LTC-5689KY LEDディスプレイ データシート - 0.56インチ桁高 - アンバーイエロー - 順方向電圧2.6V - 消費電力70mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTC-5689KY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、計測器、産業用制御パネル、試験装置、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。

このディスプレイの中核的な利点は、セグメントにAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）LED技術を採用している点にあります。この材料系は、アンバー/イエロースペクトルにおいて高効率な発光を実現することで知られており、優れた輝度と視認性を提供します。デバイスは黒い面に白いセグメントを配したデザインで、高いコントラストを生み出し、特に様々な環境光条件下での可読性を向上させます。連続的で均一なセグメントは、クリーンでプロフェッショナルな文字表示を保証します。

ターゲット市場は、電力効率、信頼性、明確な視覚的コミュニケーションが最重要となる機器に携わる設計者やエンジニアを含みます。カテゴライズされた光度と、鉛フリーでRoHS準拠のパッケージは、現代の環境配慮型電子設計に適しています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

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心です。標準試験電流1mAにおいて、セグメントあたりの平均光度の代表値は2222 µcd（マイクロカンデラ）で、規定最小値は800 µcdです。この高い輝度レベルにより、数字が容易に視認可能となります。発光は、ピーク波長（λp）および主波長（λd）が595 nmで特徴付けられ、可視スペクトルのアンバーイエロー領域に位置します。スペクトル線半値幅（Δλ）は15 nmであり、隣接波長への広がりが最小限の比較的純粋な色を示しています。セグメント間の光度マッチングは2:1以上の比率で規定されており、表示全体で均一な輝度と一貫した見た目を保証します。

2.2 電気的パラメータと定格

信頼性の高い動作のためには、電気的限界の理解が重要です。絶対最大定格は動作境界を定義します：

• セグメントあたりの消費電力：最大70 mW。
• セグメントあたりの連続順方向電流（I_F）：最大25 mA。
• セグメントあたりのピーク順方向電流：最大60 mA、パルス条件下（1 kHz、デューティ比10%）で適用可能。
• 順方向電流のディレーティング：25°C以上では0.33 mA/°Cの割合で必要。これは熱管理において重要です。
• セグメントあたりの順方向電圧（V_F）：I_F= 20 mAにおいて、代表値2.6V、最大2.6V。最小値は2.05V。
• 逆方向電圧（V_R）：最大5 V。これを超えるとLED接合が損傷する可能性があります。
• 逆方向電流（I_R）：V_R= 5Vにおいて最大100 µA。

2.3 熱的および環境仕様

本デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+105°C、保管温度範囲も同様です。この広い範囲は過酷な環境での使用に適しています。はんだ付け温度定格は組立において重要です：部品は、実装面から1/16インチ下の点で、260°Cを3秒間耐えることができます。リフローはんだ付け工程での損傷を防ぐため、このプロファイルを遵守することが不可欠です。

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、本デバイスが光度でカテゴライズされていると明記しています。これは、LEDが標準試験条件下で測定された光出力に基づいて試験および選別（ビニング）されていることを意味します。このプロセスにより、設計者は一貫した輝度レベルの部品を受け取ることができ、複数のディスプレイを並べて使用するアプリケーションや特定の最小輝度が要求されるアプリケーションにおいて極めて重要です。抜粋部分では具体的なビニングコードは詳細に記載されていませんが、代表値（2222 µcd）と最小値（800 µcd）が性能の範囲を示しています。

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おり、詳細な設計作業には不可欠です。本文中に具体的なグラフは提供されていませんが、そのような曲線には通常以下が含まれます：

• 順方向電流（I_F）対順方向電圧（V_F）：非線形関係を示し、電流制限回路の設計に役立ちます。
• 光度（I_V）対順方向電流（I_F）：光出力が電流と共にどのように増加するかを示し、輝度調整や効率計算に役立ちます。
• 光度対周囲温度：温度上昇に伴う光出力のディレーティングを示し、高温アプリケーションで重要です。
• スペクトル分布：波長全体での相対強度を示すグラフで、595 nmのピークと15 nmの半値幅を確認できます。

