LTS-5003AJD LEDディスプレイ データシート - 0.56インチ桁高 - AlInGaP赤色 - 順電圧2.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTS-5003AJD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、1桁の7セグメント英数字ディスプレイです。その主な機能は、デジタルデータに対して高度に視認性の高い視覚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、先進的なアルミニウム・インジウム・ガリウム・リン化物（AlInGaP）発光ダイオード（LED）チップ技術を採用している点にあります。この材料システムは高効率な赤色光を生成することで知られており、ディスプレイの主要な利点である高輝度、優れたコントラスト、卓越した文字表示品質に直接寄与しています。本デバイスは輝度でカテゴライズされており、製造ロット間で一貫した明るさレベルを保証します。ターゲット市場は、産業用制御パネル、試験・測定機器、民生用家電製品、信頼性の高い低消費電力の数値インジケータが必要なあらゆる組込みシステムを含みます。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 測光・光学特性

光学性能はディスプレイの機能性の中核です。順電流（IF）10mAという標準試験条件下では、平均光度（Iv）は最小320 µcdから代表的最大値700 µcdの範囲にあります。この高輝度はAlInGaPチップの効率性の直接的な結果です。色特性は特定の波長で定義されます：ピーク発光波長（λp）は代表値で656ナノメートル（nm）、主波長（λd）は640 nmであり、可視スペクトルの赤色領域に確実に位置します。スペクトル線半値幅（Δλ）は22 nmであり、比較的純粋な色発光を示しています。複数セグメント間の均一性に関する重要なパラメータは光度マッチング比であり、IF=10mA時のセグメント間で最大2:1と規定されており、桁全体にわたるバランスの取れた照明を保証します。

2.2 電気的特性

電気的パラメータは動作限界と電力要件を定義します。絶対最大定格は厳格な限界を設定します：セグメントあたりの連続順電流は25 mAで、25°C以上では0.33 mA/°Cのデレーティング係数が適用されます。パルス動作（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）におけるピーク順電流は90 mAに達することができます。セグメントあたりの最大逆電圧は5Vです。通常動作条件（IF=20mA）下では、セグメントあたりの順方向電圧（VF）は代表値で2.1Vから2.6Vの範囲です。逆電流（IR）はVR=5V時に最大100 µAです。セグメントあたりの電力損失は70 mWを超えてはなりません。

2.3 熱・環境仕様

本デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+85°Cと定格されており、保管温度範囲も同様です。この広い範囲により、様々な環境条件に適しています。はんだ付け温度仕様は組立において重要です：デバイスは、実装面から1/16インチ（約1.59 mm）下の地点で260°C、3秒間耐えることができ、これはウェーブはんだ付けやリフローはんだ付けプロセスの標準的な基準です。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、デバイスが輝度でカテゴライズされていると示しています。これは、固定電流（おそらく10mA）での測定光出力に基づくビニングシステムを意味します。この文書では特定のビンコードは詳細に記載されていませんが、このようなシステムにより、顧客は一貫性があり予測可能な輝度レベルのディスプレイを受け取ることが保証されます。設計者は、アプリケーションのコントラスト要件に適したビンを選択でき、より高輝度のビンは通常、周囲光が強い条件下で使用されます。

4. 性能曲線分析

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おり、詳細な設計作業には不可欠です。本文中に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代表的な曲線には以下が含まれます：順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）：これは電流と電圧の非線形関係を示し、電流制限回路の設計に重要です。光度 vs. 順電流（I-L曲線）：これは光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、輝度と消費電力のトレードオフを最適化するのに役立ちます。光度 vs. 周囲温度：この曲線は、温度上昇に伴い光出力がどのように減少するかを示し、高温で動作する設計にとって重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

本デバイスは、標準的な10ピン1桁7セグメントディスプレイパッケージを採用しています。桁の高さは0.56インチ（14.22 mm）です。パッケージ寸法図（本文中では参照のみで詳細はなし）は重要な機械的データを提供します。デバイスは灰色の面に白色のセグメントを備えており、非点灯領域からの周囲光の反射を減らすことでコントラストを向上させています。ピン接続は明確に定義されています：ピン3と8は共通カソードであり、ピン1、2、4、5、6、7、9、10はそれぞれセグメントE、D、C、小数点、B、A、F、Gのアノードです。内部回路図は共通カソード構成を確認しており、すべてのLEDセグメントのカソードが内部で接続されています。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

はんだ付け温度の絶対最大定格を遵守することが最も重要です。実装面から1/16インチ下で測定した260°C、3秒という仕様は、LEDチップとエポキシパッケージへの熱損傷を防ぐために設計されています。リフローはんだ付けでは、この限界内に収まるプロファイルを使用する必要があります。LEDは一般的に静電気放電（ESD）に弱いため、明示されていなくても、ESDに敏感なデバイスを扱う際の標準的な注意事項を守るべきです。保管は、指定された-35°Cから+85°Cの範囲内で、低湿度環境で行ってください。

