LTP-2057AJD LEDディスプレイ仕様書 - 2.0インチ高さ - 5x7ドットマトリクス - AlGaAs赤色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTP-2057AJD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、発光ダイオード（LED）のグリッドを選択的に点灯させることで、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、その応用分野を定義するいくつかの主要な利点を提供します。2.0インチ（50.8 mm）の文字高さを特徴としており、中距離視認に適しています。低消費電力要件は、バッテリー駆動または省エネルギーを重視するシステムにとって重要な利点です。その固体信頼性は、可動部品がなく長い動作寿命を保証し、単一平面設計による広い視野角は、様々な位置からの視認性を可能にします。このディスプレイは水平方向に積み重ね可能であり、複数文字のメッセージ作成を可能にします。また、標準的なUSASCIIおよびEBCDIC文字コードと互換性があり、マイクロコントローラやコンピュータとの統合を簡素化します。本デバイスはまた、輝度でカテゴライズされており、複数ユニットのアプリケーションでの輝度マッチングが可能です。その主なターゲット市場は、堅牢でシンプルな文字出力が必要な産業用制御パネル、計測器、POS端末、基本情報表示、組み込みシステムなどが含まれます。

2. 技術仕様詳細

LTP-2057AJDの性能は、一連の絶対限界値と代表的な動作特性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。

• ドットあたりの平均消費電力：33 mW
• ドットあたりのピーク順電流：90 mA
• ドットあたりの平均順電流：25°Cで13 mA、25°C以上では0.17 mA/°Cで直線的に減額。
• ドットあたりの逆電圧：5 V
• 動作温度範囲：-35°C から +85°C
• 保存温度範囲：-35°C から +85°C
• はんだ付け温度：最大260°C、実装面から1.6mm（1/16インチ）下の位置で最大3秒間。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、特定の試験条件（Ta=25°C）下で測定され、代表的な性能を示します。

• 平均光度（I_V）：1300 μcd（最小）、3000 μcd（代表値）、I_p=32mA、1/16デューティサイクル時。これは主要な輝度パラメータです。
• ピーク発光波長（λ_p）：660 nm（代表値）、I_F=20mA時。これは色が深赤スペクトルにあることを示します。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：35 nm（代表値）、I_F=20mA時。
• 主波長（λ_d）：638 nm（代表値）、I_F=20mA時。
• 順方向電圧（V_F）任意のドット：1.8V から 2.4V（代表値）、I_F=20mA時；2.0V から 2.7V（代表値）、I_F=80mA時。
• 逆電流（I_R）任意のドット：100 μA（最大）、V_R=5V時。
• 光度マッチング比（I_V-m）：2:1（最大）、I_p=32mA、1/16デューティサイクル時。これはドット間の最大輝度変動を規定します。

注記：光度は、CIE（国際照明委員会）の明所視感度曲線に近似する光センサとフィルタの組み合わせで測定されます。

3. ビニングシステムの説明

仕様書は、デバイスが輝度でカテゴライズされていることを示しています。これは、ユニットが標準条件下で測定された輝度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、設計者はアプリケーションに適した一貫した輝度レベルのディスプレイを選択でき、複数文字表示での目立つばらつきを防ぐことができます。この抜粋では特定のビンコードは提供されていませんが、2:1のマッチング比が所定のビン内で許容される最大変動を定義しています。

4. 性能曲線分析

仕様書は代表的な電気的・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特定の曲線は表示されていませんが、そのようなグラフには通常以下が含まれます：

• 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）：LED接合部における電流と電圧降下の非線形関係を示します。
• 光度 vs. 順電流：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、飽和前の線形関係の領域を示します。
• 光度 vs. 周囲温度：接合温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示し、熱管理の重要な要素です。
• スペクトル分布：660 nmのピーク波長を中心に、異なる波長にわたって放射される光の相対強度を示すプロット。

