LTP-2057AKY LEDドットマトリクス表示器 データシート - 2.0インチ (50.8mm) 文字高 - AlInGaP アンバーイエロー - 2.6V 順方向電圧 - 70mW 消費電力 - 技術文書

1. 製品概要

LTP-2057AKYは、英数字キャラクタ表示を目的としたモノクロドットマトリクス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、明確で読みやすい文字や記号の表示を提供することです。この表示器の中核技術は、アンバーイエロースペクトルで高効率な光を生成することで知られる、リン化アルミニウムインジウムガリウム（AlInGaP）半導体材料をLEDチップに使用している点です。デバイスはグレーの面と白いドットカラーを特徴としており、異なる照明条件下でのコントラストと可読性を高めています。

表示器は5列×7行のマトリクスとして構成され、合計35個の個別にアドレス可能なドットを有します。この構成はASCII文字や単純な記号を表示するための標準的なものです。"2.0インチ"の仕様は文字の高さを指し、50.8ミリメートルであり、中程度の距離から情報を読み取る必要があるアプリケーションに適しています。このデバイスはX-Y（行-列）選択原理で動作し、個々のドットを効率的に制御するためのマルチプレックス駆動を可能にします。

2. 技術パラメータの詳細解釈

2.1 測光・光学特性

主要な測光パラメータは平均光度（Iv）であり、32mAのパルス電流と1/16デューティサイクルという試験条件下で、典型的な値は3600マイクロカンデラ（µcd）です。これは、屋内および多くの屋外アプリケーションに適した高輝度レベルを示しています。主波長（λd）は592ナノメートル（nm）と規定されており、放出される光を可視スペクトルのアンバーイエロー領域に確実に位置づけています。スペクトル線半値幅（Δλ）は15 nmであり、これは放出光の波長帯域のスペクトル純度または狭さを表します。値が小さいほど、より単色性の高い光源であることを示します。本デバイスは、その特徴として強調されているように、高輝度と高コントラストにより優れた文字表示を実現します。

2.2 電気的特性

電気的特性は、表示器の動作境界と条件を定義します。セグメントごとの順方向電圧（Vf）は、順方向電流（If）20mAにおいて、典型的に2.6Vです。より高い80mAのパルス電流では、Vfは典型的に2.8Vまで上昇します。この正の温度係数はLEDの動作としては正常です。任意のドットの逆方向電流（Ir）は、逆方向電圧（Vr）5Vが印加された場合、最大100マイクロアンペア（µA）であり、オフ状態でのリーク電流を示します。光度マッチング比は最大2:1と規定されており、アレイ内で最も明るいドットと最も暗いドットの輝度差がこの比率を超えないことを意味し、均一な外観を保証します。

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発生する可能性がある限界を規定します。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方向電流は60mAと定格されており、ドットあたりの平均順方向電流は25°Cで25mAです。重要なことに、この平均電流定格は、25°Cを超えると摂氏1度あたり0.33 mAの割合で直線的に低下します。このデレーティング曲線は熱管理設計に不可欠です。周囲温度が上昇すると、過熱を防ぎ長期信頼性を確保するために、最大許容連続電流を低減しなければなりません。動作および保管温度範囲は-35°Cから+85°Cであり、使用時および非動作時の環境条件を定義します。最大はんだ付け温度は260°Cで最大3秒間であり、これは標準的なリフローはんだ付けプロファイルの要件です。

3. 機械的仕様とパッケージ情報

表示器パッケージの物理寸法は詳細図（データシート参照）にて提供されています。特に断りのない限り、全寸法は標準公差±0.25 mmでミリメートル単位で規定されています。これには全長、全幅、高さ、ピン間の間隔、およびドットマトリクス領域のパッケージ端に対する位置が含まれます。パッケージは5x7 LEDアレイを収納し、ピンを介して機械的構造と電気的接続を提供します。

4. ピン接続と内部回路

このデバイスは14ピン構成です。ピン配置は明確に定義されています。ピンは特定の列のアノードおよび特定の行のカソードとして割り当てられています。例えば、ピン1は行5のカソード、ピン3は列2のアノードなどです。この特定の配置は、外部駆動回路を設計する上で重要です。内部回路図は、LEDドットが共通カソードマトリクス構成で配置されていることを示しています。各LEDのアノードは列線に接続され、そのカソードは行線に接続されています。特定のドットを点灯させるには、対応する列線をハイ（アノード正）に駆動し、その行線をロー（カソード接地）に駆動する必要があります。

5. はんだ付けと実装ガイドライン

データシートは、組み立てプロセスに関する重要なパラメータであるはんだ付け温度を提供しています。このデバイスは、パッケージの実装面から1.6mm（1/16インチ）下で測定した場合、最大260°Cの温度を最大3秒間耐えることができます。この情報は、リフローはんだ付けオーブンのプロファイルを設定する上で極めて重要です。ピーク温度が約250°Cの標準的な無鉛リフロープロファイルが一般的に互換性があります。この制限を超える温度に長時間さらされると、内部のワイヤーボンディング、LEDチップ、またはプラスチックパッケージ材料が損傷する可能性があります。

6. アプリケーション提案

6.1 代表的なアプリケーションシナリオ

この表示器を用いた設計では、駆動回路に細心の注意を払う必要があります。マルチプレックスマトリクスであるため、行と列を順次走査するためにマイクロコントローラまたは専用の表示駆動ICが必要です。LEDの順方向電流を設定するためには、通常推奨される20mA平均値となるよう、各列（アノード）線に電流制限抵抗が必須です。順方向電流のデレーティング曲線は、製品筐体内で予想される最大周囲温度に基づいて遵守されなければなりません。上限温度付近で動作する場合は、放熱や通風が必要になる可能性があります。マルチプレックス方式は見かけの輝度にも影響します。LEDあたりのオン時間の短縮を補償するために、より高いデューティサイクルやピーク電流を使用することがありますが、常に絶対最大定格の範囲内で行う必要があります。

