LTC-561JG LEDディスプレイ データシート - 0.56インチ桁高 - AlInGaPグリーン - 順電圧2.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTC-561JGは、高性能・低消費電力の3桁7セグメント表示モジュールです。主な用途は、測定器、産業用制御盤、計器、民生電子機器など、明瞭で明るい数値表示を必要とするデバイスです。本デバイスの最大の利点は、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、従来材料と比較して優れた発光効率と色純度を実現しています。

本ディスプレイは桁高0.56インチ（14.2 mm）を特徴とし、優れた視認性を提供します。マルチプレックス・コモンアノード構成で設計されており、マイクロコントローラやディスプレイドライバとのインターフェース時に駆動回路を簡素化します。重要な設計目標は、極めて低い駆動電流での優れた性能達成であり、バッテリー駆動や省エネルギーが求められるアプリケーションに適しています。セグメントは連続的で均一であり、デバイスは発光強度で選別され、製造ロット間の一貫性が確保されています。

2. 技術仕様の詳細

2.1 測光・光学特性

光学性能は本ディスプレイの機能の中心です。セグメントあたり標準試験電流1mAにおいて、平均発光強度（Iv）の代表値は577 µcd、最小規定値は200 µcdです。これにより、ほとんどの室内照明条件下で十分な明るさが保証されます。発光特性は、ピーク波長（λp）571 nm、主波長（λd）572 nmであり、可視スペクトルの純粋な緑色領域に位置します。スペクトル半値幅（Δλ）は15 nmで、比較的狭く明確な色出力を示しています。

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。絶対最大定格は安全動作の限界を示します：セグメントあたり最大消費電力70 mW、ピーク順電流60 mA（デューティ比1/10のパルス条件下）、25°Cにおける連続順電流25 mA（この温度以上では0.33 mA/°Cで線形に低下）。セグメントあたりの最大逆電圧は5Vです。

標準動作条件（Ta=25°C）下では、駆動電流20mAにおけるセグメントあたりの順方向電圧（Vf）は2.6Vです。データシートで強調されている重要な特長は、デバイスの優れた低電流特性です。セグメントあたり1mAという低い駆動電流でも良好に動作するよう試験・選別されており、システム全体の消費電力を大幅に削減します。逆電流（Ir）は、完全な5V逆バイアス時に最大100 µAと規定されています。

2.3 熱・環境仕様

本デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+105°C、保管温度範囲も同様です。この広い範囲により、産業用冷凍庫から熱源付近の機器まで、過酷な環境での使用に適しています。データシートには特定のはんだ付けガイダンスも記載されています：部品は、実装面から1/16インチ（約1.6 mm）下の温度が260°Cを3秒間超えない条件下で、波はんだ付けまたはリフローはんだ付けが可能です。この情報は、LEDチップや樹脂パッケージへの熱ダメージを防ぐためのPCB実装において重要です。

3. ビニング・マッチングシステム

LTC-561JGは発光強度で選別されています。これは、ユニットが標準試験条件（通常1mA）で測定された光出力に基づいてビンに分類されることを意味します。このビニングプロセスにより、設計者は一貫した輝度レベルのディスプレイを受け取ることができ、複数桁のディスプレイや複数ユニットを並べて使用する製品において極めて重要です。データシートでは、発光強度マッチング比（同様の点灯面積に対して）が最大2:1と規定されています。この比率は、単一デバイス内のセグメント間で許容される輝度のばらつきを定義し、表示される数字全体の視覚的な均一性を保証します。

4. 性能曲線分析

具体的なグラフは提供されたテキストには詳細に記載されていませんが、このようなデバイスの典型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）：この曲線は、LEDを流れる電流と両端の電圧の非線形関係を示します。電流制限回路の設計に不可欠です。
• 発光強度 vs. 順電流：このグラフは、駆動電流の増加に伴う輝度の上昇を示します。一般的に準線形であり、非常に高い電流では効率が低下することを意味します。
• 発光強度 vs. 周囲温度：この曲線は、光出力の熱的低下を示します。温度が上昇すると、発光効率は一般的に低下します。
• スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、571-572 nm付近に狭いピークを示します。

これらの曲線により、エンジニアは特定のアプリケーションに対して、輝度、消費電力、デバイスの寿命のバランスを取りながら駆動条件を最適化できます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

パッケージは標準的なスルーホールタイプです。すべての重要な寸法はミリメートルで提供されています。ほとんどの寸法の公差は±0.25 mmで、標準的なPCBレイアウトやソケットとの互換性を確保しています。特に、ピン先端シフト公差が+0.4 mmであることが記載されており、自動挿入装置にとって重要です。

5.2 ピン配置と内部回路

本デバイスは12ピン構成です。内部回路図は、マルチプレックス・コモンアノードディスプレイであることを示しています。3桁の数字はセグメントカソードを共有し、各桁には独自のコモンアノードピンがあります（それぞれ桁1、2、3に対してピン12、9、8）。これにより、マイクロコントローラはアノードをオンにし、適切なセグメントカソードピンを通じて電流をシンクすることで、一度に1桁ずつ点灯させることができます。ピン接続は以下の通りです：1:E, 2:D, 3:DP（小数点）, 4:C, 5:G, 6:NC（無接続）, 7:B, 8:アノード桁3, 9:アノード桁2, 10:F, 11:A, 12:アノード桁1。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

