LTC-4724JD 0.4インチ 3桁 7セグメントLED表示器 データシート - 桁高 10.0mm - 順電圧 2.6V - ハイパーレッド 639nm - 技術文書

2.3 熱的および環境仕様

デバイスの動作範囲は、温度範囲によって定義されます。

• 動作温度範囲：-35℃ から +85℃。表示器は、この周囲温度範囲内で正しく機能するように設計されています。
• 保存温度範囲：-35℃ から +85℃。デバイスは、これらの限界内であれば動作せずに保管しても劣化しません。
• はんだ付け温度：リフローはんだ付けプロセス中、実装面から1/16インチ（約1.6mm）下の点で、パッケージは260℃のピーク温度を3秒間耐えることができます。

3. ビニングおよびカテゴリ分類システム

データシートは、デバイスが光度でカテゴリ分類されていると明記しています。これは、製造後のビニングプロセスが存在することを意味します。この抜粋では特定のビンコードは提供されていませんが、このような表示器の典型的なカテゴリ分類には、標準試験電流（例：1mAまたは20mA）で測定された光度に基づいてユニットを選別することが含まれます。これにより、複数の表示器を調達する設計者は、製品内のすべてのユニットで一貫した輝度レベルを期待でき、最終パネル上で均一な外観を維持できます。順電圧（V_F）のマッチング比も、完全なビニング仕様の一部である可能性がありますが、ここでは詳細には記載されていません。

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います。特定のグラフは提供されたテキストには含まれていませんが、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：

• 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）：指数関数的関係を示し、電流制限回路の設計に重要です。この曲線は、ターンオン電圧と、V_FがI_F.
• とともにどのように増加するかを示します。相対光度 vs. 順電流：
• 光出力が駆動電流とともにどのように増加するかを示し、通常、ある点まではほぼ線形関係にあり、その後効率が低下します。相対光度 vs. 周囲温度：
• 温度が上昇するにつれて光出力が低下（デレーティング）する様子を示します。AlInGaP LEDは通常、温度の上昇に伴い効率が大幅に低下します。スペクトル分布：

相対強度対波長のプロットで、639nmでのピークと20nmの半値幅を示します。

これらの曲線は、駆動条件の最適化、熱的影響の理解、および実際のアプリケーション環境での性能予測に不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 物理寸法と外形

デバイスは0.4インチ（10.0 mm）桁高の表示器として記述されています。パッケージ図面（ここでは完全には詳細化されていません）には、モジュール全体の寸法、桁とセグメントの間隔、および15ピン構成のフットプリントが示されるでしょう。特に指定がない限り、すべての直線寸法の公差は通常±0.25 mmです。物理構造は広視野角の特徴に寄与しています。

5.2 ピン配置と接続図

• 表示器はマルチプレックス・コモンカソード構成を使用しています。内部回路図とピン接続表が提供されています。要点：構成：
• マルチプレックス・コモンカソード。各桁（桁1、桁2、桁3）のLEDのカソードは内部で接続されており、左側の小数点/インジケータ（L1、L2、L3）のカソードも同様です。各セグメントタイプ（A-G、DP）のアノードはすべての桁で共通です。ピン機能：
  • 15ピンインターフェースには以下が含まれます：
  • 桁1（ピン1）、桁2（ピン5）、桁3（ピン7）、およびインジケータL1/L2/L3（ピン14）のためのコモンカソードピン。
  • セグメントA（ピン12）、B（ピン11）、C（ピン3）、D（ピン4）、E（ピン2）、F（ピン15）、G（ピン8）、および小数点DP（ピン6）のためのアノードピン。
  • セグメントCとインジケータL3はアノードピン3を共有します。セグメントAはL1（ピン12）と、セグメントBはL2（ピン11）とそれぞれ共有します。

いくつかのピンは接続なしまたはピンなし（ピン9、10、13）とマークされています。

このピン配置では、各桁のカソードを順次通電しながら、その桁に表示したい数字に対応する正しいアノードパターンを印加するマルチプレックス駆動回路が必要です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

