LTS-4301JR LEDディスプレイ データシート - 0.4インチ桁高 - スーパーレッド色 - 順電圧2.6V - 消費電力70mW - 技術文書

1. 製品概要

LTS-4301JRは、単桁の7セグメント英数字LEDディスプレイモジュールです。コンパクトなフォームファクタで、明確で高コントラストの数値表示を提供するように設計されています。本デバイスは、発光チップに先進的なAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体技術を採用しており、透明なGaAs基板上に形成されています。この組み合わせにより、特徴的なスーパーレッド発光が実現されます。表示部は白いセグメントマーキングが施されたグレーのフェイスプレートを備えており、様々な照明条件下でのコントラストと視認性を向上させています。主な用途は、計測器、民生電子機器、産業用制御パネルなど、シンプルで信頼性が高く明るい数値インジケータが必要な電子機器です。

1.1 主要な特徴と利点

• 0.4インチ（10.0 mm）桁高：サイズと視認性のバランスに優れ、スペースが考慮されるパネル実装アプリケーションに適しています。
• 連続均一セグメント：各セグメント全体で一貫した途切れのない発光外観を提供し、美的品質と判読性を向上させます。
• 低消費電力：エネルギー効率を考慮して設計されており、バッテリー駆動または低電力デバイスに適しています。
• 高輝度 & 高コントラスト：AlInGaPスーパーレッドチップは強力な発光出力を提供し、グレーフェイス/ホワイトセグメント設計により視認性を最大化するコントラストを実現します。
• 広視野角：正面だけでなく、広範囲の視点からも表示が読み取れることを保証します。
• 輝度による選別：ユニットは光出力に応じて選別（ビニング）されており、複数桁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。
• 有害物質を制限する環境規制に従って製造されています。ソリッドステートの信頼性：
• LEDは、他の表示技術と比較して長い動作寿命、耐衝撃性、高速なスイッチング時間を提供します。1.2 デバイス識別

型番LTS-4301JRは、特に右側小数点付きのカソードコモン構成を示します。JRサフィックスは小数点の配置を識別する上で重要です。これはAlInGaPスーパーレッド発光タイプのディスプレイです。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的解釈

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発生する可能性がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

セグメントあたりの消費電力：

• 70 mW。これは単一セグメントの熱として許容される最大電力損失です。これを超えると過熱や劣化の加速を招く可能性があります。セグメントあたりのピーク順電流：
• 90 mA（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms時）。この定格はパルス動作専用であり、連続DC駆動には適用されません。セグメントあたりの連続順電流：
• 25°C時 25 mA。この電流は、周囲温度（Ta）が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.33 mA/°Cの割合で線形に低下（デレーティング）します。例えば、85°Cでは最大連続電流は約 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = ~5.2 mA となります。動作・保管温度範囲：
• -35°C ～ +85°C。本デバイスは産業用温度範囲に対応しています。はんだ付け条件：
• 波はんだ付けまたはリフローはんだ付けは、はんだ接点がディスプレイ本体の実装面から少なくとも1/16インチ（≈1.6 mm）下にある状態で行う必要があります。プラスチックパッケージや内部接合部への熱ダメージを防ぐため、推奨ピーク温度は260°C、最大3秒間です。2.2 電気的・光学的特性（Ta=25°C）

これらは、指定された試験条件下での代表的な性能パラメータです。

平均光度（I

• ）：_VI=1mA時 200-520 µcd。この広い範囲は、デバイスが選別されていることを示します。光度は、人間の目の視感度曲線（CIE）に合わせてフィルタリングされたセンサーを使用して測定されます。許容差は±15%です。_Fピーク発光波長（λ
• ）：_pI=20mA時 639 nm（代表値）。これは発光出力が最大となる波長です。_F主波長（λ
• ）：_dI=20mA時 631 nm（代表値）。これは人間の目が知覚する波長であり、スーパーレッド色を定義します。許容差は±1 nmです。_Fスペクトル半値幅（Δλ）：
• I=20mA時 20 nm（代表値）。これは発光のスペクトル純度または帯域幅を指定します。_Fチップあたりの順方向電圧（V
• ）：_FI=20mA時 2.0V（最小）、2.6V（代表値）、許容差±0.1V。回路設計では適切な電流制御を確保するため、この範囲を考慮する必要があります。_F逆方向電流（I
• ）：_RV=5V時 100 µA（最大）。このパラメータは試験目的のみであり、連続的な逆バイアス動作は禁止されています。_R光度マッチング比：
• 2:1（最大）。複数桁構成では、類似の光領域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ようにし、均一性を確保します。クロストーク：
• ≤ 2.5%。これは、電気的なリークや光学的結合によって引き起こされる、消灯しているはずのセグメントからの不要な発光を指します。3. ビニングシステムの説明

