LTP-14088KD-J LEDドットマトリクス表示器 データシート - 1.50インチ高 - ハイパーレッド 650nm - 順電圧 2.6V - 消費電力 70mW - 技術文書

1. 製品概要

LTP-14088KD-Jは、ソリッドステートの単一プレーン8x8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、コンパクトで信頼性の高いフォーマットで英数字および記号の文字表示能力を提供することです。このデバイスの核心的な利点は、先進的なAS-AlInGaP（アルミニウムインジウムガリウムリン）ハイパーレッドLEDチップを採用している点にあります。このチップはGaAs基板上にエピタキシャル成長されており、従来の標準GaAsPなどの技術と比較して、赤色発光において優れた発光効率と色純度を提供します。表示面は黒地に白ドットカラーで、視認性に優れたコントラストを実現しています。低消費電力設計であり、広い視野角を備えているため、明確な視認性が最重要となる様々な情報表示アプリケーションに適しています。デバイスは発光強度でカテゴライズされており、ユニット間の輝度の一貫性が確保されています。また、RoHS指令に準拠した鉛フリーパッケージングが採用されています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 測光および光学特性

光学性能は表示器の機能性の中核です。1/16デューティサイクルで平均順電流32mAという標準試験条件下では、ドットあたりの典型的な平均光度は2475 µcd（マイクロカンデラ）であり、規定最小値は1020 µcdです。ピーク発光波長（λp）は典型的に650ナノメートル（nm）で、深赤色スペクトル内に収まります。主波長（λd）は639 nmと規定されています。スペクトル線半値幅（Δλ）は20 nmであり、比較的狭い帯域幅と純粋な色発光を示しています。表示均一性のための重要なパラメータは光度マッチング比であり、類似の光エリア内のドット間で最大2:1と規定されています。これは、グループ内の最も明るいドットが最も暗いドットの2倍以上明るくならないことを意味し、マトリクス全体で許容できる視覚的一貫性を確保します。

2.2 電気的特性

電気的パラメータは動作境界と電力要件を定義します。単一LEDドットの順方向電圧（VF）は、駆動電流に応じて2.1Vから2.8Vの間です。標準試験電流20mAでは、VFは2.1V（最小）から2.6V（最大）の範囲です。より高いピーク電流80mAでは、この範囲は2.3Vから2.8Vにシフトします。逆電圧（VR）5Vが印加されたときの任意のセグメントの逆電流（IR）は最大100 µAです。これらのパラメータは、適切な定電流またはマルチプレックス駆動回路を設計する上で極めて重要です。

2.3 絶対最大定格と熱的考慮事項

絶対最大定格の遵守は、デバイスの信頼性と寿命にとって不可欠です。ドットあたりの平均消費電力は70ミリワット（mW）を超えてはなりません。ドットあたりのピーク順電流定格は90 mAですが、これは周波数1 kHz、デューティサイクル18%のパルス条件下で規定されています。ドットあたりの平均順電流にはデレーティングカーブがあり、25°Cで25 mA、周囲温度が摂氏1度上昇するごとに0.28 mAずつ直線的に減少します。デバイスは-35°Cから+105°Cの温度範囲で動作および保管可能です。実装に関しては、はんだ付け条件は実装面から1/16インチ（約1.6mm）下のポイントで260°C、3秒間と規定されています。

3. ビニングおよびカテゴリ分類システム

LTP-14088KD-Jは、主に発光強度に対してカテゴリ分類システムを採用しています。特徴および電気的特性に示されている通り、ユニットは測定された平均発光出力に基づいてビニング（選別）されます。データシートには最小値（1020 µcd）と代表値（2475 µcd）が提供されており、生産部品は実際の強度に応じて試験およびグループ分けされ、おそらく異なる出力グレードまたはカテゴリに分類されてい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に適した一貫した輝度の部品を選択できます。波長や順電圧に関する明示的なビンは文書で指定されていませんが、これらのパラメータ（例：VF、λp）に対して提供されている最小/最大範囲は、出荷される全ユニットの許容限界を定義し、機能的に互換性のある範囲内に収まることを保証します。

4. 性能曲線分析

データシートは代表的な電気的/光学的特性曲線のセクションを参照しています。具体的なグラフは本文抜粋では提供されていませんが、完全なデータシートに通常含まれるこのような曲線は設計上極めて重要です。通常、これらには以下が含まれます：

• 相対光度 vs. 順電流（I-Vカーブ）：光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、所望の輝度と効率を得るための駆動電流の最適化に役立ちます。
• 順電圧 vs. 順電流：消費電力の計算および駆動回路の電源設計に不可欠です。
• 光出力が温度上昇とともにどのように減少するかを示し、様々な熱環境下でのアプリケーションにとって重要です。スペクトル分布：
• 650nmピークを中心に、異なる波長にわたって放射される光の強度を示すグラフです。設計者はこれらの曲線を参照し、電流、電圧、温度、光出力間の非線形関係を理解することで、堅牢なシステム設計を可能にすべきです。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 物理的寸法と公差

