LTC-4624JS LEDディスプレイ データシート - 0.4インチ桁高 - AlInGaP イエロー - 順電圧2.6V - 技術文書

1. 製品概要

LTC-4624JSは、桁高0.4インチ（10.0 mm）の3桁7セグメントLEDディスプレイモジュールです。本デバイスは、不透明な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）イエローLEDチップを採用しています。グレーの面に白いセグメントを配し、最適な視認性を実現する高いコントラストを提供します。マルチプレックス・コモンアノード方式のディスプレイとして設計されており、駆動用ピン数を最小限に抑えることが重要な用途に適しています。

1.1 主な特長

• 桁高 0.4インチ（10.0 mm）
• 連続的で均一なセグメント
• 低消費電力
• 優れた文字表示
• 高輝度・高コントラスト
• 広視野角
• ソリッドステートの信頼性
• 光度による選別（ビニング）
• 無鉛パッケージ（RoHS準拠）

1.2 デバイス識別

型番LTC-4624JSは、右側小数点付きのAlInGaPイエロー、マルチプレックス・コモンアノードディスプレイを特定します。

2. 機械的・パッケージ情報

2.1 パッケージ外形寸法

ディスプレイの物理的寸法は詳細図にて提供されます。主要寸法は全てミリメートルで規定されています。主な公差および注意事項は以下の通りです：

• 一般的な寸法公差：特に指定がない限り ±0.25 mm。
• ピン先端位置ずれ公差：±0.4 mm。
• セグメント領域内の異物、インク汚染、気泡の許容限界。
• 反射板のたわみは、その長さの1%以内に制限されます。
• 最適な嵌合のため、PCBの穴径は1.0 mmを推奨します。

3. 電気的構成

3.1 内部回路図

本ディスプレイはマルチプレックス・コモンアノード構成を採用しています。3つの桁アノード（桁1、桁2、桁3）と右側小数点用の共通アノード（L1、L2、L3）は独立しており、時分割多重制御が可能です。

3.2 ピン接続と機能

本デバイスは15ピン構成（未接続ピン数本を含む）です。ピン配置は以下の通りです：

• ピン 1: コモンアノード 桁1
• ピン 2: カソード E
• ピン 3: カソード C, L3
• ピン 4: カソード D
• ピン 5: コモンアノード 桁2
• ピン 6: カソード DP（小数点）
• ピン 7: コモンアノード 桁3
• ピン 8: カソード G
• ピン 9, 10, 13: ピンなし / 未接続
• ピン 11: カソード B, L2
• ピン 12: カソード A, L1
• ピン 14: コモンアノード L1, L2, L3（小数点）
• ピン 15: カソード F

4. 定格と特性

4.1 絶対最大定格（周囲温度Ta=25°C）

• セグメントあたりの電力損失：70 mW
• セグメントあたりのピーク順電流（デューティ比1/10、0.1msパルス）：60 mA
• セグメントあたりの連続順電流：25 mA（25°Cから0.33 mA/°Cで直線的に減衰）
• 動作温度範囲：-35°C ～ +85°C
• 保存温度範囲：-35°C ～ +85°C
• はんだ付け条件：実装面から1/16インチ下で、260°C、3秒間。

4.2 電気的・光学的特性（周囲温度Ta=25°C）

• セグメントあたりの平均光度（I_V）：最小200、標準650、最大 – µcd（試験条件：I_F=1mA）
• ピーク発光波長（λ_p）：588 nm（I_F=20mA）
• スペクトル半値幅（Δλ）：15 nm（I_F=20mA）
• 主波長（λ_d）：587 nm（I_F=20mA）
• チップあたりの順方向電圧（V_F）：標準2.05V、最大2.6V（I_F=20mA）
• セグメントあたりの逆方向電流（I_R）：最大100 µA（V_R=5V）
• 光度マッチング比：最大2:1（I_F=1mA）

注記：光度はCIE視感度フィルターを用いて測定されます。逆電圧は試験のみを目的としており、連続動作には使用できません。クロストーク仕様は ≤ 2.5% です。

4.3 代表的な性能曲線

データシートには、順電流と光度、順電圧の関係、および周囲温度の影響を示す代表的な曲線が含まれています。これらの曲線は、設計者が動作温度範囲全体で信頼性を維持しつつ、所望の輝度を得るための駆動電流を最適化するために不可欠です。

5. アプリケーションガイドラインと注意事項

5.1 設計および使用上の考慮点

• 想定用途：一般的な電子機器（オフィス、通信、家庭用）向けです。安全が重要な用途（航空、医療など）では事前の協議が必要です。
• 定格遵守：損傷を防ぐため、絶対最大定格の遵守が必須です。
• 電流と温度：推奨駆動電流または動作温度を超えると、光出力の著しい低下や早期故障の原因となります。
• 回路保護：駆動回路は、電源投入時の逆電圧や過渡スパイクからLEDを保護する必要があります。
• 定電流駆動：安定した発光性能のため推奨されます。
• 順方向電圧範囲：回路設計は、V_Fの全範囲（2.05V ～ 2.6V）に対応し、目標電流が常に供給されることを保証しなければなりません。
• 熱的減衰：最大周囲温度に基づいて動作電流を選択してください。
• 逆バイアスの回避：金属移動を引き起こし、リーク電流の増加や短絡の原因となる可能性があります。
• 結露：湿潤環境での急激な温度変化を避け、ディスプレイ表面の結露を防止してください。
• 機械的取り扱い：組立時にディスプレイ本体に異常な力を加えないでください。
• パターンフィルム：装飾用フィルムを貼り付ける場合、前面パネルと直接接触しないようにし、ずれを防止してください。
• 複数ディスプレイのビニング：複数のユニットを組み立てる際は、同じ光度ビンに分類されたディスプレイを使用し、表示の均一性を確保してください。
• 落下/振動試験：試験前に評価のための試験条件を共有してください。

