LTP-2157AKS 5x7ドットマトリクスLED表示器 データシート - 2.0インチ高 - AlInGaP黄色 - 2.6V順電圧 - 技術文書

1. 製品概要

LTP-2157AKS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、簡易な読み出し、インジケータ、または基本的なメッセージングシステムなど、情報表示を必要とするアプリケーションに対して、明確で明るい視覚出力を提供することです。このデバイスの核心的な利点は、LEDチップにリン化アルミニウムガリウムインジウム（AlInGaP）半導体技術を採用している点にあり、これは琥珀色/黄色/赤色スペクトルにおいて高効率の発光を実現することで知られています。表示部は5x7の配列構成を特徴としており、ASCIIキャラクタや記号を表現する標準的な形式です。物理的なデザインは黒地に白ドットのカラーを組み込んでおり、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ています。この製品は、信頼性が高く複雑性の低い表示ソリューションを必要とする、組み込みシステム設計者、産業用制御パネルメーカー、および民生電子機器の開発者をターゲットとしています。

2. 技術パラメータの詳細な客観的解釈

2.1 測光および光学特性

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のデューティサイクルという試験条件下で、代表値3600マイクロカンデラ（μcd）と規定されています。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出力を示しています。ピーク発光波長（λp）は588 nm、主波長（λd）は587 nmであり、発光は可視スペクトルの黄色領域に確実に位置づけられます。スペクトル線半値幅（Δλ）が15 nmであることは、スペクトルの広がりが最小限の比較的純粋な色を示しています。セグメント間の光度整合比は最大2:1と規定されており、表示面全体での均一な外観を保証します。

2.2 電気的特性

主要な電気的特性は、セグメントごとの順方向電圧（Vf）であり、試験電流（If）20mAにおいて代表値2.6V、最大値2.6Vです。これは駆動回路設計における重要なパラメータです。絶対最大定格は動作限界を定義しており、ドットあたりの平均順方向電流は25 mA（25°C以上では0.28 mA/°Cで直線的に減衰）、ドットあたりのピーク順方向電流は60 mA、ドットあたりの逆電圧は5 Vです。これらの定格を超えると永久損傷を引き起こす可能性があります。逆電流（Ir）は、5V逆バイアス時に最大100 μAと規定されています。

2.3 熱的および環境特性

本デバイスの動作温度範囲は-35°Cから+105°C、保管温度範囲も同様に規定されています。この広い範囲は、過酷な環境下での信頼性を確保します。消費電力の限界は、ドットあたり平均70 mWです。順方向電流の減衰率（0.28 mA/°C）は、高温環境下での安全な動作電流を計算し、過熱を防止して長期信頼性を確保するために不可欠です。

3. ビニングシステムの説明

提供されたデータシートには、波長、光束、または電圧に関する正式なビニングシステムの詳細は明示されていません。ただし、仕様には光度（最小2100 μcd、代表3600 μcd）や順方向電圧（最小2.05V、代表/最大2.6V）などの主要パラメータの最小値、代表値、最大値が記載されています。実際には、メーカーは製造ロット内の一貫性を確保するため、測定された性能に基づいて製品をビンに分類することがよくあります。設計者は、アプリケーションで厳密なパラメータマッチングが必要な場合は、具体的なビニング情報についてメーカーに問い合わせる必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートは最終ページに代表的な電気的/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では詳細に説明されていませんが、そのような曲線には通常以下が含まれます：

• 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）：このグラフは、LEDの電流と電圧の非線形関係を示しています。電圧の小さな変化が電流の大きな変化を引き起こす可能性があるため、定電流ドライバの設計に極めて重要です。
• 光度 vs. 順方向電流：この曲線は、光出力が電流とともにどのように増加するかを示しており、通常、動作範囲内ではほぼ線形関係にあり、非常に高い電流では効率が低下します。
• 光度 vs. 周囲温度：このグラフは、接合温度の上昇に伴う光出力の減衰を示しています。AlInGaP LEDの場合、光度は一般的に温度の上昇とともに減少します。
• スペクトル分布：相対強度と波長の関係を示すプロットで、約588 nmにピークがあり、15 nmの半値幅を示し、色純度を確認できます。

