LTP-7188KE LEDドットマトリクス表示器 データシート - 0.764インチ (19.4mm) 高さ - AlInGaP赤色 - 2.6V順電圧 - 40mW消費電力 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTP-7188KEは、ソリッドステートの単一プレーン8x8ドットマトリクス表示モジュールです。その主な機能は、英数字、記号、または単純なグラフィックスを表示するためのコンパクトで信頼性の高い手段を提供することです。中核技術は、ヒ化ガリウム（GaAs）基板上にエピタキシャル成長させたアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）赤色LEDチップを利用しています。この材料システムは、赤橙色スペクトルにおける高効率と優れた発光強度で知られています。本デバイスは、白色セグメントを持つグレーのフェイスプレートを特徴としており、様々な照明条件下でのコントラストと視認性を向上させます。その設計は、コンパクトなフォームファクタで明確な視覚的コミュニケーションを必要とするアプリケーションに最適化されており、積み重ねることでより大きな複数文字表示器の作成を可能にします。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本表示器は、そのアプリケーション領域を定義するいくつかの主要な利点を提供します。低消費電力は、バッテリー駆動または電力に敏感なデバイスに適しています。ソリッドステート構造は、可動部品やフィラメントがないため、高い信頼性と長い動作寿命を保証します。単一プレーン設計によって提供される広い視野角は、様々な位置からの明確な視認性を可能にし、公共情報表示や計器にとって重要です。USASCIIやEBCDICのような標準文字コードとの互換性は、マイクロコントローラやデジタルシステムとの統合を簡素化します。本デバイスは発光強度でカテゴライズされており、設計者は一貫した輝度を持つユニットを選択できます。主なターゲット市場には、産業用制御パネル、試験・測定機器、ステータス表示付きの民生電子機器、および信頼性と明瞭さが最も重要である情報表示サインが含まれます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

LTP-7188KEの性能は、包括的な電気的および光学的パラメータのセットによって定義され、最適な性能と長寿命を確保するために回路設計中に慎重に考慮する必要があります。

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。通常動作を意図したものではありません。

• ドットあたりの平均消費電力：40 mW。これは、主に熱として、単一のLED素子によって安全に放散できる最大連続電力です。
• ドットあたりのピーク順電流：90 mA。これは、1 kHz周波数、18%デューティサイクルのパルス条件下で規定される、許容される最大瞬間電流です。これを超えると、たとえ短時間でも、壊滅的な故障を引き起こす可能性があります。
• ドットあたりの平均順電流：15 mA。これは、単一のLEDの寿命全体にわたって信頼性を維持するために推奨される最大連続DC電流です。
• 順電流の温度降下：25°Cから、周囲温度が1°C上昇するごとに、最大許容電流は0.2 mA減少します。これは熱管理にとって重要です。
• ドットあたりの逆電圧：5 V。この値を超える逆バイアス電圧を印加すると、LEDのPN接合が破壊される可能性があります。
• 動作・保管温度範囲：-35°C から +85°C。デバイスは、この全温度範囲内で動作および保管されるように定格されています。
• はんだ付け条件：260°C、3秒間、はんだごて先端をパッケージのシーティングプレーンの少なくとも1/16インチ（約1.6mm）下に配置。これにより、組立中のLEDチップへの熱損傷を防止します。

