1. 製品概要
LTS-4301KDは、明瞭で明るく信頼性の高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、高性能な単桁数値表示モジュールです。その中核機能は、最適な性能を実現するための先進的な半導体技術を活用し、1つの10進数字（0-9）と小数点を視覚的に表現することです。
中核的な位置付け：本デバイスは、様々な照明条件下での優れた視認性が最も重要となる産業用制御盤、計器、試験装置、民生家電向けの、高品質で高輝度のソリューションとして位置付けられています。長期的な信頼性と一貫した光学性能を要求するアプリケーションをターゲットとしています。
主な利点：本ディスプレイの主な利点は、発光チップにAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を使用していることに起因します。この技術は、標準的なGaAsPなどの旧来技術と比較して、特に発光効率、色純度、高温性能において優れた性能を提供します。デバイスは発光強度でビニング（選別）されており、生産ロット間での均一性が保証されています。
2. 詳細な技術パラメータ分析
このセクションでは、データシートに規定されている主要な技術パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。
2.1 測光および光学的特性
光学的性能は、デバイスの機能の中核です。主要パラメータは特定の試験条件下（通常、周囲温度Ta=25°C）で測定されます。
- 平均光度（IV）：これは、人間の目が知覚する光出力の尺度です。データシートでは、順電流（IF）1mAにおいて、最小200μcd、標準値650μcd、最大値が規定されています。より高い駆動電流10mAでは、標準光度は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）：このパラメータは、LEDが最も多くの光パワーを発する特定の波長を定義します。LTS-4301KDではこれは650ナノメートル（nm）であり、可視スペクトルの深赤色領域に分類され、ハイパーレッドと称されます。
- 主波長（λd）：639 nmのこの値は、人間の目が知覚する波長であり、発光スペクトルの形状によりピーク波長とはわずかに異なる場合があります。これは赤色の色度点を確認するものです。
- スペクトル半値幅（Δλ）：この20 nmの値は、発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。半値幅が狭いほど、より単色性の高い純粋な色であることを示唆します。
- 光度マッチング比（IV-m）：同一デバイス内のセグメント間で、同一駆動条件（IF=1mA）下において、最大2:1の比率が規定されています。これにより、数字のすべてのセグメント間で視覚的な均一性が確保され、一部のセグメントが他より明るく見えることを防ぎます。
2.2 電気的特性
電気的挙動を理解することは、適切な回路設計とデバイスの長寿命化に不可欠です。
- セグメント毎の順電圧（VF）：指定電流で駆動された際に、点灯セグメント両端に生じる電圧降下です。IF=20mAにおける標準値は2.6Vで、最小値は2.1Vです。このパラメータは、電流制限回路の設計に極めて重要です。
- セグメント毎の逆電流（IR）：逆電圧（VR）5Vが印加された場合、最大100μAと規定されています。これはLEDが逆バイアスされた際のリーク電流のレベルを示し、最小限であるべきです。
- セグメント毎の連続順電流：損傷のリスクなく単一セグメントに連続的に印加できる最大DC電流は25 mAです。
- セグメント毎のピーク順電流：パルス動作（1kHz、デューティ比10%）では、より高いピーク電流90 mAが許容されます。これにより、マルチプレクシング方式や、輝度向上のための一時的な過駆動が可能になります。
2.3 絶対最大定格と熱に関する考慮事項
これらの定格は、それを超えると永久的な損傷が発生する可能性のある動作限界を定義します。これらは通常動作の条件ではありません。
- セグメント毎の消費電力：単一セグメントで消費できる最大電力は70 mWです。この制限を超えると過熱や劣化のリスクがあります。
