LTC-5836KR-07 LEDディスプレイ データシート - 0.52インチ桁高 - スーパーレッド色 - 2.6V順電圧 - 70mW電力損失 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTC-5836KR-07は、高性能な3桁7セグメントLEDディスプレイモジュールです。主な機能は、様々な電子機器や計測器において、明確で明るい数値表示を提供することです。このデバイスの核心的な利点は、GaAs基板上に成長させた先進的なAS-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、赤色スペクトルにおいて優れた発光効率と色純度を実現しています。これにより、優れたセグメント均一性、高輝度、高コントラストが得られ、厳しい照明条件下でも表示が容易に読み取れます。デバイスはコモンアノード構成で設計されており、グレーの面に白いセグメントを備え、コントラストと視覚的魅力をさらに高めています。発光強度でビニングされており、ユニット間の性能の一貫性が保証されており、低消費電力、広視野角、長期信頼性が重要な産業用制御パネル、試験装置、民生用家電製品、自動車のダッシュボードなど、信頼性の高い固体数値表示を必要とするアプリケーションをターゲットとしています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 測光および光学的特性

光学的性能は、このディスプレイの機能性の中心です。標準テスト電流1mAにおいて、セグメントあたりの平均発光強度は最小320 µcdから代表値1050 µcdの範囲です。この高い輝度レベルにより、良好な視認性が確保されます。デバイスはスーパーレッド領域で発光し、20mA駆動時のピーク発光波長（λp）は639 nm、主波長（λd）は631 nmです。スペクトル線半値幅（Δλ）は20 nmで、比較的狭く純粋な色の発光を示しています。マルチセグメントディスプレイの重要なパラメータである発光強度マッチング比は、最大2:1と規定されています。これは、同一条件下で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2倍を超えないことを意味し、全ての桁とセグメントにわたって均一な外観を保証します。

2.2 電気的パラメータ

電気的特性は、動作境界と電力要件を定義します。セグメントあたりの順方向電圧（VF）は、順方向電流（IF）20mAを印加した場合、代表値2.6V、最大2.6Vです。逆方向電流（IR）は非常に低く、逆方向電圧（VR）5Vにおいて最大100 µAであり、良好なダイオード特性を示しています。絶対最大定格は動作限界を設定します：セグメントあたりの連続順方向電流は25°Cで25 mAであり、温度上昇に伴い0.28 mA/°Cで直線的に低下します。ピーク順方向電流は、パルス条件下（1 kHz、10%デューティサイクル）で90 mAに達することができます。セグメントあたりの最大電力損失は70 mWです。動作および保管温度範囲は-35°Cから+105°Cと規定されており、産業環境における堅牢性が強調されています。

2.3 熱的特性

熱抵抗パラメータが明示的に詳細化されていませんが、デバイスの熱管理はその低下率仕様によって示唆されています。25°Cからの連続順方向電流の直線的な低下率（0.28 mA/°C）は、熱設計に対する直接的な指示です。これらの定格に本質的に関連する最大接合温度を超えると、加速劣化や故障を引き起こす可能性があります。組み立て時の最大3秒間、260°Cの最大はんだ付け温度制限は、LEDチップやパッケージの完全性への損傷を防ぐためのもう一つの重要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、デバイスが発光強度でビニングされていると明記しています。これは品質管理および選別プロセスです。製造中、エピタキシャル成長とチップ処理のわずかなばらつきにより、個々のLEDセグメントの光出力にばらつきが生じます。ビニングプロセスでは、定義されたテスト電流（通常1mAまたは20mA）で各ユニットの発光強度を測定し、特定の強度範囲またはビンに分類します。同じまたは指定されたビンからデバイスを購入することで、設計者はマルチ桁ディスプレイ内の全ての桁がほぼ同一の輝度を持つことを保証し、均一でプロフェッショナルな外観を維持します。データシートは強度範囲（最小320 µcd、代表値1050 µcd）を提供しており、これが利用可能なビンを定義します。

4. 性能曲線分析

データシートは、最終ページの代表的な電気的／光学的特性曲線を参照しています。具体的なグラフは本文に提供されていませんが、このようなデバイスの標準的な曲線には通常以下が含まれます：順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）：このグラフは指数関数的関係を示し、設計者が適切な電流制限抵抗を選択するのに役立ちます。発光強度 vs. 順方向電流（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、熱効果により高電流ではしばしば準線形になります。発光強度 vs. 周囲温度：この曲線は、接合温度の上昇に伴う光出力の減少を示しており、広い温度範囲で動作するアプリケーションにとって重要です。相対分光パワー分布：639 nmのピークを中心とした波長全体での発光強度を示すグラフで、色純度を確認します。

