LTC-5685TBZ LEDディスプレイ データシート - 0.56インチ桁高 - 青色 - 順方向電圧3.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTC-5685TBZは、青色発光ダイオード（LED）技術を利用した3桁の7セグメント英数字表示モジュールです。明瞭で明るい数値表示を必要とする用途向けに設計されています。本デバイスは、白いセグメント拡散板を備えた黒い表面を特徴としており、優れた文字の視認性を実現する高いコントラストを提供します。主な構造は、サファイア基板上に成長させたInGaN（窒化インジウムガリウム）エピタキシャル層から成り、青色LED製造の標準技術です。この固体設計は、他の表示技術に比べて本質的な信頼性の利点を提供します。

1.1 主な特徴とデバイス識別

本ディスプレイは、電子システムへの統合において、いくつかの明確な利点を提供します。0.56インチ（14.22 mm）の桁高は、視認性とコンパクトさのバランスが取れており、パネルメーター、計測器、民生電子機器に適しています。低消費電力で動作し、省エネ設計に貢献します。高い輝度出力と黒い表面の組み合わせにより高いコントラスト比を確保し、明るい環境下でも数字を容易に読み取ることができます。視野角は広く、様々な位置からディスプレイを明瞭に見ることが可能です。部品は光度（ルミナンス）でビニング（選別・グループ化）されており、生産ロット間で一貫した輝度レベルが保証されます。これは、複数桁のディスプレイが均一に見えるために重要です。さらに、本パッケージはRoHS指令に準拠した鉛フリー製造基準に適合しています。

特定の型番LTC-5685TBZは、右側小数点付きのコモンアノード構成デバイスであることを示しています。TBZという接尾辞は、通常、色（青色）および特定のパッケージまたは機能セットを表します。

2. 機械的仕様およびパッケージ情報

ディスプレイの物理寸法は、PCB（プリント基板）レイアウトおよび筐体設計において重要です。正確な寸法図は原資料を参照するものとし、ここでは主要な公差および組立上の注意点を提供します。特に明記されていない限り、全ての主要寸法は標準公差±0.25 mmでミリメートル単位で規定されています。PCB実装には、ピン用に直径1.00 mmの穴を推奨します。ピン先端の位置ずれ公差は±0.40 mmであり、設計者はパッドレイアウトにおいてこれを考慮する必要があります。品質管理パラメータも定義されており、異物、セグメント領域内の気泡、表面インク汚染はそれぞれ10 mils（約0.254 mm）以下に制限されています。

3. 電気的構成とピン配置

3.1 内部回路図

内部回路図は、ディスプレイの電気的構造を示しています。各セグメント（AからGまで、および各桁の小数点）は、1つまたは複数の青色LEDチップで構成されています。回路内の重要な構成要素は、LEDチップと並列に接続されたツェナーダイオードです。このダイオードは保護素子として機能し、過渡的な電圧スパイクをクランプし、ある程度の静電気放電（ESD）保護を提供します。これは、規定された高いESD耐圧値に対応しています。LEDチップは主波長（λd）470 nmで規定されており、可視スペクトルの青色領域での発光となります。

3.2 ピン接続割り当て

本デバイスは、シングルロー構成で11本のピンを有します。ピン配置は以下の通りです：
ピン1：桁1、セグメントAおよび小数点のカソード
ピン2：桁2、セグメントBのカソード
ピン3：桁3、セグメントCのカソード
ピン4：桁4、セグメントDのカソード
ピン5：桁1、セグメントEのカソード
ピン6：桁2、セグメントFのカソード
ピン7：セグメントGのカソード（各桁共通、ただしアノード選択により制御）
ピン8：桁4のコモンアノード
ピン9：桁3のコモンアノード
ピン10：桁2のコモンアノード
ピン11：桁1のコモンアノード
このコモンアノード構成は、セグメントを点灯させるためには、対応するカソードピンをLow（グランド）に駆動し、かつ目的の桁のアノードをHighに駆動する必要があることを意味します。マルチプレクシング（時分割駆動）により、各桁のアノードを順次有効にしながら、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で、3桁を独立して制御します。

4. 絶対最大定格および動作限界

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。通常動作を意図したものではありません。
電力損失：LEDチップあたりの最大電力損失は70 mWです。これを超えると過熱や急速な劣化を引き起こす可能性があります。
順方向電流：セグメントあたりの連続順方向電流は、25°Cで20 mAと定格されています。この定格は25°C以上では0.21 mA/°Cの割合で線形に低下（デレーティング）します。例えば、85°Cでは最大連続電流は低くなります。パルス条件（デューティ比15%、パルス幅0.1 ms）下では、100 mAのピーク順方向電流が許容されます。これはマルチプレクシングや、より高い瞬間輝度を実現する際に有用です。
温度範囲：デバイスは-35°Cから+85°Cの温度範囲内で動作および保管可能です。
静電気放電（ESD）：人体モデル（HBM）ESD耐圧は8000 Vであり、良好な本質的な保護性能を示しますが、適切なESD取り扱い手順は依然として必要です。
はんだ付け：本デバイスは、組立中にユニット本体の温度が最大定格を超えない条件で、フローはんだ付けまたはリフローはんだ付けに耐えることができます。具体的なガイドラインとして、実装面から1/16インチ（≈1.59 mm）下で測定した温度260°Cで3秒間のはんだ付けが規定されています。

5. 電気的および光学的特性

これらのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで測定され、通常動作条件下での典型的な性能を定義します。

