LTP-747KF LEDドットマトリクス表示器 データシート - 0.7インチ (17.22mm) 文字高 - AlInGaP 黄橙色 - 2.6V 順方向電圧 - 技術文書

1. 製品概要

LTP-747KFは、コンパクトで高性能な5x7ドットマトリクスLED表示モジュールです。その主な機能は、様々な電子機器や装置において、明確で読みやすい英数字キャラクタ出力を提供することです。中核となる設計思想は、低消費電力と高信頼性で優れた視覚的性能を実現することにあり、これにより、民生用電子機器、産業用制御パネル、計測器、および状態やデータ表示を必要とするその他のアプリケーションへの統合に適しています。

本デバイスの主な特徴は、サイズ、輝度、効率のバランスにあります。0.7インチ（17.22mm）の文字高は、視認性と基板スペース要件の間の良好な妥協点を提供します。黄橙色LEDチップに先進的なAlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体技術を採用しており、チップ材料自体から高い発光強度と優れた色純度を実現し、全体的な性能と長寿命に貢献しています。

2. 技術パラメータ詳細解説

2.1 光学特性

光学性能は、標準試験条件（T_A=25°C）で測定されたいくつかの主要パラメータによって定義されます。平均発光強度（I_V)は、1/16デューティサイクルでピーク電流（I_P）32mAで駆動した場合、最小630 µcdから標準値1650 µcdの範囲です。この高い輝度により、適度に明るい環境下でも良好な視認性が確保されます。

色特性は波長によって規定されています。ピーク発光波長（λ_p)は標準で611 nm、一方、主波長（λ_d)は標準で605 nmであり、知覚される黄橙色を定義します。スペクトル線半値幅（Δλ）は標準で17 nmであり、比較的狭いスペクトル帯域幅を示し、色飽和度に寄与します。発光強度は、CIE明所視感度曲線に近似するセンサーとフィルターの組み合わせを用いて測定され、値が人間の視覚的知覚と相関することを保証しています。

2.2 電気的特性

電気的パラメータは、デバイスの動作限界と条件を定義します。ドットあたりの順方向電圧（V_F)は、順方向電流（I_F）20mAにおいて、標準で2.05Vから2.6Vの範囲です。このパラメータは電流制限回路の設計にとって極めて重要です。

ドットあたりの逆方向電流（I_R)は、逆方向電圧（V_R）5Vを印加した場合、最大100 µAであり、LED接合のリーク特性を示します。発光強度マッチング比（類似発光領域内のLED間）は最大2:1と規定されており、表示される文字の全セグメントにわたる均一な外観を確保するために重要です。

2.3 絶対最大定格

これらの定格は、永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。連続動作のためのものではありません。

• ドットあたりの平均消費電力：70 mW
• ドットあたりのピーク順方向電流：60 mA
• ドットあたりの平均順方向電流：25 mA（25°Cから0.33 mA/°Cで直線的にデレート）
• ドットあたりの逆方向電圧：5 V
• 動作温度範囲：-35°C ～ +105°C
• 保存温度範囲：-35°C ～ +105°C

3. ビニングシステムの説明

データシートは、本デバイスが輝度でカテゴライズされていることを示しています。これは、製造されたユニットが測定された光出力に基づいて選別（ビニング）されるプロセスを意味します。指定された輝度範囲（最小：630 µcd、標準：1650 µcd）は、異なるビン間の広がりを表している可能性が高いです。設計者は特定のビンを選択することで、製品内の複数の表示器間での輝度の一貫性を確保したり、特定の輝度要件を満たしたりすることができます。ただし、正確なビンコードの構造はこの文書では詳細に説明されていません。

このデータシートでは波長や順方向電圧については明示的に言及されていませんが、このようなカテゴライズはLED製造において一般的であり、色や輝度の均一性を要求する用途にとって重要な、光学特性と電気的特性が密接に一致する部品をグループ化するために行われます。

4. 性能曲線分析

データシートは、典型的な電気的・光学的特性曲線を参照しています。具体的なグラフは本文には記載されていませんが、完全なデータシートに通常含まれるこのような曲線は設計に不可欠です。通常、以下の内容を示します：

• 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）：非線形関係を示し、動作点と所定の電流に必要な駆動電圧を決定するのに役立ちます。
• 輝度 vs. 順方向電流：光出力が電流とともに増加する様子を示し、飽和点または過剰な発熱が発生する点までを示します。
• 輝度 vs. 周囲温度：接合温度の上昇に伴う光出力の低下（デレーティング）を示し、熱管理設計にとって重要です。
• スペクトル分布：相対強度 vs. 波長のプロットであり、ピーク波長と主波長、スペクトル幅を視覚的に確認できます。