提供されている主要な組立仕様は、リフローはんだ付けプロファイルです：コンポーネントは、パッケージ本体から1.6mm（1/16インチ）下で測定して、260℃のピーク温度を3秒間耐えることができます。これは標準的な鉛フリー（Pbフリー）はんだ付け条件であり、鉛フリーパッケージの特徴と一致しています。設計者は、LEDチップや内部ワイヤーボンドに過度の熱ストレスを与えることなく、信頼性の高いはんだ接合を確保するために、PCBパッド設計、ステンシル開口、リフロープロファイルの立ち上がり/立ち下がり速度に関する標準的なIPCガイドラインに従うべきです。すべての組立段階で適切なESD（静電気放電）取り扱い手順を遵守する必要があります。

7. 梱包および発注情報

品番はLTC-4724JDです。JDサフィックスは、色（ハイパーレッド）やパッケージタイプなどの特定の特性を示している可能性があります。デバイスは、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る可能性が高いです。梱包は、保存温度範囲の仕様を満たすように設計されるでしょう。

8. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーション回路

マルチプレックス・コモンカソード設計は、マイクロコントローラユニット（MCU）または専用表示ドライバIC（例：MAX7219、TM1637）との直接インターフェースを意図しています。代表的な回路では、セグメントアノード用にMCUのGPIOピン（通常は電流制限抵抗を介して）を使用し、桁カソード用の電流をシンクするためにGPIOピンまたはトランジスタスイッチ（NPNまたはNチャネルMOSFET）のいずれかを使用します。ソフトウェア内のマルチプレックスルーチンは、目に見えるちらつきを避けるために、各桁を高速（通常>60Hz）でリフレッシュする必要があります。

• 8.2 主要な設計計算_{電流制限抵抗（R}lim）：_{定電圧駆動（例：5V電源）の場合、R}lim_{= (V}supply_F- V_F) / I_F。V_F=2.6V、希望するI_{=15mAを使用：R}lim²= (5 - 2.6) / 0.015 = 160 Ω。標準の150Ωまたは180Ωの抵抗が適しています。抵抗の定格電力は確認する必要があります：P = I
• * R。マルチプレックス・デューティ比とピーク電流：_{3桁マルチプレックスでは、各桁はおおよそ1/3の時間点灯します。平均電流I}avg_{を達成するには、そのアクティブタイムスロット中のピーク電流はI}peak_{= I}avg
• * 桁数でなければなりません。セグメントあたり平均5mAを希望する場合、桁のアクティブ期間中のピーク電流は約15mAであるべきです。これは25mAの連続定格を下回っている必要があります。電力損失：_F8を表示する桁（7セグメントすべて点灯）で、I_F=10mA/セグメント、V

=2.6Vの場合、セグメントあたりの電力は26mWです。桁全体での合計は182mWです。この熱は、マルチプレックスモードでは3桁に順次分散されるため、静的駆動と比較して実効的な熱負荷が低減されます。

• 8.3 設計上の考慮事項視野角：
• 広い視野角は、オフアクシス位置から見られる可能性のあるパネルに有益です。コントラスト：
• グレーの面/白いセグメントの設計は、赤色LEDが消灯しているときに高いコントラストを提供し、明るい環境光下での可読性を向上させます。低消費電力：
• 低電流（例：測定可能な明るさのための1mA）で動作する能力は、平均電流消費を削減するマルチプレックスと組み合わせることで、特にバッテリー駆動デバイスに適しています。熱管理：

特にセグメントを最大定格電流近くで駆動する場合や、高い周囲温度で動作する場合は、PCBレイアウトがいくらかの放熱を可能にすることを確認してください。順電流のデレーティング曲線は遵守する必要があります。

9. 技術比較と差別化

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、LTC-4724JDのAlInGaP技術は、同じ駆動電流でより高い輝度、または同じ輝度でより低い消費電力を実現する、大幅に高い発光効率を提供します。ハイパーレッド色（639nm）は、標準的な赤色LED（約620-625nm）のオレンジがかった赤色調よりも、より飽和して視覚的に際立っています。単桁表示器と比較して、この統合された3桁ユニットは、PCBスペースを大幅に節約し、3つの別々のコンポーネントを使用する場合と比較して組立を簡素化します。マルチプレックスインターフェースは、静的駆動よりも複雑な駆動回路を必要としますが、マイクロコントローラから必要な制御ピンの数を大幅に削減します（例：小数点付き3桁の静的駆動には11ピン vs. マルチプレックスでは8セグメント + 3桁 = 11ピンですが、ドライバを使用することでさらに最適化されることが多い）。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: コモンカソード設計の目的は何ですか？