5.2 保管および取り扱い

• 標準保管：製品は元の梱包状態で。温度：5°C ～ 30°C。湿度：60% RH以下。
• 不適切な保管の結果：ピン酸化が発生する可能性があり、使用前に再メッキが必要になる場合があります。
• 在庫管理：在庫は速やかに消費してください。大量の長期保管は避けてください。
• 湿気感受性：防湿バッグを開封してから6ヶ月以上経過した場合は、60°Cで48時間ベーキングし、1週間以内に組み立ててください。

6. 技術的詳細と分析

6.1 測光および測色分析

イエロー発光にAlInGaP技術を使用することは、従来の蛍光体変換型イエローLEDと比較して、潜在的に高い効率と、温度・時間に対する優れた色安定性といった利点があります。主波長587 nmは、スペクトルの純粋なイエロー領域に位置します。狭いスペクトル半値幅（15 nm）は直接半導体発光の特徴であり、鮮やかな色を実現します。

6.2 電気的パラメータの解釈

順方向電圧（V_F）はAlInGaP LEDとしては比較的低く、20mA時で標準約2.05Vです。設計者は、駆動回路の電圧降下を考慮し、特にマルチプレックス時には電源が十分な電圧を供給できることを保証しなければなりません。連続電流の減衰曲線は重要です。周囲温度85°Cでは、25°Cでの定格25mAから最大許容連続電流は大幅に低下します。

6.3 ビニングとマッチング

本ディスプレイは光度によって選別（ビニング）されています。マッチング比2:1は、ロット内で最も暗いセグメントの光度が最も明るいセグメントの半分以上であることを意味します。複数桁の組立では、視覚的な均一性を確保し、一部の桁が他より明るく見えるのを防ぐために、同じビンコードを指定することが極めて重要です。

7. アプリケーションシナリオと設計上の注意

7.1 代表的な用途

LTC-4624JSは、明確で明るい複数桁の数値表示が必要な、計器盤、産業用制御表示、試験・測定機器、POS端末、家電製品の表示などに適しています。そのマルチプレックス設計により、マイクロコントローラのI/Oピン要件を削減します。

7.2 駆動回路設計

典型的な駆動回路は、セグメントドライバ（例：電流制限抵抗付き74HC595シフトレジスタ）と桁ドライバ（例：PNPトランジスタまたは専用シンクドライバ）を備えたマイクロコントローラを含みます。マルチプレックス周波数はちらつきを避けるために十分に高く（>60Hz）する必要があります。ユニット間および温度変化にわたる安定した輝度のため、単純な抵抗制限よりも定電流ドライバ（集積LEDドライバIC）の使用を強く推奨します。

7.3 熱管理の考慮点

ディスプレイ自体には熱抵抗パラメータが定義されていませんが、特に最大定格近くで動作する場合、基板レイアウトは十分な空気の流れを確保する必要があります。セグメントあたりの電力損失は70mWに制限されています。最大連続電流では、実際の損失（V_F* I_F）を計算し、温度による減衰を考慮してこの制限内に収める必要があります。

8. 比較と差別化

従来の標準GaPイエローLEDなどの古い技術と比較して、AlInGaPは著しく高い輝度と効率を提供します。フィルター付きの現代的な白色LEDと比較すると、より純粋なスペクトル色を提供し、単色イエロー光に対してしばしば高い効率を実現します。スルーホールパッケージは機械的堅牢性と試作時の手はんだ付けの容易さを提供し、基板スペースを節約する表面実装タイプとは対照的です。

9. よくある質問（FAQ）

Q: このディスプレイを5Vのマイクロコントローラで直接駆動できますか？

A: できません。電流制限抵抗、またはできれば定電流ドライバを使用する必要があります。順電圧は約2.05Vなので、残りの電圧（例：5V - 2.05V = 2.95V）を降下させ電流を設定する抵抗が必要です。20mAの場合、R = 2.95V / 0.02A = 147.5Ω（150Ωを使用）。

Q: 桁と小数点でアノードが分かれている目的は何ですか？

A: 独立した制御を可能にするためです。個々の桁アノードを使用して桁1、桁2、桁3を順次点灯（マルチプレックス）させることができ、セグメントカソードは共通です。小数点アノードも独立しており、各桁のマルチプレックス時間スロット中に、その桁の小数点を独立して点灯/消灯できます。

Q: マルチプレックス時に均一な輝度を実現するにはどうすればよいですか？

A: 各桁は時間の一部（例：3桁でデューティ比1/3）しか点灯しないため、静的に駆動される桁と同じ平均輝度を得るには、その点灯時間中のピーク電流を高くする必要があります。目標平均電流が5mAの場合、マルチプレックスパルス中のピーク電流は、およそ 5mA * (桁数) = 15mA（デューティ比1/3の場合）とする必要があります。

Q: データシートに無鉛パッケージとありますが、はんだ付けへの影響は？

A: 無鉛はんだは通常、従来のスズ鉛はんだよりも融点が高くなります。規定のはんだ付け条件（260°C、3秒間）は、一般的な無鉛リフロー条件に適合しています。熱損傷を避けるため、組立プロセスがこの要件を満たしていることを確認してください。