これらの曲線により、エンジニアは非標準条件下での性能を予測し、駆動回路と熱設計を最適化することができます。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

LTP-747KFは、標準的なLED表示器パッケージです。主要な寸法注記として、特に断りのない限り、全ての寸法はミリメートル単位で、一般公差は±0.25 mmです。ピン先端シフトの特定公差は±0.4 mmであり、これはPCBフットプリント設計と自動組立プロセスにとって重要です。

パッケージは、グレーの面に白いドットという特徴を持ち、非発光領域からの周囲光の反射を減らすことでコントラストを高め、文字の視認性を向上させます。機械図面（本文では参照のみで詳細はなし）には、正確な外形寸法、シーティングプレーン、リード間隔、全高が示されているでしょう。

6. ピン接続と内部回路

本デバイスは12ピン構成です。ピン配置は以下の通りです：ピン1：アノード列1、ピン2：カソード行3、ピン3：アノード列2、ピン4：カソード行5、ピン5：カソード行6、ピン6：カソード行7、ピン7：アノード列4、ピン8：アノード列5、ピン9：カソード行4、ピン10：アノード列3、ピン11：カソード行2、ピン12：カソード行1。

このマルチプレックス配置（5アノード列、7カソード行）は5x7マトリクスの標準です。これにより、35個の個別LED（ドット）をわずか12ピンで制御でき、直接駆動方式と比較して相互接続の複雑さを大幅に軽減します。内部回路図は、各LEDドットが特定のアノード列とカソード行の間に接続されていることを示しています。特定のドットを点灯させるには、対応するアノードラインを（電流制限付きで）ハイレベルに駆動し、そのカソードラインをローレベルにプルダウンする必要があります。

7. はんだ付けと組立ガイドライン

データシートは、特定のはんだ付け条件を提供しています：シーティングプレーンから1/16インチ（約1.6mm）下で、260°C、3秒間。これは、LEDチップやプラスチックパッケージへの熱ダメージを防ぐための、フローはんだ付けや手はんだ付けプロセスにおける重要なパラメータです。この温度や時間を超えると、剥離、エポキシのひび割れ、またはLED性能の劣化を引き起こす可能性があります。

また、組立中の温度は絶対最大定格セクションで指定された最大定格温度を超えてはならないことも強調されています。LEDは半導体デバイスであるため、ここでは明示されていませんが、静電気放電（ESD）を避けるための適切な取り扱いも標準的な注意事項です。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

LTP-747KFは、コンパクトで低消費電力の数値または限定的な英数字表示を必要とするアプリケーションに適しています。例としては：

• 試験・測定機器：デジタルマルチメータ、周波数カウンタ、電源装置（値の表示用）。
• 民生用電子機器：オーディオ機器（アンプのレベル表示）、厨房家電（タイマー、温度）。
• 産業用制御装置：パネルメータ、プロセスコントローラ、タイマー表示。
• 組み込みシステム：試作品や開発ボードのステータスインジケータ。

8.2 設計上の考慮事項

• 駆動回路：十分なI/Oピンを備えたマイクロコントローラ、またはマルチプレックス対応の専用LEDドライバICが必要です。ドライバは、平均電流制限を超えることなく定格輝度を達成するために、指定されたデューティサイクル（例：1/16）で正しいピーク電流（例：20-32mA）を供給しなければなりません。
• 電流制限：順方向電流を正確に設定しLEDを保護するために、各アノード列または各LEDに対して直列抵抗または定電流ドライバが必要です。
• リフレッシュレート：マルチプレックス方式では、目に見えるちらつきを避けるために十分に高い走査周波数（通常 >100Hz）が必要です。
• 熱管理：ドットあたりの消費電力は低いですが、高温環境下で複数の点灯ドットから発生する総合的な熱は考慮する必要があります。連続的な高輝度動作には、十分な通風または放熱対策が必要になる場合があります。

9. 技術比較と差別化

標準的なGaAsPやGaP LEDなどの旧来の技術と比較して、AlInGaP材料の使用は以下のような大きな利点を提供します：より高い発光効率（電流1mAあたりの光出力が多い）、より優れた温度安定性（熱による輝度低下が少ない）、および優れた長期信頼性。グレー面/白ドットの設計は、全面赤や全面緑のパッケージよりも高いコントラスト比を提供し、視認性を向上させます。