LTS-4301JRは、主に

光度のためにビニングシステムを採用しています。代表的なI範囲が200-520 µcdであることからも示されるように、ディスプレイは標準試験電流（1mA）での測定光出力に基づいて異なるビンに分類されます。これにより、設計者は複数桁ユニットを組み立てる際に同じ輝度ビンからディスプレイを選択でき、桁間の目立つ輝度差を防ぐことができます。データシートでは、色調の不均一な問題を避けるために同じビンからディスプレイを選択することを推奨しています。この文脈では、主波長が厳密に制御されている（±1 nm）ため、色の変化ではなく輝度の均一性を指しています。_V4. 性能曲線分析

データシートでは、通常以下のような代表的な特性曲線が参照されています：

相対光度 vs. 順電流（I-V曲線）：

• 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、一般的に準線形の関係にあります。推奨連続電流以上で動作させると、効率低下（ドループ）や寿命短縮を招きます。順方向電圧 vs. 順方向電流：
• ダイオードのI-V特性を示し、電流制限回路の設計に不可欠です。相対光度 vs. 周囲温度：
• 接合温度が上昇すると光出力が減少する熱消光効果を示します。これは熱管理と電流デレーティングの重要性を強調しています。スペクトル分布：
• 波長全体での相対出力を示すグラフで、631-639 nmを中心に約20 nmの帯域幅を持ちます。これらの曲線は、非標準条件下でのデバイスの挙動を理解し、性能と寿命のために駆動回路を最適化する上で不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本ディスプレイは、標準的な10ピン、単桁DIP（デュアルインラインパッケージ）外形に準拠しています。主な寸法上の注意点は以下の通りです：

すべての直線寸法はミリメートル（mm）です。

• 特に指定がない限り、一般公差は±0.25 mmです。
• ピン先端シフト公差は±0.4 mmです。
• 表示面の欠陥許容値：異物 ≤ 10 mils（0.254 mm）、インク汚染 ≤ 20 mils（0.508 mm）、セグメント内の気泡 ≤ 10 mils。
• 反射板の曲がりは、その長さの1%以下でなければなりません。
• ピン用の推奨PCB穴径は0.9 mmで、適切な嵌合を確保します。
• 5.2 ピン接続と極性

LTS-4301JRは

カソードコモンデバイスです。2つのカソードコモンピン（ピン3とピン8）があり、これらはグランド（またはローサイドドライバ）に接続する必要があります。セグメントA-Gおよび小数点（D.P.）のアノードは別々のピン（ピン1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10）にあります。ピン6は特に右側小数点のアノード用です。1つのピンは接続なし（N/C）とマークされています。内部回路図は、各セグメントLEDと小数点LEDが、そのアノードが個々のピンに接続され、そのカソードがコモンピンにまとめられていることを示しています。6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 はんだ付けプロセス

絶対最大定格では、実装面から1/16インチ下で測定して260°C、3秒間のはんだ付け条件が指定されています。これは標準的な波はんだ付けおよび多くのリフロープロファイルと互換性があります。プラスチック本体への過度な熱伝導は変形や内部損傷を引き起こす可能性があるため、注意が必要です。

6.2 保管条件

ピンの酸化や湿気吸収（MSLの問題）を防ぐため、LEDディスプレイを元の包装で保管する際は以下の条件が推奨されます：

温度：

• 5°C ～ 30°C。相対湿度：
• 60% RH以下。防湿バッグが開封された場合、または製品がこれらの条件外で6ヶ月以上保管された場合は、組立前に60°Cで48時間のベーキング（乾燥）を行うことが推奨され、ベーキング後1週間以内に組立を完了する必要があります。

7. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

このディスプレイは、オフィス機器、通信機器、家電製品などの一般的な電子機器を対象としています。単一の明るく信頼性の高い数値表示が必要なあらゆるアプリケーション、例えばデジタルマルチメータ、時計、タイマー、パネルメータ、家電制御、試験装置などに適しています。

7.2 重要な設計上の注意点（警告）

駆動回路設計：

• 一貫した輝度を確保しLEDを保護するため、定電圧駆動よりも定電流駆動を強く推奨します。回路はVの全範囲（2.0V ～ 2.6V）に対応できるように設計する必要があります。_F電流制限：
• 安全動作電流は、最大周囲温度に基づいて選択し、25°C以上では0.33 mA/°Cのデレーティング係数を適用する必要があります。保護：
• 回路には、電源投入時の逆電圧や過渡電圧スパイクからデバイスを保護する対策を含める必要があります。熱管理：
• 定格以上の電流または周囲温度で動作させると、光出力の大幅な低下や早期故障を引き起こすため、避けてください。機械的取り扱い：
• 組立中にディスプレイ本体に異常な力を加えないでください。装飾フィルムやフィルターを感圧接着剤で貼り付ける場合、ディスプレイ面に直接押し付けないようにし、ずれが発生する可能性があるため注意が必要です。複数桁アセンブリ：
• 均一な外観を確保するために、常に同じ光度ビンからのディスプレイを使用してください。環境：
• 湿気の多い環境での急激な温度変化は、ディスプレイ上の結露を防ぐために避けてください。8. 技術比較と差別化

