LTS-4301JG LEDディスプレイ仕様書 - 0.4インチ桁高 - AlInGaPグリーン - 順電圧2.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTS-4301JG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、コンパクトで高性能な単桁数値表示モジュールです。その中核機能は、7つの個別制御可能なセグメントと小数点を使用して、数字0-9および一部の限られた英数字を視覚的に表現することです。このデバイスは、スペースが限られているが可読性が最も重要である、幅広い電子機器への統合のために設計されています。

このディスプレイは、発光素子に先進的なアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）半導体技術を採用しています。この材料システムは、赤、オレンジ、アンバー、黄緑色スペクトルにおいて高効率の発光を生み出すことで知られています。この特定のデバイスでは、独特の緑色を生成するように調整されています。不透明なヒ化ガリウム（GaAs）基板上でのAlInGaPの使用は、基板が内部光散乱を防ぐのに役立ち、点灯していないグレーフェースを暗く見せ、点灯しているホワイトセグメントを明るく鮮やかに見せるため、ディスプレイの高いコントラスト比に貢献しています。

この部品のターゲット市場は広く、産業用制御パネル、試験・測定機器、民生用家電、自動車ダッシュボード（補助表示用）、医療機器、POS端末などを含みます。その主な価値提案は、高輝度、優れたコントラスト、広い視野角を特徴とする優れた視覚性能パッケージを提供しながら、真空蛍光表示管（VFD）や白熱電球などの古い表示技術と比較して、固体信頼性と比較的低い消費電力を維持することにあります。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 光学特性

光学性能はディスプレイの機能性の中核です。平均光度（Iv）は、順電流（I_F）1mAにおける代表値850µcd（マイクロカンデラ）で規定されています。最小値は320µcdで、表中に最大値は指定されておらず、目標駆動の仕様であることを示しています。このパラメータは、標準動作条件下でのセグメントの知覚される明るさを定義します。測定は、CIE明所視感度関数に較正されたセンサーとフィルターを使用して行われ、通常の照明条件下での人間の目のスペクトル感度を模倣し、報告値が視覚的知覚と直接相関することを保証します。

色特性は波長パラメータによって定義されます。ピーク発光波長（λ_p)）は571nmで、これは光出力が最大となる波長です。主波長（λ_d)）は572nmです。これは、LEDの出力の知覚される色に最も近い単色光の波長です。これら2つの値（571nm対572nm）が近接していることは、物理的なピークと知覚される色相の間のシフトが最小限の、スペクトル的に純粋な緑色であることを示しています。スペクトル線半値幅（Δλ）は15nmで、発光強度がピーク値の少なくとも半分である帯域幅を表します。半値幅が狭いほど、一般に彩度が高く、より純粋な色であることを示します。

光度マッチング比（I_V-m)）は最大2:1と規定されています。これは表示の均一性のための重要なパラメータであり、同一条件下で駆動された場合、単一桁内の最も暗いセグメントと最も明るいセグメントの間の輝度差が2倍を超えないことを保証します。この比率は、一貫性のあるプロフェッショナルな見た目の数値文字を実現するために不可欠です。

2.2 電気的特性

電気仕様は、信頼性の高い使用のための動作境界と条件を定義します。セグメントあたり順電圧（V_F)）は、I_F=20mAにおいて代表値2.6V、最大値2.6Vです。最小値は2.05Vと記載されています。この順電圧はAlInGaP技術に特徴的であり、各セグメントの電流制限回路（通常は抵抗）を設計する上で重要です。

セグメントあたり逆電流（I）は、逆電圧（V_R)）5Vにおいて最大100µAです。このパラメータは、LEDが逆バイアスされたときのリーク電流のレベルを示し、固体デバイスでは一般的に非常に低い値です。_R絶対最大定格

は、デバイスの生存のための厳格な限界を設定します。主要な定格は以下の通りです：セグメントあたり連続順電流：
- 25mA（25°Cから線形にデレート）。セグメントあたりピーク順電流：
- 60mA（パルス条件下で許容：1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）。セグメントあたり電力損失：
- 70mW。セグメントあたり逆電圧：
- 5V。これらの限界を超えて動作または超過すると、LEDチップに永久損傷のリスクがあります。
2.3 熱・環境特性