0.7インチ5x7マトリクスカテゴリ内では、この部品の主な差別化要因は、その特定の輝度ビニング、AlInGaPに典型的な低順方向電圧、および広い動作温度範囲（-35°C ～ +105°C）であり、これは多くの一般的な表示器を上回り、産業環境での堅牢性を高めています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 輝度の1/16デューティサイクル仕様の目的は何ですか？
A: この表示器はマルチプレックス方式を使用しています。各ドットは時間の一部（この試験条件では1/16）のみ点灯します。輝度は、その短いオンパルス（ピーク電流）の間に測定されます。知覚される平均輝度は低くなります。この仕様により、設計者は実効的な平均光出力を計算することができます。

Q: マルチプレックスではなく、定電流DCでこの表示器を駆動できますか？
A: 技術的には可能ですが、非常に非効率的です。12本のマルチプレックスラインの代わりに35個の独立した電流制限チャネルが必要になり、回路の複雑さとコストが大幅に増加します。マルチプレックスが意図された最適な方法です。

Q: 順方向電圧は20mAで最大2.6Vです。3.3Vのマイクロコントローラピンから直接電源を供給できますか？
A: できません。常に直列の電流制限抵抗（または能動的な定電流回路）を使用する必要があります。直接接続すると過剰な電流を引き込もうとし、LEDとマイクロコントローラピンの両方を損傷する可能性があります。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F.

で計算されます。
Q: "Lead-Free Package (according to RoHS)" とはどういう意味ですか？

A: これは、本デバイスが有害物質使用制限指令（RoHS）に準拠していることを意味します。その構造に使用される材料（リードのメッキを含む）には、鉛、水銀、カドミウムなどの禁止物質が許容限度を超えて含まれておらず、規制市場での販売に適しています。

11. 設計・使用事例事例：シンプルなデジタルタイマー表示の設計。 設計者は、製品上で分と秒（MM:SS）を表示する必要があります。分表示に2つのLTP-747KF表示器、秒表示に2つの表示器を使用することができます。低コストのマイクロコントローラがタイミング機能を管理するようにプログラムされます。そのI/Oポートは、適切な電流制限抵抗を介して、4つの表示器すべてのアノードラインとカソードラインに接続されます。ファームウェアは、タイミングアルゴリズムと、4つの表示器および各桁の関連セグメントを高速（例：200Hz）で順次走査するマルチプレックスルーチンを実装します。表示器のグレー面は、製品筐体に対して良好なコントラストを確保します。設計者は、タイマーが使用される予定の周囲光条件に適した輝度ビンを選択します。

12. 動作原理の紹介

LTP-747KFは、発光ダイオード（LED）と時分割多重方式の基本原理に基づいて動作します。5x7グリッド内の35個のドットのそれぞれが、個別のAlInGaP LEDです。順方向バイアス（アノードにカソードに対して正の電圧を印加）がかかると、電子と正孔が半導体の活性領域内で再結合し、AlInGaP材料のバンドギャップによって決定される波長で光子（光）の形でエネルギーを放出し、黄橙色の光を発生させます。 マルチプレックス方式により、必要な制御ピン数を削減します。垂直列内のすべてのLEDのアノードは一緒に接続され、水平行内のすべてのLEDのカソードは一緒に接続されています。一度に1つのアノード列を順次アクティブにし、その列で点灯すべきドットのカソード行を選択的に有効にし、このサイクルを高速で繰り返すことにより、安定した完全な文字が形成されているという錯覚を作り出します。人間の目の残像効果により、高速で点滅する個々のドットが連続した画像として知覚されます。

13. 技術トレンド

LTP-747KFのような個別LEDドットマトリクス表示器は、そのシンプルさ、堅牢性、広い視野角により特定のアプリケーションで関連性を保っていますが、いくつかの注目すべきトレンドがあります。一般的な傾向として、

ドライバIC、コントローラ、時にはキャラクタジェネレータROMを含む統合表示モジュールへの移行があり、ホストシステム（例：SPI、I2C）のインターフェースを簡素化しています。 英数字出力に関しては、OLED（有機LED）

や高度なLCDモジュールが、より高い解像度、完全なグラフィック機能、一部の静的表示シナリオではより低い消費電力を提供します。しかし、従来のLEDマトリクスは、極端な温度耐性、屋外使用のための非常に高い輝度、および他の技術では画素焼き付けや寿命制限が懸念される用途での長期信頼性において、依然として利点を維持しています。基礎となるAlInGaP LEDチップ技術は継続的に改善され、より高い効率とより一貫した色再現性を提供し続けています。LCDmodules offer higher resolution, full graphic capability, and lower power consumption in some static display scenarios. However, traditional LED matrices maintain advantages in extreme temperature tolerance, very high brightness for outdoor use, and long-term reliability where pixel burn-in or limited lifetime might be concerns for other technologies. The underlying AlInGaP LED chip technology continues to improve, offering ever-higher efficiencies and more consistent color production.