2.2 電気的・光学的特性（Ta = 25°C）

これらは、指定された試験条件下での典型的な性能パラメータであり、デバイスの通常の動作挙動を表します。

• ドットあたりの平均光度（I_V）：630 μcd（最小）、1650 μcd（典型）。1/16デューティサイクルでピーク電流（I_p）32 mAで測定。このパラメータは、知覚される明るさを定義します。
• ピーク発光波長（λ_p）：632 nm（典型）。光出力が最大となる波長。これにより、可視スペクトルの赤色領域に発光が位置します。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：20 nm（典型）。スペクトル純度の尺度。値が小さいほど、より単色光に近い光源であることを示します。
• 主波長（λ_d）：624 nm（典型）。人間の目が知覚する単一波長。ピーク波長とはわずかに異なる場合があります。
• 順電圧（V_F）任意のドット：
  • 2.05V（最小）、2.6V（典型）、2.8V（最大） I_F= 20mA時。
  • 2.3V（最小）、2.8V（典型） I_F= 80mA（パルス）時。
  これは、電流が流れているときのLED両端の電圧降下です。定電流回路の設計にとって重要です。
• 逆電流（I_R）任意のドット：100 μA（最大） V_R= 5V時。LEDが逆バイアスされたときのわずかなリーク電流。
• 光度マッチング比（I_V-m）：2:1（最大）。アレイ内で最も明るいLEDドットと最も暗いLEDドットとの間の最大許容比率を指定し、均一な外観を保証します。

注：光度測定は、CIE明所視感度曲線に近似したセンサとフィルターを使用し、人間の視覚との関連性を確保しています。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、デバイスが光度でカテゴライズされていることを示しています。これはビニングシステムが適用されていることを意味しますが、特定のビンコードはこの文書には記載されていません。通常、このようなカテゴリ分けには以下が含まれます：

• 光度ビニング：製造ロットからのLEDは、標準試験電流での測定された光度に基づいてグループ（ビン）に分類されます。これにより、顧客は一貫した予測可能な輝度レベルの表示器を購入でき、複数ユニットの組立で目立つばらつきを避けるために重要です。
• 波長ビニング（暗示）：明示的にビニングされているとは述べられていませんが、ピーク（632 nm）および主波長（624 nm）に関する厳密な仕様は、厳格なプロセス制御を示唆しています。多くのLED製品では、チップは波長（または白色LEDの場合は色度座標）によってもビニングされ、表示全体での色の一貫性を確保します。
• 順電圧ビニング：指定されたV_F範囲（例：20mA時 2.05V から 2.8V）は自然なばらつきを示しています。正確な電圧マッチングを必要とする設計では、測定されたV_F.

に基づいてユニットを選択できます。

4. 性能曲線分析

• データシートは典型的な電気的/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には提供されていませんが、このようなデバイスの標準的な曲線には通常以下が含まれます：電流対電圧（I-V）曲線：
• 順電流と順電圧の間の指数関数的関係を示します。AlInGaP赤色LEDの場合、ニー電圧は約1.8-2.0Vです。この曲線は、適切な電流制限抵抗の選択または定電流ドライバの設計に不可欠です。光度対順電流（L-I曲線）：
• 光出力が電流とともにどのように増加するかを表示します。広い範囲で一般的に線形ですが、熱および効率低下により非常に高い電流で飽和します。1/16デューティサイクルの測定ポイント（32mAピーク）は、測定中の自己発熱効果を回避しながら、実際の使用で存在するはるかに低い平均電流（2mA）を表すために選択されています。光度対周囲温度：
• 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ます。AlInGaP LEDは、GaAsPのような古い技術よりも熱消光が少ないですが、出力は温度とともに低下します。この曲線は、高温環境での設計に情報を提供します。スペクトル分布：

相対強度対波長のプロットで、632 nmを中心とした典型的な半値幅20 nmのベル型曲線を示します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

デバイスのマトリクス高さは0.764インチ（19.4 mm）です。パッケージ寸法図（本文では参照されているが詳細はない）には、通常、モジュールの全長、幅、厚さ、16本のピン間の間隔、およびシーティングプレーンが示されます。特に指定がない限り、すべての寸法は標準公差±0.25 mmでミリメートル単位です。物理構造により、水平に積み重ねてより長い複数文字表示器を形成することが可能です。

5.2 ピン接続と内部回路

• 表示器は16ピンデュアルインラインパッケージ（DIP）を備えています。内部回路図は、LEDのアノードが行で接続され、カソードが列で接続された8x8マトリクスを示しています。このコモンアノード構成は、ピン配置によって確認されます：
• ピン1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14はアノード行（それぞれ行5, 7, 8, 6, 3, 1, 4, 2用）。