設計者は、特定の動作条件に対する正確な計算を行うために、メーカーの完全なデータシートにあるこれらのグラフを参照すべきです。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 物理的寸法と図面

ディスプレイの桁高は0.56インチ（14.2 mm）です。パッケージ寸法は、すべての単位がミリメートルの図面で提供されています。特に指定のない限り、主要な公差は±0.25 mmであり、ピン先端シフト公差は+0.4 mmです。この情報はプリント基板（PCB）のフットプリント設計、組立時の適切な嵌合と位置合わせを確保するために重要です。

5.2 ピン配置と極性識別

本デバイスは14ピンデュアルインチラインパッケージ（DIP）を使用しています。これはマルチプレックス・コモンアノード構成のディスプレイです。これは、各桁のLEDのアノードが内部で接続され（コモン）、各セグメント（A-G、DP）のカソードが桁間で共有されていることを意味します。ピン接続表は以下の通りです：

• ピン1-7：それぞれセグメントA、B、C、D、E、F、Gのカソード。
• ピン8：3つの小数点（DP1、DP2、DP3）のコモンカソード。
• ピン9、10、11：それぞれ桁3、桁2、桁1のコモンアノード。
• ピン12：右側の2つの小数点（DP4、DP5）のコモンアノード。
• ピン13、14：それぞれDP5とDP4のカソード。

内部回路図は、このマルチプレックス構成を視覚的に確認させ、アノードが桁ラインに、カソードがセグメントラインに接続された3組の7セグメントLEDを示しています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

スルーホール部品として、主な組立方法はフローはんだ付けまたは手はんだ付けです。提供される重要なパラメータは、最大はんだ付け温度プロファイルです：実装面から1.6mm（1/16インチ）下で測定し、260°Cを3秒間。組立中、部品本体の温度は最大保管温度105°Cを超えてはなりません。ピンおよびエポキシパッケージへの機械的ストレスを避ける適切な取り扱いが推奨されます。部品は使用まで、管理された環境下で元の防湿バッグに保管すべきです。

7. パッケージングおよび注文情報

型番はLTC-5689KYです。KYサフィックスは、おそらく色（アンバーイエロー）およびその他の特定の属性を示しています。本デバイスはAlInGaPアンバーイエローマルチプレックスコモンアノード右側小数点ディスプレイと記述されています。このようなDIP部品の標準パッケージングは、通常、静電気防止チューブまたはトレイです。設計者は、正確な梱包数量（例：チューブあたり50個）を販売代理店またはメーカーに確認すべきです。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• 試験・計測機器：デジタルマルチメータ、周波数カウンタ、電源装置。
• 産業用制御機器：温度、圧力、速度、またはカウント表示用のパネルメータ。
• 民生家電：電子レンジ、オーディオ機器、旧型の時計/タイマー。
• 自動車アフターマーケット：高輝度が必要とされる計器や表示器。

8.2 重要な設計上の注意点

1. 駆動回路：コモンアノード、マルチプレックスディスプレイであるため、シンク電流（セグメントカソードを駆動）およびソース電流（桁アノードを駆動）を供給できるドライバICまたはマイクロコントローラが必要です。各セグメントカソードラインには、適切な電流制限抵抗が必須です。
2. マルチプレクシング：桁は高速に順番に点灯します。ちらつきを防ぐため、リフレッシュレートは十分に高く（通常>60 Hz）なければなりません。デューティ比が知覚される輝度を決定します；データシートに従い、ピーク電流はDC定格よりも高く設定できます。
3. 熱管理：25°C以上の順方向電流ディレーティング曲線を遵守してください。周囲温度が高いアプリケーションでは、消費電力制限内に収まるよう動作電流を低減してください。
4. 視野角：広い視野角は有益ですが、PCBレイアウトは最適なユーザーの視線のためにディスプレイを配置すべきです。