熱仕様で述べたように、許容される最大はんだ付け温度は、実装面から1.6mm下で測定して260°C、3秒間です。樹脂パッケージの変形や内部ワイヤボンドの破損を防ぐため、これを遵守することが極めて重要です。リフローはんだ付けの場合は、ピーク温度260°C未満、液相線以上の時間が制限されたプロファイルが推奨されます。手はんだ付けの場合は、接触時間を最小限に抑えた温度制御付きはんだごてを使用する必要があります。デバイスは使用時まで元の防湿バッグに保管し、リフロー中のポップコーン現象を引き起こす可能性のある湿気の吸収を防ぐべきです。

7. アプリケーション提案

7.1 典型的なアプリケーション回路

マルチプレックス・コモンアノード設計には駆動回路が必要です。これは通常、十分なI/Oピンを備えたマイクロコントローラまたは専用のLEDディスプレイドライバIC（MAX7219やTM1637など）を使用します。ドライバは、各桁のアノードを（トランジスタスイッチを介して）順次有効にしながら、その桁で点灯すべきセグメントのパターンを出力します。各セグメントカソードラインに直列に電流制限抵抗が必要です（またはドライバICに内蔵）。この抵抗値は、所望のセグメント電流とLEDの順方向電圧に基づいて計算されます。例えば、5V電源で所望電流5mAの場合：R = (Vcc - Vf) / I = (5V - 2.6V) / 0.005A = 480Ω（470Ωの標準抵抗が使用されます）。

7.2 設計上の考慮事項

• リフレッシュレート：マルチプレックス時には、目に見えるちらつきを避けるために、リフレッシュレートを十分に高く（通常>60 Hz）する必要があります。
• 電流制限：常に電流制限抵抗を使用してください。マイクロコントローラのピンから直接LEDを駆動すると、LEDとマイクロコントローラの両方を損傷する可能性があります。
• 電源シーケンス：逆電圧の印加や絶対最大定格の超過を避けてください。
• 視野角：広い視野角は有益ですが、ユーザーの典型的な視線に対する取り付け位置は依然として考慮すべきです。

8. 技術比較と利点

LTC-561JGの主な差別化要因は、緑色発光にAlInGaP技術を採用している点です。GaP（リン化ガリウム）などの旧来技術と比較して、AlInGaPは発光効率が大幅に高く、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輝度を実現します。低電力要件とセグメントあたり1mAまで動作可能な能力は、この材料の利点に直接起因しています。さらに、グレーフェイスとホワイトセグメント構造によりコントラスト比が向上し、点灯した緑色セグメントが背景に対してより明確に際立ち、特に周囲光が強い条件下で効果的です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 表示が見えるために必要な最小電流は？

A: 本デバイスはセグメントあたり1mAまで特性評価されており、視認可能な出力（最小200 µcd）が得られます。超低電力アプリケーションでは、1-2mA範囲の電流が使用可能です。

Q: 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: はい。代表的な順方向電圧は2.6Vです。3.3V電源では、電流制限抵抗にかかる電圧は0.7Vであり、低～中電流（例：5-10mA）での安定した電流調整には十分です。

Q: 無接続ピン（ピン6）があるのはなぜですか？

A: これは、異なる製品バリアント（小数点の有無、異なる色など）間で標準的なピン数とフットプリントを維持するために、ディスプレイパッケージで一般的です。機械的安定性を提供しますが、電気的には接続しないでください。

Q: 3桁すべてで均一な輝度を実現するにはどうすればよいですか？

A: マルチプレックス動作では、各桁のオン時間（デューティ比）が等しくなるようにしてください。また、発光強度のビニング情報を活用してください。サプライヤーに厳しいビンを指定することも有効です。

10. 設計・使用事例

シナリオ：携帯型マルチメータ表示

設計者が携帯型デジタルマルチメータを作成しています。主な要件は、バッテリー駆動（9V）、屋内外での明瞭な視認性、バッテリー寿命延長のための低消費電力です。LTC-561JGは理想的な候補です。設計者は各セグメントを2mAで駆動することを選択します。9Vバッテリーから駆動されるマルチプレックスドライバIC（ロジック用に5Vに降圧）を使用すると、すべて点灯した888表示の平均消費電流を計算できます。3桁×7セグメント=21セグメント点灯ですが、マルチプレックスにより一度に点灯するのは1桁のみです。桁あたりのピーク電流は7セグメント×2mA=14mAです。デューティ比1/3では、平均電流は約4.7mAです。ドライバの静止電流を加えても合計は10mAをはるかに下回り、標準9Vバッテリーで数百時間の動作が可能です。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。

11. 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。ダイオードのオン電圧（このAlInGaPデバイスでは約2.05V）を超える順方向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で再結合します。AlInGaPでは、この再結合により主に緑色波長範囲（約572 nm）の光子としてエネルギーが放出されます。7つのセグメント（AからG）と小数点（DP）のそれぞれには、これらのLEDチップが1つ以上含まれています。コモンアノード構成では、特定の桁のLEDのすべてのアノードが内部で接続されています。セグメントを点灯させるには、そのカソードを低電圧（抵抗を介してグランド）に接続し、その桁のコモンアノードを正の電源電圧に接続します。

12. 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依然として広く普及していますが、基礎となるLED技術は進化を続けています。AlInGaPは、赤、オレンジ、アンバー、緑色LEDのための成熟した高効率材料システムです。現在のディスプレイ技術のトレンドには、オールシリコンベースのマイクロLEDへの移行やさらなる小型化が含まれます。しかし、スルーホールの中型桁表示に関しては、AlInGaPは性能、信頼性、コストの優れたバランスを提供します。すべての電子デバイスにおける低消費電力化のトレンドは、本ディスプレイの極低電流動作能力と完全に一致しています。さらに、データシートに記載されているRoHS準拠（鉛フリーパッケージ）は、環境に配慮した製造プロセスへの業界全体の動きを反映しています。