デバイスのマトリクス高さは1.50インチ（37.0 mm）です。パッケージ図面（本文では参照のみで詳細はなし）には、PCBフットプリント設計に必要な全長、幅、高さ、ピン間隔などの重要な寸法が提供されます。記載されている主な公差には以下が含まれます：ほとんどの寸法で±0.25mm、ピン先端シフト公差±0.4mm、LEDセグメント内の異物、インク汚染、曲がり、気泡に関する制限（ミル単位で規定）。これらは機械的信頼性と一貫した光学的外観を確保します。

5.2 ピン配置と内部回路

表示器は16ピン構成です。ピンアウトは明確に定義されています：ピン1、2、5、7、8、9、12、14は特定の行のカソード（例：カソード行1、2、3...8）に接続されています。ピン3、4、6、10、11、13、15、16は特定の列のアノード（例：アノード列1、2、3...8）に接続されています。内部回路図は、8x8マトリクス用の標準的なコモンカソード構成を示しています。64個の各LED（ドット）は、1本のアノード列線と1本のカソード行線の交点に形成されています。特定のドットを点灯させるには、対応するアノードピンをハイ（電流制限抵抗付き）で駆動し、対応するカソードピンをローにプルダウンする必要があります。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

提供されている主な実装指示は、はんだ付けプロセスに関するものです。デバイスは、実装面から1/16インチ（1.6mm）下のポイントでのはんだ温度が260°Cを3秒間超えない条件で、ウェーブまたはリフローはんだ付けに耐えることができます。これは鉛フリーはんだ付けの標準的なIPC準拠プロファイルです。設計者は、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、PCB実装プロセスがこの熱プロファイルに準拠していることを確認する必要があります。広い保管および動作温度範囲（-35°C ～ +105°C）は、様々な環境での取り扱いと使用に柔軟性を提供しますが、取り扱い時には常に標準的なESD（静電気放電）対策を講じるべきです。

7. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

この8x8ドットマトリクス表示器は、コンパクトで中低解像度の英数字または単純なグラフィック表示を必要とするアプリケーションに理想的です。一般的な用途には以下が含まれます：産業用制御パネルの状態表示器、簡易メッセージボード、試験測定機器の表示、教育用電子キット、プロトタイプデバイス。標準文字コード（ASCII）との互換性により、マイクロコントローラとのインターフェースが容易で、テキスト表示が可能です。

7.2 主要な設計上の考慮事項

駆動回路：

• マトリクス構造のため、表示器にはマルチプレックス駆動が必要です。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LEDドライバIC（MAX7219やHT16K33など）を使用して、行と列を順次スキャンする必要があります。駆動設計ではピーク電流定格（90mAパルス）を遵守しなければなりません。電流制限：
• 各アノード列に外部電流制限抵抗（またはドライバICに内蔵）が必須であり、LEDの順電流を設定します。デューティサイクルに基づき、平均輝度を得るためには通常20-32mAの間で設定されます。消費電力：
• ドットあたり70mWの制限と、温度に伴う電流デレーティングは、最悪動作条件、特に複数のドットが長時間同時点灯する場合について計算する必要があります。視野角：
• 広い視野角は利点ですが、エンドユーザーに対して表示器が正しく向くように、機械的外装設計時に考慮すべきです。スタッキング：
• 水平方向にスタッキング可能な特徴は、より広い複数文字表示を作成するための機械的互換性を意味し、PCB設計において注意深い位置合わせと相互接続が必要です。8. 技術比較と差別化

LTP-14088KD-Jの主要な差別化要因は、AlInGaPハイパーレッドLED技術の採用です。従来の標準GaAsPやGaPなどの赤色LED技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供します。これは、より低い駆動電流で同等またはそれ以上の光出力（µcdで測定）を生み出すことができることを意味し、低消費電力という特徴に直接貢献します。また、一般的により飽和した純粋な赤色（約650nm）を、より良い一貫性で提供します。同様の物理サイズの他の8x8表示器と比較して、カテゴライズされた発光強度とRoHS準拠は、品質意識の高いおよび環境規制のある市場における追加の競争優位性です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: ピーク波長（650nm）と主波長（639nm）の違いは何ですか？

A: ピーク波長は、放射される光パワーが最大となる波長です。主波長は、放射光の知覚色に一致する単色光の単一波長です。わずかな違いは正常であり、LEDの発光スペクトルの形状に起因します。

