LTP-1557AJD LED表示器データシート - 1.2インチ (30.42mm) 高さ - AlInGaP赤色 - 5x7ドットマトリックス - 技術文書

1. 製品概要

LTP-1557AJD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、単一文字の英数字表示モジュールです。その中核機能は、個別にアドレス可能な発光ダイオード（LED）のグリッドを通じて、ASCIIまたはEBCDICコード化された文字を視覚的に表現することです。主なターゲット市場には、産業用制御パネル、計測器、POS端末、通信機器、およびステータスやデータ表示のためのシンプルで堅牢なユーザーインターフェースを必要とするあらゆる組込みシステムが含まれます。そのソリッドステート構造は、真空蛍光管や白熱灯表示などの旧来の表示技術と比較して、信頼性と寿命において大きな利点を提供します。

本モジュールの中核的な利点は、AlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン化物）LED技術の採用にあります。この半導体材料システムは、高効率の赤色および琥珀色光を生成することで知られています。旧来のGaAsP（ガリウム・ヒ素リン化物）LEDと比較して、AlInGaP LEDは優れた発光効率を提供し、同じ電気入力電力に対してより明るい出力を実現し、高温環境下での性能も向上しています。本デバイスは、白いドットが配置されたグレーのフェースプレートを備えており、様々な照明条件下でのコントラストと視認性を高めています。

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、周囲温度（Ta）25°Cにおける標準試験条件下で定義されます。主要なパラメータは、平均光度（Iv）であり、代表値は2500マイクロカンデラ（µcd）、最小値は1020 µcdです。この測定は、1/16デューティサイクルでパルス駆動電流（Ip）32mAを用いて行われます。パルス駆動の使用は、LEDドットあたりの安全な平均消費電力を維持しながら、より高いピーク輝度を達成するために、マルチプレックス表示で一般的です。

色特性は波長によって定義されます。本デバイスのピーク発光波長（λp）は656 nmであり、これは可視スペクトルの赤色領域に位置します。主波長（λd）は640 nmと規定されています。重要な点は、ピーク波長はスペクトルパワーが最大となる点であるのに対し、主波長は人間の目が知覚する単一波長の色であるという違いを認識することです。スペクトル線半値幅（Δλ）は22 nmであり、これは発光のスペクトル純度または帯域幅を示しています。半値幅が狭いほど、より飽和した純粋な色であることを意味します。光度マッチング比（IV-m）は最大2:1と規定されており、アレイ内の最も明るいドットと最も暗いドットの間の輝度変動がこの比率を超えないことを意味し、均一な外観を保証します。

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。順方向電圧（VF）は、試験電流（IF）20mAにおいて、単一のLEDドットあたり2.1V（最小）から2.6V（最大）の間です。この順方向電圧はAlInGaP技術に特徴的であり、電流制限回路の設計に重要です。逆方向電流（IR）は、逆バイアス電圧（VR）5Vが印加されたときに最大100 µAと規定されており、オフ状態におけるダイオードのリーク特性を示しています。

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。主要な限界値は以下の通りです：ドットあたり平均消費電力（33 mW）、ドットあたりピーク順方向電流（90 mA）、およびドットあたり平均順方向電流（25°Cで13 mA、25°C以上では0.17 mA/°Cで直線的に減額）。ドットあたり逆方向電圧は5Vです。本デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+85°Cであり、保管時も同様です。はんだ付け温度は、パッケージの実装面から1.6mm下の点で、260°Cを3秒間超えてはなりません。

4. ビニングシステムの説明

データシートは、本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、ユニットが測定された光出力に基づいて試験され、選別（ビニング）されることを意味します。これにより、設計者は特定の強度ビンから部品を選択し、製品内の複数の表示器間で一貫した輝度を確保し、目立つばらつきを回避することができます。この文書では明示的に詳細は記載されていませんが、このようなLEDの一般的なビニングパラメータには、電気的および色の一貫性を確保するために、順方向電圧（Vf）や主波長（λd）も含まれる場合があります。