このデバイスは、

動作温度範囲-35°Cから+85°Cに定格されています。この広い範囲により、凍結する屋外環境から高温の産業環境まで、過酷な環境でのアプリケーションに適しています。保管温度範囲は同じく-35°Cから+85°Cです。重要な組立パラメータは、

はんだ付け温度仕様です：デバイスは、座面から1/16インチ（約1.6mm）下の点で260°Cを3秒間耐えることができます。これは、波はんだ付けまたはリフローはんだ付けプロセスのための標準的な参照値であり、プラスチックパッケージや内部ワイヤーボンドを損傷しないように熱プロファイル設定をメーカーに指導します。3. ビニングシステムの説明

仕様書には、このデバイスが

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、メーカーがビニングまたは選別プロセスを採用していることを示しています。LED製造においては、エピタキシャル成長やチップ加工のわずかな違いにより、出力に自然なばらつきが生じます。顧客に一貫性を保証するため、LEDは製造後にテストされ、主要パラメータに基づいて異なるビンに選別されます。LTS-4301JGの場合、主要なビニング基準は、固定テスト電流（おそらく1mAまたは20mA）における輝度です。デバイスはグループ化され、特定の注文またはロット内のすべてのユニットの輝度が定義された範囲内（例えば、仕様に記載されている320-850 µcdの範囲が標準ビンを表しているか、より狭いサブビンが用意されている可能性があります）に収まるようになります。これにより、設計者は保証された最低輝度を持つディスプレイを選択でき、複数桁の設置においてすべての桁の見た目を均一に保つことができます。この簡潔な仕様書では詳細に触れていませんが、カラーLEDの他の一般的なビニングパラメータには、主波長（色の一貫性を確保するため）や順電圧などが含まれる場合があります。

4. 性能曲線分析

仕様書は

代表的な電気/光学特性曲線を参照しています。テキストの抜粋には具体的なグラフ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：相対輝度 vs. 順電流（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。LEDの場合、この関係は広い範囲で一般的に線形ですが、熱効果と効率低下により非常に高い電流では飽和します。この曲線により、設計者はデバイスに過度な負荷をかけたり寿命を縮めたりすることなく、所望の輝度を実現する動作電流を選択できます。順電圧 vs. 順電流：

この曲線は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示します。電源要件を決定し、直列電流制限抵抗にかかる必要な電圧降下を計算するために不可欠です。相対輝度 vs. 周囲温度：

LEDの光出力は、接合温度が上昇すると減少します。この曲線はそのデレーティングを定量化し、高温（例：85°C）で残存する光出力の割合を示します。これは、高温環境で動作するアプリケーションにおいて、ディスプレイが十分に明るく保たれることを確保するために重要です。スペクトル分布曲線：

これは相対強度と波長のプロットであり、15nmの半値幅で571-572nmを中心としたベル型の曲線を示します。これは、発光の色純度を視覚的に確認します。5. 機械的およびパッケージング情報

LTS-4301JGは、標準的な単桁7セグメントLEDパッケージです。

パッケージ寸法図が参照されており、特に断りのない限り、すべての寸法はミリメートルで提供され、標準公差は±0.25mmです。物理的なフットプリントとセグメント配置は、容易な交換とPCBレイアウトのために業界標準パターンに従っています。ピン接続

は、10ピン構成に対して明確に定義されています。これはカソードコモン設計であり、すべてのセグメントと小数点のカソード（負極端子）が内部で接続され、2つのコモンピン（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（ピン1、2、4、5、6、7、9、10）があります。ピン6は小数点（D.P.）アノード専用です。このカソードコモン構成は広く使用されており、特にマイクロコントローラのI/Oポートを使用したマルチプレクシング技術を使用する場合に、駆動回路を簡素化します。内部回路図は、この電気的構成を視覚的に表し、8つの個別のLED（セグメントA-GとDP）がアノードが分離され、カソードがコモンピンに接続されている様子を示しています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン熱特性で述べたように、重要なガイドラインははんだ付け温度限界です：座面から1/16インチ（1.6mm）下の点で260°Cを3秒間

。これは、リフローはんだ付けオーブンや波はんだ付け機を設定するプロセスエンジニアにとって重要なパラメータです。熱プロファイルは、デバイスのリードの温度が指定された時間を超えてこの限界を超えないように設計されなければならず、パッケージのひび割れ、剥離、または内部ダイアタッチやワイヤーボンドの損傷を防ぎます。

