LTS-4801KF LEDディスプレイ データシート - 0.4インチ 桁高 - 黄橙色 - 順電圧2.6V - 消費電力70mW - 技術文書

1. 製品概要

LTS-4801KF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、コンパクトで高性能な単桁7セグメントディスプレイです。その主な機能は、電子機器において視覚的な数値出力を提供することです。このデバイスの核心的な利点は、従来の材料と比較して優れた輝度と効率を提供する先進的なAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）LEDチップ技術を採用している点にあります。ターゲット市場には、産業用制御パネル、計測器、試験装置、民生電子機器、および信頼性が高く読みやすい数値表示を必要とするあらゆる組み込みシステムが含まれます。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 測光・光学特性

光学性能は、このディスプレイの機能性の中心です。標準試験電流20mAにおいて、平均光度（Iv）の代表値は44,000 µcd（マイクロカンデラ）で、最小規定値は27,520 µcdです。この高い輝度は優れた視認性を保証します。発光は黄橙色スペクトルです。ピーク発光波長（λp）の代表値は611 nm、主波長（λd）の代表値は605 nmです。スペクトル線半値幅（Δλ）は約17 nmであり、比較的純粋で飽和した色出力を示しています。このディスプレイは、灰色の面と白色のセグメントを特徴としており、様々な照明条件下での読みやすさを向上させる高いコントラスト比に貢献しています。

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限界と条件を定義します。絶対最大定格は設計上極めて重要です：

• セグメントあたりの消費電力：最大70 mW。
• セグメントあたりのピーク順電流：最大60 mA（パルス条件：1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）。
• セグメントあたりの連続順電流：25°Cにおいて最大25 mA。この定格は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.28 mA/°Cで直線的に低下します。
• セグメントあたりの逆電圧：最大5 V。
• セグメントあたりの順電圧（Vf）：代表値2.6V、IF=20mA時における範囲は2.05Vから2.6V。
• セグメントあたりの逆電流（Ir）：VR=5V時、最大100 µA。

セグメント間の光度マッチング比（同様の点灯面積に対して）は最大2:1と規定されており、桁全体で均一な輝度を保証します。

2.3 熱・環境仕様

このデバイスの動作温度範囲は-35°Cから+105°C、保管温度範囲は-35°Cから+105°Cです。この広い範囲により、過酷な環境での使用に適しています。連続順電流の低下率は、過熱を防止し長期信頼性を確保するための直接的な熱的考慮事項です。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、デバイスが光度で分類されていることを示しています。これは、測定された光出力に基づいてユニットが選別・販売されるビニングシステムを意味します。通常、ビンは光度の範囲（例：ビンA: 27,520-35,000 µcd、ビンB: 35,001-44,000 µcd）で定義されます。これにより、設計者はアプリケーションの特定の輝度要件を満たす部品を選択でき、生産ロットの一貫性を確保できます。波長については明示的に詳細が記載されていませんが、色の一貫性を維持するために主波長またはピーク波長についても同様の分類が一般的です。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフデータ（代表的な電気/光学特性曲線）が参照されていますが、このようなデータシートに含まれる曲線は、単一点の仕様を超えたデバイスの動作を理解するために極めて重要です。これらには通常、以下が含まれます：

• 相対光度 vs. 順電流（I-V曲線）：電流の増加に伴う光出力の増加を示し、所望の輝度と効率を得るための駆動電流の最適化に役立ちます。
• 順電圧 vs. 順電流：電流制限回路の設計に不可欠です。
• 相対光度 vs. 周囲温度：温度上昇に伴う輝度の低下を示し、高温または高出力アプリケーションにおいて重要です。
• スペクトル分布：異なる波長にわたって放出される光の強度を示すグラフで、黄橙色の特性を確認します。

設計者は、これらの曲線を使用して非標準条件（異なる電流、温度）下での性能を予測し、製品の動作寿命全体を通じて表示部が視認性要件を満たすことを確認する必要があります。