これらの曲線は、詳細な回路設計、ドライバ選択、および非標準条件下での性能理解に不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本デバイスは特定の物理的フットプリントを持ちます。特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般的な公差は±0.25 mm（0.01インチ）です。正確な寸法図は仕様書で参照されており、全体の長さ、幅、高さ、リード間隔、および表示領域の位置を詳細に示しています。

5.2 ピン接続と極性

LTP-2057AJDは14ピン構成です。ピン配置は以下の通りです：

• ピン1：カソード行5
• ピン2：カソード行7
• ピン3：アノード列2
• ピン4：アノード列3
• ピン5：カソード行4
• ピン6：アノード列5
• ピン7：カソード行6
• ピン8：カソード行3
• ピン9：カソード行1
• ピン10：アノード列4
• ピン11：アノード列3（注：ピン4の機能と重複、おそらく文書上の確認メモ）
• ピン12：カソード行4（注：ピン5の機能と重複、おそらく文書上の確認メモ）
• ピン13：アノード列1
• ピン14：カソード行2

内部回路図は、行に対して共通カソード構成を示しており、各行の5つのLEDが共通のカソード（負極）接続を共有することを意味します。各列のアノード（正極）は別々です。このマトリクス配置により、必要なドライバピン数が35本から12本（7行+5列）に大幅に削減されます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

提供されている主要な組立仕様は、はんだ付け温度プロファイルです。本デバイスは、パッケージの実装面から1.6mm（1/16インチ）下の点で測定して、最大260°Cを最大3秒間耐えることができます。これはフローはんだ付けやリフロー工程にとって重要です。設計者は、内部LEDチップやプラスチックパッケージへの損傷を防ぐため、はんだ付けプロファイルがこの限界を超えないことを確認する必要があります。取り扱い時には標準的なESD（静電気放電）対策を講じるべきです。長期信頼性のためには、保存温度範囲（-35°C から +85°C）も遵守する必要があります。

7. アプリケーション推奨事項

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

• 産業用制御パネル：設定値、ステータスコード、またはエラーメッセージの表示。
• 試験・計測機器：数値読み取り値やユニット識別子の表示。
• 民生電子機器：家電製品、オーディオ機器、時計などの基本表示。
• 組み込みシステムプロトタイピング：マイクロコントローラプロジェクト用のシンプルな出力デバイス。
• レガシーシステムアップグレード：古い白熱灯や真空蛍光表示器の置き換え。

7.2 設計上の考慮事項

• ドライバ回路：必要な列/行電流を供給/吸収できるマルチプレクシングドライバ回路（または専用の表示ドライバIC）が必要です。試験条件で言及されている1/16デューティサイクルは、マルチプレクシング方式を示唆しています。
• 電流制限：絶対最大定格電流を超えないようにするため、各アノード列（または制御された電流源）に外部の電流制限抵抗が必須です。
• 熱管理：低消費電力ですが、高温環境での連続動作では、規定通り順電流を減額する必要がある場合があります。
• 視野角：広い視野角は有益ですが、意図した視聴者に合わせて取り付け位置を考慮する必要があります。
• 光学フィルタリング：赤色フィルタを使用すると、高周囲光条件下でのコントラストを向上させることができます。

8. 技術比較と差別化

当時利用可能だった他の表示技術（および今日の類似の基本モジュール）と比較して、LTP-2057AJDの主な差別化要因は、そのAlGaAs（アルミニウムガリウムヒ素）LED技術と2.0インチの文字高さです。AlGaAs LEDは通常、良好な効率と安定した赤色を提供します。より小さい（例：0.56インチ）またはより大きいディスプレイと比較して、中サイズの文字を必要とする特定のニッチに適合します。LCDと比較すると、優れた視野角、広い温度範囲、バックライトを必要としないという利点がありますが、同様に照明された領域に対してはより多くの電力を消費します。そのシンプルさと堅牢性は、より複雑なグラフィックディスプレイに対する主な利点です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 必要なドライバ電圧は？