5. 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。提供されたテキストには表示されていませんが、そのような曲線には通常以下が含まれます：順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）：これは電流と電圧の非線形関係を示し、駆動回路の設計に不可欠です。光度 vs. 順方向電流（I-L曲線）：これは光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、通常、非常に高い電流で効率が低下する前のほぼ線形領域にあります。光度 vs. 周囲温度：この曲線は、光出力の熱的減額を示しており、高温環境で動作するアプリケーションにとって重要です。AlInGaP LEDは、一般的に旧来の技術よりも高温環境で性能をより良く維持します。

6. 機械的・パッケージ情報

本デバイスは、1.2インチ（30.42 mm）のマトリックス高さの表示器です。パッケージ寸法は、すべての測定値がミリメートル単位で記載された図面で提供されます。特に指定がない限り、公差は±0.25 mmです。機械図面は、PCBフットプリント設計および筐体内への適切な収まりを確保するために不可欠です。パッケージは、5x7マトリックス用の特定のピン配列を備えており、7本の行アノードと5本の列カソード（または内部回路構成に応じてその逆）の接続が用意されています。

6.1 ピン接続と内部回路

ピン接続表には14本のピンがリストされています。内部回路図は、5x7マトリックスのコモンカソードまたはコモンアノード構成を示しています。特定のピン割り当て（例：ピン1：アノード行5、ピン3：カソード列2）が提供されています。この構成により、表示器をマルチプレックス駆動することが可能です。一度に1行（または1列）を順次駆動し、適切な列（または行）データを提供することにより、35個すべてのドットをわずか12本のI/Oライン（7+5）で制御でき、各LEDを直接駆動する場合と比較して必要なマイクロコントローラのピン数を大幅に削減します。

7. はんだ付け・組立ガイドライン

主要な組立仕様は、はんだ付けプロファイルです。絶対最大定格は、パッケージが最大はんだ付け温度260°Cを最大3秒間耐えられることを規定しており、これは実装面から1.6mm（1/16インチ）下で測定されます。これは、フローはんだ付けや手はんだ付けの典型的な仕様です。リフローはんだ付けには、ピーク温度が260°Cを超えない標準的な無鉛プロファイルを使用する必要があります。LEDチップ、ワイヤーボンディング、またはプラスチックパッケージへの損傷を防ぐために、過度の熱ストレスを避けることが重要です。組立中は常に適切なESD（静電気放電）取り扱い手順に従う必要があります。

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

この表示器は、単一の文字または数字を必要とするアプリケーションに理想的であり、複数のユニットを水平に並べてマルチキャラクタ表示を形成することもできます。一般的な用途には、デジタルパネルメーター（電圧、電流、温度）、産業機械上のシンプルなステータスインジケーター（エラーコード、モード番号の表示）、民生用機器の基本的な表示、およびマルチプレックスLED駆動を学ぶための試作や教育キットが含まれます。

8.2 設計上の考慮事項

駆動回路設計：マルチプレックス駆動回路が必要です。これには通常、十分なI/Oピンを備えたマイクロコントローラまたは専用のLEDドライバIC（MAX7219など）が含まれます。回路には、順方向電流を安全な値（通常、所望の輝度と消費電力限界に基づいてセグメントあたり10-20mAの間）に設定するために、各列または各行ラインに電流制限抵抗を含める必要があります。電源：約2.4Vの順方向電圧を考慮する必要があります。3.3Vまたは5V電源が一般的で、電流制限抵抗で適切な電圧降下が発生します。リフレッシュレート：マルチプレックス走査速度は、目に見えるちらつきを避けるために十分に高く（通常>60 Hz）する必要があります。視野角：データシートは広い視野角について言及しており、表示器が軸外位置から見られる可能性のあるアプリケーションに有益です。

9. 技術比較と差別化

LTP-1557AJDの主な差別化要因は、AlInGaP LED技術の採用です。旧来のGaAsPまたは標準的な赤色GaP LEDを使用した表示器と比較して、AlInGaPは以下を提供します：より高い発光効率：単位電力あたりの光出力が多く、同じ輝度に対して消費電力を低減、または同じ電力に対してより高い輝度を実現します。優れた高温性能：AlInGaP LEDは、接合温度が上昇しても効率低下が少なく、産業環境により適しています。優れた色飽和度：スペクトル特性により、より深く、視覚的に際立った赤色が得られることが多いです。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: なぜ光度はDCではなくパルス電流（1/16デューティサイクル）で試験されるのですか？