これらの曲線は、非標準条件下でのデバイスの挙動を理解し、性能と寿命のために設計を最適化するために不可欠です。

5. 機械的およびパッケージ情報

LTP-2157AKSは、スルーホールPCB実装に適した標準的なデュアル・インライン・パッケージ（DIP）形式で提供されます。パッケージ寸法はミリメートル単位で提供され、一般的な公差は±0.25 mmです。重要な機械的特徴は、ピン先端のシフト公差が±0.4 mmであることで、これは組立時のPCB穴位置合わせに重要です。本デバイスは、RoHS（有害物質の使用制限）指令に準拠した鉛フリーパッケージを採用しています。物理的外観は黒地に白ドットを特徴としており、周囲光を吸収し、非点灯領域をより暗く見せることでコントラストを向上させる役割を果たします。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

絶対最大定格のセクションには、特定のはんだ付け条件が記載されています：デバイスは、パッケージのシーティングプレーンから1/16インチ（約1.6 mm）下の点で測定して、260°Cのはんだ付け温度に3秒間耐えることができます。これは、ウェーブはんだ付けや手はんだ付けプロセスにおいて、LEDチップや内部ワイヤボンドへの熱損傷を防ぐための重要なパラメータです。組立プロセス中に最大温度定格を超えないことが必須です。デバイスを取り扱う際には、標準的なESD（静電気放電）対策を講じる必要があります。

7. パッケージングおよび発注情報

品番はLTP-2157AKSとして明確に識別されます。データシートには、リール数量、チューブ本数、トレイ構成などのバルクパッケージングの詳細は記載されていません。大量生産のためには、エンジニアはサプライヤーに連絡し、最小発注数量、パッケージタイプ（例：静電防止チューブまたはトレイ）、およびラベリング規則に関する詳細を入手する必要があります。Spec No.とEffective Dateは、技術文書の特定のリビジョンへのトレーサビリティを提供します。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

この5x7ドットマトリクス表示器は、シンプルで読みやすいキャラクタ出力を必要とするアプリケーションに最適です。一般的な用途には、産業用計器パネル（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）、民生家電（電子レンジ、洗濯機）、自動販売機やPOS端末の基本情報表示、教育用電子キットなどがあります。その黄色は、警告表示や高い視認性が必要な場所でよく選ばれます。

8.2 設計上の考慮事項

この表示器を使用した設計では、内部回路図に示されているように、XY（マトリクス）選択アーキテクチャのため、マルチプレックス駆動回路が必要です。ピン接続表は、マイクロコントローラまたはドライバICを正しくインターフェースするために不可欠です。ピン4と11、およびピン5と12は内部で接続されており、これはPCBレイアウトおよびソフトウェア走査ルーチンで考慮する必要があります。一貫した輝度を維持しLEDを保護するために、定電流ドライバの使用が推奨されます。設計は、特に高温での減衰率を考慮して、電流と消費電力の絶対最大定格を遵守しなければなりません。通常条件下では、この低電力デバイスにヒートシンクは一般的に必要ありません。

9. 技術比較

他の表示技術と比較して、このAlInGaPベースのLEDマトリクスは明確な利点を提供します。従来のGaAsPやGaP LEDと比較すると、AlInGaPは著しく高い発光効率と輝度を提供します。単純な7セグメント表示器と比較すると、5x7ドットマトリクスは英数字キャラクタや単純なグラフィックを表示する際の柔軟性がはるかに高くなります。現代のLCDやOLEDと対比すると、このLEDマトリクスは視野角、輝度、堅牢性の点で優れていますが、同等の表示面積に対してはより多くの電力を消費し、単色に限定されます。その主な差別化要因は、バックライトなしで様々な照明条件下でのシンプルさ、信頼性、および高い視認性です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: なぜ順方向電流はデューティサイクル（1/16）で規定されているのですか？