- 順電流のディレーティング：データシートでは、25°Cから0.28 mA/°Cのディレーティング係数が規定されています。これは、25°Cを超える摂氏1度ごとに、安全な熱限界内に収めるために、最大許容連続順電流を0.28 mA低減しなければならないことを意味します。これは高温環境における重要なパラメータです。
- 動作および保管温度範囲：本デバイスは-35°Cから+105°Cでの動作が定格されており、同じ範囲内で保管できます。この広い範囲は、過酷な環境への適合性を高めています。
- セグメント毎の逆電圧：逆バイアスで5V以上を印加すると、破壊を引き起こしLEDを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、デバイスが発光強度でビニング（選別）されていると明記しています。これは品質管理および選別プロセスです。
製造後、個々のディスプレイは試験され、測定された発光強度（通常、1mAや10mAなどの標準試験電流時）に基づいて異なるビンまたはグループに分類されます。同じビン内のデバイスは非常に類似した輝度レベルを持ちます。これにより、製品内で複数のディスプレイを使用する場合（例：多桁パネル）、すべての桁が一貫した外観を持ち、桁間で目立つ輝度のばらつきが生じるのを防ぎます。データシートに特定のビンコードや強度範囲が記載されていなくても、この慣行により、規定された最小値および標準値が高い一貫性をもって満たされることが保証されます。
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。提供された本文中に具体的なグラフは詳細に記載されていませんが、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：
- 順電流（IF）対順電圧（VF）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。ニー電圧は標準VFである約2.6V付近です。設計者はこれを使用して適切な駆動電圧を設定します。
- 相対光度対順電流（IF）：この曲線は、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。ある範囲では一般的に線形ですが、非常に高い電流では飽和します。データポイント（1mAで200μcd、10mAで9750μcd）は、高効率で超線形な応答を示しています。
- 相対光度対周囲温度：この曲線は、接合温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示します。ディレーティング係数（0.28 mA/°C）は、この特性の傾きに直接関連しています。AlInGaP技術は一般に旧来の材料よりも優れた高温性能を持ちますが、光出力は熱によって依然として減少します。
- スペクトル分布曲線：相対強度対波長のプロットで、650 nm（λp）にピークを持ち、最大強度の半分の幅が20 nm（Δλ）であることを示します。
5. 機械的およびパッケージ情報
LTS-4301KDは、プリント基板（PCB）上に実装するためのスルーホールピンを備えた標準的な単桁LEDパッケージを使用しています。
- 桁高：0.4インチ（10.16 mm）。これは表示される数字の物理的なサイズを定義します。
- パッケージ外観：本デバイスは、白いセグメントを持つグレーの面（ディスプレイの背景）を特徴としています。この色の組み合わせは、赤いセグメントが点灯した際に高いコントラストを提供します。
- ピン配置：本デバイスはデュアルインチラインパッケージで10ピンを有します。内部回路図およびピン接続表は、これがコモンカソードタイプであることを示しています。これは、個々のLEDセグメント（A-GおよびDP）のすべてのカソード（負極端子）が内部で2つの共通ピン（ピン3およびピン8）に接続されていることを意味します。各セグメントのアノード（正極端子）は専用のピンを持ちます。この構成は一般的であり、多桁ディスプレイでのマルチプレクシングを簡素化します。
- 寸法および公差：すべての寸法はミリメートルで提供されます。一般公差は±0.25mmで、リード成形プロセス中のばらつきを考慮した特定のピン先端シフト公差は±0.4mmです。