LTS-4301JRの主な差別化要因は、

AlInGaP技術とその特定のスーパーレッド色の使用です。従来のGaAsPやGaP LED技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより大きな輝度を実現します。スーパーレッド（631-639 nm）は、独特の飽和した赤色です。グレーフェイス/ホワイトセグメント設計は、LEDがオフのときでも高いコントラスト比を提供し、全体的な美的品質を向上させます。光度による選別は、一貫性を必要とするプロフェッショナルアプリケーションの重要な特徴です。9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 5V電源と単純な抵抗でこのディスプレイを駆動できますか？

A: はい、ただし注意深い計算が必要です。最大V

を2.6V、希望するI_Fを20mAとすると、直列抵抗値は R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ω となります。ただし、抵抗での消費電力と、動作温度でのデレーティング後の制限電流を超えないことを確認する必要があります。_FQ: なぜ定電流駆動が推奨されるのですか？

A: LEDの輝度は電圧ではなく電流の関数です。順方向電圧（V

）には許容差があり、温度によって変化します。定電流源は、これらの変動に関わらず所望の光度が維持されることを保証し、一貫した性能と長寿命につながります。_FQ: マイクロコントローラインターフェースにとってカソードコモンとはどういう意味ですか？

A: カソードコモンディスプレイの場合、コモンピンはグランドに接続します。マイクロコントローラのピン（またはドライバIC）は、個々のセグメントアノードピンに電流を供給（ソース）して点灯させる必要があります。これは通常、ドライバーからのアクティブハイ信号を必要とします。

Q: ピーク電流は90mAですが、より明るい表示に使用できますか？

A: いいえ。90mA定格は、低デューティサイクル（1/10または10%）での非常に短いパルス（0.1ms幅）に厳密に限定されています。この電流を連続的に使用するとLEDが破壊されます。常に連続順電流定格（25°C時25mA、温度でデレーティング）に基づいて設計してください。

10. 実践的な設計と使用事例

事例：単桁電圧計表示の設計

設計者は、大まかな表示用の単桁ディスプレイを備えたシンプルな0-9V電圧計を作成しています。その明るさと明瞭さからLTS-4301JRを選択します。回路は、電圧を測定するためにADCを備えたマイクロコントローラを使用します。マイクロコントローラのI/Oピンは十分な電流を供給できないため、専用のLEDドライバIC（例えば、定電流出力付き7セグメントデコーダ/ドライバ）が使用されます。設計者は、ドライバの定電流をセグメントあたり15 mAに設定し、室温での25mA定格を十分に下回りながら十分な輝度を提供し、より高温の環境に対する余裕を持たせます。カソードコモンピンはドライバのグランドに接続されます。設計者は、均一な輝度を確保するために、同じ輝度ビン（例：400-450 µcd）からのLTS-4301JRユニットを購買部門に指定します。ドライバICが制御を提供するため、電流制限抵抗は必要ありません。PCBレイアウトでは、ディスプレイピン用の穴を推奨の0.9 mm径で配置します。

11. 動作原理の紹介

LTS-4301JRは、半導体P-N接合のエレクトロルミネッセンス原理に基づいています。ダイオードのオン電圧（≈2.0-2.6V）を超える順方向バイアス電圧が印加されると、n型AlInGaP領域からの電子が活性層でp型領域からの正孔と再結合します。この再結合イベントは、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、これが直接発光の波長（色）に対応します—この場合は631-639 nm付近の赤色光です。透明なGaAs基板は、この生成された光の多くが外部に逃げることを可能にし、外部効率を向上させます。'7'の形の各セグメントには、これらの微小なLEDチップが1つ以上並列に接続されています。

12. 技術トレンドと背景

AlInGaP LED技術は、GaAsPのような初期の赤色LED材料に対する大きな進歩を表しています。これは優れた発光効率、つまり電気ワット入力あたりのより多くの光出力、およびより良い温度安定性を提供します。表示部品のトレンドは、より高い効率、より低い消費電力、およびより大きな統合に向かっています。LTS-4301JRのような個別の7セグメントディスプレイは、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重要ですが、多くの新しい設計は、グラフィックの柔軟性のために統合ドットマトリックスLEDディスプレイやOLEDに移行しています。しかし、コスト、輝度、信頼性が最も重要である専用の数値表示においては、単桁AlInGaPディスプレイは引き続き好ましく、技術的に成熟したソリューションです。

AlInGaP LED technology represents a significant advancement over earlier red LED materials like GaAsP. It provides superior luminous efficacy, meaning more light output per electrical watt input, and better temperature stability. The trend in display components is towards higher efficiency, lower power consumption, and greater integration. While discrete 7-segment displays like the LTS-4301JR remain vital for specific applications requiring simplicity, robustness, and direct visibility, many new designs are migrating towards integrated dot-matrix LED displays or OLEDs for graphical flexibility. However, for dedicated numeric readouts where cost, brightness, and reliability are paramount, single-digit AlInGaP displays continue to be a preferred and technologically mature solution.