度の上昇に伴い、25°Cにおける25 mAから0.28 mA/°Cで減額されます。セグメントあたりの代表的な順方向電圧(VF)は、IF=20mAにおいて2.6V、最大2.6Vです。逆方向電流(IR)は、逆方向電圧(VR)5Vにおいて最大100 µAと規定されています。この逆方向電圧条件は試験目的のみであり、デバイスを逆バイアス下で連続動作させてはならないことに注意することが極めて重要です。

2.3 熱特性

本デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+105°C、保管温度範囲は-35°Cから+105°Cです。順方向電流減額曲線（25°Cから0.28 mA/°C）は重要な熱管理パラメータです。周囲温度が上昇すると、過熱や早期故障を防ぐために、最大許容連続電流を減らさなければなりません。これは、特に密閉空間や高温環境でのアプリケーションにおいて、注意深い熱設計を必要とします。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、製品が輝度でビニングされていると明記しています。これは、ユニットが標準試験電流における測定された発光出力に基づいて選別・グループ化（ビニング）されていることを意味します。このプロセスにより、アプリケーションで複数のディスプレイを並べて使用する際の輝度の一貫性が確保され、桁間の輝度に目立つばらつきが生じるのを防ぎます。同様に点灯する領域の輝度整合比は最大2:1と規定されており、これは許容ビン内で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ます。

4. 性能曲線分析

提供された内容の抜粋は代表的な電気的/光学的特性曲線に言及していますが、具体的なグラフは本文では詳細に説明されていません。通常、LEDディスプレイのこのような曲線には以下が含まれます：

• 順方向電流(IF) vs. 順方向電圧(VF)曲線：非線形関係を示し、定電流ドライバの設計に重要です。
• 光度(Iv) vs. 順方向電流(IF)曲線：最大定格まで、光出力が電流とともにどのように増加するかを示します。
• 光度(Iv) vs. 周囲温度(Ta)曲線：温度上昇に伴う光出力の低下を示し、熱設計に情報を提供します。
• スペクトル分布曲線：相対強度対波長のプロットで、ピーク波長と主波長、スペクトル幅を示します。

設計者は、動作温度範囲全体で信頼性を維持しながら、所望の輝度を得るために駆動電流を最適化するために、これらの曲線を参照する必要があります。

5. 機械的・パッケージ情報

LSHD-7801は、文字高0.3インチ（7.62 mm）のスルーホールパッケージです。パッケージはグレーの面と緑色のセグメントを備えています。寸法図（本文では完全に詳細化されていません）は、PCBフットプリント設計に重要な寸法、全体寸法、ピン間隔、実装面高さなどを提供します。公差は通常±0.25 mmです。ピン接続は10ピン構成で定義されています。これはコモンアノードタイプのディスプレイです。ピン配置は以下の通りです：1 & 6（コモンアノード）、2（カソード F）、3（カソード G）、4（カソード E）、5（カソード D）、7（カソード DP - 小数点）、8（カソード C）、9（カソード B）、10（カソード A）。内部回路図は、すべてのセグメントLEDへのコモンアノード接続を示しています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

データシートは、はんだ付け条件を規定しています：実装面から1/16インチ（約1.6 mm）下で、260°C、3秒間。これは、LEDチップやプラスチックパッケージへの熱ダメージを防ぐためのフローはんだ付けプロセスにおける重要なパラメータです。保管については、標準条件が推奨されます：温度5°Cから30°C、湿度60%RH以下。SMDバリアント（注意事項に記載）の場合、工場密封袋を開封したら、同じ温度/湿度条件下で168時間（MSLレベル3）以内に使用し、ピン酸化を防ぐ必要があります。開封後168時間を超えた場合は、はんだ付け前に60°Cで24時間ベーキングすることが推奨されます。一般的な推奨事項として、出荷日から12ヶ月以内にディスプレイを使用することです。

7. 梱包および発注情報

型番はLSHD-7801です。説明では、右側小数点付きの緑色、コモンアノードディスプレイと指定されています。データシートは仕様番号DS30-2002-152、改訂A、2023年1月13日発効で識別されます。具体的な梱包数量（例：テープ＆リール、チューブ）は提供された抜粋では詳細化されていませんが、完全な調達仕様の一部となります。

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シナリオ

本ディスプレイは、オフィス機器、通信機器、家庭用機器を含む一般的な電子機器を対象としています。例としては、デジタルマルチメータ、目覚まし時計、家電タイマー、産業用センサー表示器、パネルメーターなどがあります。

8.2 設計上の考慮事項と注意点

ドライバ回路設計：LEDの順方向電圧(VF)には公差があり、温度によって変化するため、一貫した光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。回路は、VFの全範囲（代表値2.1Vから2.6V）に対応できるように設計する必要があります。電源投入時の逆電圧や過渡スパイクに対する保護は、金属移動やリーク電流の増加による損傷を防ぐために不可欠です。

