LTC-4724JF LEDディスプレイ データシート - 0.4インチ桁高 - 黄橙色 - 順電圧2.6V - 消費電力70mW - 技術文書

1. 製品概要

LTC-4724JFは、コンパクトで高性能な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、明瞭で明るい数値表示を提供することです。本デバイスは、黄橙色スペクトルにおいて高効率な発光で知られる先進的なAlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体技術を用いて製造されています。この材料選択により、優れた光度と色純度が実現されています。表示面はグレーでセグメントは白でマーキングされており、異なる照明条件下でも視認性を高める高コントラストの外観を備えています。マルチプレックス・コモンカソード型として設計されており、これは複数桁表示器において必要な駆動ピン数を最小限に抑える標準的な構成です。

1.1 主な特長と利点

LTC-4724JFは、設計者やエンジニアに以下のような明確な利点を提供します：

• コンパクトサイズと高い視認性：0.4インチ（10.0 mm）の桁高は、省スペース設計と明瞭な視認性のバランスが良く、前面板スペースが限られているパネルメーター、試験装置、民生機器に適しています。
• AlInGaPチップの使用により、高輝度と優れたコントラストを実現しています。連続的で均一なセグメントにより、隙間や暗点のない一貫性のあるプロフェッショナルな文字表示が保証されます。エネルギー効率：
• 低消費電力であり、バッテリー駆動や省エネルギーを重視するアプリケーションに有益です。標準的な順電圧は比較的低く、表示サブシステム全体の消費電力を削減します。広い視野角：
• 広い角度にわたって良好な視認性を維持し、パネル取り付け機器にとって重要な、様々な位置から表示を確認できることを保証します。高い信頼性：
• 固体素子であるため、機械式表示器と比較して長い動作寿命と振動・衝撃に対する堅牢性を提供します。品質保証：
• デバイスは光度に基づいて分類（ビニング）されています。これは、測定された光出力に基づいてユニットが選別されることを意味し、設計者はアプリケーションに応じて一貫した輝度レベルを選択でき、マルチディスプレイ構成での不均一な照明を防ぎます。環境適合性：
• パッケージは鉛フリーであり、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、厳しい環境規制のある市場で販売される製品への使用に適しています。2. 技術仕様と詳細解説

このセクションでは、LTC-4724JFの性能限界と動作条件を定義する電気的および光学的パラメータの詳細な分析を提供します。

2.1 絶対最大定格

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。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

セグメントあたりの消費電力：

• 70 mW。これは単一のLEDセグメントが熱として安全に放散できる最大電力です。これを超えると過熱や半導体接合の加速劣化を引き起こす可能性があります。セグメントあたりのピーク順電流：
• 90 mA（パルス条件下：1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅）。この定格は、より高いピーク輝度を達成するためにマルチプレックス方式でよく使用される短時間パルス用です。セグメントあたりの連続順電流：
• 25°Cで25 mA。これは連続動作に推奨される最大DC電流です。データシートでは、25°C以上で0.33 mA/°Cのデレーティング係数が規定されています。例えば、周囲温度（Ta）が65°Cの場合、許容される最大連続電流は次のようになります：25 mA - [ (65°C - 25°C) * 0.33 mA/°C ] = 25 mA - 13.2 mA =11.8 mA。このデレーティングは熱管理と長期信頼性にとって重要です。動作・保管温度範囲：
• -35°C から +85°C。本デバイスは産業用温度範囲に対応しており、一般的なオフィス環境外での使用に適しています。はんだ付け条件：
• 260°Cで3秒間（シーティングプレーンから約1.6 mm下で測定）。これはPCB組立のためのリフローはんだ付けプロファイルの指針となります。2.2 電気的・光学的特性（25°Cにおける標準値）

