LTP-2157AKR LEDディスプレイ データシート - 2.0インチ (50.8mm) マトリクス高 - AlInGaP スーパーレッド - 2.6V 順方向電圧 - 70mW 電力損失 - 技術文書

1. 製品概要

LTP-2157AKRは、シングルプレーン、5x7ドットマトリクスの英数字LEDディスプレイモジュールです。その主な機能は、コンパクトで低消費電力、かつ高信頼性の視覚出力を必要とするアプリケーションにおいて、文字、記号、またはシンプルなグラフィックスを表示することです。このディスプレイの中核をなすのは、LEDチップにAlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）半導体材料を採用している点であり、これはスーパーレッド波長スペクトルで発光するように設計されています。本デバイスは、白いドット着色が施されたグレーのフェースプレートを特徴としており、点灯要素に対して高コントラストの視覚的外観を提供します。

本ディスプレイは、その光度に基づいて分類されており、複数ユニット間で輝度の一貫性を確保した選択が可能です。標準的なASCIIおよびEBCDIC文字コードとの互換性を備えて設計されており、ステータス表示、シンプルなメッセージング、またはデータ読み出しのための様々なデジタルシステムへの統合に適しています。重要な機械的特徴として、水平方向に積み重ね可能な設計が挙げられ、複数のユニットを横並びに配置することで、複数文字のディスプレイを構築することができます。

2. 技術パラメータの詳細な客観的解釈

2.1 測光および光学特性

主要な光学性能は、周囲温度（Ta）25°Cという特定の試験条件下で定義されています。平均光度（Iv）は、最小1650 µcd、標準値3500 µcdと規定され、提供されたデータでは最大値は明記されていません。この測定は、Ip=32mA、デューティサイクル1/16のパルス駆動条件下で行われます。このパルス動作は、電力と熱を管理しながら知覚される輝度を達成するための、マルチプレックスディスプレイにおける標準的な方法です。

ピーク発光波長（λp）は標準で639 nmであり、出力は可視スペクトルの赤色領域に確実に位置づけられます。主波長（λd）は631 nmと規定されています。ピーク波長と主波長の差、およびスペクトル線半値幅（Δλ）20 nmは、発光色の純度と放出される光の波長の広がりを表しています。半値幅が狭いほど、より単色（純色）の出力であることを示します。ドット間の光度マッチング比は最大2:1と規定されており、ディスプレイマトリクス全体での輝度の合理的な均一性を保証します。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。

LEDドットあたりの順方向電圧（VF）は、駆動電流に応じて2.0Vから2.8Vの間です。標準試験電流IF=20mAでは、VFは2.0V（最小）、2.6V（標準）です。より高いパルス電流IF=80mAでは、2.3V（最小）、2.8V（標準）に増加します。逆方向電流（IR）は、逆バイアスVR=5Vが印加された場合、最大100 µAであり、これはLED接合のリーク特性を示しています。2.3 絶対最大定格と熱に関する考慮事項

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。

ドットあたりの平均電力損失は70 mWを超えてはなりません。ドットあたりのピーク順方向電流は90 mAに制限され、一方でドットあたりの平均順方向電流は、25°Cでの基本定格が15 mAです。この平均電流定格は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、0.2 mA/°Cの割合で直線的に低下します。このデレーティングは熱管理にとって極めて重要であり、動作中にLEDの接合温度が安全限界を超えないようにします。最大ドットあたりの逆方向電圧は5Vです。デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+85°Cであり、保管時も同様の範囲です。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、製造されたユニットが標準条件下で測定された光出力に基づいて試験され、グループ分けされるビニングまたは選別プロセスを意味します。これにより、設計者は一貫した輝度レベルを持つディスプレイを選択することができ、複数のディスプレイを一緒に使用して輝度の目立つばらつきを避けることが重要なアプリケーションにおいて不可欠です。提供された仕様は、最小値と標準的な強度をリストしており、特定のビンに対する下限と期待される性能を定義しています。4. 性能曲線分析

データシートは

標準的な電気的/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では詳細に説明されていませんが、完全なデータシートに含まれるこのような曲線は、順方向電圧対順方向電流（V-I曲線）、光度対順方向電流、光度対周囲温度、スペクトル分布などの関係を示すでしょう。これらの曲線は、設計者がLEDの非線形動作を理解するために不可欠です。例えば、V-I曲線は指数関数的な関係を示し、電流制限回路の設計に重要です。温度曲線は、接合温度が上昇するにつれて光出力がどのように減少するかを示し、ヒートシンクの要件に情報を提供します。5. 機械的およびパッケージ情報