LEDチップは静電気に敏感であるため、取り扱いおよび組立中は標準的なESD（静電気放電）対策を遵守する必要があります。デバイスは静電気防止パッケージで保管・取り扱い、接地された作業台を使用することを推奨します。はんだ付け後の洗浄には、デバイスのプラスチック材料（おそらくエポキシ樹脂など）と互換性のある標準プロセスを使用する必要があります。イソプロピルアルコールまたは専用の電子機器用洗浄剤は一般的に安全ですが、強力な溶剤を使用する場合は互換性を確認する必要があります。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

LTS-4301JGのようなカソードコモンディスプレイの最も一般的な駆動方法は、マイクロコントローラを使用することです。各セグメントアノードピンは、電流制限抵抗を介してマイクロコントローラの出力ピンに接続されます。この抵抗の値（R

limit

）はオームの法則を使用して計算されます：R

limit_{= (V}supply_{- V}) / I_{。5V電源、V}2.6V、所望のI_F10mAの場合、抵抗は(5 - 2.6) / 0.01 = 240オームになります。2つのカソードコモンピンは接続され、次にディスプレイを有効にするためにロジックLOW（0V）に設定された出力として構成されたマイクロコントローラピンに接続されます。複数桁を駆動するには、マルチプレクシングが使用されます：すべての桁のセグメントラインは並列に接続され、各桁のカソードコモンは個別に制御され、一度に1桁だけを高速で順次点灯させます。これにより、I/Oピンの数を大幅に節約できます。_F定電流駆動または高性能アプリケーションには、専用のLEDドライバIC（MAX7219やTM1637など）を使用できます。これらのチップは、マルチプレクシング、電流調整、時には桁デコードさえも内部で処理し、ソフトウェアとハードウェアの設計を大幅に簡素化します。_F7.2 設計上の考慮事項_F電流制限：

電流制限機構（抵抗または定電流ドライバ）なしで、LEDを電圧源に直接接続しないでください。順電圧は固定の閾値ではなく、電流の流れの特性です。制限がないと、電流は破壊的に上昇します。

輝度制御：

輝度は主に2つの方法で制御できます：1）順電流の調整（電圧駆動方式では制限抵抗値を介して）。2）セグメントまたはカソードコモンラインでのパルス幅変調（PWM）の使用。PWMはより効率的で、より広く、より線形な調光範囲を提供します。視野角：

仕様書は広い視野角を謳っています。最適な可読性を得るためには、ディスプレイの主な視認方向がディスプレイの面に対してほぼ垂直になるように取り付ける必要があります。広い視野角は、オフアクシス視認の柔軟性を提供します。放熱：

セグメントあたりの電力損失は低い（最大70mW）ですが、複数のセグメントが同時に点灯するマルチプレクシングアプリケーションでは、パッケージ内の総電力が加算される可能性があります。特に高温環境では、ディスプレイが密閉されている場合は十分な換気を確保してください。8. 技術比較と利点

従来の7セグメント技術と比較して、LTS-4301JGには明確な利点があります：白熱灯/ランプベースのディスプレイとの比較：

はるかに低い消費電力、はるかに長い寿命（数万時間対数百/数千時間）、高い衝撃・振動耐性、およびより冷涼な動作。

真空蛍光表示管（VFD）との比較：
- 低い動作電圧（2-5V対VFDの数十ボルト）、よりシンプルな駆動電子回路、フィラメント電源の不要、および一般的に高湿度環境での優れた性能。VFDはより広い視野角と異なる色（しばしば青緑色）を提供するかもしれませんが、LEDは一般的により頑丈です。液晶ディスプレイ（LCD）との比較：
- LEDは自発光型であるため、バックライトなしで低照度および無照明条件下で優れた視認性を提供します。はるかに高速な応答時間と広い動作温度範囲を持っています。ただし、LCDは静的表示モードでは著しく少ない電力を消費し、より複雑なグラフィックスを表示できます。特に
- AlInGaP技術の使用は、従来のGaP（リン化ガリウム）グリーンLEDと比較して、著しく高い発光効率を提供し、同じ入力電流でより明るいディスプレイ、または同じ輝度でより低い電力を実現します。色もより鮮やかで視覚的に魅力的です。

9. よくある質問（FAQ）Q: 2つのカソードコモンピン（ピン3とピン8）がある目的は何ですか？A: これは主に、デュアルインラインパッケージ上の機械的および電気的対称性のためです。複数のセグメントが同時に点灯する場合の電流分布のバランスをとり、PCB配線の柔軟性を提供するのに役立ちます。内部的には、これら2つのピンは接続されているため、どちらか一方または両方を一緒に接続して使用できます。