これらは、指定された試験条件下での標準的な性能パラメータであり、デバイスの期待される動作を表します。

平均光度（I

• ）：_VI=1mAで200から650 µcd（マイクロカンデラ）。この広い範囲はビニングプロセスを示しています。最小値は200 µcdですが、標準的なユニットはより明るくなります。1mAの試験電流は、輝度を比較するための標準的な低電流条件です。_Fピーク発光波長（λ
• ）：_p611 nm。これはLEDのスペクトル出力が最大強度となる波長です。これが知覚される黄橙色の色を定義します。スペクトル線半値幅（Δλ）：
• 17 nm。これは発光波長の広がりを測定します。17 nmという値は、比較的狭く純粋な色の発光を示しており、AlInGaP技術の特徴です。主波長（λ
• ）：_d605 nm。これは、人間の目に知覚される光の色を最もよく表す単一波長であり、ピーク波長とはわずかに異なります。セグメントあたりの順電圧（V
• ）：_FI=20mAで2.05Vから2.6V。これはドライバ設計における重要なパラメータです。ドライバ回路は、V_Fの高いセグメントを含むすべてのセグメントに所望の20mA電流を流すために、少なくとも2.6Vを供給できなければなりません。_F distribution.
• 逆電流（I_R）：V_R=5Vで最大100 µA。これはLEDが逆バイアスされたときの最大リーク電流を指定します。小さい値ですが、ダイオードの遮断特性を確認します。
• 光度マッチング比（I_V-m）：I_F=10mAで最大2:1。これは、単一桁内または異なる桁の同一セグメント間の、最も明るいセグメントと最も暗いセグメントの間の最大許容比率です。2:1の比率は視覚的な均一性を保証します。

3. ビニングシステムの説明

LTC-4724JFは、主に光度に対してビニングシステムを採用しています。I_Vの範囲（200-650 µcd）が示すように、ユニットは標準試験電流（1mA）での光出力に基づいて試験され、異なるビンに選別されます。これにより、顧客は以下が可能になります：

• 一貫性の確保：複数の表示器を使用するアプリケーション（例：多桁計器）では、同じ強度ビンから部品を調達することで、すべての桁が一致した輝度を持つことが保証され、不均一で斑状の外観を防ぎます。
• アプリケーション要件に応じた選択：非常に高い輝度を必要とする設計では、より高い強度ビンのユニットを指定するかもしれませんし、電力に敏感な設計ではより低いビンを使用するかもしれません。

この特定の型番については、データシートは波長（色）や順電圧のための別々のビンについて明示的に言及しておらず、AlInGaPプロセスがこれらのパラメータに対して十分に厳密な制御を実現しているか、または主要な強度ビニングに含まれていることを示唆しています。

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：

• 電流 vs. 順電圧（I-V曲線）：指数関数的関係を示します。曲線は標準的なV_F（2.05-2.6V）付近にニーを持ちます。推奨されるように定電流駆動を行うことで、V_F variations.
• のわずかな変動に関わらず安定した輝度が確保されます。_V光度 vs. 順電流（I_Fvs. I）：
• 一般的に、低電流域ではほぼ線形関係を示し、非常に高い電流では飽和する可能性があります。このグラフは、目標輝度を達成するために必要な駆動電流を決定するのに役立ちます。光度 vs. 周囲温度：
• 温度が上昇するにつれて光出力がどのように減少するかを示します。これは高温環境で動作するシステムの設計に不可欠であり、補償するために駆動電流を（定格内で）増加させる必要があるかもしれません。スペクトル分布：

相対強度 vs. 波長のプロットで、611 nmを中心とし、ピーク強度の半分の幅（半値全幅）が17 nmです。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

LTC-4724JFは、標準的なスルーホールDIP（デュアル・インライン・パッケージ）形式です。図面（3ページ参照）には、全長、幅、高さ、桁間隔、リード間隔（ピッチ）、リード径を含むすべての重要な寸法が提供されています。注記には、特に断りのない限り、すべての寸法はミリメートル単位で標準公差は±0.25 mmであると指定されています。この情報は、PCBフットプリント設計、パネル切り抜きサイズの決定、および最終製品内での適切な機械的適合性を確保するために不可欠です。

5.2 ピン接続と内部回路

• 本デバイスは14ピン構成です（一部のピンはNO PINとマークされています）。内部回路図（4ページ）は、マルチプレックス・コモンカソードアーキテクチャを示しています：コモンカソード：
• ピン1、5、7は、それぞれ桁1、桁2、桁3のカソードです。ピン14は、3つの右側小数点（L1、L2、L3）の共通カソードです。セグメントアノード：

7つの主要セグメント（A、B、C、D、E、F、G）と小数点のアノードは、個々のピンに引き出されています（例：ピン12 = セグメントA、ピン2 = セグメントE）。

特定の桁の特定のセグメントを点灯させるには、対応するセグメントアノードピンをハイ（電流制限抵抗付き）で駆動し、その桁のカソードピンをロー（グランド）にプルダウンする必要があります。このマルチプレックス技術により、各セグメントが独立配線された場合の24+ピンではなく、わずか14ピンで3桁とそのセグメントを制御できます。