A: これは意図されたマルチプレックス動作を反映しています。パルス条件下での試験は実際の使用状況を模倣し、ユーザーが知覚するより高く、より関連性のあるピーク輝度を規定することを可能にします。

Q: 各ドットに一定のDC電流を流して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。35個の個別の電流制限ドライバが必要になります。マルチプレックス駆動が標準的かつ意図された方法であり、駆動回路の部品点数と消費電力を大幅に削減します。

Q: 強度マッチング比（2:1）の目的は何ですか？

A: 視覚的な均一性を保証します。ビニングがない場合、一部のドットが他よりも明らかに明るかったり暗かったりして、形成された文字が不均一でプロフェッショナルでない外観になる可能性があります。

Q: 平均順方向電流の減額係数（0.17 mA/°C）はどのように解釈すればよいですか？

A: これは、周囲温度が25°Cを超えて摂氏1度上昇するごとに、ドットあたりの最大安全連続電流を0.17 mA減らさなければならないことを意味します。例えば、50°C（25°C上昇）では、最大電流は13 mA - (25 * 0.17 mA) = 8.75 mA/ドットになります。

11. 実践的設計ケーススタディ

LTP-1557AJDを使用してインキュベーター用の1桁温度表示器を設計することを考えてみましょう。マイクロコントローラ（例：ATmega328P）が温度センサーを読み取ります。そのI/Oピンのうち7本は、行アノードを駆動するための出力として構成されます（より高い電流容量のために小型のNPNトランジスタまたはULN2003ダーリントンアレイを介して）。他の5本のI/Oピンは、列カソードを直接、またはトランジスタを介して駆動します。ファームウェアは7行を高速に走査します。各行について、その特定の行で点灯する必要がある数字（0-9）のセグメントに対応する5ビットパターンを列ピンに出力して、所望の数字を形成します。電流制限抵抗は列ラインに配置されます。走査ルーチンはタイマー割り込みで実行され、約100 Hzの一貫したちらつきのないリフレッシュレートを保証します。AlInGaP技術により、インキュベーターの内部周囲温度が上昇しても表示が明確に読み取れることが保証されます。

12. 動作原理の紹介

LTP-1557AJDは、マルチプレックス5x7ドットマトリックスの原理で動作します。内部的には、35個のLEDはグリッド状に配置され、アノードが行で接続され、カソードが列で接続されています（またはコモンアノード構成ではその逆）。特定のドットを点灯させるには、対応する行ラインに電圧を印加し（コモンカソードタイプの場合はハイレベルに）、対応する列ラインをロー（電流シンク）にします。パターンや文字を表示するために、コントローラは各行を高速に循環（走査）します。特定の行がアクティブになると、コントローラはその行のパターンを作成するために適切な列ラインを設定します。人間の目の残像効果により、これらの高速に変化する行イメージが安定した完全な文字として知覚されます。この方法により、必要な制御ラインの数が35本（LEDあたり1本）からわずか12本（行+列）に削減されます。

13. 技術トレンド

LTP-1557AJDのような個別の5x7ドットマトリックス表示器は、特定のコスト重視またはシンプルなアプリケーションでは依然として関連性がありますが、より広範な表示技術のトレンドは統合ソリューションに向かっています。統合コントローラ表示：現代のキャラクタLCD（液晶表示器）やOLED（有機LED）モジュールは、多くの場合、文字生成とリフレッシュを処理する内蔵コントローラチップを備えており、シンプルなシリアル（I2C、SPI）またはパラレルインターフェースを介して通信し、ソフトウェア開発を大幅に簡素化します。高解像度とグラフィックス：より複雑な情報については、小さなグラフィックOLEDやTFT-LCDモジュールが現在一般的であり、ピクセル単位でアドレス可能なグラフィックスを提供します。表面実装技術（SMT）：新しいLEDインジケーターや表示器は、自動組立のために主にSMTパッケージ（例：マトリックス状に配置された0805、0603 LED）を使用するのに対し、このようなスルーホールパッケージは試作や手動組立により典型的です。基礎となるAlInGaPおよびInGaN（青色/緑色/白色用）LEDチップ技術は進歩を続けており、ますます高い効率と信頼性を提供しています。