Q: 3.3Vマイクロコントローラシステムでこのディスプレイを駆動できますか？

A: はい、ただし電流制限抵抗を再計算する必要があります。V
supply

3.3V、V
2.6Vの場合、抵抗にかかる電圧はわずか0.7Vです。10mAの電流の場合、70オームの抵抗（0.7V / 0.01A）が必要になります。マイクロコントローラの出力ピンが要求される電流をシンク/ソースできることを確認してください。_{Q: 光度はµcdで与えられています。実際にはどのくらい明るいですか？}A: 850µcd（0.85mcd）は、小型インジケータLEDの標準的な輝度です。通常の環境光下で室内で見る7セグメントディスプレイの場合、これは明確で容易に読み取れる文字を提供します。太陽光下で読み取れるアプリケーションでは、はるかに高い輝度（セグメントあたり数十mcd）が必要になります。_FQ: 説明中のRt. Hand Decimalとはどういう意味ですか？

A: これは、小数点が数字の右側に配置されていることを示しており、数値表示の標準的で最も一般的な配置です。
10. 動作原理

基本的な動作原理は、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。AlInGaPチップは、p型およびn型半導体材料の層で構成されています。接合の内蔵電位（ほぼV
）を超える順電圧が印加されると、n領域からの電子とp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。AlInGaPのような直接遷移型半導体では、これらの再結合の大部分が光子（光）の形でエネルギーを放出します。発光の特定の波長（色）は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定され、これは結晶成長プロセス中にアルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの比率を調整することによって設計されます。

7セグメント形式は、最小限の独立制御要素（7つのセグメントと小数点）を使用して数値桁を表現するためのシンプルで効率的な方法です。これらのセグメントの特定の組み合わせを点灯させることにより、10進数のすべての桁（0-9）といくつかの文字（A、C、E、F、H、L、Pなど）を形成できます。

11. 技術トレンド_FLTS-4301JGのような個別の7セグメントLEDディスプレイは、そのシンプルさ、頑丈さ、コスト効率の良さから、専用の数値表示として依然として非常に重要ですが、より広範な表示技術のトレンドがそのアプリケーション領域に影響を与えています。

統合：

LED桁、ドライバIC、時にはマイクロコントローラを単一パッケージに含み、シリアルインターフェース（I2C、SPI）を介して通信する統合表示モジュールへのトレンドがあります。これにより、エンドユーザーの部品点数と設計の複雑さが軽減されます。

材料の進化：

AlInGaP技術は成熟しており、赤-アンバー-黄-緑色に優れています。純粋な緑色および青緑色には、窒化インジウムガリウム（InGaN）技術がしばしばより高い効率を提供します。将来のディスプレイは、さらにより良い性能のために、高度な蛍光体変換LEDまたはマイクロLEDアレイを利用するかもしれません。アプリケーションの移行：

複雑な英数字またはグラフィカル情報には、ドットマトリックスLEDディスプレイ、OLED、またはTFT LCDがますます使用されています。しかし、7セグメントディスプレイの圧倒的な利点は、数字に対する極端な明瞭さ、超低コスト、および数字のみを表示する必要があるアプリケーションでの使いやすさにあり、計器、産業用制御、家電製品での継続的な使用を予見可能な将来にわたって保証しています。ここでのトレンドは、より高い輝度、より低い消費電力、そしておそらくこの古典的なフォームファクタのよりスマートでアドレス可能なバージョンに向かっています。AlInGaP technology is mature and excellent for red-amber-yellow-green colors. For pure green and blue-green, Indium Gallium Nitride (InGaN) technology often offers higher efficiency. Future displays may utilize advanced phosphor-converted LEDs or micro-LED arrays for even better performance.

Application Shift:For complex alphanumeric or graphical information, dot-matrix LED displays, OLEDs, or TFT LCDs are increasingly used. However, the seven-segment display's unbeatable advantage lies in extreme clarity for numbers, ultra-low cost, and ease of use in applications where only numbers need to be shown, ensuring its continued use in instrumentation, industrial controls, and appliances for the foreseeable future. The trend here is towards higher brightness, lower power consumption, and possibly smarter, addressable versions of this classic form factor.