6. はんだ付け、組立、および保管ガイドライン

• 6.1 はんだ付けと組立リフローはんだ付け：
• 指定条件（260°Cで3秒間）に従ってください。これは標準的な鉛フリーリフロープロファイルに組み込まれるべきです。機械的ストレス：
• 組立中に表示体に異常な力を加えないでください。エポキシパッケージの破損や内部ワイヤボンドの損傷を防ぐために適切な工具を使用してください。結露：
• 湿気の多い環境での急激な温度変化を避け、表示器に結露が生じないようにしてください。結露は電気的ショートや腐食の原因となる可能性があります。フィルム貼り付け：

装飾フィルムやフィルターを使用する場合、感圧接着剤が使用されていることに注意してください。フィルム側が前面板に直接押し付けられないようにし、外力によるずれを防いでください。

6.2 保管条件

• 適切な保管は、はんだ付け性の低下を引き起こすスズメッキリードの酸化を防ぐために重要です。スルーホールディスプレイ（LTC-4724JF）の場合：
• 元の包装で、5°Cから30°C、相対湿度60%以下で保管してください。防湿バッグを開封して6ヶ月以上経過した場合は、使用前に60°Cで48時間ベーキングし、1週間以内に組立ててください。一般的な原則：

在庫は速やかに消費してください。大量の長期保管は推奨されません。ピンが酸化しているように見える場合は、組立前に再メッキが必要になる場合があります。

7. アプリケーション提案と設計上の考慮点

7.1 代表的なアプリケーション例

• LTC-4724JFは、明瞭で信頼性の高い数値表示を必要とするアプリケーションに理想的です。例えば：
• デジタルパネルメーター（電圧、電流、温度）
• 試験・測定機器
• 産業用制御システムの表示
• 民生家電（電子レンジ、はかり、オーディオ機器）

医療機器（例外的な信頼性がこの部品単独の責任ではない場合 - 注意事項参照）

• 7.2 重要な設計上の考慮点
  • ドライバ回路設計：定電流駆動：_F定電圧駆動よりも強く推奨されます。V
  • の変動に関わらず一貫したセグメント輝度を確保し、熱暴走に対する本質的な保護を提供します。電流制限抵抗：_CC単純な抵抗ベースの駆動を使用する場合、電源電圧（V_F）、予想される最大V_F（2.6V）、および所望のI_CCに基づいて抵抗値を計算します。例：V_F=5V、I
  • =10mAの場合、R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240Ω。次の標準値（例：240Ωまたは220Ω）を使用してください。電圧ヘッドルーム：_Fドライバ（マイクロコントローラピンまたは専用IC）は、回路内の最高V_Fを克服するのに十分な電圧を供給できなければなりません。3.3Vシステムでは、ドライバの飽和電圧を考慮した後、2.6V V
  • のセグメントに対処するのが困難な場合があります。逆電圧保護：
• 回路は、電源投入/遮断シーケンス中にLEDにかかる逆バイアスを防止する必要があります。これは、慎重な電源シーケンスングによって、または表示器と並列に保護ダイオードを追加することで（通常動作時は逆バイアス）達成できます。熱管理：
• 電流デレーティング曲線に従ってください。高い周囲温度環境では、駆動電流を減らすか、通気を改善してLED接合温度を安全限界内に保ってください。マルチプレックスドライバ：

専用の表示ドライバICまたはマルチプレックスサポート付きのマイクロコントローラを使用してください。可視フリッカーを避けるために、走査周波数が十分に高い（通常 >60Hz）ことを確認してください。平均輝度を維持するために、ピークパルス電流はDC定格（90mA定格に従って）よりも高くすることができます。

8. 技術比較と差別化

• 標準的なGaP（リン化ガリウム）やGaAsP（リン化ヒ素ガリウム）の赤/黄色LEDなどの古い技術と比較して、LTC-4724JFのAlInGaP技術は以下を提供します：より高い効率と輝度：
• ミリアンペアあたりの光出力がより多い。より良い色飽和度：
• より狭いスペクトル幅（17 nm）により、より純粋で明確な黄橙色を実現。優れた温度安定性：

