LTC-571JD LEDディスプレイ仕様書 - 0.56インチ桁高 - AlInGaP赤色 - 2.6V順電圧 - 70mW消費電力 - 技術文書

1. 製品概要

LTC-571JDは、明確で明るい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、測定器、産業用制御装置、計器パネル、民生家電などの電子機器において視覚的な数値出力を提供することです。このデバイスの核心的な利点は、先進的なAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン化物）LEDチップ技術を採用している点にあり、従来の材料と比較して優れた発光効率と色純度を提供します。これにより、仕様書で強調されている主要な特徴、すなわち高輝度、連続的で均一なセグメントによる優れた文字表示、高コントラスト、広視野角が実現されています。本デバイスは輝度でカテゴライズされており、均一性が最も重要となる多桁表示において、生産ロット間で輝度レベルの一貫性が確保されています。ターゲット市場には、信頼性、様々な照明条件下での視認性、長い動作寿命が重要な要件となるプロフェッショナルおよび産業用電子機器の設計者とメーカーが含まれます。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 測光・光学特性

光学性能は、このディスプレイの機能性の中核です。平均光度（Iv）は、試験条件として順電流（IF）1mAにおいて、最小340 µcd、代表値700 µcd、最大制限なしと規定されています。この高輝度により視認性が確保されます。発光は赤色スペクトルであり、ピーク発光波長（λp）は656 nm、主波長（λd）は640 nmで、いずれもIF=20mAで測定されます。スペクトル半値幅（Δλ）は22 nmであり、比較的純粋な色発光を示しています。光度は、CIE明所視感度曲線に近似したセンサーとフィルターの組み合わせを使用して測定されており、値が人間の視覚的知覚に対応していることを保証している点に注意することが重要です。

2.2 電気的特性と絶対最大定格

デバイスの電気的限界は、その安全動作領域を定義します。絶対最大定格を超えてはならず、永久的な損傷を防ぎます。主要な限界には以下が含まれます：セグメントあたりの消費電力70 mW、セグメントあたりのピーク順電流110 mA（パルス条件：デューティサイクル1/10、パルス幅0.1ms）、25°Cにおけるセグメントあたりの連続順電流25 mA（25°C以上では0.33 mA/°Cで直線的にデレート）。セグメントあたりの最大逆電圧は5 Vです。セグメントあたりの順電圧（VF）は、IF=20mAにおいて代表値2.6V、最大2.6Vであり、セグメントあたりの逆電流（IR）はVR=5Vにおいて最大100 µAです。セグメント間の輝度整合比は最大2:1と規定されており、ディスプレイ全体の視覚的均一性を確保しています。

2.3 熱・環境仕様

温度範囲にわたる信頼性は重要な特徴です。デバイスは動作温度範囲-35°C ～ +85°C、および同一の保存温度範囲に対応しています。この広い範囲により、過酷な環境にも適しています。組立に関しては、最大はんだ付け温度は260°C、最大持続時間は3秒（実装面から1.6mm下で測定）であり、これはLEDチップやパッケージへの熱損傷を避けるための、波はんだ付けまたはリフローはんだ付けプロセスにおける標準的なガイドラインです。

3. ビニングシステムの説明

仕様書には、本デバイスが輝度でカテゴライズ済みと明記されています。これは、ビニング（選別）システムが採用されていることを示しています。LED製造においては、固有のばらつきが発生します。ビニングとは、製造されたLEDを、輝度、順電圧、主波長などの特定の測定パラメータに基づいてグループ（ビン）に分類するプロセスです。LTC-571JDでは、主なビニング基準は輝度です。これにより、お客様はすべての桁とセグメントの輝度レベルが密接に一致したディスプレイを受け取ることができ、多桁ユニット内で1桁が他と比べて明らかに暗くまたは明るく見えることを防ぎます。これは最終製品における美的および機能的な均一性にとって極めて重要です。仕様書には具体的なビンコードや範囲は詳細に記載されていませんが、カテゴライズの記載は、この品質管理ステップが実施されていることをユーザーに保証するものです。

4. 性能曲線分析

仕様書には代表的な電気/光学特性曲線のセクションが含まれています。これらのグラフは、詳細な設計分析に不可欠です。提供されたテキストには具体的な曲線は詳細に記載されていませんが、このようなデバイスの代表的な曲線には以下が含まれます：順電流対順電圧（I-V曲線）：これはLEDを流れる電流とその両端の電圧降下の関係を示します。非線形であり、設計者はこれを使用して適切な電流制限抵抗を選択します。輝度対順電流（L-I曲線）：このグラフは、光出力が電流とともにどのように増加するかを示します。一般的にある範囲では線形ですが、より高い電流では飽和します。輝度対周囲温度：この曲線は、LEDの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。このデレーティングを理解することは、高温環境で動作する設計にとって重要です。スペクトル分布：相対強度対波長のプロットで、約640-656 nm付近の赤色発光ピークの形状と純度を示します。