6. はんだ付けおよび組立ガイドライン
データシートは、組立中の熱損傷を防ぐための特定のはんだ付け条件を提供しています。
- フローまたは手はんだ付け：推奨条件は、260°Cで最大3秒間のはんだ付けであり、はんだごての先端がパッケージ本体のシーティング面から少なくとも1/16インチ（約1.6 mm）下にあることが条件です。これにより、リードを伝わって過度の熱が内部の半導体ダイおよびワイヤボンドに損傷を与えるのを防ぎます。
- 一般的な熱に関する注意事項：組立プロセス全体を通じてユニットの温度は、絶対最大定格セクションで規定された最大定格温度を超えてはなりません。はんだ付け温度以下であっても、高温への長時間の曝露は避けるべきです。
- 保管条件：デバイスは、規定された保管温度範囲（-35°Cから+105°C）内で低湿度の環境において、リードの酸化を防ぐために、元の防湿バッグに入れて保管する必要があります。
7. アプリケーション提案
典型的なアプリケーションシナリオ：
- 産業用計装：パネルメータ、プロセスコントローラ、タイマー表示。
- 試験・測定機器：デジタルマルチメータ、周波数カウンタ、電源装置。
- 民生家電：電子レンジ、洗濯機、オーディオ機器の表示部。
- 自動車アフターマーケット：計器類および表示器（環境仕様が適合する場合）。
設計上の考慮事項：
- 電流制限：各セグメントに対して、常に直列の電流制限抵抗または定電流駆動回路を使用してください。抵抗値はオームの法則を用いて計算できます：R = (V電源- VF) / IF。5V電源、標準VF2.6V、希望IF10mAの場合：R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 オーム。
- マルチプレクシング：多桁ディスプレイの場合、コモンカソード構成はマルチプレクシングに理想的です。所望のセグメントのアノードを駆動しながら、1桁のコモンカソードを順次有効にすることで、より少ないI/Oピンで多数の桁を制御できます。ピーク電流定格（デューティ比10%で90mA）はこれを可能にします。
- 視野角：データシートは広い視野角を謳っており、ディスプレイを横から見る可能性のあるアプリケーションに有益です。
- 熱管理：高い周囲温度のアプリケーションや高電流で駆動する場合、電流のディレーティング係数を考慮してください。放熱のためのPCB上の十分な間隔を確保してください。
8. 技術比較および差別化
LTS-4301KDの主な差別化要因は、そのLEDチップにAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）技術を使用している点であり、GaAsPまたは標準赤色GaPを使用する旧来のディスプレイと比較されます。
- 従来の赤色GaAsP/GaP LEDとの比較：AlInGaPは、同じ駆動電流でより明るい出力を意味する、著しく高い発光効率を提供します。また、より優れた色飽和度（標準赤色の約630nmに対し650nmでより深く純粋な赤色）と、温度および時間に対する優れた性能安定性も提供します。
- 他の色/サイズとの比較：メーカーのラインナップ内では、この0.4インチのハイパーレッドデバイスは、他の桁高（例：0.3インチ）
LED仕様用語集
LED技術用語の完全な説明
光電性能
用語 単位/表示 簡単な説明 なぜ重要か 発光効率 lm/W (ルーメン毎ワット) 電力ワット当たりの光出力、高いほどエネルギー効率が良い。 エネルギー効率等級と電気コストを直接決定する。 光束 lm (ルーメン) 光源から発せられる全光量、一般に「明るさ」と呼ばれる。 光が十分に明るいかどうかを決定する。 視野角 ° (度)、例：120° 光強度が半分になる角度、ビーム幅を決定する。 照明範囲と均一性に影響する。 色温度 K (ケルビン)、例：2700K/6500K 光の暖かさ/冷たさ、低い値は黄色がかった/暖かい、高い値は白っぽい/冷たい。 照明の雰囲気と適切なシナリオを決定する。 演色性指数 無次元、0–100 物体の色を正確に再現する能力、Ra≥80は良好。 色の真実性に影響し、ショッピングモール、美術館などの高要求場所で使用される。 色差許容差 マクアダム楕円ステップ、例：「5ステップ」 色の一貫性指標、ステップが小さいほど色の一貫性が高い。 同じロットのLED全体で均一な色を保証する。 主波長 nm (ナノメートル)、例：620nm (赤) カラーLEDの色に対応する波長。 赤、黄、緑の単色LEDの色相を決定する。 分光分布 波長 vs 強度曲線 波長全体の強度分布を示す。 演色性と色品質に影響する。 電気パラメータ