5. 機械的およびパッケージ情報

デバイスは、スルーホールPCB実装に適した標準的なデュアルインチラインパッケージ（DIP）形式を採用しています。パッケージ寸法はミリメートル単位で提供され、一般公差は±0.25 mmです。桁高は重要な機械的仕様であり、0.52インチ（13.2 mm）と記載されています。ピン接続図はPCBレイアウトに不可欠です。これは特定の3桁コモンアノード構成を持つ30ピンデバイスです。内部回路図は、各桁がコモンアノード構成であることを示しており、つまり単一桁のセグメント（A-G、DP）の全てのアノードが内部で1つの共通ピンに接続されています。各セグメントのカソードは個別のピンに引き出されています。この構成は通常、マルチプレクシングによって駆動され、各桁のコモンアノードが高周波で順次給電され、同時に現在給電されている桁の所望のパターンを点灯させるために適切なセグメントカソードがグランドに接続されます。

6. はんだ付けおよび組み立てガイドライン

データシートは、組み立てプロセスに関する重要なパラメータを提供します：最大許容はんだ付け温度です。デバイスは、パッケージの装着面から1.6 mm（1/16インチ）下の点で測定して、最大3秒間、260°Cのピーク温度に耐えられると規定しています。これは、スルーホール部品のフローはんだ付けまたは手はんだ付けの標準的なガイドラインです。この時間-温度プロファイルを超えると、エポキシパッケージに熱応力がかかり、クラック、剥離、または内部ワイヤボンドや半導体ダイへの損傷を引き起こす可能性があります。LEDは一般に電圧スパイクに敏感であるため、静電気放電（ESD）を避ける適切な取り扱いも示唆されています。

7. パッケージングおよび注文情報

主要な注文コードはLTC-5836KR-07です。部品番号の内訳は推測できます：'LTC'はおそらく製品ファミリー、'5836'は特定のモデル、'K'は色（スーパーレッド）を示し、'R'は右側小数点配置を示し、'-07'はリビジョンまたはバリアントコードである可能性があります。デバイスは通常、ピンを保護し、輸送および取り扱い中のESD損傷を防ぐために、静電気防止チューブまたはトレイで供給されます。パッケージングには、部品番号、数量、ロットコード、および場合によっては発光強度ビンコードを指定するラベルが含まれます。

8. アプリケーション推奨事項

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、明確なマルチ桁数値表示を必要とするあらゆるアプリケーションに理想的です。これには、デジタルマルチメータ、周波数カウンタ、プロセスタイマー、はかり、自動車用計器クラスタ（例：時計、オドメーター）、医療機器、オーブンや電子レンジなどの家庭用電化製品が含まれます。広い動作温度範囲は、産業環境にも適しています。

設計上の考慮事項： 1. 駆動回路：3桁を効率的に制御するためにマルチプレクシング駆動回路を使用します。これには、セグメント電流をシンクし桁電流をソースできるマイクロコントローラGPIOピンまたは専用ディスプレイドライバIC（MAX7219やHT16K33など）が必要です。2.電流制限：所望の順方向電流（例：最大輝度で10-20 mA）を設定するために、各セグメントカソード（またはドライバに統合）に外部電流制限抵抗が必須です。抵抗値は R = (Vcc - VF) / IF を使用して計算されます。3.電力損失：セグメントあたりの計算電力（VF * IF）が70 mWを超えないことを確認します。特に周囲温度が高い場合に注意が必要です。4.視野角：広い視野角により柔軟な取り付け位置が可能ですが、最適なコントラストは正面から見たときに得られます。

9. 技術比較および差別化

LTC-5836KR-07の主要な差別化利点は、赤色発光にAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）技術を使用している点です。標準的なGaAsP（ガリウムヒ素リン）赤色LEDなどの古い技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供します。これは、同じ量の電流に対してより多くの光（より高い輝度）を生成するか、より低い電流で同じ輝度を達成できることを意味し、消費電力の削減と発熱の軽減につながります。さらに、AlInGaP LEDは一般に高温での性能保持が良く、優れた色飽和度と純度を提供し、より鮮やかで一貫した赤色をもたらします。グレーの面／白いセグメントのデザインは、黒い面や拡散セグメントを持つディスプレイと比較してコントラストを高めるもう一つの特徴です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 発光強度ビニングの目的は何ですか？

