LTC-7500KG LEDディスプレイ データシート - 0.72インチ桁高 - AlInGaPグリーン - 2.6V順電圧 - 70mW消費電力 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTC-7500KGは、高性能な3桁7セグメントLED表示モジュールです。主な機能は、幅広い電子機器において、明瞭で明るい数値表示を提供することです。中核技術は、GaAs基板上に形成されたAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）LEDチップに基づいており、これは高効率の緑色光を生成することで知られています。本デバイスは、黒色の面に白色のセグメントを備えており、様々な照明条件下で最適な視認性を実現する優れたコントラストを提供します。

1.1 主な特長と中核的利点

本ディスプレイは、要求の厳しい用途に適したいくつかの重要な利点を備えて設計されています。0.72インチ（18.4 mm）の桁高は、大きくて読みやすい文字を提供します。セグメントは連続的で均一であり、すべての桁とセグメントにわたって一貫した外観を保証します。低い電力要件で動作し、省エネ設計に貢献します。高輝度と高コントラストの組み合わせ、および広い視野角により、複数の位置からディスプレイが見えることが保証されます。さらに、固体信頼性を提供し、光度で分類されているため、複数ディスプレイ構成での輝度マッチングが可能です。パッケージは鉛フリーでRoHS指令に準拠しています。

1.2 デバイス説明とターゲット市場

本デバイスは、具体的には右側小数点付きのマルチプレックス・コモンカソード表示器です。マルチプレックス設計により、必要な駆動ピン数が減少し、インターフェース回路が簡素化されます。そのターゲット市場は、信頼性の高い数値表示が必要とされる幅広い一般的な電子機器を含みます。これには、オフィスオートメーション機器、通信機器、産業用制御パネル、計測器、家電製品、および民生用電子機器が含まれます。設計は、明瞭さ、信頼性、および統合の容易さを優先しています。

2. 技術パラメータと客観的解釈

このセクションでは、仕様書に記載されたデータのみに基づいて、LTC-7500KGディスプレイの電気的、光学的、および熱的特性に関する詳細な客観的分析を提供します。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性がある限界を定義します。これらは動作条件ではありません。

• セグメントごとの消費電力：70 mW。これは、単一のLEDセグメントが過熱のリスクなく安全に消費できる最大電力です。
• セグメントごとのピーク順電流：60 mA。この電流は、1/10デューティサイクル、0.1 msパルス幅のパルス条件下でのみ許容されます。これは、非常に高い瞬間輝度を達成するために使用され、連続動作には使用されません。
• セグメントごとの連続順電流：25°Cで25 mA。この電流は、周囲温度（Ta）が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.28 mA/°Cの割合で線形に低下します。例えば、85°Cでは、最大許容連続電流は約25 mA - (0.28 mA/°C * 60°C) = 8.2 mAとなります。
• 動作および保管温度範囲：-35°C から +105°C。デバイスはこの全範囲内で保管または動作可能です。
• はんだ付け条件：デバイスは、実装面から1/16インチ（≈1.6mm）下のポイントではんだ温度が260°Cを3秒間超えないウェーブはんだ付けまたはリフローに耐えることができます。組立中、部品本体自体の温度は最大定格温度を超えてはなりません。

