LTP-1557AKY LEDドットマトリックス表示器 データシート - 1.2インチ (30.42mm) 文字高 - AlInGaP アンバーイエロー - 5x7配列 - 技術文書

1. 製品概要

LTP-1557AKYは、明確で読みやす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、個別にアドレス可能な発光ダイオード（LED）のグリッドを通じて、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、様々な産業および商業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。主な特徴としては、1.2インチ（30.42 mm）の文字高があり、遠方からの視認性に優れています。アンバーイエローLEDチップにAlInGaP（アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン）半導体技術を採用しているため、良好な発光効率と、明確で認識しやすい色を実現しています。表示器は低消費電力で動作し、最終アプリケーションにおけるエネルギー効率を向上させます。単一平面構造により広い視野角を提供し、様々な位置から表示情報を読み取れることを保証します。LEDのソリッドステート設計により、可動部がなく高い信頼性と長い動作寿命が保証されます。本デバイスはUSASCIIやEBCDICなどの標準文字コードと互換性があり、デジタルシステムへの統合を簡素化します。さらに、ユニットは水平方向に積み重ね可能な設計となっており、複数文字の表示器を作成することができます。また、表示器は光度で分類されており、製造ロット間で輝度の一貫性を提供します。この部品のターゲット市場には、産業用制御パネル、計測器、POS端末、医療機器、および堅牢で信頼性の高い文字表示インターフェースを必要とするあらゆる組み込みシステムが含まれます。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

LTP-1557AKYの性能は、適切な回路設計とアプリケーションにとって極めて重要な、一連の電気的、光学的、および環境パラメータによって定義されます。

2.1 測光・光学特性

光学性能はその機能の中核です。ピーク電流（Ip）80mA、デューティサイクル1/16の試験条件下における、ドットあたりの代表的な平均光度（Iv）は3800 µcd（マイクロカンデラ）です。規定の最小値は2100 µcdです。ドット間の光度整合比は最大2:1と規定されており、表示全体の均一な輝度を保証します。色はその波長によって定義されます。ピーク発光波長（λp）は代表値595ナノメートル（nm）で、可視スペクトルのアンバーイエロー領域に位置します。主波長（λd）は代表値592 nmです。スペクトル線半値幅（Δλ）は代表値15 nmで、発光のスペクトル純度または帯域幅を示しています。光度は、明所視（CIE）の目の応答曲線に近似したセンサーとフィルターの組み合わせを使用して測定されており、値が人間の視覚的知覚と相関することを保証している点に注意することが重要です。

2.2 電気的特性

電気的特性は動作条件と限界を定義します。任意の単一LEDドットの順方向電圧（Vf）（入力電流20mA時）の代表値は2.6V、最大値2.6V、最小値2.05Vです。任意のドットに逆電圧（Vr）5Vを印加したときの逆電流（Ir）の最大値は100 µAです。これらのパラメータは、適切な電流制限回路を設計し、信号の完全性を確保するために不可欠です。

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、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のある限界を規定します。ドットあたりの平均消費電力は25 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60 mAと定格されていますが、これは特定のパルス条件（デューティサイクル1/10、パルス幅0.1 ms）でのみ適用されます。ドットあたりの平均順方向電流にはデレーティング係数があります。25°C時では13 mAであり、周囲温度が摂氏1度上昇するごとに0.17 mAずつ直線的に減少します。任意のドットに印加できる最大逆電圧は5Vです。デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+85°C、保管温度範囲も同様です。実装時には、はんだ温度の最大値は260°Cですが、これは部品の実装面から1.6mm（1/16インチ）下のポイントで最大3秒間適用する必要があり、熱損傷を防ぎます。

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、測定された性能に基づいて部品をグループ化する、LED製造における一般的なビニング手法です。この抜粋では具体的なビンコードは詳細に記載されていませんが、通常の手法では、各ユニットの光出力を標準電流でテストし、定義された最小・最大強度範囲（例：ビンA: 3000-3500 µcd、ビンB: 3500-4000 µcd）を持つビンに仕分けします。これにより、設計者は複数ユニットの表示器全体で一貫した輝度を確保する部品を選択することができます。光度整合比（最大2:1）の厳しい仕様は、視覚的な均一性というこの目標をさらにサポートします。

