LTS-360JD LEDディスプレイ データシート - 0.36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-360JDは、明確で明る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な1桁7セグメント表示モジュールです。その主な機能は、コンパクトなフォームファクタで高い視認性を持つデジタル文字を提供することです。このデバイスの核心的な利点は、LED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いる点にあります。この技術は、高い発光効率でハイパーレッド色を生成するために特別に設計されています。これにより、信頼性と視認性が最も重要である産業用計器、民生用家電、自動車ダッシュボード（補助表示）、試験・測定機器、POS端末など、幅広いターゲット市場に適しています。

2. 詳細技術パラメータ分析

このセクションでは、データシートに記載されている主要なパラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

2.1 測光・光学特性

測光性能は、ディスプレイの機能性の中心です。平均光度（Iv）は、標準試験電流1mAにおいて、最小200 µcdから最大650 µcdで規定されています。この範囲は、デバイスが輝度でカテゴライズされており、設計者が一貫した出力を持つユニットを選択できることを示しています。主波長（λd）は639 nm、ピーク発光波長（λp）は650 nmで、いずれもIF=20mAで測定されます。これにより、深く鮮やかな赤色であるハイパーレッド色が定義されます。スペクトル半値幅（Δλ）が20 nmであることは、比較的狭い発光スペクトルを示しており、色純度に寄与します。光度マッチング比が最大2:1であることは、単一ユニット内の最も明るいセグメントと最も暗いセグメントの輝度差が、均一な外観のために許容範囲内に収まることを保証します。

2.2 電気的特性

電気的仕様は、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。セグメントごとの順方向電圧（VF）は、IF=20mAにおいて、代表値が2.6V、最大値が2.6Vです。これは、定電流抵抗ネットワークを設計する上で重要なパラメータです。セグメントごとの連続順方向電流は、25°Cで最大25 mAと定格されており、減衰率は0.33 mA/°Cです。これは、周囲温度が25°Cを超えて上昇すると、過熱を防ぐために許容される連続電流が減少することを意味します。ピーク順方向電流は、特定の条件下（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）で最大90 mAまでパルス駆動できます。これは、多重化方式でより高い知覚輝度を実現するのに役立ちます。逆電圧（VR）定格が5Vと比較的低いため、誤った逆バイアスを避けるための適切な回路設計が必要です。

2.3 熱特性および絶対最大定格

これらの定格は、安全な動作の境界を定義し、絶対に超えてはなりません。セグメントごとの消費電力は70 mWです。動作および保管温度範囲は-35°Cから+85°Cで、空調されていない環境での使用にも耐える堅牢性を示しています。はんだ付け温度の仕様（実装面から1/16インチ下で260°C、3秒間）は、内部のLEDチップやプラスチックパッケージを損傷することなくリフローはんだ付けプロセスを導く上で極めて重要です。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、本デバイスが光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、標準試験条件（IF=1mA）で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。ビンの範囲は、最小200 µcdから最大650 µcdである可能性が高いです。製品内の複数のディスプレイで一貫した輝度を必要とする設計者は、同じ強度ビンからユニットを指定または選択する必要があります。データシートは波長や順方向電圧の個別のビンを指定していません。これは、この製品ラインではそれらのパラメータの製造管理がより厳密であるか、変動がそれほど重要でないことを示唆しています。

4. 性能曲線分析

提供されたデータシートの抜粋には代表的な特性曲線が言及されていますが、具体的なグラフは本文に含まれていません。通常、このような曲線には以下が含まれます：

• 相対光度 vs. 順方向電流（I-V曲線）：このグラフは、光出力が電流とともに（通常は準線形で）増加する様子を示し、高電流での効率低下を強調します。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流：ダイオードの指数関数的なI-V関係を示し、異なる駆動電流での電圧要件を理解するのに重要です。
• 相対光度 vs. 周囲温度：この曲線は非常に重要で、接合温度の上昇に伴う光出力の低下を示します。これは電流の減衰仕様に直接関連します。
• スペクトル分布：波長全体にわたる発光強度を示すプロットで、指定された20 nmの半値幅で650 nmを中心としています。

これらの曲線は高度な設計に不可欠であり、エンジニアが非標準条件下での性能をモデル化し、効率と寿命のために駆動回路を最適化することを可能にします。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

LTS-360JDは、標準的なLEDディスプレイパッケージを採用しています。主要な機械的仕様は、桁高が0.36インチ（9.1 mm）であることです。パッケージはグレーの面に白いセグメントを持ち、LEDがオフのときのコントラストを高め、点灯時には発光を拡散させてセグメントの外観を均一にします。デバイスは10ピンのシングルロー構成を採用しています。詳細な寸法図には通常、全体の幅、高さ、奥行き、セグメント寸法、ピン間隔（おそらく標準の0.1インチまたはメートル法相当）、右側の小数点の位置が示されます。特に指定がない限り、公差は±0.25 mmと記載されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

信頼性を確保するためには、はんだ付けプロファイルの遵守が必須です。指定された条件は260°C、3秒間で、パッケージの実装面から1/16インチ（約1.6 mm）下の点で測定されます。これは標準的な鉛フリーリフロープロファイルです。設計者は、PCBリフローオーブンのプロファイルがこの要件に適合していることを確認する必要があります。はんだごてによる手はんだ付けは、局所的な過熱を避けるために、迅速かつ温度を制御して行うべきです。デバイスは使用前に乾燥した静電気防止環境で保管する必要があります。はんだ付け後は、プラスチックパッケージ材料と適合性のある溶剤を使用して洗浄してください。

