LTC-4624JF LEDディスプレイ データシート - 0.4インチ桁高 - AlInGaP イエローオレンジ - 2.6V順電圧 - 技術文書

1. 製品概要

LTC-4624JFは、明確な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3桁7セグメントLEDディスプレイモジュールです。その主な機能は、高い明瞭性と信頼性で数値データを視覚的に表示することです。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、従来の標準GaAsPなどの技術と比較して優れた発光効率と色純度を提供します。ターゲット市場には、産業用計器、試験・測定機器、POSシステム、自動車用ダッシュボード（アフターマーケットまたは補助表示用）、そしてコンパクトで明るく、インターフェースが容易な数値表示が必要なあらゆる組み込みシステムが含まれます。

2. 技術仕様詳細

2.1 測光および光学的特性

光学的性能はディスプレイの機能性の中核です。本デバイスは、不透明なGaAs基板上に形成されたAlInGaPチップを利用し、イエローオレンジスペクトルで発光します。平均光度 (Iv)は、標準試験電流1mAにおいて、最小200 µcdから代表値650 µcdで規定されています。この高輝度は、グレーの面と白いセグメントと組み合わさり、優れたコントラストと文字の見栄えを保証します。ピーク発光波長 (λp)は代表値611 nmであり、主波長 (λd)は605 nmで、出力は確実にイエローオレンジ領域に位置します。スペクトル半値幅 (Δλ)は約17 nmであり、比較的純粋な色の発光を示しています。光度マッチング比が2:1（最大）であることで、ディスプレイ全体でのセグメント輝度の合理的な均一性が保証されます。

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。セグメントあたり順方向電圧 (VF)は、順方向電流(IF)20mAにおいて代表値2.6V、最大2.6Vです。セグメントあたり逆方向電圧は最大5Vと定格されています。セグメントあたり連続順方向電流は25°Cで25 mAであり、周囲温度が25°Cを超える場合は0.33 mA/°Cのデレーティング係数が適用されます。パルス動作では、特定の条件下（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）でピーク順方向電流90 mAが許容されます。セグメントあたり逆方向電流 (IR)は、全逆電圧5Vにおいて最大100 µAです。

2.3 熱的および絶対最大定格

これらの定格は、永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。セグメントあたり電力損失は70 mWを超えてはなりません。本デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+85°Cに定格され、保存温度範囲も同様です。実装時には、最大はんだ付け温度は260°C、最大持続時間は3秒（部品の実装面から1.6mm下で測定）です。これらの限界を遵守することは、長期信頼性にとって極めて重要です。

3. ビニングおよび分類システム

データシートは、本デバイスが光度で分類されていることを明示しています。これは、LEDが標準試験条件（おそらくIF=1mA）で測定された光出力に基づいて選別（ビニング）されていることを意味します。これにより、設計者はアプリケーションに適した一貫した輝度レベルの部品を選択でき、異なるユニット間または製造ロット間での表示強度の目立ったばらつきを防ぐことができます。文書は特定のビンコードを詳細には記載していませんが、この慣行により最小光度200 µcdが満たされていることが保証されます。

4. 性能曲線分析

データシートには代表的な電気的/光学的特性曲線のセクションが含まれています。提供されたテキストでは特定の曲線は詳細に記載されていませんが、そのようなグラフは通常、順方向電流(IF)と順方向電圧(VF)の関係、光度(Iv)と順方向電流(IF)の関係、および光度が周囲温度とともにどのように変化するかを示しています。これらの曲線は、設計者が所望の輝度を得るための駆動電流を最適化し、電力損失を管理し、非標準温度条件下での性能を理解する上で非常に貴重です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 物理的寸法

本デバイスは桁高0.4インチ（10.0 mm）を特徴とします。パッケージ寸法は、すべての寸法をミリメートルで示した詳細な図面で提供されます。特に指定がない限り、公差は一般的に±0.25 mmです。この情報は、PCBフットプリント設計および最終製品筐体内への適切な収まりを確保するために重要です。

5.2 ピン配置および接続図

LTC-4624JFはマルチプレックス・コモンアノードディスプレイです。15ピンありますが、すべてが使用されるわけではありません。内部回路図とピン接続表は、3つのコモンアノードピン（桁1、桁2、桁3用）と14のセグメントカソード（A、B、C、D、E、F、G、DP、および3つの独立LED L1、L2、L3）がどのように配置されているかを示しています。独立LED（L1、L2、L3）用の専用コモンアノードピン（ピン14）が存在します。このマルチプレックス設計により、マイクロコントローラのI/Oピン数を削減しながら、3桁と追加インジケータを制御できます。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

提供されている主要なガイドラインは、はんだ付け温度制限です：最大260°C、最大3秒（実装面から1.6mm下で測定）。これは標準的なリフローはんだ付けパラメータです。LEDチップやプラスチックパッケージへの熱損傷を防ぐために、無鉛はんだ付けプロセスで推奨されるリフロープロファイルに従うことが重要です。使用前は、指定された温度範囲（-35°C〜+85°C）内の乾燥した環境でデバイスを保管する必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーション回路