5. 機械的・パッケージ情報

機械設計により、確実な実装と電気的接続が保証されます。本デバイスは、桁高0.56インチ（14.2 mm）の標準パッケージを特徴としています。パッケージ寸法は詳細な図面で提供され、すべての寸法はミリメートル単位で、特に記載のない限り標準公差は±0.25 mmです。これにより、正確なPCB（プリント回路基板）フットプリント設計が可能になります。ピン接続図は正しい配線にとって重要です。LTC-571JDは、右側小数点付きのマルチプレックス・コモンカソードタイプです。12ピンの割り当ては以下の通りです：ピン1：アノードE、ピン2：アノードD、ピン3：アノードD.P.（小数点）、ピン4：アノードC、ピン5：アノードG、ピン6：未接続、ピン7：アノードB、ピン8：桁3のコモンカソード、ピン9：桁2のコモンカソード、ピン10：アノードF、ピン11：アノードA、ピン12：桁1のコモンカソード。内部回路図は、各桁のセグメントがコモンカソード接続を共有していることを示しており、これは必要なドライバーピン数を最小限に抑えるためのマルチプレックス表示器の標準的な方式です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いは信頼性にとって極めて重要です。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：実装面から1.6mm下で、最大260°C、3秒間。これは標準的な無鉛リフローはんだ付けプロファイルと互換性があります。設計者は、LEDチップへの熱ストレス（光出力の低下、色ずれ、または致命的な故障を引き起こす可能性がある）を防ぐために、PCB組立プロセスがこの制限に準拠していることを確認する必要があります。手はんだ付けの場合は、温度制御されたはんだごてを最小限の接触時間で使用すべきです。デバイスは使用前に、湿気吸収（リフロー中のポップコーン現象を引き起こす可能性がある）を防ぐために、指定された-35°C ～ +85°Cの範囲内の制御された環境で、元の防湿バッグに保管する必要があります。

7. 梱包および発注情報

型番はLTC-571JDです。具体的な梱包詳細（テープ＆リール、チューブ数量など）は提供された抜粋には記載されていませんが、このような表示器の標準的な業界慣行は、ピンと表面を保護するために静電防止チューブまたはトレイで出荷することです。仕様番号DS30-2001-188および発効日06/12/2001は、改訂管理の識別子です。モデル命名規則LTC-571JDは、おそらく内部コーディングシステムに従っており、LTCはディスプレイ製品ラインを示し、571はサイズとタイプを指定し、JDは色、ビニング、またはその他のバリアントを示している可能性があります。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

このディスプレイは、明確な多桁数値表示を必要とするあらゆるデバイスに最適です。一般的なアプリケーションには以下が含まれます：デジタルマルチメータおよびクランプメータ、周波数カウンタ、プロセスタイマーおよびコントローラ、電源装置表示器、医療モニタリング機器、自動車診断ツール、POS端末。その高輝度と広視野角により、ディスプレイが斜めから見られる場合や明るい環境光下で使用されるアプリケーションに適しています。

LTC-571JDを使用した設計では、そのコモンカソードアーキテクチャのため、マルチプレクシングドライバ回路が必要です。通常、マイクロコントローラまたは専用のディスプレイドライバIC（MAX7219など）が使用されます。ドライバは、各桁のコモンカソード（ピン8、9、12）を高周波数（例：100Hz-1kHz）で順次アクティブにし、その桁に適切なセグメントアノードデータ（ピン1,2,3,4,5,7,10,11）を供給します。この方法により、必要なI/Oピン数が（7セグメント + 1 DP） * 3桁 = 24本から、7セグメント + 1 DP + 3桁 = 11本に削減されます。各セグメントアノードラインには、順電流を設定するための電流制限抵抗が必須です（例：セグメントあたり10-20 mA）。抵抗値は R = (Vcc - Vf) / If の式を使用して計算できます。ここで、Vfは代表順電圧（2.6V）です。5V電源と15mA目標電流の場合：R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160オーム。150または180オームの抵抗が適しています。設計者は、セグメントあたりのピーク電流が110mAのパルス定格を超えないこと、およびマルチプレックスデューティサイクルを考慮したセグメントあたりの平均消費電力が70mWを下回ることを確認する必要があります。

9. 技術比較と差別化

LTC-571JDは、主にAlInGaP LED技術の使用によって差別化されています。従来の標準GaAsP（ガリウムヒ素リン化物）赤色LED技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供します。これは、同じ電気量でより多くの光出力（より高い輝度）を生成するか、より低い電流で同じ輝度を達成できることを意味し、電力効率を向上させます。Hi-Eff. Redの指定はこの利点を強調しています。さらに、AlInGaP LEDは一般的に温度安定性が良く、寿命が長いです。連続的で均一なセグメントという特徴は、各セグメント内の隙間や不均一な照明を排除する高品質のマスクまたは拡散板設計を示しており、視覚的にセグメント化されたまたは点状のパターンを持つディスプレイよりも優れた、プロフェッショナルで高品質な外観を提供します。

10. よくある質問（FAQ）

Q: 未接続ピン（ピン6）の目的は何ですか？

A: このピンは機械的には存在しますが、電気的には絶縁されています。成形プロセス中の機械的対称性と安定性を維持するため、または標準的なピン間隔を維持するために含まれている可能性があります。いかなる回路トレースにも接続してはいけません。