Q: ドライバICなしで5Vマイクロコントローラでこの表示器を駆動できますか？

A: 直接接続は推奨されません。順電圧は約2.6Vですが、電流制限抵抗を使用する必要があります。さらに重要なことに、MCUピンから直接8x8マトリクスを駆動することは非効率的であり、MCUの電流供給/吸収能力を超える可能性があります。専用のマルチプレックスドライバがほぼ常に必要です。

Q: 光度試験条件の1/16デューティとはどういう意味ですか？

A: LEDが1/16の時間オン、15/16の時間オフでパルス駆動されることを意味します。規定された光度は、この条件下で測定された平均値です。マルチプレックス8x8表示器では、各行は通常1/8の時間アクティブ（1/8デューティ）であるため、所望の平均輝度を得るには駆動電流を調整する必要があるかもしれません。

Q: 2:1の光度マッチング比はどのように解釈すればよいですか？

A: これは均一性の仕様です。同一条件下で測定した場合、LEDのグループ（例：マトリクス内の全ドット）内で、最も明るいドットが最も暗いドットの2倍以上明るくならないことを意味します。これにより、合理的に均一な外観が確保されます。

10. 実践的な設計と使用例

温度モニター用の単一文字表示を設計する場合を考えます。マイクロコントローラがセンサーを読み取り、0から99の数字を表示する必要があります。2つのLTP-14088KD-J表示器を水平にスタッキングできます。マイクロコントローラは、SPIまたはI2C LEDドライバICを介して表示器をマルチプレックス駆動します。ドライバICは行スキャンと列データシフトを処理し、カソード行を順次ローにプルダウンしながら、マイクロコントローラのメモリに格納された文字フォントに基づいて各列に正しいパターンのアノード電流を提供します。駆動電流は、例えばドットあたり平均25mAとなるように外部抵抗で設定され、70mWの消費電力制限内での動作を確保します。黒い表示面は、屋内パネルで良好なコントラストを提供します。外装が高い周囲温度に達する可能性がある場合は、光出力が低下し電流をデレートする必要があるため、設計には熱管理を含める必要があります。

11. 動作原理の紹介

LTP-14088KD-Jは、発光ダイオード（LED）の基本原理に基づいて動作します。個々のLED接合（アノードからカソード）にダイオードのしきい値（約2.1-2.6V）を超える順方向電圧が印加されると、AlInGaP半導体チップの活性領域で電子と正孔が再結合します。この再結合によりエネルギーが光子の形で放出され、半導体材料のバンドギャップに特徴的な波長（この場合は約650nmの赤色光）の光が生成されます。8x8マトリクス構造は、64個の個別LEDチップを格子状に接続することで形成されています。外部電子機器は、この格子を制御するためにマルチプレクシング技術を使用します。どの行カソードがアクティブ（グランド接続）で、どの列アノードに電流が供給されるかを高速に切り替え（スキャン）することで、残像効果を通じて安定した画像の錯覚が生み出されます。この方法により、必要な制御ピン数が64（LEDあたり1本）からわずか16（8行 + 8列）に大幅に削減されます。

12. 技術トレンドと背景

LTP-14088KD-Jのような個別LEDドットマトリクス表示器は、成熟した信頼性の高い技術を代表しています。OLEDや高解像度LCDなどの新しい表示技術はより細かいディテールとフルカラーを提供しますが、LEDドットマトリクスは、高輝度、広視野角、極端な信頼性、長寿命、シンプルさ、広い温度範囲での動作を必要とするアプリケーションにおいて、しばしば低コストで強固な地位を維持しています。このセグメント内のトレンドは、より高効率なLED（ここで使用されているAlInGaPなど）、より低い消費電力、鉛フリーで環境に優しいパッケージング、そして自動実装のための表面実装デバイス（SMD）パッケージに向かっていますが、このようなスルーホールタイプもプロトタイピングや特定の産業用途では人気があります。コアとなるマルチプレックス駆動原理は標準のままですが、現代の集積ドライバチップは、内蔵文字フォント、輝度制御、よりシンプルなデジタルインターフェース（SPI/I2C）などのより多くの機能を提供しています。

Discrete LED dot matrix displays like the LTP-14088KD-J represent a mature and reliable technology. While newer display technologies like OLEDs or high-resolution LCDs offer finer detail and full color, LED dot matrices maintain strong positions in applications requiring high brightness, wide viewing angles, extreme reliability, long lifetime, simplicity, and operation across a wide temperature range—often at a lower cost. The trend within this segment is towards higher efficiency LEDs (like the AlInGaP used here), lower power consumption, lead-free and environmentally friendly packaging, and sometimes towards surface-mount device (SMD) packages for automated assembly, though through-hole types like this one remain popular for prototyping and certain industrial uses. The core multiplexing drive principle remains standard, but modern integrated driver chips offer more features like built-in character fonts, brightness control, and simpler digital interfaces (SPI/I2C).