LTP-1557AKA LEDドットマトリクス表示器 データシート - 1.2インチ (30.42mm) 文字高 - AlInGaP レッドオレンジ - 5x7配列 - 技術文書

1. 製品概要

LTP-1557AKAは、明確で信頼性の高い文字出力を必要とするアプリケーション向けに設計された、1桁の英数字表示モジュールです。その中核機能は、個別に制御可能な発光ダイオード（LED）の格子状配列を通じて、情報を視覚的に表現することです。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本デバイスは、様々な産業用および商業用アプリケーションに適した、いくつかの主要な利点を提供します。その主な利点には、低消費電力が含まれます。これは、バッテリー駆動またはエネルギーに敏感なシステムにとって不可欠です。LED技術のソリッドステート信頼性は、フィラメントベースやその他の機械的表示器と比較して、長い動作寿命と衝撃・振動に対する耐性を保証します。単一平面、広視野角の設計は、様々な位置からの良好な視認性を提供し、ユーザーインターフェースにとって重要です。最後に、標準文字コード（USASCIIおよびEBCDIC）との互換性と水平方向の積層可能性により、複数桁表示を必要とするシステムへの統合が簡素化されます。典型的なターゲット市場には、耐久性があり読みやすい文字出力が必要な計器盤、POS端末、産業用制御システム、試験装置などが含まれます。

2. 技術仕様詳細解説

このセクションでは、デバイスの電気的、光学的、物理的パラメータについて、詳細かつ客観的な分析を提供します。

2.1 測光・光学特性

光学性能は、周囲温度（Ta）25°Cで定義されています。デバイスは、LEDチップにAlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン化物）半導体材料を採用しており、これは不透明なGaAs基板上に形成されています。この材料選択は、レッドオレンジスペクトルにおける高効率で知られています。表示面はグレーで、ドットは白色でコントラストを確保しています。

• 平均光度（I_V)：最小2100 μcdから代表値3800 μcdの範囲です。この測定は、特定の駆動条件：ピーク電流（I_p）80mA、デューティサイクル1/16で行われます。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を使用して測定され、値が人間の明るさ知覚と相関することを保証します。
• 波長特性:
  • ピーク発光波長（λ_p)：代表値621 nmで、レッドオレンジ領域における最も強い発光点を示します。
  • 主波長（λ_d)：代表値615 nmです。これは、人間の目が光の色に一致すると知覚する単一波長であり、ピーク波長とはわずかに異なる場合があります。
  • スペクトル線半値幅（Δλ）：代表値18 nmです。このパラメータは、発光の帯域幅を定義し、ピーク周辺の波長範囲を示します。半値幅が狭いほど、スペクトル的に純粋な色であることを示します。
• 光度マッチング比（I_V-m)：最大比は2:1です。これは、配列内の最も明るいドットと最も暗いドットの間の許容輝度変動を指定し、均一な外観を保証します。

2.2 電気的特性

すべての電気的特性もTa=25°Cで規定されています。

• ドットあたり順方向電圧（V_F)：順方向電流（I_F）20mAで駆動時の代表値2.6V、最大2.6Vです。これは、LEDが点灯時の両端電圧降下です。
• ドットあたり逆方向電流（I_R)：逆方向電圧（V_R）5V印加時の最大100 μAです。これは、LEDが逆バイアスされたときのリーク電流のレベルを示します。

2.3 絶対最大定格と熱的考慮事項

これらの定格は、それを超えると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。

• ドットあたり平均消費電力：最大33 mW。
• ドットあたりピーク順方向電流：最大90 mAですが、パルス条件（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1 ms）でのみです。これにより、より高い瞬間輝度が可能になります。
• ドットあたり平均順方向電流：定格は25°Cで13 mAです。重要なことに、この定格は周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.17 mA/°Cの割合で線形に低下します。これは熱管理における重要な設計パラメータです。
• ドットあたり逆方向電圧：最大5 V。
• 動作・保管温度範囲：-35°C から +85°C。
• はんだ付け温度：デバイスは、パッケージの実装面から1.6mm（1/16インチ）下で測定して、最大260°Cのはんだ付け温度を最大3秒間耐えることができます。

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。これは製造時のビニングプロセスを指します。製造中、LEDは性能に自然なばらつきを示します。デバイスは測定された光度に基づいてテストされ、選別（ビニング）されます。これにより、顧客は特定の輝度範囲（例えば、規定の2100-3800 μcd範囲）内の部品を選択でき、最終製品の輝度の一貫性を確保できます。データシートは波長や順方向電圧の別個のビンについては規定しておらず、主な選別は光出力に基づいていることを示唆しています。

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います。具体的なグラフは提供されたテキストでは詳細に記述されていませんが、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。エンジニアは以下を期待するでしょう：