AlInGaPは、一般的に古い技術よりも温度範囲にわたって輝度と色をより良く維持します。

フィルター付き白色LEDと比較して、特定の単色出力が望まれる場合に、よりシンプルで効率的なソリューションを提供します。

• 9. よくある質問（技術パラメータに基づく）Q: この表示器を5Vマイクロコントローラピンから直接駆動できますか？_FA: 可能ですが、注意が必要です。電流制限抵抗を使用する必要があります。抵抗値は、ピンの出力ハイ電圧（5V未満の場合あり）とLEDのV
• に基づいて計算してください。マイクロコントローラピンが必要な電流（例：セグメントあたり10-20mA）をシンク/ソースできることを確認してください。これがピンの最大定格を超える場合は、トランジスタやドライバICが必要です。Q: なぜ定電流駆動が推奨されるのですか？_FA: LEDの輝度は、電圧ではなく主に電流によって制御されます。V
• はユニットごと、また温度によって変動します。定電流源は、設定電流を維持するために電圧を自動調整し、安定した予測可能な輝度を確保し、LEDを過電流状態から保護します。Q: 光度で分類とは、私の設計にとって何を意味しますか？
• A: 一つの製品で複数の表示器を使用する場合は、同じ強度ビンコードのユニットを指定して購入する必要があることを意味します。これにより、桁間や表示器間の目立つ輝度差を防ぎます。具体的なビンの入手可能性についてはサプライヤーにご相談ください。Q: 保管指示にベーキングが記載されています。これは常に必要ですか？

A: ベーキングは、長期保管中に空気中から湿気を吸収した部品のための除湿プロセス（ベークアウト）です。高温はんだ付けプロセス中のポップコーニング（パッケージのひび割れ）を防ぎます。密封バッグを開封してすぐに部品を使用する場合は、通常ベーキングは必要ありません。セクション6.2のガイドラインに従ってください。

10. 実践的な設計と使用例

1. シナリオ: 3桁DC電圧計表示器の設計マイクロコントローラとドライバ：
2. 十分なI/Oピンを備えたマイクロコントローラを選択するか、専用のマルチプレックスLEDドライバ（例：MAX7219、TM1637）を使用して、セグメントアノードと桁カソードを制御します。電流設定：
3. 動作電流を決定します。室内で良好な輝度を得るには、セグメントあたり10-15mAで十分な場合が多いです。デレーティング式を使用して、予想される最大周囲温度（例：50°C）でこれが安全かどうかを確認してください。抵抗計算：
4. ドライバが抵抗電流制限を使用する場合は、セクション7.2に示すように計算します。定電流ドライバを使用する場合は、電流を所望の値に設定します。PCBレイアウト：
5. 電流制限抵抗は、表示器ピンのすぐ近くではなく、ドライバICまたはマイクロコントローラの近くに配置してください。コモンカソードピンへのトレースが、1桁内のすべてのセグメントの電流の合計（例：7セグメント+DPすべてが10mAずつ点灯している場合、カソードトレースは80mAを扱えなければならない）を扱えることを確認してください。ソフトウェア：
6. 桁1、2、3を高速で切り替えるマルチプレックスルーチンを実装します。各桁のデューティサイクルは1/3なので、静的表示と同じ平均輝度を達成するために、アクティブ時間中のピーク電流は最大3倍高くすることができます（ただし、90mAのピーク定格を超えてはいけません）。テスト：_CC輝度の均一性を確認します。桁が不均一に見える場合は、表示器ピンでの一貫したV

を確認し、抵抗値を検証し、表示器のすべてのセグメントが同じ強度ビンからのものであることを確認してください。

11. 動作原理

LTC-4724JFは、半導体PN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います。ダイオードのオン電圧（AlInGaPでは約2V）を超える順バイアス電圧が印加されると、N型材料からの電子とP型材料からの正孔が活性領域（AlInGaP層の量子井戸構造）で再結合します。この再結合イベントにより、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。結晶格子中のアルミニウム、インジウム、ガリウム、リン原子の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、これが直接発光の波長（色）を定義します—この場合は約611 nmの黄橙色です。不透明なGaAs基板は光を上方に反射するのに役立ち、チップ上面からの全体的な光取り出し効率を向上させます。

12. 技術トレンド

• 7セグメント表示器は数値表示の定番であり続けていますが、基礎となるLED技術は進化し続けています。AlInGaPは、赤、オレンジ、黄色の色に対して成熟した高性能技術を表しています。表示技術の現在のトレンドには以下が含まれます：統合：
• メインコントローラへのインターフェースを簡素化する統合ドライバIC（インテリジェントディスプレイ）を備えた表示器への移行。多くの並列ピンの代わりにシリアルデータ（I2C、SPI）のみを必要とします。小型化と高密度化：
• 先進的なパッケージングを使用した、より小さなピクセルピッチと高密度の多桁またはドットマトリックスモジュールの開発。材料の進歩：
• より広い色域とより高い効率のためのGaNベース化合物などの材料に関する継続的な研究。ただし、これらは青/緑/白色LEDでより一般的です。フレキシブルおよび新しいフォームファクタ：

非平面表面のためのフレキシブル基板上の表示器の探求。