LTS-3861JE LEDディスプレイ データシート - 0.3インチ 桁高 - AlInGaP 赤色 - 順電圧2.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTS-3861JEは、明確な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一桁7セグメント表示モジュールです。その中核部品は、特徴的な明るい赤色発光を担うアルミニウム・インジウム・ガリウム・リン（AlInGaP）半導体材料です。明るい灰色の表面と白色のセグメントマーキングにより、優れたコントラストと視認性を提供します。桁高0.3インチ（7.62 mm）のコンパクトでありながら容易に読み取れる表示ソリューションであり、幅広い電子機器に適しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本ディスプレイは、信頼性と効率性のために設計されています。主な利点は、低消費電力、高輝度出力、広い視野角であり、様々な視点から一貫した性能を保証します。白熱灯や真空蛍光表示管などの旧来の表示技術と比較して、優れた長寿命性と耐衝撃性を提供する固体LED技術を採用しています。本デバイスは輝度でカテゴライズされており、多桁表示アプリケーションでの一貫した輝度マッチングを可能にします。主なターゲット市場は、明確で信頼性の高い数値表示が必要な産業用制御盤、試験・測定機器、民生用機器、計測器などです。

2. 技術パラメータ詳細解説

LTS-3861JEの性能は、標準条件（Ta=25°C）下で測定された一連の電気的・光学的パラメータによって定義されます。これらのパラメータを理解することは、適切な回路設計と長期信頼性の確保に極めて重要です。

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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。通常動作を意図したものではありません。

• セグメントあたりの電力損失：70 mW。これは、1つの点灯セグメントが安全に損失できる最大電力です。
• セグメントあたりのピーク順電流：90 mA。これは、マルチプレクシングや短時間のオーバードライブに使用される、1/10デューティサイクル、0.1 msパルス幅などの条件下で規定される最大許容パルス電流です。
• セグメントあたりの連続順電流：25°Cで25 mA。周囲温度が25°Cを超えて上昇すると、この電流は0.28 mA/°Cの割合で線形に低下（デレーティング）します。
• セグメントあたりの逆電圧：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、LED接合部が損傷する可能性があります。
• 動作・保管温度範囲：-35°C ～ +105°C。
• はんだ付け温度：最大260°C、最大3秒間（部品の実装面から1.6mm（1/16インチ）下で測定）。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、通常動作条件下での代表的な性能パラメータです。

• 平均光度（I_V）：順電流（I_F）1 mAにおいて、320 μcd（最小）から800 μcd（代表値）の範囲。これは人間の目で知覚される明るさを測定します。
• ピーク発光波長（λ_p）：I_F=20mAにおいて、代表値632 nm。これは光出力が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：I_F=20mAにおいて、代表値624 nm。これは人間の目が知覚する単一波長であり、色を定義します。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：代表値20 nm。これは発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。
• セグメントあたりの順電圧（V_F）：I_F=20mAにおいて、代表値2.6 V（最大2.6V）。これはLEDが導通しているときの両端の電圧降下です。
• セグメントあたりの逆電流（I_R）：逆電圧（V_R）5Vにおいて、最大100 μA。
• 光度マッチング比（I_V-m）：最大2:1。これは、I_F=1mAにおいて、同一デバイス内の異なるセグメント間で許容される最大の輝度変動を規定し、均一な外観を保証します。

3. ビニングシステムの説明

LTS-3861JEは、光度のためのカテゴリ分類システムを採用しています。これは、デバイスが標準試験電流（通常1mAまたは20mA）での測定光出力に基づいて試験され、特定のビンに仕分けされることを意味します。これにより、設計者は一貫した輝度レベルのディスプレイを選択することができ、不均一な照明が視覚的に気になる多桁表示において極めて重要です。本データシートでは特定のビンコードは詳細に記載されていませんが、この慣行により、1つのディスプレイ内およびシステム内の複数ディスプレイ間のすべてのセグメントの性能が密接に一致することが保証されます。