デバイスは、定義された寸法（すべてミリメートル）を持つ特定のパッケージで提供されます。データシートに含まれる図面は、重要な物理的外形、取り付け穴の位置、および全体のサイズを提供します。

ピン接続表はインターフェースにとって極めて重要です。ディスプレイは、マトリクスアドレッシングのために、アノード行とカソード列が混在した14ピン構成を使用しています。重要な注意事項として、内部接続が指定されています：ピン4（アノード列3）とピン11（カソード列3）は内部で接続されており、同様にピン5（カソード行4）とピン12（アノード行4）も内部接続されています。この内部配線はマトリクスレイアウトの一部であり、駆動回路設計において考慮されなければなりません。各ピンのアノード/カソード指定により極性が明確に定義されています。6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

絶対最大定格には、重要なはんだ付けパラメータが含まれています：デバイスは、

最大260°Cのはんだ温度を最大3秒間耐えることができます（シーティングプレーンから1.6mm（1/16インチ）下で測定）。これはリフローはんだ付けプロファイルの制約を定義します。この時間と温度の組み合わせを超えると、内部ワイヤボンド、LEDチップ、またはプラスチックパッケージが損傷する可能性があります。半導体デバイスでは、静電気放電（ESD）を避けるための適切な取り扱いも（ここでは明示されていませんが）暗黙的に求められます。保管は、乾燥した環境で、指定された温度範囲-35°Cから+85°C内で行うべきです。7. パッケージングおよび注文情報

型番は

LTP-2157AKRと明確に識別されます。命名規則はおそらく内部コーディングシステムに従っており、LTPは製品ファミリー（LEDドットマトリクス）を、2157はサイズ（2.0インチ、5x7）およびおそらく色を、AKRは特定のビニング、パッケージング、またはリビジョンの詳細を示している可能性があります。データシート自体は、仕様番号：DS30-2001-251で参照されています。このようなディスプレイの標準的なパッケージングは、ピンを保護し、輸送および取り扱い中のESD損傷を防ぐために、静電気防止チューブまたはトレイであることが多いです。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

このディスプレイは、シンプルで頑丈、かつ低消費電力の文字読み出しを必要とするアプリケーションに適しています。典型的な用途には、産業用制御パネルのステータスインジケータ、試験・測定機器の表示、医療機器インターフェース、民生用機器（例：古い電子レンジ、ステレオシステム）、および組み込みシステムプロジェクトのインターフェースが含まれます。その積み重ね可能性により、カウンターやタイマーのための複数桁のディスプレイを作成することができます。

8.2 設計上の考慮事項

駆動回路

1. ：5x7マトリクスをマルチプレックスするには、十分なI/Oピンを備えたマイクロコントローラ、または専用のディスプレイドライバIC（MAX7219など）が必要です。回路は、通常、各列または各行ラインと直列に抵抗を配置することで、電流制限を提供しなければなりません。電流制限
2. ：設計は、平均電流およびピーク電流の絶対最大定格を遵守しなければなりません。1/16デューティサイクルのマルチプレクシングを使用することで、平均電力を制限内に保ちながら、輝度のために高いパルス電流を可能にします。熱管理
3. ：高い周囲温度で動作する場合は、0.2 mA/°Cの電流デレーティング係数を考慮して、十分な換気を確保してください。ソフトウェア
4. ：5x7グリッド用の文字フォントデータは、制御システムのメモリに格納され、マルチプレクシングのタイミングとLTP-2157AKRの特定のピンマッピングに従って出力されなければなりません。9. 技術比較

標準的なGaAsP（ガリウムヒ素リン）赤色LEDのような古い技術と比較して、このディスプレイで使用されているAlInGaP技術は、はるかに高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより明るい出力をもたらします。また、通常、より優れた温度安定性と長い動作寿命を提供します。現代の表面実装型7セグメントまたはマトリクスディスプレイと比較して、このスルーホールパッケージは大きく、より多くの手作業による組立を必要としますが、高振動環境ではより頑丈であり、プロトタイプ作成が容易です。その2.0インチの文字高さは比較的大きく、小さなSMDディスプレイと比較して、数メートル離れた場所からも優れた視認性を提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: すべてのドットに一定のDC電流でこのディスプレイを駆動できますか？