7. 梱包および発注情報

型番はLTS-360JDです。このような個別LED部品の標準梱包は、自動組立用の静電気防止テープ・リール、またはチューブが一般的です。リールまたはチューブあたりの具体的な数量は、別途梱包仕様書で定義されます。説明表のRt. Hand Decimalの注記は、デバイスが桁の右側に小数点を含むことを確認しています。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• デジタルマルチメータおよび卓上計器：測定値の明確で明るい表示を提供します。
• 家電制御パネル：オーブン、電子レンジ、洗濯機などのタイマーカウント、温度設定、動作モードを表示します。
• 産業用制御システム：機械のHMI上で設定値、カウンタ、エラーコードを表示します。
• 自動車用アフターマーケットディスプレイ：高い視認性が必要な補助計器（電圧計、タコメータ）に使用されます。
• ゲーム機器および自動販売機：スコア、クレジット、選択番号を表示します。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：所望の順方向電流を設定するために、各カソードピン（またはコモンアノード）に外部抵抗が必要です。抵抗値は R = (電源電圧 - VF) / IF で計算します。
• 多重化：複数の桁を制御するには、多重化駆動方式が一般的です。これはピーク電流定格を使用します。時間平均電流が連続電流定格を遵守していることを確認してください。
• 視野角：広い視野角は有益ですが、ユーザーの視線に対する実装方向を考慮してください。
• ESD保護：明示されていませんが、組立時にはLEDに対する標準的なESD取り扱い予防策を遵守する必要があります。

9. 技術比較および差別化

LTS-360JDの主な差別化された利点は、ハイパーレッド発光のために不透明なGaAs基板上のAlInGaPを使用している点です。従来の標準GaAsP（ガリウムヒ素リン）赤色LED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高い輝度、またはより低い電力で同等の輝度を実現します。また、温度や時間に対する優れた色飽和度と安定性も提供します。フィルター付き白色LEDと比較すると、駆動回路がよりシンプル（蛍光体不要）で、潜在的に寿命が長くなります。0.36インチの桁高は、ミニチュアSMD 7セグメントディスプレイよりも大きく、大型のパネルマウント桁よりも小さい中程度のサイズカテゴリーに位置し、視認性と基板スペースの間の良好なバランスを提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このディスプレイを5V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: できません。代表的な順方向電圧は2.6Vであり、マイクロコントローラのピンは電圧降下を起こしながら安全に20mAを供給することはできません。定電流抵抗と、おそらく電流を処理するためのトランジスタまたはドライバICを使用する必要があります。

Q: 2つのコモンアノードピン（ピン1とピン6）がある目的は何ですか？

A: 2つのアノードピンは内部で接続されています。この設計は機械的な対称性を提供し、共通電源接続のためのPCBトレース配線を簡素化し、電流をより均等に分散させて信頼性を向上させる可能性があります。

Q: 異なる輝度レベルを実現するにはどうすればよいですか？

A: 輝度は、順方向電流を（最大定格内で）変化させるか、より一般的かつ効率的には、駆動信号にパルス幅変調（PWM）を使用することで制御できます。これはLEDを高速でオン/オフし、平均光出力を制御します。

Q: 小数点は常に点灯しますか？

A: いいえ。小数点は独自のカソード（ピン7）を持つ独立したLEDセグメントです。セグメントA-Gと同様に、独立して制御されます。

11. 実践的な設計および使用例

マイクロコントローラと4つのLTS-360JDディスプレイを使用して、簡単なデジタルカウンタを設計することを考えてみましょう。マイクロコントローラには、各桁の各セグメントを静的に駆動するのに十分なI/Oピンがありません（4桁 * 8セグメント = 32ライン）。したがって、多重化設計が採用されます。4つのコモンアノードピン（桁ごとに1つ）は、PNPトランジスタ（より高い電流を供給するため）を介して4つのマイクロコントローラピンに接続されます。すべての対応するセグメントカソード（例：すべてのAセグメント）はまとめられ、定電流抵抗ネットワークを介してマイクロコントローラポートに接続されます。マイクロコントローラは、各桁のセグメントパターンを出力しながら、一度に1桁ずつ有効にすることを高速で繰り返します。残像効果により、すべての桁が連続して点灯しているように見えます。短いオン時間中のセグメントごとのピーク電流は、良好な平均輝度を達成するために高く（例：60mA）することができますが、平均電流は25mAの連続定格を下回ったままです。

12. 技術原理の紹介

LTS-360JDは、固体発光技術に基づいています。コアの発光要素はAlInGaP半導体チップです。ダイオードの閾値を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域に注入されます。それらの再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。結晶格子中のアルミニウム、インジウム、ガリウム、リン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）を決定します。この場合は約650 nmのハイパーレッドです。不透明なGaAs基板は下方に発光する光を吸収し、内部反射を減らすことでコントラストを向上させます。グレーの面と白いセグメントマスクは、環境光を吸収し、発光した赤色光を視聴者に向かって効率的に散乱させることで、さらにコントラストを高めます。

13. 技術トレンドと背景

LTS-360JDのような個別の7セグメントLEDディスプレイは、シンプルさ、堅牢性、高い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非常に重要ですが、ディスプレイ技術におけるより広範なトレンドは明らかです。アルファベットやグラフィカルな出力を必要とするアプリケーションでは、より大きな柔軟性を提供する統合ドットマトリックスLEDディスプレイやOLEDへの一般的な移行があります。数値のみの表示では、自動組立を容易にし、製品の厚さを減らすために、表面実装（SMD）7セグメントLEDがより一般的になっています。しかし、LTS-360JDのようなスルーホールディスプレイは、試作、修理の容易さ、高振動がかかるアプリケーション、またはスルーホール接続が機械的に堅牢であると見なされるアプリケーションで利点を維持しています。基礎となるAlInGaP技術は、効率と信頼性のために最適化され続けており、このようなデバイスが現代の性能と寿命の期待に応えることを保証しています。