2.2 電気的および光学的特性

これらのパラメータは、標準試験条件（Ta=25°C）で測定され、代表的な性能を示します。

• 平均光度（I_V）：これは主要な輝度パラメータです。順電流（I_F）が1 mAの場合、光度は代表値1050 µcd（マイクロカンデラ）、最小値500 µcdです。10 mAでは、代表値は大幅に上昇し11550 µcdとなります。設計者は、必要な輝度と熱的考慮事項に基づいて駆動電流を選択する必要があります。
• ピーク発光波長（λ_p）：571 nm（代表値）。これは、発光強度が最も高い波長です。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：15 nm（代表値）。これはスペクトル純度を示します。値が小さいほど、より単色光に近いことを意味します。
• 主波長（λ_d）：572 nm（代表値）。これは人間の目が知覚する波長であり、緑色を定義します。
• チップごとの順電圧（V_F）：I_F=20 mAで、代表値2.6 V、最小値2.05 V。回路設計では、この電圧降下とチップごとのばらつきを考慮する必要があります。
• セグメントごとの逆電流（I_R）：逆電圧（V_R）5Vで最大100 µA。このパラメータは試験目的のみであり、連続的な逆バイアス動作は禁止されています。
• 光度マッチング比：最大2:1（類似の光面積に対して）。これは、同じ駆動条件（I_F=1mA）下での任意の2つのセグメント間の輝度差が2倍を超えないことを意味します。
• クロストーク：≤ 2.5%。これは、隣接するセグメントが点灯したときに、非励起セグメントから発生する意図しない光の最大量を規定します。これは、内部の光学的反射によることが多いです。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、デバイスが光度で分類されていることを示しています。これは、提供された抜粋には具体的なビンコードが記載されていませんが、ビニングシステムが存在することを意味します。LED製造において、ビニングとは、光度（輝度）、順電圧（V_F）、主波長（色）などの測定パラメータに基づいてLEDを選別するプロセスです。

• 光度ビニング：LEDは、標準試験電流での光出力に基づいてビンにグループ分けされます。これにより、同じ製品で使用される複数のディスプレイ間で輝度の一貫性が保証されます。データシートの2:1の強度マッチング比は、このビニングに依存する性能保証です。
• 順電圧ビニング：LEDはV_Fによってもビニングされる場合があります。マルチプレックスまたは並列駆動回路で同じV_FビンのLEDを使用することは、均一な電流分布と一貫した輝度を確保するのに役立ちます。
• 波長/色ビニング：この緑色AlInGaPタイプのようなカラーLEDの場合、主波長（λ_d）によるビニングは、一貫した色調を保証します。複数ユニットの組立に同じBINのLEDディスプレイを使用することを推奨する注意書きは、色調の不均一な問題を避ける必要性に直接対応しています。

設計者は、厳密な色や輝度のマッチングを必要とする用途で発注する際には、具体的なビンコード情報についてメーカーに問い合わせる必要があります。

4. 性能曲線分析

提供されたPDF抜粋は7/10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が、具体的なグラフはテキスト内容には含まれていません。通常、LEDディスプレイのこのような曲線には以下が含まれます：

• 相対光度 vs. 順電流（I-V曲線）：このグラフは、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ます。通常は非線形であり、非常に高い電流では効率が低下することが多いです。
• 順電圧 vs. 順電流：これはダイオードのI-V特性を示し、電流制限回路の設計に不可欠です。
• 相対光度 vs. 周囲温度：この曲線は、接合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。広い温度範囲で動作するシステムの設計に極めて重要です。
• スペクトル分布：光強度を波長に対してプロットしたグラフで、約571nmでのピークとスペクトル幅を示します。

これらの曲線は、非標準条件下でのデバイスの挙動を理解し、性能、効率、および寿命のために駆動回路を最適化するために不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と図面

LTC-7500KGは30ピンのデュアルインチラインパッケージです。図面からの主要寸法は以下の通りです：

• パッケージ全体の幅：約45.72 mm。
• 桁高：18.4 mm（0.72インチ）。
• ピン間隔（ピッチ）：2.54 mm（0.1インチ）、標準的なDIPピッチです。
• 列間間隔：10.16 mm（2.54 mm * 4）。
• ピン直径：0.45 mm。推奨されるPCB穴径は0.9 mmで、容易な挿入とはんだ付けを可能にします。

ほとんどの寸法の公差は±0.25 mmです。具体的な注記は、ピン先端シフト（±0.4 mm）、セグメント上の異物、インク汚染、気泡、反射板の曲がりなどの許容される製造ばらつきに対処しています。