ピン3, 4, 6, 10, 11, 13, 15, 16はカソード列（それぞれ列2, 3, 5, 4, 6, 1, 7, 8用）。

このX-Y選択アーキテクチャにより、マルチプレクシングによって64個のLEDをわずか16ピンで制御できます。特定のドットを点灯するには、対応する行アノードをハイ（または電流を供給）に駆動し、その列カソードをローにプルダウンする必要があります。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

損傷を防ぐため、適切な取り扱いが重要です。重要な仕様ははんだ付け条件です：260°C、最大3秒間、はんだごて先端をパッケージ本体の少なくとも1.6mm下に配置。これにより、過剰な熱がピンを伝わって敏感なLEDチップや内部ワイヤボンドを損傷するのを防ぎます。フローはんだ付けまたはリフローはんだ付けのプロファイルは、この局所的な熱負荷を超えないように設計する必要があります。保管中は、デバイスを防湿バッグに乾燥剤とともに制御された環境（-35°Cから+85°Cの範囲内）で保管し、はんだ付け中のポップコーン現象を引き起こす可能性のある湿気の吸収を防ぐ必要があります。

7. アプリケーション提案

• 7.1 典型的なアプリケーションシナリオ産業用制御パネル：
• 機械の状態、エラーコード、または単純な数値データを表示するため。試験・測定機器：
• マルチメータ、周波数カウンタ、または電源装置の読み出しとして。民生電子機器：
• オーディオ機器（VUメータ）、家電製品、または玩具の状態表示用。情報表示：
• 時間、温度、または順番待ち番号のための単純な公共表示、特に複数ユニットを積み重ねた場合。プロトタイピング・教育：

マイクロコントローラインターフェース、マルチプレクシング、および表示ドライバについて学ぶのに理想的です。

• 7.2 設計上の考慮事項駆動回路：
• マルチプレクシングを使用する必要があります。行と列を走査するには、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LEDドライバIC（MAX7219など）が必要です。電流制限：_F各列（カソード）ラインには通常、直列の電流制限抵抗が必要です。値は、供給電圧、LED順電圧（V
• ）、および所望の平均電流（ドットあたり15mAを超えない）に基づいて計算されます。マルチプレクシング動作の場合、ピーク電流は高くなりますが、平均は制限内に収める必要があります。消費電力：
• 点灯するすべてのドットの総電力を計算し、モジュールの熱容量を超えないようにします。温度による降下を考慮してください。視野角：
• 広い視野角は有益ですが、意図した視聴者に対する取り付け方向を考慮してください。リフレッシュレート：

マルチプレクス走査レートは、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。

8. 技術比較・差別化

• 個別LEDまたは異なる半導体材料（GaAsPなど）を使用する古い8x8ドットマトリクス表示器と比較して、LTP-7188KEは明確な利点を提供します：材料（AlInGaP対GaAsP）：
• AlInGaPは、著しく高い発光効率と高温での優れた性能を提供し、同じ入力電力でより明るい表示を実現します。統合：
• グレーフェイス/ホワイトセグメントを持つモノリシックモジュールとして、64個の個別LEDから表示器を構築するよりも、優れたコントラスト、より一貫したドット配置、および容易な組立を提供します。信頼性：
• ソリッドステート構造は、フィラメントベースまたは真空蛍光表示器（VFD）と比較して、優れた衝撃および振動耐性を提供します。低電力：_F具体的な効率数値は与えられていませんが、低いV

