LTP-181FFM LEDドットマトリクス表示器 データシート - 1.86インチ (47.4mm) 高さ - グリーン & ハイパーレッド - 16x16マトリクス - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTP-181FFMは、明確な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、中サイズの2色ドットマトリクス表示モジュールです。その中核機能は、格子状に配置された個別にアドレス可能な発光ダイオード（LED）で構成される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

本デバイスは、産業用、商業用、計測機器アプリケーションに適したいくつかの主要な利点を備えて設計されています。1.86インチ（47.4 mm）の文字高さを特徴とし、遠距離からの優れた視認性を提供します。表示器は高輝度と高コントラストを実現し、明るい環境下でも視認性を確保します。広い視野角により、表示面に対する様々な位置から情報を明確に見ることができます。 信頼性の観点では、LED技術に固有の

ソリッドステート信頼性を誇り、可動部がなく長寿命です。低消費電力であり、エネルギー効率に優れています。重要な機械的特徴として、モジュールは垂直および水平方向に積み重ね可能であり、複雑なインターフェースなしに大きな表示パネルや複数行表示を作成できます。LEDはまた輝度で分類されており、異なるユニット間およびマトリクス内部での一貫した明るさを保証します。これは均一な外観にとって極めて重要です。ターゲット市場には、公共情報表示、産業用制御パネル、試験・測定機器、交通標識、および堅牢で信頼性が高く明確な状態やデータ表示が求められるあらゆるシステムが含まれます。

2. 技術仕様詳細解説

LTP-181FFMは16行×16列のドットマトリクス表示器です。2色表示機能のために、2つの異なるLED半導体技術を利用しています。

2.1 デバイス説明と技術

グリーンLEDチップは

GaP基板上のリン化ガリウム（GaP）から作製されています。レッドLEDチップはアルミニウムインジウムガリウムリン（AlInGaP）技術を利用しており、特にハイパーレッドと記載され、赤色スペクトルにおける高効率と高純度を示しています。これらのレッドチップは不透明なヒ化ガリウム（GaAs）基板上に成長されています。表示器はコントラストを高めるために黒色の表面を備え、周囲光を吸収します。また、LEDの上には拡散フィルムが追加されており、個々のドットをより均一な文字外観に融合させ、ドット感を軽減します。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発生する可能性がある限界を定義します。周囲温度（T

）25°Cで規定されています。_Aドットあたりの平均消費電力：

• グリーン：36 mW、ハイパーレッド：40 mW。ドットあたりのピーク順方向電流：
• グリーン：100 mA、ハイパーレッド：90 mA。ドットあたりの平均順方向電流：
• グリーン：13 mA、ハイパーレッド：15 mA。この定格は、25°Cを超えるとグリーンは0.17 mA/°C、レッドは0.2 mA/°Cの割合で直線的に減額する必要があります。ドットあたりの逆電圧：
• 両色とも5 V。動作・保管温度範囲：
• -35°C ～ +85°C。はんだ付け温度：
• 260°Cで3秒間。パッケージの装着面から1/16インチ（約1.59 mm）下で測定。2.3 電気的・光学的特性

これらは、T

= 25°Cの指定試験条件下での保証性能パラメータです。_A2.3.1 グリーンLED特性

平均光度（I

• ）：_V代表値 1400 µcd、最小値 500 µcd。試験条件：ピーク電流（I）= 35 mA、1/16デューティサイクル。_pピーク発光波長（λ
• ）：_p565 nm（代表値）。試験条件：順方向電流（I）= 20 mA。_Fスペクトル線半値幅（Δλ）：
• 30 nm（代表値）。I= 20 mA。_F主波長（λ
• ）：_d569 nm（代表値）。I= 20 mA。_Fドットあたりの順方向電圧（V
• ）：_FI=80mA時：代表値 2.6 V（最大 3.7 V）；I_F=20mA時：代表値 2.1 V。_Fドットあたりの逆電流（I
• ）：_RV= 5V時、最大 100 µA。_R光度マッチング比（I
• V-m_）：任意の2ドット間で最大 1.6:1。I= 35 mA、1/16デューティ。_p2.3.2 AlInGaPハイパーレッドLED特性