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が、提供されたテキストには表示されていません。標準的なLEDの動作に基づくと、順方向電流（If）と順方向電圧（Vf）の関係（指数関数的）を示す曲線が期待されます。もう一つの重要な曲線は、順方向電流（If）の関数としての光度（Iv）を示すもので、通常、動作範囲内ではほぼ線形の関係を示します。3つ目の重要な曲線は、周囲温度（Ta）による光度の変化を描いたもので、温度が上昇すると出力が減少することを示します。これらの曲線は、非標準条件下でのデバイスの動作を理解し、効率と寿命のために駆動回路を最適化するために不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

LTP-1557AKYは標準的なLED表示器パッケージで提供されます。提供された内容には、パッケージ寸法図（図示なし）が言及されており、特に断りのない限り、すべての寸法はミリメートルで指定され、標準公差は±0.25 mmです。物理的説明では、デバイスはグレーの表面と白いドットカラーを持つとされており、これはそれぞれプラスチックハウジングの色と各LED上の拡散レンズの色を指し、コントラストを高めています。

5.1 ピン接続と内部回路

デバイスは14ピン構成です。ピン配置は明確に定義されています。ピンは特定の行（1, 2, 3, 4, 5, 6, 7）のアノードおよび特定の列（1, 2, 3, 4, 5）のカソードとして割り当てられています。行はコモンアノード構成であり、特定のドットを点灯させるには、対応する列のカソードをロー（電流シンク）に駆動し、対応する行のアノードをハイ（電流ソース）に駆動する必要があります。内部回路図（参照されているが図示なし）は通常、この5x7マトリックス配列を示し、各LEDが行（アノード）ラインと列（カソード）ラインの交差点にどのように接続されているかを示します。このマトリックス構造により、必要な駆動ピン数が35（個別アドレス指定ドットの場合）から12（5列 + 7行）に大幅に削減されます。

6. はんだ付けと実装ガイドライン

提供されている主要な実装ガイドラインは、はんだ付け温度に関連するものです。絶対最大定格は、はんだ温度が260°Cを超えてはならず、この温度は最大3秒間適用するべきであると規定しています。この温度の測定ポイントは重要です。それは部品の実装面から1.6mm（1/16インチ）下です。このガイドラインは、LEDチップや内部のワイヤーボンドに過度の熱が伝わるのを防ぎ、劣化や故障を引き起こす可能性を防止することを目的としています。現代の実装では、温度プロファイルがこれらの限界内に収まるように注意深く制御されることを条件に、本デバイスはリフローはんだ付けプロセスに適していることを示唆しています。取り扱い時には標準的なESD（静電気放電）対策を遵守する必要があります。また、デバイスを使用しない場合には、保管温度範囲（-35°C ～ +85°C）も遵守する必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

LTP-1557AKYは、英数字、記号、または単純なグラフィックの表示を必要とするアプリケーションに最適です。一般的な用途には、産業機械の状態表示（エラーコード、機械状態、または単純なカウントの表示）、試験・測定機器の表示、POSシステムの表示パネル、医療機器の情報表示、および家電製品や民生電子機器の組み込みシステムの一部としての使用が含まれます。その積み重ね可能な特性により、時計、カウンター、または単純なメッセージボードなどの複数桁表示に使用することができます。

7.2 設計上の考慮事項と回路インターフェース

この表示器を使用した設計には、マルチプレクシングが可能なマイクロコントローラまたは専用のドライバICが必要です。マトリックス表示であるため、通常、順次走査で一度に1行のみがアクティブになります。残像効果により、安定した画像の錯覚が生まれます。駆動回路は、アクティブな行のアノードに十分な電流を供給（ソース）し、アクティブな列のカソードに必要な電流を吸い込む（シンク）ことができなければなりません。動作電流を設定するためには、各列カソードライン（または各LED、ドライバアーキテクチャに依存）に電流制限抵抗が必須です。通常、連続動作ではドットあたり約20mAですが、所望の輝度とマルチプレクシングのデューティサイクルに基づいて調整可能です。マルチプレクシング方式を設計する際には、ピーク電流定格を遵守しなければなりません。例えば、1/7デューティサイクル（7行のうち1行を一度にアクティブ化）では、同じ平均輝度を達成するためにドットあたりの瞬間電流を高くすることができますが、パルス条件下でのピーク電流定格60mAを超えてはなりません。最大定格付近で動作する場合や、周囲温度が高い環境では、放熱について考慮する必要があります。

8. 技術比較と差別化

LCDや真空蛍光表示管（VFD）などの他の表示技術と比較して、このLEDドットマトリックスは明確な利点を提供します。低照度および高周囲光条件下での優れた輝度と視認性、より広い動作温度範囲、高速な応答時間、およびソリッドステート構造による高い信頼性です。LEDドットマトリックスカテゴリ内では、アンバーイエローにAlInGaP技術を使用することで、GaAsPなどの古い技術と比較して、より良い効率と色安定性を提供します。具体的な1.2インチの高さ、5x7配列、およびアンバー色は、より小さいまたは大きい表示器、または異なる色（例：赤、緑）や配列構成（例：5x8、8x8）のものと差別化されます。