5. 機械的・パッケージ情報

LTS-4801KFは、標準的な10ピン単列構成のスルーホール部品です。桁高は0.4インチ（10.16mm）です。パッケージ寸法図には、すべての重要な機械的寸法が記載されています。主要な公差には、ほとんどの寸法で±0.25mm（0.01"）、ピン先端シフト公差+0.4mmが含まれます。ピン接続図は、正しいPCBレイアウトのために不可欠です：

• ピン1: カソード G
• ピン2: カソード F
• ピン3: コモンアノード
• ピン4: カソード E
• ピン5: カソード D
• ピン6: カソード D.P.（小数点）
• ピン7: カソード C
• ピン8: コモンアノード
• ピン9: カソード B
• ピン10: カソード A

このデバイスはコモンアノード構成を使用しており、すべてのLEDセグメントのアノードが内部で共通ピン（3と8）に接続されていることを意味します。セグメントを点灯させるには、対応するカソードピンをロー（グランドに接続）に駆動し、コモンアノードを電流制限抵抗を介して正電圧に保持する必要があります。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

データシートは、組立中の損傷を防ぐためのはんだ付け条件を規定しています：部品は、シーティングプレーンから1/16インチ（約1.6mm）下のはんだ温度が260°Cを3秒間超えない条件で、フローまたは手はんだ付けが可能です。あるいは、組立中のユニット自体の温度がその最大定格温度を超えてはなりません。現代の組立では、リフローはんだ付けを使用する場合、同様の熱限界を持つスルーホール部品に適したプロファイルを使用する必要があります。これはRoHS（有害物質の使用制限）指令に準拠した鉛フリーパッケージです。保管および組立中は、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. 梱包・発注情報

品番はLTS-4801KFです。"KF"サフィックスは、特定のパッケージまたは端子仕上げの詳細を示している可能性があります。提供された抜粋では正確な梱包詳細（リール、チューブ、トレイ）と数量は指定されていませんが、このようなディスプレイの典型的な梱包は、静電気防止チューブまたはトレイです。データシートの改訂版はCで、有効日は2010年6月24日であり、現在の仕様については確認する必要があります。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 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、単一の数値桁を必要とするあらゆるデバイスに理想的です。一般的なアプリケーションには、電圧、電流、または温度用のパネルメーター、デジタル時計およびタイマー、スコアボード、家電制御（オーブン、電子レンジ）、自動車ダッシュボードインジケーター（例：ギアポジション）、産業機器の状態表示などが含まれます。

8.2 設計上の考慮点

• 電流制限：各コモンアノード接続には、外部の電流制限抵抗が必須です。抵抗値は、R = (電源電圧 - Vf) / If の式で計算されます。ここで、Vfは順電圧（約2.6V）、Ifは所望の順電流（最大25mA連続）です。5V電源を使用する場合、R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120オームです。
• マルチプレクシング：同様の部品を使用する多桁ディスプレイの場合、マルチプレクシングを使用して、より少ないI/Oピンで複数の桁を制御できます。これはコモンアノードディスプレイであるため、マルチプレクシングでは、一度に1桁のコモンアノードを順次有効化（通電）し、その桁のセグメントデータをカソードラインに提示することを含みます。
• 視野角：広い視野角は、ディスプレイが軸外れ位置から見られる可能性のあるアプリケーションに有益です。
• 輝度制御：輝度は、順電流を（限界内で）変化させるか、駆動信号にパルス幅変調（PWM）を使用することで調整できます。

9. 技術比較と差別化

LTS-4801KFの主な差別化要因は、AlInGaP技術の採用と特定の設計選択です。従来のGaAsPまたはGaP LEDディスプレイと比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ電流でより大きな輝度、またはより低い電力で同等の輝度を実現します。灰色の面と白色のセグメントの組み合わせは、高いコントラストのために最適化されています。その0.4インチの桁高は、より小さい（0.3"）ディスプレイとより大きい（0.5"、0.56"）ディスプレイの間の特定のニッチを埋めます。2つのコモンアノードピン（3と8）は設計の柔軟性を提供し、電流分布のバランスを取るのに役立ちます。