と良好な光度は、白熱灯やVFDの代替品と比較して良好な電力対光変換を示しています。

• 9. よくある質問（技術パラメータに基づく）Q: 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: はい、ただしLEDをGPIOピンに直接接続することはできません。GPIOピンは必要なピーク電流（マルチプレクシングではドットあたり最大80mA）を供給/シンクできないため、電流制限抵抗と、おそらく行/列用のトランジスタドライバを使用する必要があります。Q: ピーク発光波長と主波長の違いは何ですか？
• A: ピーク波長は、発光スペクトルの物理的なピークです。主波長は、CIE色度図上の知覚される色点です。これらはわずかに異なることが多く、主波長は色知覚により関連があります。Q: 平均光度はなぜ1/16デューティサイクルで測定されるのですか？
• A: この試験条件は、完全にマルチプレクシングされた8x8アレイ（一度に1行オン）で1つのLEDがアクティブである状態をシミュレートします。これにより、実際の使用で存在するはるかに低い平均電流（2mA）を表しながら、より高く測定しやすいピーク電流（32mA）での測定が可能になり、自己発熱による測定誤差を回避します。Q: 定電圧電源の抵抗値をどのように計算しますか？_{A: R = (V}電源_F- V_F) / I_Fを使用します。5V電源、典型的なV_F2.6V、所望のI_F10mAの場合：R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω。保守的な設計では、電流が制限を超えないようにするために、最大V

を使用してください。

10. 実用的なアプリケーションケーススタディ

1. シナリオ：シンプルな4桁電圧計読み出しの設計。ハードウェアセットアップ：
2. 4つのLTP-7188KE表示器を水平に積み重ねます。マイクロコントローラ（例：ArduinoまたはPIC）は、ADCを介してアナログ電圧を読み取ります。インターフェース：
3. 各表示器の8本の行ピンは並列に接続されます。各表示器の8本の列ピンは、個別のI/Oラインまたはシフトレジスタに接続され、各表示器の列を個別に制御できるようにします。これにより、32列（4表示器 * 8列）×8行のマトリクスが作成されます。ソフトウェア：
4. マイクロコントローラはADC読み取り値を4桁の10進数に変換します。マルチプレクシングルーチンを使用します：行1をアクティブにし、次に4桁すべての最初のセグメントの列パターンを設定し、短時間待機し、行1を非アクティブにし、行2をアクティブにし、新しい列パターンを設定し、というようにすべての8行を通して行います。このサイクルを高速に繰り返します。電流設計：
5. 点灯ドットあたりの平均電流を5mAとし、行あたり最大8ドット（桁あたり1ドット）が点灯する最悪の場合を想定すると、列ドライバあたりのピーク電流は8 * 5mA = 40mAとなり、デバイスのピーク定格内に収まります。この電流を処理するために、適切なドライバ（例：列用ULN2003、行用トランジスタ）が選択されます。結果：

安定した明るい4桁表示で電圧値を表示し、残像効果によりすべての桁が同時に表示されているように見えます。

11. 動作原理

LTP-7188KEは、半導体PN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。ダイオードのターンオン電圧（AlInGaPの場合約1.8-2.0V）を超える順バイアス電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性領域（AlInGaP層の量子井戸）に注入されます。ここで、それらは放射再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。632 nmの特定の波長は、AlInGaP合金組成のバンドギャップエネルギーによって決定されます。8x8マトリクス配置とコモンアノード配線は、基板上の金属トレースを介して内部で実装され、必要な接続ピン数を最小限に抑えるためのマルチプレクシングによる外部制御を可能にします。

12. 技術トレンドと文脈

• この特定の部品は成熟した表示技術を表していますが、進化するトレンドの中に存在します。AlInGaPの使用は、古いGaAsP LEDに対する進歩を表し、より良い効率と熱安定性を提供します。インジケータおよび単純なマトリクス表示の現在のトレンドには以下が含まれます：高密度・小ピッチ：
• 現代のモジュールは、より高い解像度のために、より小さな面積により多くのLEDを詰め込むことがあります。表面実装技術（SMT）：
• 新しい設計では、自動組立のためにSMTパッケージを使用することが多く、このDIP部品はスルーホール実装に適しています。統合ドライバ：
• 一部の現代的なマトリクス表示器には、内蔵ドライバICが搭載されており、インターフェースを単純なシリアルデータ接続（SPI/I2C）に簡素化します。代替技術：

より高い輝度、異なる色、または柔軟性を必要とするアプリケーションでは、OLED（有機LED）やマイクロLEDなどの技術が登場しています。しかし、高い信頼性と標準的な赤色表示を必要とする多くの頑丈でコストに敏感な単純なアプリケーションでは、LTP-7188KEのような従来のLEDドットマトリクスモジュールは、実用的で効果的なソリューションであり続けます。