9. 技術パラメータに基づくよくある質問

Q: 光度試験条件で言及されている1/16デューティサイクルの目的は何ですか？

A: 1/16デューティサイクル（短いパルス）は、試験中にLED接合部の発熱を防ぎ、出力を低下させるのを避けるために使用されます。これにより、熱的影響なしに特定の電流での固有の輝度を測定することができます。実際のマルチプレクシング動作でも、同様のパルス駆動が使用されます。

Q: マルチプレクシングなしで、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。各所望のドットを連続的に点灯させることで実現できます。しかし、これには35個の個別の駆動チャネルが必要となり、消費電力が大幅に増加します。マルチプレクシングが標準的で効率的な方法です。

Q: ピンリストにはアノード行4に2つのピン（ピン5と12）、カソード列3に2つのピン（ピン4と11）が表示されています。これは誤りですか？

A: これはおそらく誤りではなく、設計上の特徴です。同じ電気的ノード（行または列）に対して複数のピンを持つことは、マトリックス表示器では一般的です。これらは、単一のピン/コネクタを通る電流密度を下げ、信頼性を向上させ、パッケージ内で機械的対称性を提供する役割を果たします。内部的には、これらのピンは接続されています。

Q: 適切な電流制限抵抗値をどのように計算しますか？

A: 電源電圧（Vcc）、ドットあたりの所望の順方向電流（If、例：20mA）、およびLEDの代表的な順方向電圧（Vf、例：2.6V）が必要です。計算式は R = (Vcc - Vf) / If です。マルチプレクシング回路では、Vccはアクティブな行のアノードに印加される電圧であり、抵抗は列のカソード側に配置されることを覚えておいてください。

10. 実践的な設計と使用例

4つのLTP-1557AKY表示器を使用した、単純な4桁カウンターの設計を考えてみましょう。表示器は水平方向に積み重ねられます。マイクロコントローラはマルチプレクシングを管理するようにプログラムされます。7本の出力ピンがすべての表示器の行アノードに並列に接続されます。4セットの5列カソードピン（合計20ピン）を持ちますが、これらは外部のシフトレジスタやポートエキスパンダーで管理することで、マイクロコントローラのI/Oを節約できます。ファームウェアは7行の各行を順次アクティブにします。各行に対して、4桁すべてのその行のパターンを列ドライバに出力します。これは非常に速く（例：7行すべてを毎秒100回走査）、人間の目には安定した4桁の数字として知覚されます。各列の電流は、ドットあたり1/7デューティサイクルを考慮して、所望の輝度を達成するように抵抗によって設定されます。設計では、アクティブなパルス中のドットあたりのピーク電流が60mAの定格を超えないことを保証しなければなりません。

11. 動作原理の紹介

LTP-1557AKYは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスの原理、具体的にはAlInGaP材料を使用して動作します。ダイオードの閾値を超える順方向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。AlInGaP層の特定の組成が、この場合はアンバーイエローという、発光の波長（色）を決定します。5x7マトリックス配列は効率的な電気的構成です。各LEDは、7本の行ライン（アノード）の1つと5本の列ライン（カソード）の1つの間に接続されています。特定の行に正電圧を印加し、特定の列をグランドにすることで、その交差点にあるLEDのみが点灯します。コントローラは、すべての所望のドットに対してこのプロセスを高速に順次実行して文字を形成します。

12. 技術トレンドと背景

LTP-1557AKYのような個別のLEDドットマトリックス表示器は、高輝度と堅牢性を必要とする特定の、しばしば産業用の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は進化しています。表面実装デバイス（SMD）LEDアレイや、内蔵コントローラ（I2C、SPI）を備えた統合LED表示モジュールが現在一般的であり、より小さなパッケージで容易な統合と高解像度を提供します。さらに、有機LED（OLED）やマイクロLED技術は、高密度で柔軟な表示器に向けて進歩しています。しかし、過酷な環境下でのシンプルで信頼性が高く低コストな文字表示のニーズに対しては、このような従来のスルーホールLEDドットマトリックスは、引き続き実行可能で信頼性の高いソリューションであり続けています。ここで使用されているAlInGaP技術は、古いLED材料よりも進歩しており、より良い効率と色性能を提供します。