A: ビニングは、マルチユニットディスプレイ内の全てのセグメントと桁にわたる視覚的な均一性を保証します。ビニングがないと、ある桁が隣接する桁よりも明らかに明るくまたは暗く見える可能性があり、視覚的に気が散り、プロフェッショナルではありません。

Q: ピン数が限られているマイクロコントローラでこの3桁ディスプレイをどのように駆動しますか？

A: マルチプレクシングを使用する必要があります。マイクロコントローラは、直接駆動する場合、少なくとも11本のI/Oピン（7セグメント＋小数点＋3桁コモン）を必要としますが、専用のシリアルインターフェースLEDドライバICを使用する方が効率的です。このICはマルチプレクシングと電流制御を処理し、マイクロコントローラからはわずか2-3本のピン（例：SPIまたはI2C）しか必要としません。

Q: なぜ順方向電流は温度とともに低下率が適用されるのですか？

A: LEDの接合温度が上昇すると、その放熱能力が低下します。接合温度が最大安全限界（急速な故障を引き起こす）を超えないようにするために、最大許容連続電流を減らさなければなりません。低下率係数（0.28 mA/°C）は、この減少のためのガイドラインを提供します。

Q: このディスプレイを屋外アプリケーションで使用できますか？

A: 動作温度範囲（-35°C ～ +105°C）は、過酷な環境に対処できることを示唆しています。ただし、直接屋外で使用する場合は、データシートに記載されていない追加の要因を考慮してください：パッケージは本質的に防水ではなく、紫外線日光への長時間の曝露は時間の経過とともにプラスチックエポキシを劣化させ、変色を引き起こす可能性があります。保護カバーやコンフォーマルコーティングが推奨されます。

11. 実践的な設計および使用事例

事例：デジタルベンチ電源表示器の設計

設計者は可変ベンチ電源を構築しており、明確な3桁電圧表示（例：0.0Vから30.0V）が必要です。LTC-5836KR-07は、その輝度、読みやすさ、右側小数点（0.1V単位の表示に最適）のために選択されました。設計は、出力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はI2Cを介してLEDドライバチップと通信します。ドライバチップは3桁のマルチプレクシングを処理します：桁1、桁2、桁3のコモンアノードへの給電を高速で順次切り替えます。同時に、現在給電されている桁について点灯させる必要があるセグメントのカソードをグランドに接続します。リフレッシュレートは、目に見えるちらつきを排除するために十分に高く設定されます（例：>100 Hz）。電流制限抵抗は、順方向電流をセグメントあたり15 mAに設定するためにドライバのセグメント出力に配置され、輝度と消費電力の良好なバランスを提供します。グレーの面は、電源の金属パネルに対して優れたコントラストを提供します。

12. 技術原理の紹介

基本的な動作原理は、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスに基づいています。AlInGaPエピタキシャル層は、特定のバンドギャップエネルギーを持つように設計されています。接合のしきい値（約2.0V）を超える順方向電圧が印加されると、n領域からの電子とp領域からの正孔が接合を横切って注入されます。これらの電荷キャリアが活性領域で再結合すると、光子（光）の形でエネルギーを放出します。この光の波長（色）は、AlInGaP材料のバンドギャップエネルギーによって直接決定され、約639 nmの赤色光を生成するように調整されています。7セグメント形式は標準化されたパターンであり、個々のLEDセグメント（AからGとラベル付け）を選択的に点灯させて0から9までの任意の数字を形成できます。コモンアノード構成は、マルチプレクシングディスプレイの駆動回路を簡素化します。

13. 技術トレンドおよび開発動向

個別の7セグメントLEDディスプレイは特定のアプリケーションで関連性を保っていますが、ディスプレイ技術のより広範なトレンドは統合ソリューションに向かっています。これらには以下が含まれます：ドットマトリックスおよび英数字ディスプレイ：文字、記号、およびカスタム文字を表示するためのより多くの柔軟性を提供します。OLEDおよびマイクロLEDディスプレイ：より高い解像度、より良いコントラスト、より薄いフォームファクタを提供しますが、多くの場合、より高いコストと異なる駆動要件を伴います。統合ドライバディスプレイ：LEDアレイとコントローラ／ドライバICを同じPCB上に組み合わせたモジュールで、インターフェース設計を簡素化します（多くの場合、単なるシリアル接続）。高輝度、堅牢性、およびシンプルな数値表示という特定のニッチにおいて、LTC-5836KR-07のようなAlInGaPベースのディスプレイは、性能、信頼性、およびコストの最適なバランスを提供し続けています。将来の開発は、さらに高い効率、より広い温度範囲、およびスルーホール設計に対する表面実装パッケージの代替に焦点を当てる可能性があります。