LTP-18088KD LEDドットマトリクス表示器 データシート - 高さ1.85インチ - ハイパーレッド(650nm) - 順電圧2.6V - 消費電力40mW - 技術文書

1. 製品概要

LTP-18088KDは、明確で明るい英数字または記号情報の表示を必要とするアプリケーション向けに設計された、固体（ソリッドステート）ドットマトリクス表示モジュールです。その中核機能は、信頼性が高く効率的な視覚出力インターフェースを提供することです。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このデバイスは、その応用分野を定義するいくつかの主要な利点を中心に構築されています。その特徴は、低消費電力であり、バッテリー駆動または省エネルギーを意識したデバイスに適しています。優れた文字表示と高輝度・高コントラストは、薄暗い室内環境から明るい環境まで、様々な周囲光条件下での視認性を確保します。広い視野角により、表示情報を軸から外れた位置からも明確に見ることができ、これは公共情報表示やマルチユーザー機器にとって重要です。最後に、LED技術に固有のその固体（ソリッドステート）の信頼性は、機械式表示器と比較して長い動作寿命と衝撃・振動に対する耐性を提供します。これらの特徴から、産業用計器、試験装置、POS端末、交通情報表示板、堅牢で明確な表示を必要とするその他の組込みシステムに最適です。

2. 技術仕様の詳細

LTP-18088KDの性能は、詳細な電気的、光学的、機械的特性パラメータのセットによって特徴付けられます。

2.1 デバイス説明と技術

この表示器のマトリクス高さは1.85インチ（47.0 mm）で、8 x 8ドットマトリクスとして構成されています。アルミニウムインジウムガリウムリン化物（AlInGaP）ハイパーレッドLEDチップを採用しています。これらのチップは、不透明なガリウムヒ素（GaAs）基板上に作製されています。パッケージは、黒地に白セグメントを特徴としており、この組み合わせは周囲光を吸収し、点灯する赤色セグメントをより際立たせることで、コントラスト比を大幅に向上させます。

2.2 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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

• ドットあたりの平均消費電力：40 mW
• ドットあたりのピーク順電流：90 mA
• ドットあたりの連続順電流：15 mA（25°C時）、25°C以上では0.2 mA/°Cで直線的に低下（デレーティング）。
• ドットあたりの逆電圧：5 V
• 動作温度範囲：-35°C ～ +85°C
• 保存温度範囲：-35°C ～ +85°C
• はんだ付け温度：260°C、3秒間（シーティングプレーンから約1.6mm下で測定）。

2.3 電気的・光学的特性（T_A=25°C時）

これらは、指定された試験条件下での代表的な、かつ保証された性能パラメータです。

• 平均光度（I_V）：1650 μcd（最小）、3500 μcd（代表値） I_P=32mA、1/16デューティサイクル時。
• ピーク発光波長（λ_p）：650 nm（代表値） I_F=20mA時。
• スペクトル線半値幅（Δλ）：20 nm（代表値） I_F=20mA時。
• 主波長（λ_d）：639 nm（代表値） I_F=20mA時。
• ドットあたりの順電圧（V_F）：2.1V（最小）、2.6V（代表値） I_F=20mA時； 2.3V（最小）、2.8V（代表値） I_F=80mA時。
• ドットあたりの逆電流（I_R）：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、マトリクス内で最も明るいドットと最も暗いドットとの間の輝度の最大許容変動を規定します。

注記：光度測定は、CIE（国際照明委員会）の視感度曲線に従い、適切なセンサーとフィルターの組み合わせを使用して行われます。

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、ユニットが測定された光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、アプリケーションで均一な外観を得るために、一貫した輝度レベルの表示器を選択することができます。これは、複数の表示器を並べて使用する場合に特に重要です。2:1のマッチング比はさらに、単一の表示器内で、あるドットが他のドットの2倍以上明るくならないことを保証し、形成される文字やグラフィックの視覚的な均一性を確保します。