用語 記号 簡単な説明 設計上の考慮事項 順電圧 Vf LEDを点灯するための最小電圧、「始動閾値」のようなもの。 ドライバ電圧は≥Vfでなければならず、直列LEDの場合は電圧が加算される。 順電流 If LEDの正常動作のための電流値。 通常は定電流駆動、電流が明るさと寿命を決定する。 最大パルス電流 Ifp 短時間耐えられるピーク電流、調光やフラッシュに使用される。 パルス幅とデューティサイクルは損傷を避けるために厳密に制御する必要がある。 逆電圧 Vr LEDが耐えられる最大逆電圧、それを超えると破壊される可能性がある。 回路は逆接続や電圧スパイクを防ぐ必要がある。 熱抵抗 Rth (°C/W) チップからはんだへの熱伝達抵抗、低いほど良い。 高い熱抵抗はより強力な放熱を必要とする。 ESD耐性 V (HBM)、例：1000V 静電気放電に耐える能力、高いほど脆弱性が低い。 生産時には帯電防止対策が必要、特に敏感なLEDには。 熱管理と信頼性
用語 主要指標 簡単な説明 影響 接合温度 Tj (°C) LEDチップ内部の実際の動作温度。 10°Cの低下ごとに寿命が2倍になる可能性がある；高すぎると光衰、色ずれを引き起こす。 光束減衰 L70 / L80 (時間) 明るさが初期の70%または80%に低下するまでの時間。 LEDの「サービス寿命」を直接定義する。 光束維持率 % (例：70%) 時間経過後に残った明るさの割合。 長期使用における明るさの保持能力を示す。 色ずれ Δu′v′またはマクアダム楕円 使用中の色変化の程度。 照明シーンでの色の一貫性に影響する。 熱劣化 材料劣化 長期的な高温による劣化。 明るさ低下、色変化、または開放回路故障を引き起こす可能性がある。 パッケージングと材料
用語 一般的な種類 簡単な説明 特徴と応用 パッケージタイプ EMC、PPA、セラミック チップを保護し、光学的/熱的インターフェースを提供するハウジング材料。 EMC：耐熱性が良く、低コスト；セラミック：放熱性が良く、寿命が長い。 チップ構造 フロント、フリップチップ チップ電極配置。 フリップチップ：放熱性が良く、効率が高い、高電力用。 蛍光体コーティング YAG、珪酸塩、窒化物 青チップを覆い、一部を黄/赤に変換し、白に混合する。 異なる蛍光体は効率、CCT、CRIに影響する。 レンズ/光学 フラット、マイクロレンズ、TIR 光分布を制御する表面の光学構造。 視野角と配光曲線を決定する。 品質管理とビニング
用語 ビニング内容 簡単な説明 目的 光束ビン コード例：2G、2H 明るさでグループ化され、各グループに最小/最大ルーメン値がある。 同じロット内で均一な明るさを保証する。 電圧ビン コード例：6W、6X 順電圧範囲でグループ化される。 ドライバのマッチングを容易にし、システム効率を向上させる。 色ビン 5ステップマクアダム楕円 色座標でグループ化され、狭い範囲を保証する。 色の一貫性を保証し、器具内の不均一な色を避ける。 CCTビン 2700K、3000Kなど CCTでグループ化され、各々に対応する座標範囲がある。 異なるシーンのCCT要件を満たす。 テストと認証
用語 標準/試験 簡単な説明 意義 LM-80 光束維持試験 一定温度での長期照明、明るさの減衰を記録する。 LED寿命の推定に使用される (TM-21と併用)。 TM-21 寿命推定標準 LM-80データに基づいて実際の条件下での寿命を推定する。 科学的な寿命予測を提供する。 IESNA 照明学会 光学的、電気的、熱的試験方法を網羅する。 業界で認められた試験基盤。 RoHS / REACH 環境認証 有害物質 (鉛、水銀) がないことを保証する。 国際的な市場参入要件。 ENERGY STAR / DLC エネルギー効率認証 照明製品のエネルギー効率と性能認証。 政府調達、補助金プログラムで使用され、競争力を高める。