9. 技術比較および差別化

旧来のGaP（リン化ガリウム）や標準的なGaAsP（リン化ヒ化ガリウム）イエローLEDと比較して、LTC-5689KYのAlInGaP技術は、著しく高い発光効率と輝度を提供します。これにより、同じ駆動電流で、明るい条件下やより長い距離においても優れた視認性が得られます。黒面/白セグメントデザインは、全面拡散型パッケージよりも高いコントラストを提供します。現代の表面実装デバイス（SMD）7セグメントディスプレイと比較して、このスルーホール版はプロトタイプ作成が容易で、振動に対する高い堅牢性が要求されるアプリケーションや手動修理を想定した用途で好まれる場合があります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: ピーク順方向電流定格（1kHz、デューティ比10%で60mA）の目的は何ですか？

A: この定格により、マルチプレクシング中にLEDをより高い電流でパルス駆動し、より高い知覚輝度を達成することが可能になります。各桁は時間の一部（例：3桁なら1/3デューティ）しか点灯しないため、平均電力と発熱は制限内に収まりつつ、瞬間的な光出力はより明るくなります。

Q: 電流制限抵抗の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 = (V_電源- V_F) / I_F。5V電源、代表的なV_F2.6V、希望するI_F20mAの場合：R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω。電流が限界を超えないことを保証するため、保守的な設計にはデータシートの最大V_Fを使用してください。

Q: マルチプレクシングなしでこのディスプレイを駆動できますか？

A: 可能ですが、非効率的です。各桁のコモンアノードをV_電源に接続し、3桁すべての各セグメントカソードを同時に独立して制御する必要があります。これには、はるかに多くのマイクロコントローラピンまたはドライバチャネルが必要となります（7セグメント x 3桁 = 21ラインに対し、マルチプレクシングでは7+3=10ライン）。

11. 実践的な設計および使用例

簡単な3桁電圧計の設計を考えてみます。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を読み取ります。ファームウェアはこの値をスケーリングし、各桁（百の位、十の位、一の位）で点灯させるセグメントを決定します。その後、マルチプレクシングルーチンを使用します：カソードピン1-7および小数点用の8/13/14にセグメントパターンを設定し、次に桁1のアノード（ピン11）を数ミリ秒間有効にします。その後、次の数字のセグメントパターンに変更し、桁2のアノード（ピン10）を有効にし、以下同様に連続的に循環させます。電流制限抵抗は、7本の主要セグメントカソードライン（ピン1-7）のそれぞれに直列に配置されます。輝度は、規定の範囲内でデューティ比または電流制限抵抗の値を変更することで調整できます。

12. 技術原理の紹介

7セグメントディスプレイは、8の字型に配置された発光ダイオード（LED）の集合体です。特定のセグメント（AからGとラベル付け）を選択的に点灯させることで、0から9までの任意の数字を形成できます。LTC-5689KYは、1つのパッケージ内に3つのそのような桁アセンブリを含んでいます。マルチプレクシングは、これらの桁が同じセグメント制御ラインのセットを共有する技術です。任意の瞬間には1桁のみが点灯しますが、高速に循環させることで、人間の目はすべての桁が連続して点灯しているように知覚します。これにより、必要な制御ピン数と消費電力が大幅に削減されます。使用されているAlInGaP半導体材料は、電子が材料のバンドギャップを越えて正孔と再結合する際に光を発し、これは約595 nm（アンバーイエロー）の波長の光子に対応するように設計されています。

13. 業界動向と発展

ディスプレイ技術のトレンドは、自動組立、高密度化、薄型設計に向けて、表面実装デバイス（SMD）へと強く傾いています。LTC-5689KYのようなスルーホールディスプレイは、堅牢性、保守性、および特定の産業用途において依然として重要ですが、新しい設計では、SMD 7セグメントモジュール、あるいはますます、英数字およびグラフィック機能を提供するドットマトリックスOLEDやLCDディスプレイが選択されることが多くなっています。しかしながら、極端な明るさ、広い温度範囲、シンプルさが鍵となる純粋な数値出力においては、LED 7セグメントディスプレイ、特にAlInGaPのような効率的な材料を使用したものは、安定した市場地位を維持し続けています。開発は、効率（ルーメン毎ワット）の向上、コントラスト比の改善、より小さなフォームファクタ内での広い視野角の提供に焦点が当てられています。