5.1 DC特性

光度（I_V）：順方向電流（I_F）10 mAで駆動した場合の、セグメントあたりの平均光度は、最小5400 µcdから典型9000 µcdの範囲です。これは、CIE明所視応答曲線に一致するフィルターを用いて測定された、人間の目で知覚される輝度の尺度です。
順方向電圧（V_F）：20 mAを流した時のセグメント両端の電圧降下は、典型的に3.6 V、最小3.3 Vです。このパラメータは、駆動回路の電源電圧および電流制限抵抗の設計において極めて重要です。
逆方向電流（I_R）：逆方向電圧（V_R）5Vを印加した時のリーク電流は、最大100 µAです。データシートでは、この逆方向電圧条件は試験目的のみであり、デバイスを逆バイアス下で連続動作させてはならないことが明記されています。

5.2 スペクトル特性

ピーク波長（λ_p）：発光強度が最も高くなる波長は468 nmです（I_F=20mA時）。
主波長（λ_d）：これは、LEDの広いスペクトルと同じ色知覚を生み出す単一波長です。470 nmから475 nmの範囲にあります。
スペクトル半値幅（Δλ）：これは、最大強度の半分の強度における発光スペクトルの幅であり、典型的に15 nmです。半値幅が狭いほど、スペクトル的に純粋な色であることを示します。

5.3 マッチングとビニング

光度マッチング比：類似発光領域内のセグメントについて、低電流1 mAで測定した場合、最も明るいセグメントと最も暗いセグメントの比が2:1を超えてはなりません。この仕様は、工場でのビニングプロセスと組み合わさり、ディスプレイの全セグメントにわたる視覚的な均一性を保証します。

6. アプリケーションガイドラインおよび注意事項

このセクションには、ディスプレイを最終製品に確実に統合するための重要な情報が含まれています。

6.1 設計および使用上の考慮点

想定用途：本ディスプレイは、標準的な商業用および産業用電子機器向けに設計されています。事前の協議および評価なしでは、安全が重要な用途（航空、医療生命維持装置など）への適合性は認証されていません。
駆動方法：定電圧駆動よりも定電流駆動を強く推奨します。これは、LEDの順方向電圧が温度上昇とともに低下するため、一貫した輝度を確保し、LEDを熱暴走から保護します。駆動回路は、V_Fの全範囲（3.3Vから3.6V）に対応するように設計され、目標駆動電流が常に供給されることを保証しなければなりません。
電流デレーティング：動作電流は、絶対最大定格で規定されたデレーティングを考慮し、アプリケーションで想定される最大周囲温度に基づいて選択する必要があります。
逆方向電圧保護：電源投入/遮断シーケンス中に逆バイアスまたは大きな過渡電圧が印加されるのを防止するように回路設計を行う必要があります。これが発生すると金属移動を引き起こし、リーク電流の増加や短絡の原因となる可能性があります。
熱および環境：湿気の多い環境での急激な温度変化は避け、ディスプレイ上での結露を防止してください。組立時にはディスプレイ本体に機械的な力を加えないでください。
光学的な一貫性：一つの組立体で複数のディスプレイを使用する場合、色調や輝度の目立つ違いを避けるために、同じ生産ビンからのユニットを使用することを推奨します。
試験：最終製品がディスプレイに対して落下試験や振動試験を要求する場合、機械的ストレスが内部接続に影響を与える可能性があるため、具体的な条件を評価のために共有すべきです。

6.2 保管および取り扱い条件

長期保管には、製品を元の包装のまま保管してください。推奨される保管環境は、温度範囲5°Cから30°C、相対湿度60%以下です。これらの条件、特に高湿度下での保管は、部品リード（ピン）の酸化を引き起こす可能性があり、使用前に再処理が必要になったり、はんだ付け性に影響を与えたりします。したがって、在庫管理を行い、長期保管を避け、部品を適時に消費することをお勧めします。

7. 性能曲線分析

具体的なグラフはデータシートを参照するものとし、このようなLEDの典型的な曲線としては以下が含まれます：
順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）：この指数関数的な曲線は、LEDを流れる電流とその両端の電圧の関係を示します。電流制限の必要性を強調しています。
光度 vs. 順方向電流：この曲線は、低電流域では一般的に線形ですが、高電流域では熱効果により飽和する可能性があります。設計者が所望の輝度と効率のための動作点を選択するのに役立ちます。
光度 vs. 周囲温度：これは、接合温度が上昇するにつれて光出力が低下（デレーティング）することを示し、熱管理の重要性を強調しています。
スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、約468 nmにピークがあり、約15 nmの半値幅を示し、青色の特性を確認できます。

8. 典型的なアプリケーションシナリオ

LTC-5685TBZは、明瞭で信頼性の高い数値表示を必要とする様々なアプリケーションに適しています。これには以下が含まれます：
• 電圧、電流、または温度表示用のデジタルパネルメーター。
• POS機器およびレジスター。
• 産業用制御パネルおよびタイマー表示。
• 試験・計測機器。
• 電子レンジ、オーディオアンプ、目覚まし時計などの民生家電。
その青色はモダンな美的感覚を提供し、非常に明るい緑色や赤色のディスプレイと比較して、低照度条件下で目に優しい場合があります。

9. 設計上の考慮点および比較

このディスプレイを選択する際、設計者はそのコモンアノード構成を考慮する必要があります。これは、コモンカソードタイプと比較して、異なるドライバICやマイクロコントローラのポート構成を必要とする可能性があります。典型的な順方向電圧3.6Vは、電流制限抵抗およびドライバ回路での電圧降下を考慮して、通常は少なくとも5Vの電源電圧が使用されることを意味します。真空蛍光表示管（VFD）やより単純な白熱表示などの旧来の技術と比較して、このLEDディスプレイは、低消費電力、長寿命、および優れた耐衝撃性・耐振動性を提供します。LCDと比較すると、バックライトを必要とせずに優れた輝度と視野角を提供しますが、多くのセグメントが同時に点灯する場合はより多くの電力を消費する可能性があります。