LTP-7357JD LEDドットマトリクス表示器 データシート - 0.678インチ (17.22mm) 高さ - AlInGaP赤色 - 5x7配列 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTP-7357JDは、文字や記号を表示するために設計された単一プレーン、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、様々な電子機器において、明確で読みやすい英数字表示を提供することです。このデバイスの核心的な利点は、超高輝度AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン化物）高効率赤色LEDチップを採用している点にあり、従来のLED技術と比較して優れた発光強度と信頼性を提供します。表示部は白いドットを持つグレーの面を特徴としており、コントラストを高めて視認性を向上させています。発光強度によるカテゴリ分けがされており、輝度要件に基づいて選択することが可能です。ターゲット市場は、産業用制御パネル、計測器、POS端末、組み込みシステム、およびコンパクトで信頼性の高いキャラクタ表示インターフェースを必要とするあらゆるアプリケーションを含みます。

1.1 主な特徴と核心的利点

本デバイスは、その性能と汎用性に貢献するいくつかの設計上の特徴を備えています。0.678インチ（17.22 mm）のマトリクス高さは、中距離視認に適した文字サイズを提供します。低消費電力であるため、バッテリー駆動や省エネルギーを意識したアプリケーションに適しています。広視野角を持つ単一プレーン構造により、様々な位置からの視認性が確保されています。LED技術の固体信頼性により、可動部がなく長い動作寿命が保証されます。X-Y選択アーキテクチャを持つ5x7配列は、効率的なマルチプレクシング制御を可能にします。標準的なUSASCIIおよびEBCDIC文字コードとの互換性により、マイクロコントローラやプロセッサとの統合が簡素化されます。最後に、水平方向に積み重ね可能な設計により、複数のユニットを横に並べてマルチキャラクタ表示を作成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

LTP-7357JDの性能は、設計者が適切に実装するために考慮しなければならない一連の電気的、光学的、熱的パラメータによって定義されます。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの限界値付近または限界値でデバイスを連続動作させることは推奨されません。主な最大定格には、ドットあたりの平均消費電力33 mW、ドットあたりのピーク順電流90 mA、25°Cにおけるドットあたりの平均順電流13 mAが含まれます。この平均電流は、周囲温度が25°Cを超えて上昇すると、0.17 mA/°Cで直線的に低下します。セグメントあたりの最大逆電圧は5 Vです。デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+85°C、保管温度範囲は-35°Cから+85°Cです。最大はんだ付け温度は260°Cで、最大持続時間は3秒、実装面から1.6mm下で測定した値です。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、周囲温度（Ta）25°Cで測定された代表的な動作パラメータです。平均光度（Iv）は、1/16デューティサイクルでピーク電流（Ip）32 mAで駆動した場合、最小500 μcdから最大1200 μcdの範囲にあり、代表値が提供されます。このマルチプレクシング方式は、消費電力とドライバの複雑さを低減するために一般的です。ピーク発光波長（λp）は代表値で656 nmであり、赤色スペクトル内に収まります。スペクトル線半値幅（Δλ）は22 nmであり、発光のスペクトル純度を示しています。主波長（λd）は640 nmです。順電流（If）20 mAにおける任意のドットの順方向電圧（Vf）は、2.1 V（最小）から2.6 V（最大）の範囲です。逆電圧（Vr）5 Vにおける任意のドットの逆電流（Ir）は最大100 μAです。ドット間の光度整合比（Iv-m）は最大1.8:1であり、表示全体で比較的均一な輝度が確保されます。光度は、CIE明所視感度曲線に近似するセンサとフィルタの組み合わせを使用して測定されていることに注意することが重要です。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、LTP-7357JDが光度によってカテゴリ分けされていることを示しています。これは、測定された光出力に基づくビニングまたは選別プロセスを意味します。

3.1 光度ビニング

提供された抜粋には特定のビンコードは記載されていませんが、範囲（500-1200 μcd）の指定は、デバイスが標準試験条件（Ip=32mA、1/16デューティ）下で駆動された際の実際の測定強度に従って試験およびグループ分けされることを示唆しています。これにより、設計者はアプリケーションの最小輝度要件を満たす部品を選択することができ、コストや入手可能性に影響を与える可能性があります。ビン内の一貫性は、マルチユニット表示における均一な外観を保証します。

4. 性能曲線分析

データシートには、代表的な電気的および光学的特性曲線のセクションが含まれています。これらのグラフは、非標準条件下でのデバイスの挙動を理解するために重要です。

4.1 示唆される曲線情報

具体的な曲線は本文では詳細に説明されていませんが、このようなデバイスの代表的なプロットには、順電流対順電圧（I-V曲線）が含まれます。これは非線形関係を示し、電流制限回路の設計に役立ちます。光度対順電流曲線は、光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、高電流では発熱効果によりしばしば準線形以下になります。光度対周囲温度曲線は、温度上昇に伴う光出力の低下を示し、高温環境では非常に重要です。スペクトル分布図は、ピーク波長と主波長周辺での発光の集中を示します。