4. 特性曲線分析

PDFでは代表的な特性曲線が参照されていますが、提供された電気的・光学的データから分析が可能です。順電圧は電流の増加に伴って予測可能な増加を示しており（20mA時の代表値2.6Vから80mA時の代表値2.8Vへ）、これは標準的なLEDの挙動です。639 nmの主波長と650 nmのピークは、このデバイスをハイパーレッドスペクトルに確実に位置づけ、高い視覚的インパクトを提供します。広い動作温度範囲（-35°C ～ +85°C）は、過酷な環境下でも安定した性能を示唆していますが、最大定格に従い、周囲温度が高い場合には順電流を低下（デレーティング）させる必要があります。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法と積層性

機械図面は、PCBフットプリント設計および筐体への組み込みに必要な重要な寸法を提供します。強調されている重要な特徴は、モジュールが垂直および水平方向に積層可能であることです。これは、機械設計に、複数の表示器を隣接させて配置し、見苦しい隙間や位置合わせの問題なく、より大きな複数文字または複数行の表示器を作成できるようにする機能（面一の端や特定の取り付けポイントなど）が含まれていることを意味します。

5.2 ピン接続と内部回路

このデバイスは24ピン構成です。ピンアウト表は、各ピンの機能を明確に定義しています：列用のアノードと行用のカソード。いくつかのピンは接続なし（N/C）とマークされています。マトリクス表示器に典型的な内部回路図は、64個のLED（8x8）が、アノードが列で、カソードが行で接続された配置を示しています。この一般的なマトリクスアーキテクチャは、必要な駆動ピン数を最小限に抑えます（64個のLEDに対して16本）が、マルチプレックス駆動が必要です。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

提供されている主な組立指示は、はんだ付けに関するものです：260°C、3秒間（シーティングプレーンから約1.6mm下で測定）。これは標準的なリフローはんだ付けプロファイルパラメータです。設計者は、LEDチップやプラスチックパッケージへの熱損傷を防ぐために、PCB組立プロセスがこれに準拠していることを確認する必要があります。取り扱い時および組立前には、保存温度範囲（-35°C ～ +85°C）も遵守すべきです。

7. 応用提案

7.1 典型的な応用シナリオ

高輝度、広視野角、固体（ソリッドステート）構造の組み合わせにより、LTP-18088KDは以下の用途に適しています：産業用制御パネル（状態表示、故障コード）、試験・測定機器（読み出し、バーグラフ）、公共情報表示（交通機関内、簡易メッセージボード）、民生電子機器（オーディオ機器表示、家電状態表示）、およびプロトタイピング・教育用キット.

7.2 設計上の考慮事項

• 駆動回路：各列/行に対して定電流ドライバーまたは適切な電流制限抵抗を使用して、順電流（例：代表的な輝度を得るための20mA）を設定する必要があります。
• マルチプレクシング：マトリクスはマルチプレックス駆動を必要とします。コントローラーは、目に見えるちらつきを避けるために（通常 >100Hz）、行（または列）を十分に高速で順次駆動する必要があります。ドットあたりのピーク電流（90mA）により、マルチプレクシング中に所望の平均輝度を達成するために、より高いパルス電流を使用することが可能です。
• 電力計算：64ドット、ドットあたりの最大平均電力40mW、およびマルチプレクシング方式で定義されるデューティサイクルを考慮して、モジュール全体の消費電力を計算し、適切な熱管理を確保する必要があります。
• ESD保護：すべての半導体デバイスと同様に、取り扱いおよび組立時には標準的なESD対策を講じる必要があります。

8. 技術比較と差別化

LTP-18088KDの重要な差別化要因は、AlInGaP（ハイパーレッド）技術の使用です。従来のGaAsPや標準的な赤色GaP LEDと比較して、AlInGaPは著しく高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより高い輝度、またはより低い電力で同等の輝度を実現します。黒地/白セグメントのデザインは、従来の灰色やベージュのパッケージよりも効果的にコントラストを向上させます。その積層可能な設計は、より大きな表示器をシームレスに構築するための実用的な機械的利点です。