A: マルチプレックスを可能にします。セグメントアノードを桁間で共有し、桁カソードを個別に制御することで、一組のセグメントドライバのみを使用して各桁に異なる数字を表示でき、コントローラから必要なI/Oピンを最小限に抑えます。

Q: マルチプレックスせずに、一定の直流電流でこの表示器を駆動できますか？

A: 技術的には可能です。すべてのコモンカソードを一緒に接続し、静的3桁表示器として扱うことで可能です。ただし、これには7（セグメント）+ 1（DP）+ 3（インジケータ）= 11のアノードドライバと、すべての点灯セグメントの合計電流（例：桁あたり最大7*25mA=175mA）を処理できる1つのカソードシンクが必要となり、非効率的でより多くのピンを使用します。

Q: 順電圧は代表値2.6Vです。3.3Vのマイクロコントローラ電源から直接駆動できますか？_FA: はい、ただし電流制限抵抗を含める必要があります。計算：R = (3.3V - 2.6V) / I

。10mAの場合、R = 0.7V / 0.01A = 70 Ω。MCUのGPIOピンが必要な電流をソース/シンクできることを確認してください。

Q: ハイパーレッドは標準的な赤色と比べてどういう意味ですか？

A: ハイパーレッドは通常、主波長が約630nmより長いLEDを指し、標準的な赤色LED（約620-625nm）のオレンジがかった赤色調と比較して、より深く真の赤色を生成します。これはAlInGaPのような先進的な半導体材料で実現されています。

Q: 小数点/インジケータ（L1, L2, L3）はどのように制御しますか？

A: これらはそれぞれセグメントA、B、Cとアノードピンを共有しています。例えば、インジケータL1を点灯させるには、桁のAセグメントを点灯させるのと同様に、インジケータのコモンカソード（ピン14）をアクティブにすると同時に、セグメントAのアノード（ピン12）もアクティブにする必要があります。

11. 実用的なアプリケーション例

シナリオ：シンプルな3桁電圧計表示の設計。

1. アナログ-デジタル変換器（ADC）を備えたマイクロコントローラが電圧（0-5V）を測定します。ソフトウェアは読み取り値を0から5.00の間の値にスケーリングします。次に、これを3桁（百の位、十の位、一の位/十分の一の位）に分離し（小数点は最初の桁の後に固定）、マルチプレックスルーチンがタイマー割り込みで5msごと（200Hzリフレッシュ）に実行されます。サイクル1：
2. MCUは出力ピンに百の位の桁（例：5）のセグメントアノードパターンを設定します。次に、桁1のカソード（ピン1）の電流をシンクするトランジスタを有効にします。他のすべての桁のカソードはオフです。これは約1.6ms続きます。サイクル2：
3. MCUは十の位の桁のセグメントパターンを変更し、カソードイネーブルを桁2（ピン5）に切り替えます。サイクル3：

MCUは一の位/十分の一の位の桁のセグメントパターンを設定し、小数点用にDPアノード（ピン6）のアクティブ化を含みます。桁3のカソード（ピン7）を有効にします。

このサイクルが繰り返されます。人間の目には、残像効果により、3桁すべてが同時に安定して点灯しているように見えます。電流制限抵抗は各セグメントアノードラインに配置されます。セグメントあたりの平均電流は、ピーク電流を3（桁数）で割った値です。

12. 動作原理

基本原理は、半導体PN接合におけるエレクトロルミネッセンスです。AlInGaP LEDチップの両端に、ダイオードのターンオン電圧を超える順方向バイアス電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合により、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。639nmという特定の波長は、GaAs基板上でのエピタキシャル成長プロセス中に設計された、AlInGaP半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。表示器の各セグメントには、これらの微小なLEDチップが1つ以上含まれています。マルチプレックス回路は、人間の目が高速なオン/オフ切り替えを感知できないことを利用し、ハードウェアの複雑さと消費電力を大幅に削減しながら、連続点灯する多桁表示器の錯覚を作り出します。

13. 技術トレンドと背景