A: いいえ。このディスプレイはマルチプレックス（走査）動作用に設計されています。すべてのドットに一定のDCを印加すると、ドットあたりの平均電力損失定格を超え、過熱や故障を引き起こす可能性が高いです。
Q: どの値の電流制限抵抗を使用すべきですか？

A: 抵抗値は、使用する駆動電圧と希望する電流に依存します。例えば、5V電源と標準的なVf 2.6Vで、ドットあたり20mAのパルス電流を達成するには、R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120オームと計算します。より安全な設計のためには、最大Vfを使用してください。
Q: 行4と列3のピンは内部で接続されています。これは私の設計にどのように影響しますか？

A: この内部接続はマトリクス配線の一部です。ピン接続表を正確に従わなければなりません。駆動ソフトウェア/ハードウェアは、特定のドットを点灯させるために、これらの内部リンクを尊重し、正しいアノードとカソードのピンのペアをアクティブにしなければなりません。これは、接続されたピンの一方を無視できるという意味ではありません。マトリクスアドレッシングロジックは、完全なセットに依存します。
11. 実用的な使用例

ケース：4桁のスコアボードタイマーの構築

4つのLTP-2157AKRディスプレイを水平に並べます。20以上のI/Oピンを備えたマイクロコントローラ（例：ArduinoやPIC）を使用します。コントローラのファームウェアはマルチプレクシングを管理します：一度に1つのカソード列（または内部配線に応じたセット）をアクティブにしながら、表示する数字に対応する4つのディスプレイすべてのアノード行データを送信するサイクルを繰り返します。電流制限抵抗は共通カソードラインに配置されます。ソフトウェアには、数字0-9および時間の区切り用のコロン（:）のためのルックアップテーブルが含まれます。タイマーはカウントダウンまたはカウントアップし、それに応じてマルチプレクシングデータを更新します。大きな2インチの文字により、スコアボードは数メートル離れた場所からも容易に読み取ることができます。12. 原理紹介

このデバイスは、

マトリクスアドレス可能LEDアレイの原理に基づいて動作します。個々のLEDは、7本のアノード行と5本のカソード列（またはその逆、ピン配置による）の交点に配置されています。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ハイ（電流制限を通じて正電圧を供給）にし、対応するカソードラインをロー（グランドにシンク）にします。列（または行）を高速で走査し、行（または列）のデータを同期して更新することにより、残像効果によって安定した画像の錯覚が生まれます。AlInGaP LEDチップ自体は、直接遷移型半導体におけるエレクトロルミネセンスの原理に基づいて動作し、電子と正孔の再結合が、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。13. 開発動向

LTP-2157AKRのようなスルーホールドットマトリクスディスプレイは成熟した技術ですが、基礎となるLED技術は進化を続けています。その機能に関連する表示技術の動向には以下が含まれます：1) 自動組立とより小さな占有面積のための

表面実装デバイス（SMD）パッケージへの移行。2) 異なる色やより高い輝度のためのInGaNのようなさらに効率的な材料の採用。3) ドライバIC、時にはマイクロコントローラさえもディスプレイモジュールに直接統合し、ホストからの直接マトリクス走査を必要とせず、シリアルインターフェース（I2C、SPI）を介して通信するインテリジェントディスプレイの創出。4) より複雑なグラフィックスのための有機LED（OLED）およびフレキシブルディスプレイの台頭。しかしながら、産業用またはレガシーシステムにおけるシンプルで高輝度、頑丈、かつ費用対効果の高い文字表示のニーズに対しては、個別のLEDマトリクスモジュールは依然として実行可能で信頼性の高いソリューションです。for automated assembly and smaller footprints. 2) Adoption of even more efficient materials like InGaN for different colors and higher brightness. 3) Integration of the driver IC and sometimes even a microcontroller directly into the display module, creating "intelligent" displays that communicate via serial interfaces (I2C, SPI) rather than requiring direct matrix scanning from the host. 4) The rise of organic LED (OLED) and flexible displays for more complex graphics. However, for simple, high-brightness, rugged, and cost-effective character display needs in industrial or legacy systems, discrete LED matrix modules remain a viable and reliable solution.