• 相対光度 vs. 順方向電流（I-V曲線）：駆動電流の増加に伴う光出力の増加を示し、所望の輝度のための動作点設定に役立ちます。
• 相対光度 vs. 周囲温度：温度上昇に伴う光出力の低下を示し、非空調環境でのアプリケーションにとって重要です。
• 順方向電圧 vs. 順方向電流：正確なドライバ設計のための詳細なV_F特性を提供します。
• スペクトル分布：波長全体での相対出力を示すグラフで、ピーク波長と主波長の値を確認します。

これらの曲線により、設計者は表で与えられた単一点データを超えた、実際の非理想的条件での性能を予測できます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

デバイスは1.2インチ（30.42 mm）のマトリクス高さを持つと記述されています。これは5x7ドット配列自体の高さを指します。詳細なパッケージ寸法図が参照されており、特に断りのない限りすべての寸法はミリメートル単位で、標準公差は±0.25 mmです。この図面はPCB（プリント基板）のフットプリント設計と機械的統合にとって重要です。

5.2 ピン接続と内部回路

デバイスは14ピン構成を使用しています。ピン配置表は各ピンの機能を明確に定義し、特定のアノード行（1-7）とカソード列（1-5）への接続を指定しています。この列ごとの共通カソードアーキテクチャ（1列内の複数のLEDアノードが1つの共通カソードピンを共有する）は、マルチプレックスマトリクス表示器では標準的です。内部回路図が参照されており、これはこの行アノード、列カソードのマトリクス配置を視覚的に示し、マルチプレックス方式を確認します。このピン配置の正しい解釈は、駆動回路の設計に不可欠です。

6. はんだ付けと組立ガイドライン

提供されている主要な組立仕様は、リフローはんだ付けプロファイル限界：パッケージ本体から1.6mm下の点で測定して、最大温度260°C、最大持続時間3秒です。この情報は、プロセスエンジニアがはんだ付けオーブンを設定し、LEDチップやパッケージへの熱損傷を防ぐために不可欠です。保管については、使用前のデバイスの完全性を保つために、規定の範囲-35°Cから+85°Cを維持する必要があります。

7. アプリケーション推奨事項

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

この表示器は、単一の、非常に読みやすい文字または記号を必要とするアプリケーションに理想的です。例としては、産業機械のステータスインジケータ（'A'、'C'、'F'などのコードを表示）、より大きな複数桁表示器（積層時）の桁位置、試験装置の簡易表示、または特殊装置のユーザーインターフェースの一部などがあります。

7.2 設計上の考慮点

• 駆動回路：マルチプレックスを行うために、マイクロコントローラまたは専用の表示ドライバICが必要です。回路は、各文字の所望のドットパターンを点灯させるために、正しい行アノードと列カソードピンを順次アクティブにする必要があります。順方向電流を設定するために、各アノードまたは列ラインには電流制限抵抗が必須です。
• 電流計算：ドットあたりの平均電流は遵守されなければなりません。N行マルチプレックスの場合、瞬間電流は高くできますが、時間平均した平均電流は定格13 mA（温度による低下考慮）を超えてはなりません。例えば、1/7デューティサイクルマルチプレックスでは、13mAの平均を達成するためにピーク電流は最大約91mAまで可能ですが、これは90mAのピーク定格も下回る必要があります。
• 熱管理：動作周囲温度が25°Cを大幅に超えると予想される場合、平均順方向電流の低下（0.17 mA/°C）を設計に考慮に入れる必要があります。高温環境では、適切な基板レイアウトおよび場合によっては放熱対策が必要になる可能性があります。
• 視野角：広い視野角を活用して、意図したユーザーにとって最適な視認性が得られるように表示器を配置してください。

8. 技術比較と差別化

白熱灯や真空蛍光表示器（VFD）などの古い技術と比較して、LTP-1557AKAは優れた衝撃・振動耐性, 低消費電力、および長寿命を提供します。他のLEDマトリクス表示器と比較して、レッドオレンジにAlInGaP技術を使用していることは、古いGaAsP（ガリウムヒ素リン化物）赤色LEDと比較して、より高い効率と、時間および温度に対するより良い色安定性を提供します。1.2インチの文字高さ、5x7解像度、および定義された輝度/光度ビニングの特定の組み合わせが、LEDマトリクス表示器カテゴリ内での主要な差別化された物理的および性能仕様です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

