LTS-549AJD LEDディスプレイ データシート - 0.52インチ 桁高 - ハイパーレッド - 順電圧2.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTS-549AJDは、明確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単一桁数値表示モジュールです。その主な機能は、単一の10進数字（0-9）と小数点を視覚的に表示することです。このデバイスは、スペース効率と視認性が重要な考慮事項となる様々な電子システムへの統合のために設計されています。

このディスプレイの主な適用分野には、産業用計器、試験・測定機器、民生用家電製品、自動車ダッシュボード（補助表示）、POS端末などが含まれます。その設計は、標準動作条件下での長期信頼性と一貫した性能を優先しています。

2. 技術仕様詳細

2.1 光学特性

光学性能は、標準試験条件（Ta=25°C）下で測定されるいくつかの主要パラメータによって定義されます。平均光度（Iv）は、順電流（IF）1mAで駆動した場合、典型的な値は700 µcdで、指定範囲は320 µcd（最小）以上です。このパラメータは、セグメントの知覚される明るさに直接関係します。

色はハイパーレッドと定義され、AlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）半導体材料を使用して実現されています。ピーク発光波長（λp）は典型的に650 nmであり、主波長（λd）は639 nm（IF=20mA）と規定されています。スペクトル半値幅（Δλ）は20 nmで、発光のスペクトル純度を示しています。光度マッチング比が2:1（最大）であることで、同一桁内の異なるセグメント間の輝度の均一性が確保されています。

2.2 電気的特性

電気的パラメータは、デバイスの動作限界と条件を定義します。絶対最大定格を超えてはならず、永久的な損傷を防ぎます。主要な限界値には以下が含まれます：セグメントあたりの電力損失70 mW、セグメントあたりのピーク順電流90 mA（パルス条件下：1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）、およびセグメントあたりの連続順電流25°Cで25 mA（25°C以上では0.33 mA/°Cで線形に減額）。最大セグメントあたりの逆電圧は5 Vです。

典型的な動作条件（IF=20mA）下では、セグメントあたりの順電圧（VF）は2.1Vから2.6Vの範囲です。セグメントあたりの逆電流（IR）は、逆電圧（VR）5Vが印加された場合、最大100 µAです。これらの値は、適切な電流制限回路を設計する上で重要です。

2.3 熱・環境仕様

デバイスは、動作温度範囲-35°C ～ +85°C、および保存温度範囲-35°C ～ +85°Cに定格されています。この広い範囲により、様々な環境条件下での機能が保証されます。実装時には、最大許容はんだ温度は260°Cで、最大持続時間は3秒です（部品の実装面から1.6mm下で測定）。リフローはんだ付けプロセス中に内部LEDチップやパッケージを損傷しないよう、これらの熱的限界を遵守することが極めて重要です。

3. ビニングおよび分類システム

製品データシートは、デバイスが輝度でカテゴライズされていることを示しています。これは、標準テスト電流（データシートによれば通常1mA）における測定された光出力（Iv）に従ってユニットを選別し、ラベル付けするビニングプロセスを意味します。これにより、設計者は用途に応じて一貫した輝度レベルのディスプレイを選択でき、複数桁ディスプレイ内や異なる製品間での視覚的な均一性を確保できます。商用選択のための具体的なビンコードや輝度範囲は、通常、別の製品選択ガイドで定義されています。

4. 性能曲線分析

データシートは代表的な電気/光学特性曲線を参照しています。提供されたテキストでは具体的なグラフは詳細に記述されていませんが、そのような曲線は通常、主要パラメータ間の関係を示します。これらには通常以下が含まれます：

• 順電流（IF）対順電圧（VF）曲線：指数関数的関係を示し、所望の電流に必要な駆動電圧を決定する上で重要です。
• 光度（Iv）対順電流（IF）曲線：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、飽和する前のおおよそ線形領域が多く、目標輝度のための駆動電流選択に役立ちます。
• 光度（Iv）対周囲温度（Ta）曲線：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、高温または高電流アプリケーションでの熱管理に不可欠です。
• 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（650 nm）と主波長（639 nm）、およびスペクトル半値幅を視覚的に確認できます。

これらの曲線は、表の単一点データを超えて、実際の回路設計でディスプレイの性能を最適化するための重要な指針を提供します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

デバイスは0.52インチ（13.2 mm）の桁高を特徴としており、表示される文字の物理的なサイズを定義します。パッケージ寸法は、すべての寸法がミリメートルで記載された詳細図で提供されます。これらの寸法の標準公差は、特に指定がない限り±0.25 mm（0.01"）です。物理的な構造は、特長に記載されている広い視野角と優れた文字表示に貢献しています。

5.2 ピン配置と内部回路

ディスプレイは10ピン構成です。内部回路図はコモンカソード構造であることを示しています。これは、すべてのLEDセグメント（および小数点）のカソード（負極端子）が内部で接続され、共通ピン（このデバイスではピン3とピン8）に引き出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）には専用のピンがあります。具体的なピン割り当ては以下の通りです：1（セグメントJ）、3（コモンカソード）、4（セグメントC）、5（小数点）、6（セグメントB）、8（コモンカソード）、9（セグメントH）、10（セグメントG）。ピン2と7は接続なし（N.C.）と記載されています。この構成は、複数桁ディスプレイでのマルチプレックス駆動に最適です。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