5.2 ピン接続と極性識別

本デバイスは、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。3つのコモンカソードピンがあり、各桁（桁1、桁2、桁3）に1つずつ割り当てられています。3桁すべての各セグメント（A-GおよびDP）のアノードは、個別のピンに引き出されています。この構造により、マイクロコントローラは、目的のセグメントアノードにハイ信号を印加しながら、対応する桁のコモンカソードをローに引くことで、一度に1桁ずつ点灯させることができます。桁を高速で切り替えること（マルチプレクシング）により、3桁すべてが連続して点灯しているように見えます。ピン配置表は、30本すべてのピンの具体的なマッピングを提供します。ピン1は図面で識別され、向きが確立されています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いと組立は、信頼性にとって重要です。

• はんだ付け：デバイスは、実装面から1.6mm下のポイントで260°Cのはんだ温度に3秒間耐えることができます。この要件に適合する標準的な鉛フリーリフローまたはウェーブはんだ付けプロファイルを使用する必要があります。
• 機械的ストレス：8. アプリケーション推奨事項と設計上の考慮事項
• パターンフィルムの適用：前面に装飾フィルムを貼り付ける場合、感圧接着剤を使用します。このフィルム側を前面パネル/カバーと密着させたままにすることは推奨されません。外力によりフィルムがずれる可能性があります。

7. 保管条件

特にピンの酸化などの劣化を防ぐために、LEDディスプレイは以下の条件下で元の梱包に保管する必要があります：

• 温度：5°C から 30°C。
• 相対湿度：60% RH以下。

これらの仕様外での保管は、はんだ付け性と長期性能を損なう可能性があります。

. Application Recommendations and Design Considerations

注意セクションに基づき、いくつかの重要な設計およびアプリケーションガイドラインに従う必要があります。

8.1 回路設計

• 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。これにより、個々のLEDチップの順電圧（V_F）のばらつきに関わらず、一貫した光度が保証されます。
• 電流制限：回路は、考えられるV_Fの全範囲（代表値2.05Vから2.6V）で意図した駆動電流を供給するように設計する必要があります。
• 安全動作電流：選択された連続駆動電流は、アプリケーションで予想される最大周囲温度に基づいて、25°Cからの0.28 mA/°Cの低下率を使用して低下させる必要があります。
• 保護：駆動回路には、電源投入時またはシャットダウン時の逆電圧および過渡電圧スパイクに対する保護を含める必要があります。逆バイアスは金属移動を引き起こし、リーク電流の増加または短絡を引き起こす可能性があります。

8.2 熱および環境管理

• 熱管理：推奨動作電流または温度を超えると、光出力の著しい低下または早期故障につながります。高温環境では、適切な換気または放熱対策が必要になる場合があります。
• 結露：特に高湿度環境では、周囲温度の急激な変化を避けてください。これはディスプレイ上に結露を引き起こし、電気的または光学的な問題を引き起こす可能性があります。

8.3 試験およびマッチング

• 機械的試験：このディスプレイを組み込んだ最終製品が落下試験や振動試験に合格する必要がある場合、設計最終決定前に評価と推奨事項のために試験条件をサプライヤーと共有する必要があります。
• ディスプレイマッチング：1セットで2つ以上のディスプレイを使用するアプリケーション（例：多桁パネル）では、輝度や色調の目立つ違いを避けるために、同じ製造ビンからのディスプレイを使用することが推奨されます。

9. 技術比較と差別化

データシートには他のモデルとの直接比較は記載されていませんが、LTC-7500KGの主要な差別化要因はその仕様から推測できます：

• 技術：緑色光にGaAs基板上のAlInGaPを使用することは、従来技術と比較して高効率と良好な温度安定性を提供します。
• パッケージ：標準的な30ピンDIPパッケージにおける0.72インチの桁高は、サイズと視認性のバランスを提供し、多くの既存の製品フォームファクタに適しています。
• 光学的性能：高い代表輝度（10mAで11550 µcd）、高コントラスト（黒面/白セグメント）、および広い視野角の組み合わせは、ユーザーインターフェースにとって強力なパッケージです。
• 適合性：鉛フリーでRoHS準拠のパッケージは、現代の環境規制を満たしています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このディスプレイを5Vのマイクロコントローラピンで直接駆動できますか？