5. 機械的およびパッケージ情報

表示器の物理的構造は、その実装互換性と全体的な堅牢性を決定します。

5.1 パッケージ寸法と公差

デバイスのパッケージ寸法は詳細な図面（本文では参照のみで表示なし）で提供されます。すべての寸法はミリメートルで指定されています。これらの寸法の一般的な公差は、特定の特徴注記が別途指示しない限り±0.25 mm（±0.01インチ相当）です。設計者は、正確なPCBフットプリントを作成するために、正確な穴パターン、全高、リード間隔についてはこの図面を参照する必要があります。

5.2 ピン接続と極性

LTP-7357JDは12ピン構成です。ピン配置は以下の通りです：ピン1：カソード列1、ピン2：アノード行3、ピン3：カソード列2、ピン4：アノード行5、ピン5：アノード行6、ピン6：アノード行7、ピン7：カソード列4、ピン8：カソード列5、ピン9：アノード行4、ピン10：カソード列3、ピン11：アノード行2、ピン12：アノード行1。この配置は、X-Y（行-列）マルチプレクシング方式を容易にします。アノードとカソードのピンを正しく識別することは、逆バイアスを防止し、適切な動作を確保するために重要です。

5.3 内部回路図

内部回路図（参照）は、35個のLED（5列×7行）のマトリクス構成を示しています。各LEDのアノードは行ラインに接続され、そのカソードは列ラインに接続されています。特定のドットを点灯させるには、対応する行ラインをハイ（アノード正）に駆動し、その列ラインをロー（カソード接地）に駆動し、適切な電流制限を行う必要があります。この列ごとの共通カソードアーキテクチャは、マルチプレクス表示器の標準です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

組立中の適切な取り扱いは、デバイスの完全性と性能を維持するために不可欠です。

6.1 はんだ付けプロセスパラメータ

絶対最大定格は、はんだ付け温度限界を指定しています：最大260°C、最大3秒、実装面から1.6mm（1/16インチ）下で測定。このガイドラインは、フローはんだ付けまたはリフローはんだ付けプロセスを対象としています。リフローはんだ付けの場合、パッケージと内部ワイヤボンドが熱衝撃や液相線以上の過度の時間にさらされないようにするために、温度プロファイル全体（予熱、ソーク、リフローピーク、冷却）を制御する必要があります。

6.2 取り扱いおよび保管上の注意

明示的に詳細は記載されていませんが、LED表示器を取り扱う際には、半導体接合部が敏感である可能性があるため、標準的なESD（静電気放電）対策を講じる必要があります。保管は、湿気の吸収とはんだ付け中のポップコーニングの可能性を防ぐために、指定された温度範囲-35°Cから+85°Cの低湿度環境で行うべきです。

7. アプリケーション提案

LTP-7357JDは、様々な組み込み表示アプリケーションに適しています。

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

一般的な用途には、産業機器（例：温度表示、エラーコード）のステータス表示、医療機器の文字表示、民生家電のシンプルなメッセージング、小売や情報キオスクにおけるより大きなセグメント表示の一部としての使用が含まれます。標準文字コードとの互換性により、マイクロコントローラからのテキストメッセージを表示するのに理想的です。

7.2 設計上の考慮事項と回路実装

設計者はマルチプレクシングドライバ回路を実装する必要があります。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、または列のシンク電流と行のソース電流を扱える専用LEDドライバICが含まれます。各LEDセグメントの順電流を設定するために、各列または各行ライン（ドライバトポロジに依存）に電流制限抵抗が必須です。試験条件で言及されている1/16デューティサイクルは、4ビットバイナリマルチプレックス（2^4=16状態）を示唆しており、これは5x7マトリクスで一般的なアプローチであり、多くの場合、一度に4行を走査するか、行と列の走査を組み合わせて使用します。リフレッシュレートは、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。最大定格付近で動作する場合、特に高い周囲温度では、放熱を考慮する必要があります。

8. 技術比較と差別化

LTP-7357JDは、その製品カテゴリ内で特定の利点を提供します。

8.1 主な差別化要因

主な差別化要因は、AlInGaP LED技術の使用です。従来のGaAsPやGaP LEDと比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ電流でより明るい表示、またはより低い電力で同様の輝度を実現します。グレーの面と白いドットの組み合わせは、プロフェッショナルな外観と高いコントラストを提供します。広い視野角は、ユーザーが表示器の真正面にいない可能性のあるアプリケーションに有益です。光度によるカテゴリ分けは、基本的な表示器には必ずしも存在しない品質管理と選択の柔軟性のレベルを提供します。