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、発光スペクトル内で最大パワーを持つ点です。主波長は、スペクトルとCIE等色関数から計算される、知覚される色の点です。この赤色LEDのような単色光源では、これらは近い値ですが同一ではありません。

Q: 代表的な光度3500 μcdを達成するにはどうすればよいですか？

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）が32mAです。マルチプレックスされた8行マトリクスでは、1/8デューティサイクルがより一般的です。同様の平均輝度を達成するには、ドライバーのデューティサイクルとLEDあたりの必要な平均電流に基づいて、アクティブタイムスロット中のピーク電流を調整する必要がある場合があります。

Q: 5Vのマイクロコントローラーピンで直接駆動できますか？

A: できません。順電圧は約2.6Vであり、直列の電流制限抵抗が必須です。5Vを直接接続すると、過剰な電流によりLEDが破壊されます。さらに、マイクロコントローラーピンは通常、マルチプレックス構成における列全体または行全体に必要な累積電流を供給/吸収できません。外部ドライバー（トランジスタまたは専用LEDドライバーIC）が必要です。

10. 設計・使用事例例

シナリオ：カウンター用の簡易4桁数字表示器の設計

4つのLTP-18088KD表示器を横並びに配置します（積層可能な設計により容易になります）。表示器の管理にはマイクロコントローラーが使用されます。各8x8マトリクスは認識可能な数字を形成できるため、コントローラーのファームウェアにはフォントマップが含まれます。マイクロコントローラーは、外部トランジスタアレイまたは専用LEDドライバーICを介して、表示器をマルチプレックスします。4つの表示器を順次駆動し（時分割マルチプレックス）、各表示器内では8行を順次駆動します（行走査）。LEDあたりのピーク電流は、総マルチプレクシングデューティサイクル（例：4表示器×8行を走査する場合1/32）を考慮して、所望の輝度を達成するように駆動回路によって設定されます。電源は、すべての点灯ドットの総平均電流を供給できるようにサイズ設定する必要があります。

11. 動作原理の紹介

LTP-18088KD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に基づいて動作します。AlInGaP LEDチップに、ダイオードの閾値を超える順電圧が印加されると、活性領域で電子と正孔が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlInGaP半導体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、これが発光の波長（色）を定義します—この場合はハイパーレッドです。64個の個々のLEDチップは、共通アノード列と共通カソード行を持つマトリクスに配置されています。特定の列（アノード）に正電圧を印加し、特定の行（カソード）をグランドにすることで、その行と列の交点にあるLEDのみが点灯します。このプロセスを高速で順次実行すること（マルチプレクシング）により、すべての所望のドットを点灯させて安定した画像を形成できます。

12. 技術トレンド

表示技術は絶えず進化しています。LTP-18088KDのような個別LEDドットマトリクスは、その堅牢性、シンプルさ、高輝度のために特定の組込みアプリケーションでは依然として関連性がありますが、いくつかの注目すべきトレンドがあります。表面実装デバイス（SMD）LEDアレイへの移行が、高密度化と自動組立のために進んでいます。内蔵コントローラー（I2CやSPIインターフェースなど）を備えた統合LEDドライバーマトリクスは、設計の複雑さを簡素化しています。カラーアプリケーションでは、RGB LEDマトリクスがより一般的になっています。さらに、多くの民生アプリケーションでは、フルグラフィックス、カラー、常時点灯シナリオでの低消費電力が求められる場合、小型OLEDやTFT LCDモジュールが単色LEDドットマトリクスに取って代わりつつあります。しかしながら、極端な輝度、長寿命、広い温度範囲、およびシンプルさを要求するアプリケーションでは、AlInGaPベースのドットマトリクス表示器は依然として強い地位を維持しています。