A: この表示器はマルチプレックス駆動方式を使用しています。例えば、ドットあたりの平均電流を5 mAにするために、ドライバは短時間（走査サイクルの1/16）に高いピーク電流（例：80 mA）を印加します。これにより、知覚される輝度を維持し、平均消費電力の制限内に収めながら、すべてのドットを順次アドレス指定することが可能になります。

Q: この表示器を定電圧源で駆動できますか？

A: 推奨されません。LEDは電流駆動デバイスです。その順方向電圧には公差があり、温度によって変化します。定電圧で駆動すると、Vfが仕様の下限にある場合に過電流のリスクがあり、寿命の短縮や故障を引き起こします。常に電流制限抵抗、またはできれば定電流ドライバを使用してください。

Q: 内部接続されたピン（4/11および5/12）の目的は何ですか？

A: これらの内部接続は、半導体ダイのパッケージリードへの内部ボンディングを簡素化し、マトリクス内の電流分布のバランスをとるのに役立っていると考えられます。ユーザーの観点からは、同じ電気的ノードに対して複数の接続点を提供し、PCB上でのレイアウトの柔軟性を提供することができます。

11. 実用的な使用例

設定値と実際の温度読み出しを備えた簡易温度コントローラを設計することを考えてみましょう。LTP-2157AKSはSET 75やACT 72のような値を表示できます。マイクロコントローラは7行と5列を走査します。ファームウェアにはフォントマップが含まれており、各キャラクタ（例：'S'、'E'、'T'）を点灯させる35個のドット（5x7）の特定のパターンに変換します。駆動回路（個別トランジスタまたは専用LEDドライバICで構成される可能性があります）は、マイクロコントローラのGPIOピンに基づいて、選択された列のカソードに電流をシンクし、選択された行のアノードに電流をソースします。高輝度により、制御パネル上で遠くからでも表示が読み取れることが保証されます。

12. 原理紹介

本デバイスは、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（リン化アルミニウムガリウムインジウム）材料系は直接遷移型半導体です。順方向バイアスが印加されると、n領域からの電子とp領域からの正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合中に放出されるエネルギーは光子（光）として放出されます。AlInGaP合金の特定の組成がバンドギャップエネルギー、したがって発光の波長（色）を決定します。この場合は黄色（約587-588 nm）です。5x7マトリクスは、35個の個別のLEDチップ（ドット）を格子状に配置し、それらのアノードを行で、カソードを列で接続することで形成されています。このコモンアノード/コモンカソードマトリクス構造により、12本のピン（7行 + 5列）だけで35個のドットを制御でき、個別にアドレス指定されたLEDと比較して必要な駆動ラインの数を大幅に削減します。

13. 開発動向

LTP-2157AKSのような個別LEDドットマトリクス表示器は特定のアプリケーションで関連性を保っていますが、表示技術のより広範なトレンドは、より高い集積度と機能性に向かっています。表面実装デバイス（SMD）パッケージは、自動組立により一般的になっています。統合ドライバおよびコントローラチップは、LEDアレイと単一モジュールに組み合わされることが多く、システム設計者にとってのインターフェースを簡素化します（例：直接マトリクス走査の代わりにSPIまたはI2C通信）。さらに、フルカラーRGB LEDマトリクスは、動的なサイネージやより複雑なグラフィックでますます人気が高まっています。しかし、シンプルで堅牢な単色キャラクタ表示のニーズに対しては、この製品が代表する基本的な設計は、信頼性が高く費用対効果の高いソリューションであり続けています。材料の進歩により、将来のAlInGaPまたは関連する窒化物ベース（InGaN）の琥珀色/黄色スペクトルのLEDから、さらに高い効率と輝度がもたらされる可能性もあります。