6.2 設計上の考慮点

7. 技術比較と差別化

LTP-2057AKYの主な差別化要因は、AlInGaP LED技術の使用です。アンバー/イエローに使用される標準的なリン化ガリウム（GaP）LEDなどの古い技術と比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供します。これは、同じ駆動電流でより高い輝度、または同じ輝度レベルでより低い消費電力に変換されます。"高輝度・高コントラスト"の特徴は、この材料の利点の直接的な結果です。白いドットを持つグレーの面はコントラスト比をさらに高め、特に明るい照明条件下で文字をよりシャープで明確に見せます。

8. 技術パラメータに基づくよくある質問

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: 1/16デューティサイクル（例えば、パルス）が使用されるのは、この表示器がマルチプレックス動作用に設計されているためです。5x7マトリクスでは、一般的なマルチプレックス方式では一度に1行を走査します。7行すべてが均等に走査される場合、各行（したがって各LED）は約1/7の時間アクティブになります。試験での1/16デューティは、単一LEDが短時間点灯したときのピーク輝度を測定するための標準化された条件であり、マルチプレックスシステムでの知覚輝度に関連しています。
Q: 2つの異なる電流値を持つ順方向電圧仕様をどのように解釈すればよいですか？

A: 順方向電圧（Vf）は一定ではありません。電流とともに増加します。データシートは2つのデータポイントを提供しています。標準動作電流（20mA）での典型的な値と、マルチプレックスシステムでより高い知覚輝度を達成するために使用される可能性のあるより高いパルス電流（80mA）での値です。設計者は、特に高いパルス電流を使用する場合、駆動回路が必要な電圧を供給できることを確認しなければなりません。
Q: 25°C以上での電流デレーティングはなぜ必要ですか？

A: LEDは内部で熱を発生します。半導体接合部には最大動作温度があります。周囲温度が上昇すると、パッケージがこの内部熱を放散する能力が低下します。接合温度が安全限界を超えるのを防ぎ（寿命を大幅に短縮したり即時故障を引き起こす可能性がある）、最大許容連続電流を低減しなければなりません。0.33 mA/°Cのデレーティング係数は、この低減のためのガイドラインを提供します。
9. 実践的な設計と使用事例

デジタル表示付きのシンプルな温度コントローラを設計することを考えてみましょう。マイクロコントローラは温度センサを読み取り、制御アルゴリズムを実行し、LTP-2057AKY表示器を駆動して現在の温度（例：" 23 C"）を表示します。適切な電流シンクおよびソース能力を持つように構成されたマイクロコントローラのI/Oポートは、電流制限抵抗を介して表示器の行と列に接続されます。ファームウェアは走査ルーチンを実装します。1つの行線をロー（アクティブ）に設定しながら、その行のパターンを5つの列線に配置し、短時間待機してから次の行に移動します。このサイクルが高速に繰り返されることで、持続的な視覚イメージが作成されます。アンバー色は制御パネル上で明確な視認性を提供します。設計者は、供給電圧と所望のLED電流（例：20mA）に基づいて、Vf降下とマイクロコントローラの出力電圧を考慮して抵抗値を計算しなければなりません。

10. 動作原理の紹介

動作原理は、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスに基づいています。AlInGaP LEDチップに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、光子の形でエネルギーを放出します。AlInGaP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、これが直接放出光の波長（色）に対応します。この場合、592 nmのアンバーイエローです。透明なGaAs基板はより多くの光が逃げることを可能にし、より高い外部効率に貢献します。5x7マトリクス配置は、35個の利用可能なドットの一部を選択的に点灯させることで文字を形成する実用的な方法です。

11. 開発動向

LTP-2057AKYのような個別の5x7ドットマトリクス表示器は特定のアプリケーションで使用され続けていますが、表示技術のより広範なトレンドは統合モジュールへと移行しています。これには、完全なドットアドレス可能なグラフィックス、より高い解像度、より複雑な情報を表示する能力を提供するLCD（液晶ディスプレイ）やOLED（有機発光ダイオード）が含まれます。LEDベースの英数字表示器については、表面実装デバイス（SMD）パッケージや統合コントローラを備えた複数桁モジュールがより一般的になり、設計と組み立てを簡素化しています。しかし、LEDの基本的な利点である高輝度、長寿命、堅牢性は、特に過酷な環境や直射日光下での視認性が要求される場合に、その関連性を保ち続けることを保証します。AlInGaP材料システム自体は効率の継続的な改善を見てきましたが、青/緑/白にはより効率的なInGaNなどの材料、赤/アンバーにはAlInGaPが主に後継となっており、高輝度可視LED開発における重要な歴史的一歩を表しています。

While discrete 5x7 dot matrix displays like the LTP-2057AKY remain in use for specific applications, the broader trend in display technology has shifted towards integrated modules. These include LCDs (Liquid Crystal Displays) and OLEDs (Organic Light-Emitting Diodes) that offer full dot-addressable graphics, higher resolution, and the ability to display more complex information. For LED-based alphanumeric displays, surface-mount device (SMD) packages and multi-digit modules with integrated controllers have become more common, simplifying design and assembly. However, the fundamental advantages of LEDs—high brightness, long lifetime, and robustness—ensure they continue to be relevant, particularly in harsh environments or where visibility in direct sunlight is required. The AlInGaP material system itself has seen continuous improvement in efficiency and has been largely succeeded by even more efficient materials like InGaN for blue/green/white and AlInGaP for red/amber, but it represents a significant historical step in high-brightness visible LED development.