コモンアノードのマルチプレックスディスプレイとして、外部駆動回路を必要とします。通常、コモンアノードピンはPNPトランジスタ（またはPチャネルMOSFET）のコレクタ（またはドレイン）に接続され、それらはマイクロコントローラによってスイッチングされます。セグメントカソードピンは、電流制限抵抗を介してシンクドライバIC（74HC595シフトレジスタや専用LEDドライバなど）の出力、または十分な電流シンク能力を持つマイクロコントローラピンに直接接続されます。マルチプレックスは、1桁のコモン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提示し、すべての桁を十分に高速に（通常>60 Hz）循環させることで、残像として持続的な画像を作り出すことで実現されます。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：最大連続順方向電流（25mA/セグメント）を超えないようにすることが必須です。抵抗値は、電源電圧、LED順方向電圧(VF)、および所望の電流に基づいて計算する必要があります。
• マルチプレックス周波数：目に見えるちらつきを避けるために十分に高くする必要があります。桁あたり100〜200 Hzのリフレッシュレートが一般的です。
• ピーク電流：マルチプレックス構成では、短い点灯時間中のセグメントあたりの瞬時電流は平均電流よりも高くなります。選択したデューティ比でピーク電流が90mA定格を超えないようにしてください。
• 視野角：広い視野角は、ディスプレイが中心から外れた位置から見られる可能性のあるアプリケーションで有益です。
• ESD保護：LEDは静電気放電に敏感です。組み立て時には適切なESD対策を講じて取り扱ってください。

8. 技術比較および差別化

LTC-4624JFの主な差別化要因は、AlInGaP技術の使用です。従来の赤色GaAsP 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明るい出力、または同じ輝度をより低い電力で実現します。また、色飽和度が良く、温度や寿命にわたる安定性も優れています。グレーの面と白いセグメントのデザインはコントラストを高めます。0.4インチの桁高は、サイズと可読性の良いバランスを提供し、より小さい0.3インチとより大きい0.5または0.56インチディスプレイの中間に位置します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 独立LED L1、L2、L3の目的は何ですか？

A: これらは7セグメント桁とは別の個別のLEDインジケータです。ステータスインジケータ、時計表示のコロン、またはその他の記号機能として使用でき、数字以外の追加機能を提供します。

Q: 電流制限抵抗値をどのように計算しますか？

A: オームの法則を使用します：R = (電源電圧 - VF) / 所望電流。電源5V、VF 2.6V、所望電流15mAの場合：R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 オーム。最も近い標準値（例：150または180オーム）を使用してください。

Q: マルチプレックスせずにこのディスプレイを駆動できますか？

A: 技術的には可能です。すべてのコモンアノードを一緒に接続し、各セグメントカソードを独立して駆動します。しかし、これには11本の駆動ライン（8セグメント + DP + 3 LED）が必要となり、マルチプレックス方式の削減された数と比べて、マイクロコントローラのピン使用効率が悪くなります。

Q: 私の設計にとって光度で分類とはどういう意味ですか？

A: 輝度の一貫性を保証します。均一な外観が極めて重要な重要なアプリケーションでは、入手可能であればメーカーからより厳密なビンコードを指定することができます。ほとんどのアプリケーションでは、標準的な分類で十分です。

10. 実践的な設計および使用事例

事例：シンプルな3桁電圧計表示の設計ADCを内蔵したマイクロコントローラが電圧を測定します。ファームウェアは読み取り値を3桁のBCDコードに変換します。タイマ割り込みが150 Hzでマルチプレックスルーチンをトリガーします。ルーチン：1) すべての桁のアノードドライバをオフにする。2) 桁1のセグメントパターンをカソードドライバICに出力する。3) 桁1のアノード用トランジスタを有効にする。4) 短時間待機する。5) 桁2および桁3について繰り返す。独立LED（L1、L2、L3）は、測定範囲（例：mV、V、オートレンジ）を示すために使用できます。高輝度と高コントラストにより、実験室や現場の様々な照明条件下での可読性が保証されます。

11. 技術原理の紹介

中核技術はAlInGaP LEDです。AlInGaPはIII-V族半導体化合物であり、アルミニウム、インジウム、ガリウム、リンが特定の比率で組み合わさり、赤から黄緑色スペクトルで光を発する直接遷移型バンドギャップ材料を作り出します。不透明なGaAs基板とは、成長基板が生成された光の一部を吸収することを意味しますが、AlInGaP活性層自体は非常に効率的です。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。特定の組成が発光波長（色）を決定し、この場合はイエローオレンジです。

12. 技術動向と背景

OLEDや高解像度LCDなどの新しい表示技術が民生用電子機器を支配していますが、7セグメントLEDディスプレイは、その極端なシンプルさ、堅牢性、高輝度、広い動作温度範囲、および数値のみのアプリケーションにおける低コストのため、産業、商業、および組み込み分野で依然として非常に重要です。この分野内でのトレンドは、より高効率な材料（GaAsPに代わるAlInGaPなど）、より小型のパッケージサイズ、より低い動作電圧、および駆動回路の統合に向かっています。しかし、LTC-4624JFのようなモジュールの基本的なマルチプレックス・コモンアノードアーキテクチャは、その電気的および概念的なシンプルさゆえに、数十年にわたって永続的に効果的であることが証明されています。