1. Q: 各ドットに一定のDC電流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、マトリクスには非常に非効率的です。35個の個別の電流制限回路（5x7）が必要になります。マルチプレックスが標準的かつ意図された方法であり、必要なドライバピンと部品数を大幅に削減します。
2. Q: 最大平均電流は13mAですが、私のマルチプレックス方式は1/16デューティサイクルを使用します。どのピーク電流を使用できますか？A: 許容ピーク電流は計算できます：I_peak = I_avg / デューティサイクル。1/16デューティの場合、I_peak = 13mA / 0.0625 = 208mA。しかし、このピーク電流が必ず絶対最大ピーク電流定格90mAを超えないようにする必要があります。したがって、この場合、90mAの制限が支配的な制約条件となります。Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？
3. A: ピーク波長は、LEDが最も多くの光パワーを発する物理的な波長です。主波長は、人間の目が見る色に一致する知覚上の単一波長です。LEDの発光スペクトルの形状により、これらはわずかに異なることがよくあります。Q: 保管温度は動作温度と同じです。これは-35°Cで電源を入れたままにできるということですか？
4. A: 動作範囲は、デバイスがその範囲内で仕様通りに機能することを示しています。ただし、性能（光度など）は温度によって変化します。保管範囲は、電源が入っていないデバイスが損傷しない条件を示しているだけです。範囲の極端な端での信頼性の高い動作は、アプリケーションで検証する必要があります。10. 設計・使用事例研究

シナリオ: 産業用センサーのための1桁エラーコード表示器の設計。

センサーには、様々な故障状態（過負荷、センサー故障、校正エラーなど）を検出するマイクロコントローラがあります。各故障には英数字コード（'O'、'F'、'C'）が割り当てられています。LTP-1557AKAは、産業環境での耐久性から選択されました。マイクロコントローラのI/Oピンは35ドットを直接駆動するには不十分なため、専用のLEDドライバICに接続されます。ドライバはマルチプレックスを処理し、エラーコードに基づいてメモリ内のルックアップテーブルから正しい5x7フォントパターンを取得します。電流制限抵抗ネットワークは、所望の輝度、順方向電圧、供給電圧、およびマルチプレックスデューティサイクルに基づいて計算され、ピーク電流と平均電流の制限を超えないように注意深く確保されます。表示器は、保守要員に故障タイプの即時かつ明確な視覚的指示を提供します。11. 動作原理の紹介

LTP-1557AKAは

パッシブマトリクスLED表示器です。5列7行の格子状に配置された35個の独立したAlInGaP LEDチップを含みます。各LEDは1つの行アノードと1つの列カソードの間に接続されています。特定のドットを点灯させるには、対応する行アノードピンに正電圧を印加し、対応する列カソードピンをグランド（または低電圧）に接続します。各LEDチップの内部半導体構造は、PN接合を形成するP型およびN型AlInGaP層で構成されています。順方向バイアス（アノードがカソードに対して正）がかかると、接合部で電子と正孔が再結合し、AlInGaP材料のバンドギャップエネルギーによって決定される波長で光子（光）としてエネルギーを放出します。表示器はマルチプレックスされます：すべての所望のドットを同時に点灯させる代わりに、コントローラは行（または列）を高速で循環させ、アクティブな行のうち文字の一部であるドットのみを点灯させます。これは人間の目が知覚できるよりも速く起こり、安定した完全に点灯した文字の錯覚を作り出しながら、必要なドライバピンの数を35から12（7行+5列）に劇的に削減します。12. 技術トレンドと背景

LTP-1557AKAのような表示器は、成熟した確立された技術を代表しています。情報表示のトレンドは、主にOLED、TFT LCD、より細かいピッチのLEDマトリクスなどの高密度、多色、グラフィカルなソリューションに移行しています。しかし、このような単一文字または少数桁の表示器は、複雑なグラフィックスを必要としないアプリケーションにおいて、その

シンプルさ、堅牢性、高輝度、広い動作温度範囲、低コストにより、特定のニッチで依然として非常に重要です。基礎となるAlInGaP材料技術自体は、古いGaAsPよりも大幅に進歩し、赤、オレンジ、琥珀色のLEDの効率と色純度を向上させました。このセグメントの将来の開発は、効率（ルーメン/ワット）のさらなる向上、均一性の改善、およびエンドユーザーの設計を簡素化するためにドライバエレクトロニクスを表示器パッケージにより密接に統合することに焦点を当てています。超低電力または太陽光可読性が求められるアプリケーションでは、これらのタイプのディスクリートLEDアレイは、より複雑な表示技術よりも引き続き好ましい選択肢です。for applications that do not require complex graphics. The underlying AlInGaP material technology itself was a significant advancement over older GaAsP, offering improved efficiency and color purity for red, orange, and amber LEDs. Future developments in this segment focus on further increasing efficiency (lumens per watt), improving uniformity, and potentially integrating the driver electronics more closely with the display package to simplify end-user design. For ultra-low-power or sunlight-readable applications, these types of discrete LED arrays continue to be a preferred choice over more complex display technologies.