7. パッケージング・発注情報

主要な発注コードはLTS-5003AJDです。部品番号表のRt. Hand Decimalという記述は、このバージョンが右側小数点を含むことを示唆しています。パッケージの詳細（チューブ、トレイ、リール）と数量はこの抜粋では詳細に記載されていません。Spec No.: DS30-2001-364およびBNS-OD-FC001/A4は内部文書管理番号です。

8. アプリケーション提案

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、1桁の数値が必要なあらゆるデバイスに最適です。一般的なアプリケーションには以下が含まれます：デジタルマルチメータ、周波数カウンタ、時計表示（秒や分用）、産業用タイマー制御、家電制御パネル（例：オーブン、電子レンジ）、チャンネル番号やエラーコードなどの単一パラメータを表示するステータスインジケータパネル。

8.2 設計上の考慮事項

電流制限：各セグメントは電流制限抵抗を介して駆動する必要があります。抵抗値は式 R = (Vcc - VF) / IF を用いて計算します。ここで、VFは順方向電圧（信頼性のために最大2.6Vを使用）、Vccは電源電圧、IFは所望の順電流（連続25 mAを超えない）です。駆動回路：共通カソードデバイスであるため、電流をシンク（共通カソードをLowに引き下げ）し、個々のセグメントアノードに電流をソースできるマイクロコントローラまたはデコーダICで駆動するのが最適です。複数桁のマルチプレクシングは一般的な技術ですが、これは1桁デバイスです。視野角：データシートは広い視野角を謳っており、軸外れ位置から見るパネルに有益です。

9. 技術比較

従来の標準GaAsPやGaP赤色LEDなどの技術と比較して、LTS-5003AJDのAlInGaP技術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。現代の代替品と比較した場合、その主な差別化要因は、特定の0.56インチ桁高、高効率赤色、および共通カソード構成です。より大きな桁、異なる色（例：緑、黄）、または共通アノード構成のディスプレイは、異なる設計ニーズに対応します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 2つの共通カソードピン（3と8）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、より良い電流分布と機械的安定性が得られ、PCBレイアウトの柔軟性が向上します。

Q: 5Vのマイクロコントローラピンから直接このディスプレイを駆動できますか？

A: いいえ。電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、5V電源、目標IF=20mA、VF(max)=2.6Vを使用する場合、抵抗値は (5V - 2.6V) / 0.02A = 120オームとなります。常にマイクロコントローラのピン電流供給能力を確認してください。

Q: 低電力要件は定量的にどういう意味ですか？

A: セグメントあたり10mA、VF=2.6Vという代表的な動作点では、セグメントあたりの電力は26 mWです。7つのセグメントすべて（小数点を含む）を点灯させると合計80mAを消費し、約208 mWを消費します。これは明るいディスプレイとしては比較的低電力です。

Q: 光度はどのように測定されますか？

A: 前述の通り、CIEの明所視感度曲線に近似したセンサとフィルタを用いて測定され、測定値が人間の明るさ知覚と相関することを保証します。

11. 実用的な使用例

モーター用の簡易デジタルタコメー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はセンサからのパルス周波数を測定します。この周波数値はRPMに変換されます。RPMの最も上位の1桁（例：千の桁）をLTS-5003AJDを使用して表示できます。マイクロコントローラは、その数字を形成するために点灯させるセグメント（A-G）を計算し、次に共通カソードをLowにし、対応するアノードピンを電流制限抵抗を介してHighに設定します。高輝度により、作業場環境での視認性が確保されます。

12. 動作原理

本デバイスは、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動作します。セグメントに（アノードが正、カソードが負となる）ダイオードのオン電圧を超える順電圧が印加されると、AlInGaP半導体材料の活性領域で電子と正孔が再結合します。この再結合によりエネルギーが光子の形で放出され、赤色光が生成されます。AlInGaPの特定の合金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。7つのセグメントは8の字形に配置された独立したLEDであり、これらのセグメントの異なる組み合わせを選択的に通電することにより、0から9までのすべての数字を形成できます。

13. 技術トレンド

7セグメントディスプレイは数値表示において堅牢でコスト効率の高いソリューションであり続けていますが、ディスプレイ技術全般のトレンドは、より高い集積度と柔軟性に向かっています。統合コントローラ（I2C、SPI）を備えた多桁モジュールがより一般的になりつつあり、マイクロコントローラのピン数とソフトウェアのオーバーヘッドを削減しています。さらに、ドットマトリクスディスプレイやOLEDは、同様のサイズのパッケージで英数字およびグラフィカルな機能を提供します。しかしながら、単純で明るく、信頼性が高く、電力効率の良い数値桁のみを必要とするアプリケーションでは、LTS-5003AJDのような個別の7セグメントLED、特にAlInGaPのような高効率材料を使用したものは、そのシンプルさ、耐久性、様々な照明条件下での優れたコントラストにより、関連性のある最適な選択肢であり続けています。