Q: マルチプレックス構成でのセグメントあたりの平均電流はどのように計算しますか？

A: 平均電流は、ピーク電流にデューティサイクルを乗じたものです。各桁に等しい時間を割り当てる3桁マルチプレックスの場合、各桁のデューティサイクルは1/3です。桁がアクティブなときに各セグメントを20mAで駆動する場合、セグメントあたりの平均電流は20mA * (1/3) ≈ 6.67mAです。この平均電流は消費電力の計算に使用されます。

Q: このディスプレイを定電流（非マルチプレックス）で駆動できますか？

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、各セグメントアノードを独立して駆動することで実現できます。ただし、これには11本のドライバーライン（8本のアノード + 3本のカソードを結線）が必要であり、マルチプレクシングと比較して部品点数とマイクロコントローラI/O使用の点で効率が悪くなります。電気的定格は依然として適用されます。

Q: グレーの面と白いセグメントとはどういう意味ですか？

A: これは、ディスプレイがオフのときの外観を説明しています。面（背景）はグレーであり、赤いセグメントが点灯したときのコントラストを向上させるのに役立ちます。セグメント自体は白色であり、これは赤色LEDの光が通過する拡散材料またはマスクの色であり、通電時に明るい赤色の発光を作り出します。

11. 実践的な設計と使用例

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を使用した簡単な3桁電圧計の設計を考えてみましょう。マイクロコントローラは電圧（0-5V）を読み取り、それを3桁の数字（0.00から5.00）に変換し、LTC-571JDを駆動します。ドライバーコードは時分割マルチプレクシングを実装します。ループ内で、次の操作を行います：1）百の位のセグメントパターンをアノードポートに設定し、次に桁1のカソード（ピン12）を有効にします。2）短い遅延を待ちます（例：2ms）。3）桁1を無効にし、十の位のセグメントパターンを設定し、桁2のカソード（ピン9）を有効にします。4）桁3（ピン8）と小数点アノード（ピン3）を使用して、一の位/小数点桁について繰り返します。このサイクルを高速で繰り返すことで、安定した連続点灯の3桁数字の錯覚を作り出します。ピーク電流15-20mAに対して計算された各アノードラインの適切な電流制限抵抗が不可欠です。この設計は、マイクロコントローラのI/Oピンをほんの一握りしか効率的に使用しません。

12. 技術原理の紹介

LTC-571JDは、固体半導体発光に基づいています。中核となるコンポーネントはAlInGaP LEDチップです。ダイオードの接合電位（約2.1-2.6V）を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが直接放出される光の波長（色）に対応します—この場合は赤色（約640-656 nm）です。チップは不透明なGaAs基板上に実装されており、光を外側に反射させて効率を向上させるのに役立ちます。微小なLEDチップからの光は、セグメント用の白色拡散材料と背景用のグレーフィルターを備えた成形プラスチックパッケージを通過し、認識可能な7セグメント数字形状を作り出します。コモンカソードマルチプレクシングアーキテクチャは、1桁のすべてのLEDを共有の負極端子に接続する電気設計上の選択であり、個々の桁制御を可能にします。

13. 技術トレンドと進化

LTC-571JDは成熟した信頼性の高い技術を代表していますが、ディスプレイ技術のより広い分野は進化を続けています。7セグメントディスプレイのトレンドは、より高い効率と統合に向かっています。最新のバリアントでは、さらにより先進的な半導体材料またはチップスケールパッケージを使用して、わずかに優れた性能またはより狭いベゼルを実現している可能性があります。しかし、数字のみの出力に対するそのシンプルさ、堅牢性、低コスト、優れた視認性のため、基本的なマルチプレックスLEDセグメントディスプレイは依然として非常に重要です。この仕様書に具体化されている中核原理—効率的な材料（AlInGaP）、均一性のための注意深いビニング、明確な機械的/電気的仕様—は、信頼性の高い表示部品設計の基礎であり続けています。新しい設計では、エンジニアは内蔵コントローラを備えた完全統合モジュールを評価したり、英数字の柔軟性のためにドットマトリックスOLEDを検討したりするかもしれませんが、高輝度と長寿命を必要とする純粋な数値アプリケーションでは、LTC-571JDのようなディスプレイが最適で実証済みのソリューションであり続けます。

While the LTC-571JD represents a mature and reliable technology, the broader field of display technology continues to evolve. The trend in seven-segment displays has been towards higher efficiency and integration. Modern variants may use even more advanced semiconductor materials or chip-scale packaging for slightly better performance or smaller bezels. However, the fundamental multiplexed LED segment display remains highly relevant due to its simplicity, robustness, low cost for numeric-only output, and excellent visibility. The core principles embodied in this datasheet—efficient materials (AlInGaP), careful binning for uniformity, and clear mechanical/electrical specifications—remain the foundation for reliable display component design. For new designs, engineers might also evaluate fully integrated modules with built-in controllers or consider dot-matrix OLEDs for alphanumeric flexibility, but for pure numeric applications requiring high brightness and long life, displays like the LTC-571JD continue to be a optimal and proven solution.