4. 性能曲線分析

本データシートは、代表的な電気的・光学的特性曲線を参照しています。これらのグラフは、表の単一点データを超えたデバイスの挙動を理解するために不可欠です。

4.1 順電流対順電圧（I-V曲線）

この曲線は、LEDを流れる電流とその両端の電圧の関係を示します。非線形であり、閾値電圧（AlInGaP赤色の場合約2V）以下ではほとんど電流が流れません。この閾値を超えると、電圧のわずかな増加で電流が急速に増加します。この特性のため、熱暴走や破壊を防ぐために、LEDと直列に電流制限抵抗または定電流ドライバを使用する必要があります。

4.2 光度対順電流

このグラフは、光出力（ミリカンデラまたはマイクロカンデラ）が駆動電流とともにどのように変化するかを示します。一般に、光度は電流とともに増加しますが、特に加熱効果により効率が低下する可能性のある高電流域では、関係は完全に線形ではない場合があります。

4.3 温度依存性

ここでは明示的にグラフ化されていませんが、連続順電流のデレーティング（0.28 mA/°C）は強い温度依存性を示しています。LEDの順電圧は通常、温度の上昇とともに減少し、発光効率も低下します。性能と寿命を維持するためには、アプリケーションにおける適切な熱管理が不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LTS-3861JEは、標準的な10ピン単一桁パッケージです。全高、幅、桁窓サイズ、ピン間隔などのすべての重要な寸法は詳細図で提供されます。特に指定がない限り、これらの寸法の公差は通常±0.25 mm（0.01インチ）です。この情報は、PCBフットプリント設計および最終製品筐体内への適切な収まりを確保するために極めて重要です。

5.2 ピン接続と極性

本デバイスはコモンアノード構成です。これは、すべてのLEDセグメントのアノード（正極端子）が内部で共通ピン（ピン1およびピン6）に接続されていることを意味します。各セグメント（A, B, C, D, E, F, G、および小数点DP）のカソード（負極端子）は個別のピン（ピン2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10）に引き出されています。セグメントを点灯させるには、コモンアノードピンをLEDの順電圧より高い電圧源に接続し、対応するカソードピンを電流制限抵抗を介してグランド（またはより低い電圧）に接続する必要があります。

5.3 内部回路図

データシートには内部回路図が含まれており、コモンアノード構造を視覚的に確認できます。10本のピンが7つの主要セグメント（A-G）および小数点（DP）のアノードとカソードにどのように相互接続されているかを示しています。この図は、トラブルシューティングや電気的レイアウトの理解において貴重な参考資料です。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

はんだ付けの絶対最大定格は明確に規定されています：ピーク温度260°C、最大持続時間3秒（パッケージ本体から1.6mm下の点で測定）。これは標準的な無鉛リフローはんだ付けプロファイルと互換性があります。内部LEDチップ、ワイヤボンディング、またはプラスチックパッケージ材料への損傷を防ぐため、これらの制限を遵守することが重要です。高温への長時間の曝露は、レンズの黄変、剥離、または順電圧の上昇を引き起こす可能性があります。推奨される保管条件は、湿気吸収を防ぐため、乾燥環境下で指定温度範囲-35°C～+105°C内です。

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-3861JEのようなコモンアノードディスプレイの最も一般的な駆動方法は、特に複数桁を使用する場合のマルチプレクシングです。マイクロコントローラは、各桁のコモンアノードを順次アクティブにしながら、その桁のセグメントパターンをカソードラインに出力します。これにより、必要なI/Oピン数を大幅に削減できます。各カソードラインには直列の電流制限抵抗が必要です。抵抗値は次の式で計算されます：R = (V_電源- V_F) / I_F。ここで、V_FはLEDの順電圧（例：2.6V）、I_Fは所望の順電流（例：10-20 mA）です。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：常に電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。LEDを電圧源に直接接続すると、過剰電流が流れ、即座に故障します。
• 放熱：セグメントあたりの電力損失は低いですが、高ピーク電流を持つマルチプレクシングアプリケーションでは、平均電力と温度デレーティングを遵守するようにしてください。
• 視野角：広い視野角は有益ですが、機械設計時に主要な視認方向を考慮し、コントラストと視認性を最大化してください。
• ESD保護：AlInGaP LEDは静電気放電（ESD）に敏感な場合があります。組立時には標準的なESD取り扱い予防策を実施してください。