10. よくある質問（FAQ）

Q: コモンアノードとコモンカソードの違いは何ですか？

A: コモンアノードディスプレイでは、すべてのアノードが接続されています。共通ピンに正電圧を印加し、点灯させたいセグメントのカソードをグランドにします。コモンカソードディスプレイでは、すべてのカソードが接続されています。共通ピンをグランドにし、点灯させたいセグメントのアノードに正電圧を印加します。LTS-4801KFはコモンアノードタイプです。

Q: このディスプレイをマイクロコントローラのピンから直接駆動できますか？

A: いいえ。マイクロコントローラのピンは、通常、セグメントあたりに必要な20-25mA（および1つのコモンアノードで複数のセグメントが同時に点灯する場合はさらに多くの電流）を供給または吸収できません。適切な電流制限抵抗とともに、トランジスタアレイ（例：ULN2003）などの駆動回路を使用して、コモンアノードおよび場合によってはセグメントカソードをスイッチングする必要があります。

Q: 光度マッチング比 2:1とはどういう意味ですか？

A: 点灯している桁の中で最も暗いセグメントの輝度が、最も明るいセグメントの輝度の半分以上であることを意味します。これにより、表示される数字全体で視覚的な均一性が確保されます。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 最大連続電流（25mA/セグメント）および高い周囲温度での連続動作の場合、消費電力の低下率により、ヒートシンクとしてのPCBレイアウトを慎重に考慮する必要があります。より低い電流での、またはマルチプレクシングを使用したほとんどの典型的なアプリケーションでは、追加のヒートシンクは必要ありません。

11. 実用的なアプリケーション例

単一の桁（例：十の位）を表示するシンプルなデジタル温度計の設計を考えてみましょう。マイクロコントローラは温度センサーを読み取り、データを処理し、表示する数字（0-9）を決定します。MAX7219などの駆動ICまたは個別のトランジスタ回路が使用されます。マイクロコントローラは、BCD（2進化10進数）コードまたは直接セグメントマップをドライバに送信します。ドライバは、カソードピンA-GおよびD.P.に正しいロー信号を提供しながら、コモンアノードピンに電力を供給します。電流制限抵抗はコモンアノード接続と直列に配置されます。AlInGaPディスプレイの高輝度により、明るい部屋でも温度が読みやすくなります。

12. 技術原理の紹介

LTS-4801KFは、半導体エレクトロルミネセンスに基づいています。AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）材料は直接遷移型半導体です。順方向バイアス（アノードにカソードに対して正電圧を印加）されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。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、それが直接放出される光の波長（色）に対応します—この場合は黄橙色（約605-611 nm）です。不透明なGaAs基板は、迷光を吸収することでコントラストの向上に役立ちます。7つのセグメントは、個別のLEDチップまたはチップ配置であり、別々のカソードピンに配線されていますが、共通のアノード接続を共有しており、数値文字を形成するための独立した制御を可能にしています。

13. 技術トレンドと背景

7セグメントLEDディスプレイは、数値表示に対して堅牢でコスト効果の高いソリューションであり続けていますが、より広範な表示技術の状況は進化しています。トレンドには、自動組立のための表面実装デバイス（SMD）パッケージへの移行、高密度の多桁モジュール、およびドライバとコントローラのディスプレイパッケージへの統合が含まれます。有機LED（OLED）および高度な液晶ディスプレイ（LCD）技術は、消費電力、視野角、カスタマイズ性において異なるトレードオフを持つ代替手段を提供します。しかしながら、極端な信頼性、広い温度範囲での動作、高輝度、およびシンプルさを要求するアプリケーションでは、LTS-4801KFのような個別のLEDセグメントディスプレイが引き続き好ましい選択肢です。AlInGaPの使用は、従来のLED材料に対する進歩を表しており、より良い効率と色安定性を提供します。