電流の選択：動作電流は、最大周囲温度を考慮し、電流減額仕様を使用して選択する必要があります。定格を超えると、光出力の著しい劣化や故障を引き起こします。

光学組立：フロントパネルやカバーを使用する場合、ディスプレイのパターンフィルムに直接押し当てないでください。これによりフィルムがずれる可能性があります。複数桁の組立では、輝度のばらつき（色調の不均一）を避けるために、同じ輝度ビンからのディスプレイを使用することが推奨されます。

環境：湿気の多い環境でディスプレイを急激な温度変化にさらさないでください。結露を防ぐためです。

9. 技術比較と差別化

他のモデルとの直接比較は提供されていませんが、LSHD-7801のカテゴリ（0.3インチ1桁）内での主な差別化要因には、その色のために特定の緑色LEDチップ技術（GaPおよびAlInGaP）の使用、輝度均一性のための明示的なビニング、広い動作温度範囲（-35°Cから+105°C）、および鉛フリー/RoHS要件への適合が含まれます。高い代表輝度（10mAで1600 ucd）と低消費電力も競争上の優位点です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: ピーク波長(λp)と主波長(λd)の違いは何ですか？

A: ピーク波長は、発光スペクトルの強度が最大となる波長です。主波長は、LEDの出力の知覚される色に一致する単色光の単一波長です。緑色LEDの場合、ここで見られるように（565 nm 対 569 nm）、これらはしばしば近い値になります。

Q: なぜ定電流駆動が推奨されるのですか？

A: LEDの明るさは、主に電圧ではなく電流の関数です。順方向電圧(VF)はユニットごとに異なり、温度上昇とともに低下します。定電流源は、これらのVFの変動に関わらず、所望の光出力が維持されることを保証し、安定した性能を提供し、VFが低下した場合のLEDの過電流から保護します。

Q: 5V電源と抵抗で駆動できますか？

A: はい、これは一般的な方法です。直列抵抗値Rは、R = (電源電圧 - VF) / IF で計算されます。代表値VF=2.6V、IF=10mA、5V電源を使用する場合：R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 オームです。抵抗の電力定格が十分であることを確認する必要があります（P = IF^2 * R）。この方法は、電源電圧が安定しており、VFの変動よりも十分に大きい場合、近似的な定電流を提供します。

Q: コモンアノードとはどういう意味ですか？

A: これは、すべての個々のセグメントLEDのアノード（正側）が内部で1つまたは複数のピン（この場合はピン1と6）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、対応するカソードピンを低い電圧（グランド）に接続し、コモンアノードピンを正電圧に保持する必要があります。

11. 実践的な設計と使用例

例：シンプルな3桁ボルトメーター表示の設計

3つのLSHD-7801ディスプレイを使用します。十分なI/Oピンを備えたマイクロコントローラがセグメントを制御します。ピン数を最小限に抑えるために、通常マルチプレクシング技術が採用されます：各桁のコモンアノードをマイクロコントローラで順次駆動し、すべてのセグメントのカソードラインを共有します。これにより、切り替えが十分に速ければ、すべての桁が同時に点灯しているように見えます。設計には、各カソードラインに電流制限抵抗を含める（または定電流ドライバICを使用する）必要があります。ソフトウェアは、0から9の正しいセグメントパターンを計算し、マルチプレクシングのタイミングを管理する必要があります。熱に関する考慮事項には、特に高温の筐体内で高電流で駆動する場合、PCBレイアウトがいくらかの放熱を可能にしていることを確認することが含まれます。

12. 原理紹介

動作原理は、半導体材料におけるエレクトロルミネッセンスに基づいています。LEDチップ（GaPまたはAlInGaP）にダイオードのオン閾値を超える順方向電圧が印加されると、活性領域で電子と正孔が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。特定の半導体材料のバンドギャップエネルギーが、発せられる光の波長（色）を決定します。7セグメントディスプレイでは、複数の個々のLEDチップがパターン状に配置され、セグメント形状のマスクの背後にパッケージ化されています。これらのチップの異なる組み合わせに選択的に電流を流すことにより、数字といくつかの文字を形成することができます。

13. 開発動向

LSHD-7801のような1桁LEDディスプレイの動向は、いくつかの分野に焦点を当てています：効率向上：より低い駆動電流でより高い光度（明るさ）を提供するチップ材料と構造の開発により、消費電力と発熱を低減します。小型化：0.3インチは標準サイズですが、さらに小さなフォームファクタでも可読性を維持または向上させるための継続的な取り組みがあります。信頼性と寿命の向上：より高い動作温度と過酷な環境条件に耐えられるように、パッケージ材料とチップ設計を改善し、動作寿命を延ばします。統合：統合ドライバ回路やスマート機能を備えたディスプレイに向かって進化し、エンドユーザーのシステム設計を簡素化します。カラーオプションと性能：新しい蛍光体変換や直接発光技術などの高度な半導体材料を通じて、利用可能な色の範囲を拡大し、色の一貫性と彩度を向上させます。