8. 技術比較

ガリウムヒ素リン（GaAsP）などの旧来の赤色LED技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ電流でより明るい表示、またはより低い電力で同等の明るさを実現します。また、より優れた色純度（より飽和した赤色）および温度・時間に対する安定性も提供します。サイドグローやドットマトリクスディスプレイと比較して、7セグメント形式は、ドライバの複雑さを最小限に抑えながら、数値および限定的な英数字表示に最適化されています。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 2つのコモンアノードピン（ピン1とピン6）の目的は何ですか？

A: それらは内部で接続されています。2つのピンを持つことで、総アノード電流（複数の点灯セグメントの電流の合計になる可能性がある）を分散させ、PCB上の機械的安定性を向上させるのに役立ちます。

Q: レベルシフタなしで3.3Vマイクロコントローラでこのディスプレイを駆動できますか？

A: 可能かもしれませんが、順電圧を確認する必要があります。代表的なV_Fが2.6Vの場合、電流制限抵抗にかかる電圧降下はわずか0.7V（3.3V - 2.6V）です。10mAの電流の場合、これは非常に小さな抵抗（70オーム）が必要です。V_Fまたは電源電圧のわずかな変動が、電流に大きな変化を引き起こす可能性があります。5V電源の方がより一般的で、安定した電流制御のためのより良いヘッドルームを提供します。

Q: 私の設計において光度でカテゴライズとはどういう意味ですか？

A: 同じ輝度ビンからデバイスを発注することで、製品内のすべての桁で均一な輝度を確保できることを意味します。均一性が重要でない場合は、より広い範囲のビンからのディスプレイを受け取る可能性があります。

10. 実用的な使用例

ケース：デジタルマルチメータ表示の設計：設計者が3.5桁マルチメータを作成しています。彼らは4つのLTS-3861JEディスプレイ（3つのフル桁とハーフ桁用1つ、通常はセグメント1のみ、場合によっては他のセグメントも表示）を使用します。マイクロコントローラはディスプレイをマルチプレクシングします。高輝度と高コントラストにより、様々な照明条件下での視認性が確保されます。低消費電力は、携帯型機器でのバッテリ寿命最大化の目標と一致します。ここでは、ある桁が他よりも明らかに暗くまたは明るく見えることを防ぎ、機器のプロフェッショナルな外観と視認性を損なわないようにするために、光度のカテゴリ分類が極めて重要です。

11. 動作原理

LTS-3861JE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います。活性材料はAlInGaPです。接合の内蔵電位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、そこで再結合します。AlInGaPのような直接遷移型半導体では、この再結合によりエネルギーが光子（光）の形で放出されます。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、それが直接発光の波長（色）を定義します—この場合、約624-632 nmの赤色です。不透明なGaAs基板は光を上方に反射するのに役立ち、デバイス上面からの全体的な光取り出し効率を向上させます。

12. 技術トレンド

AlInGaP技術は、赤色、橙色、黄色LEDのための成熟した高効率ソリューションを表しています。このようなインジケータ用表示技術の現在のトレンドには、低電力システムを可能にするためのより高い効率（ワットあたりのルーメン）への継続的な推進が含まれます。さらに、より小さなフォームファクタや異なる視認特性を可能にするためのパッケージングの継続的な開発もあります。このセグメント表示に直接適用されるものではありませんが、より広範なLED業界では、ドライバエレクトロニクスをLEDダイと直接統合する（例：COB - チップオンボードや統合IC-LEDパッケージ）動きがあり、システム設計を簡素化しています。7セグメントディスプレイについては、高輝度赤色アプリケーションにおいて、その実証された信頼性と性能により、中核的なAlInGaP技術が依然として支配的な選択肢となっています。