9. 技術パラメータに基づくよくある質問

データシートから導き出された一般的な設計上の質問に対する回答を以下に示します。

Q: 光度試験条件における1/16デューティサイクルの目的は何ですか？

A: これは、各LEDが全走査時間の1/16しか電源供給されないマルチプレクス駆動方式をシミュレートしています。指定された光度は、この条件下で目が知覚する平均値です。平均電流定格を超えることなくこの輝度を達成するには、マルチプレクシングまたは同様のデューティサイクルを使用する必要があります。

Q: マルチプレクシングの代わりに連続DC電流でLEDを駆動できますか？

A: 技術的には可能ですが、ドットあたりの連続順電流が25°Cでの平均定格13 mAを超えないこと（およびより高い温度では低下させる必要があること）を確認する必要があります。これには35の独立した電流制限チャネルが必要となり、非効率的です。マルチプレクシングが意図された、最も効率的な使用例です。

Q: 順方向電圧は2.1-2.6Vです。どのような電源電圧が必要ですか？

A: 電源電圧は、最大順方向電圧に電流制限抵抗とドライバ回路の電圧降下を加えた値よりも高くなければなりません。このような表示器の一般的な電源電圧は5Vであり、十分な余裕を提供します。

Q: 光度整合比1.8:1とはどういう意味ですか？

A: 同一の駆動条件下で、マトリクス内の最も明るいドットが最も暗いドットの1.8倍を超えて明るくならないことを意味します。これにより、表示される文字全体で合理的な均一性が確保されます。

10. 実装ケーススタディ

マイクロコントローラベースのサーモスタット用のシンプルな単一文字表示器を設計することを考えます。目標は、0から9までの設定温度を表示することです。

設計手順：1. マイクロコントローラ（例：ATmega328P）に、5x7ビットマップ形式の数字0-9のフォントデータをプログラムします。 2. 5本のI/Oピンを列ドライバ（カソード接続、シンク電流可能）として設定します。7本のI/Oピンを行ドライバ（アノード接続、ソース電流可能）として設定します。 3. 列ラインに電流制限抵抗を配置します。抵抗値は、電源電圧（例：5V）、LED順方向電圧（約2.5V）、および所望のピーク電流（例：最大輝度で32mA）に基づいて計算されます：R = (5V - 2.5V) / 0.032A ≈ 78オーム。標準の75または82オーム抵抗を使用できます。 4. ファームウェアは走査ルーチンを実装します。1本の行ラインをハイ（その行のアノードをアクティブ）に設定し、次にその行のパターンを5本の列ライン（ドットを点灯させるにはロー、消灯させるにはハイインピーダンスまたはハイ）に配置します。短時間（例：1-2 ms）待機し、次の行に移動します。7行すべてを約14ms以内に走査することで、リフレッシュレート>70 Hzを達成し、ちらつきを排除します。 5. 表示器は、温度を示す安定した明るい数字を表示します。

11. 動作原理の紹介

LTP-7357JDは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。個々のLEDに、ダイオードのターンオン電圧（このAlInGaP材料では約2.1-2.6V）を超える順バイアス電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。特定の材料組成（AlInGaP）がバンドギャップエネルギー、したがって発光の波長（色）を決定し、この場合は赤色（約640-656 nm）です。5x7マトリクス構成は、マルチプレクシングを通じて必要な制御ピンの数を35（LEDあたり1本）から12（7行+5列）に減らすアドレッシング方式です。行を高速に順次切り替え、各行に対応する列データを提示することにより、人間の目の残像効果により、パターンが安定した、静的に見える画像として統合されます。

12. 技術トレンドと背景

LTP-7357JDは、初期の赤色LED材料よりも大幅な進歩であったAlInGaPに基づく成熟した技術を代表しています。現在の表示技術のトレンドは、高密度ドットマトリクス表示、フルグラフィックOLEDまたはLCDモジュール、および直接はんだ付けマトリクス用の表面実装デバイス（SMD）LEDに大きく移行しています。しかし、このようなスルーホールパッケージは、プロトタイピング、教育目的、修理市場、および極端な信頼性とシンプルさが画素密度や色能力よりも重視されるアプリケーションにおいて、依然として関連性があります。基礎となるLED技術は進化を続けており、コスト削減と全スペクトルでの効率向上のためのGaN-on-Siなどの材料に関する研究が進行中ですが、マトリクス表示器の基本的なマルチプレクシング原理は一貫しています。