A: LEDあたりの順電圧は、20mAで通常1.8-2.4Vです。降圧抵抗を使用した5V供給のドライバ回路が一般的です。ドライバはマルチプレクシングのタイミングを処理する必要があります。

Q: 定格輝度3000 μcdを達成するには？

A: 試験条件は、1/16デューティサイクルでピーク電流（I_p）32mAです。これはドットあたりの平均電流が2mAであることを意味します。代表的な輝度を達成するには、マルチプレクシングドライバがこの特定のパルスを提供する必要があります。

Q: 複数のディスプレイを接続できますか？

A: はい、仕様書は水平方向に積み重ね可能と記載しています。これは、機械的設計が物理的な隣接を可能にし、電気的設計では対応する行線と列線を並列に接続することを意味し、共有線に対してより高い電流容量を持つドライバが必要になるでしょう。

Q: ピーク波長と主波長の違いは？

A: ピーク波長（660 nm）は、発光スペクトルが最も強い単一波長です。主波長（638 nm）は、人間の目に同じ色に見える純粋な単色光の単一波長です。この違いは、LEDの広い発光スペクトルの形状によるものです。

10. 設計および使用事例

シナリオ：工場作業場用のシンプルな4桁生産カウンタの設計。

4つのLTP-2057AJDディスプレイを水平に積み重ねます。マイクロコントローラ（例：ArduinoやPIC）は、センサからのパルスをカウントするようにプログラムされます。ファームウェアは、10進数を各桁の適切なセグメントパターンに変換する処理を行います。マイクロコントローラのI/Oピンは、おそらくトランジスタアレイやMAX7219のような専用ドライバICを介して、ディスプレイをマルチプレクシングします。2.0インチの高さにより、数フィート離れた場所からもカウントが容易に見えます。AlGaAs赤色LEDは、典型的な産業用背景に対して高いコントラストを提供します。低い平均消費電力により、ユニットは工場で一般的な標準24V DC電源から、ロジック用に5Vに降圧して駆動できます。堅牢な温度範囲により、空調されていない環境でも確実に動作します。

11. 動作原理の紹介

LTP-2057AJDは、5x7ドットマトリクスディスプレイです。5列7行のグリッドに配置された35個の個別のAlGaAs赤色LEDチップを含みます。各LEDは、列アノード線と行カソード線の交点に位置します。特定のドットを点灯させるには、対応する列アノードに正電圧（電流制限器を介して）を印加し、その行カソードをグランド（または低電圧）に接続します。行を高速に順次切り替え（マルチプレクシング）、各行に対して適切な列パターンを設定することで、安定した文字の錯覚が生まれます。このマルチプレクシングにより、必要な制御ピン数が35本から12本（7行+5列）に大幅に削減されます。人間の目の残像効果により、高速に点滅するドットが連続した画像として認識されます。

12. 技術トレンドと背景

LTP-2057AJDのようなディスプレイは成熟した技術を代表します。新しい高情報密度設計では、ドットマトリクスグラフィックOLED、LCD、またはより小型の表面実装LEDアレイに大部分が置き換えられていますが、特定のニッチでは関連性を保っています。このセグメントに影響を与えるトレンドには、自動組立のための表面実装デバイス（SMD）パッケージへの移行、ドライバICやコントローラの表示モジュールへの直接統合（I2CやSPIのようなシンプルなシリアルバスへのインターフェース簡素化）、および単一パッケージ内での複数色またはRGB LEDを備えたディスプレイの開発が含まれます。しかし、シンプルなLEDドットマトリクスディスプレイの基本的な利点—極端な信頼性、広い温度範囲、高輝度、シンプルさ—は、新しい技術が堅牢でない可能性がある産業、自動車、過酷な環境アプリケーションでの継続的な使用を保証します。マルチプレクシングマトリクスアドレッシングの原理は、ほぼすべての現代のピクセルベースのディスプレイの基礎であり続けています。