絶対最大定格に記載されている通り、部品は最大260°Cのはんだ温度を最大3秒間耐えることができます。これは、鉛フリーリフローはんだ付けプロセスの標準定格です。測定ポイントは重要です：実装面から1.6mm下。設計者は、パッケージのひび割れ、剥離、または内部のワイヤーボンドや半導体ダイへの損傷を防ぐために、リフロープロファイルがこの限界を超えないことを確認する必要があります。手はんだの場合は、制御温度のこてを使用し、接触時間を最小限に抑えるべきです。組立中は常に適切なESD（静電気放電）取り扱い手順に従う必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーション回路

コモンカソード設計であるため、LTS-549AJDはマイクロコントローラまたは専用のディスプレイドライバICによって駆動されるのが理想的です。代表的な回路では、コモンカソードピン（3 & 8）をグランド（またはドライバの電流シンク）に接続します。各セグメントアノードピンは、電流制限抵抗を介してドライバ出力に接続されます。抵抗値（R）は、電源電圧（Vcc）、所望の順電流（IF、例：最大輝度で20mA）、およびLEDの順電圧（VF、安全のために最大2.6Vを使用）に基づいて計算されます：R = (Vcc - VF) / IF。5V電源と20mA電流の場合、R ≈ (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ωとなります。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：常に外部の電流制限抵抗を使用してください。電圧源や抵抗なしのマイクロコントローラピンからLEDを直接駆動すると、過剰電流が流れ、即座に故障します。
• マルチプレックス：複数桁ディスプレイの場合、桁を高速に1つずつ点灯させるマルチプレックス技術が使用されます。コモンカソード設計はこれに最適です。ドライバは、各桁のカソードを順番にグランドに接続しながら、その桁のセグメントデータをアノードラインに提示します。
• 電力損失：セグメントあたりの計算電力（VF * IF）が最大定格70 mWを超えないことを確認してください。特に高温環境下では重要です。周囲温度が高い場合は、順電流を減額することを検討してください。
• 視野角：広い視野角は有益ですが、エンドユーザーの視認性を最大化するために、最終製品内でのディスプレイの向きを考慮する必要があります。

8. 技術比較と差別化

LTS-549AJDは、赤色発光にAlInGaP（リン化アルミニウムインジウムガリウム）技術を採用しています。GaAsP（リン化ガリウムヒ素）のような古い技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより大きな輝度と、より優れた温度安定性を実現します。ハイパーレッドという名称は、主波長が約639-650 nmの特定の深みのある赤色を示しており、標準的な赤色LEDと比較して異なる美的または機能的な特性を提供する可能性があります。不透明なGaAs基板の使用は、内部光散乱と反射を減らすことでコントラストを向上させ、高コントラストの特長に貢献しています。

9. よくある質問（FAQ）

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

A: いいえ。各セグメントと直列に電流制限抵抗を使用する必要があります。マイクロコントローラピンは20mAを連続的に安全に供給できず、抵抗なしではLEDは過剰電流を引き込み破壊されます。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λp）は、発光スペクトルの強度が最大となる波長です。主波長（λd）は、LEDの知覚される色に一致する単色光の単一波長です。この赤色LEDの場合、λpは650 nm（物理的ピーク）ですが、人間の目はそれを639 nmの純粋な赤色光と同等と知覚します。

Q: データシートには2つのコモンカソードピン（3と8）が示されています。両方接続する必要がありますか？

A: はい、最適な性能と電流分配のためには、両方のコモンカソードピンをグランド（または電流シンク）に接続することを推奨します。これにより、すべてのセグメントで均一な輝度が確保されます。

Q: 典型的な20mAよりも低い輝度のための抵抗値はどのように計算しますか？

A: オームの法則を、所望の順電流（IF）で使用します。例えば、5Vで10mAの場合：R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω。対応する輝度低下を推定するには、Iv対IF曲線（概念的）を参照してください。

10. 動作原理

LTS-549AJDは固体発光デバイスです。その動作は、AlInGaP材料で作られた半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスに基づいています。接合のしきい値（約2.1V）を超える順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ます。これらの電荷キャリアが再結合すると、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、それが直接発光の波長（色）を定義します—この場合はハイパーレッドスペクトルです。光はチップの上面から放射され、それは数字の形をしたセグメントの一部であり、コントラストを高めるための白いセグメントを持つグレーの面を通過します。

11. 技術トレンド

LTS-549AJDのような個別の単一桁LEDディスプレイは、シンプルさ、堅牢性、直接的な視認性を必要とする特定のアプリケーションでは依然として関連性がありますが、ディスプレイ技術におけるより広範なトレンドは、統合と小型化に向かっています。これには、英数字やグラフィックスを表示する上でより大きな柔軟性を提供するドットマトリックスLEDディスプレイ、OLED、LCDの広範な採用が含まれます。さらに、表面実装デバイス（SMD）LEDパッケージは、自動組立の利点から、大量生産される民生電子機器ではスルーホールタイプに大きく取って代わっています。しかし、このようなスルーホールディスプレイは、機械的強度、保守性、またはレガシー設計との互換性のためにスルーホールPCB実装が好まれる産業、自動車、リトロフィットアプリケーションにおいて強固な地位を維持しています。基礎となるAlInGaP材料技術は、より高い効率と信頼性のために改良が続けられています。