A: できません。代表的な順電圧は2.6Vであり、正しい電流を設定するには常に直列の電流制限抵抗が必要です。5Vピンから直接駆動すると、絶対最大電流を超え、LEDを破壊する可能性が高いです。

Q: なぜピーク電流（60mA）は連続電流（25mA）よりもずっと高いのですか？

A: LEDは、発生した熱が接合温度を危険なレベルまで上昇させる時間がないため、短い高電流パルスに耐えることができます。1/10デューティサイクルと0.1msパルス幅により、平均電力が安全限界内に保たれます。これは、非常に高いピーク輝度を必要とするアプリケーションに使用されます。

Q: 私の駆動回路にとってコモンカソードとはどういう意味ですか？

A: コモンカソードディスプレイでは、1桁のLEDのすべてのカソード（負側）が一緒に接続されています。セグメントを点灯させるには、そのアノードに正電圧（抵抗を介して）を印加し、対応する桁のコモンカソードをグランドに接続します。これはコモンアノードディスプレイとは逆です。

Q: 3桁すべてで均一な輝度を実現するにはどうすればよいですか？

A: マルチプレクシングを使用します。コモンカソードを有効にすることで、一度に1桁だけを点灯させます。その桁で目的のセグメントを点灯させます。3桁を高速で（例：100Hz以上で）切り替えます。残像効果により、すべての桁が安定して点灯しているように見えます。各桁の短い点灯時間中のピーク電流が、望ましい平均輝度を提供するようにしてください。

11. 実用的なアプリケーション例

シナリオ：デジタルタイマーディスプレイの設計。

設計者は、分と秒（MM:SS）を表示するカウントダウンタイマーを作成しています。彼らには2つのLTC-7500KGユニットが必要になります。マイクロコントローラ（例：ARM Cortex-MまたはPIC）は、6本のコモンカソード制御線（桁ごとに1本）と8本のセグメント制御線（7セグメント+小数点）を持つことになります。ファームウェアはマルチプレクシングルーチンを実装します。駆動電流は、電流制限抵抗または、できれば定電流駆動ICを介して設定されます。電流値は、必要な輝度とタイマー筐体内の最大周囲温度に基づいて選択されます。視覚的一貫性を確保するために、設計者はサプライヤーに対し、両方のディスプレイが同じ強度および波長ビンからのものであることを指定します。

12. 動作原理の紹介

LTC-7500KGは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスの原理で動作します。ダイオードのしきい値を超える順電圧が印加されると、n型AlInGaP層からの電子がp型層からの正孔と再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP半導体の特定の組成が、この場合は緑色（約572 nm）の放出光の波長（色）を決定します。各桁は、7つの棒状のLEDセグメント（AからG）と小数点（DP）で構成されています。これらのセグメントを選択的に励起することにより、0から9までの任意の数字を形成できます。マルチプレクシング方式は、セグメント駆動線をすべての桁で電子的に共有し、必要なマイクロコントローラI/Oピンの数を大幅に削減します。

13. 技術動向

LEDディスプレイ技術は進化を続けています。LTC-7500KGは成熟した信頼性の高いAlInGaP技術を使用していますが、業界全体の動向には以下が含まれます：

• 効率向上：継続的な材料科学研究は、すべてのLED色のルーメン毎ワット（効率）を改善し、同じ光出力での消費電力を削減することを目指しています。
• 小型化：より小さなピクセルピッチと高密度ディスプレイへの傾向がありますが、このような大桁表示アプリケーションでは、視認性が依然として最も重要です。
• 統合：一部の最新ディスプレイは、駆動ICを直接モジュールパッケージに統合し、外部回路を簡素化しています。LTC-7500KGは、最大の設計柔軟性を提供する従来のディスクリートアプローチを代表しています。
• カラーオプション：これはモノクロの緑色ディスプレイですが、青色/白色にはInGaNなどの異なる半導体材料を使用した他の色（赤、黄、青、白）の7セグメントディスプレイも広く利用可能です。

LTC-7500KGは、完全なグラフィックディスプレイのコストと複雑さなしに、堅牢で非常に読みやすく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おいて、確立されたニッチを占めています。