平均光度（I

• ）：_V代表値 1500 µcd、最小値 500 µcd。試験条件：I= 15 mA、1/16デューティサイクル。_pピーク発光波長（λ
• ）：_p650 nm（代表値）。I= 20 mA。_Fスペクトル線半値幅（Δλ）：
• 35 nm（代表値）。I= 20 mA。_F主波長（λ
• ）：_d639 nm（代表値）。I= 20 mA。_Fドットあたりの順方向電圧（V
• ）：_FI=80mA時：代表値 2.8 V（最大 3.7 V と推測）；I_F=20mA時：代表値 2.6 V。_Fドットあたりの逆電流（I
• ）：_RV= 5V時、最大 100 µA。_R光度マッチング比（I
• V-m_）：最大 1.6:1。I= 15 mA、1/16デューティ。_p注記：光度測定には、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ています。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、LEDが

輝度で分類されていることを示しています。これは重要なビニングプロセスです。光度ビニング：

• 指定された最大1.6:1のマッチング比により、単一の表示モジュール内では、同じ駆動条件下で最も暗いドットよりも個々のLEDドットが60%以上明るくなることはありません。これは、文字全体および表示領域全体で均一な明るさを達成し、ホットスポットや暗いセグメントを防ぐために不可欠です。波長：
• ピーク波長（565nm、650nm）および主波長（569nm、639nm）の代表値が与えられていますが、生産ばらつきは管理され、グリーンとレッドの色が許容される視覚的バンド内に収まるようにされています。スペクトル半値幅データ（30nm、35nm）は色純度を示しています。順方向電圧：
• 指定された範囲（例：大電流時のグリーンで2.1Vから3.7V）は、半導体製造における自然なばらつきを考慮しています。駆動回路は、この範囲に対応して一貫した輝度を確保するように設計する必要があります。4. 性能曲線分析

データシートは

代表的な電気的・光学的特性曲線を参照しています。提供されたテキストでは具体的なグラフは詳細に記述されていませんが、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：I-V（電流-電圧）曲線：

• 単一LEDドットの順方向電流と順方向電圧の関係を示します。非線形であり、ターンオン/しきい値電圧（これらの色では約1.8-2.0V）を超えると、わずかな電圧増加で電流が急速に増加します。この曲線は電流制限回路の設計に極めて重要です。光度 vs. 順方向電流（I
• ）：_F光出力が電流とともにどのように増加するかを示します。広範囲で一般的に線形ですが、熱効果により非常に高い電流では飽和します。光度 vs. 周囲温度：
• LEDの接合温度が上昇するにつれて光出力がどのように減少するかを示します。この減額は、絶対最大定格で指定された平均電流の減額と直接関連しています。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、ピーク波長と主波長、およびスペクトル半値幅を示し、色特性を確認します。5. 機械的・梱包情報

5.1 パッケージ寸法

データシートには詳細な機械図面（ここでは再現されていません）が含まれています。図面からの主要な注記は、

すべての寸法はミリメートル（mm）単位であり、特に指定がない限り、デフォルトの公差は±0.25 mm（0.01インチ）であることを指定しています。この図面は、全体のフットプリント、取り付け穴の位置、LEDマトリクスの視認領域、および48本のピンの正確な位置とピッチを定義しています。5.2 ピン接続と回路図

本デバイスは48ピンのデュアルインチラインパッケージを採用しています。16x16マトリクスの多重化により、ピン配置は複雑です。ピンは

行の共通アノードまたは列のカソードとして指定され、グリーンとレッドLED用の特定のピンがあります。例えば、ピン3はグリーンのカソード列1、ピン11はレッドのカソード列1です。この配置により、コントローラは行を選択し（その共通アノードに正電圧を印加）、対応する列カソードピンを通じて電流をシンクすることで、その行内の特定のグリーンまたはレッドのドットを点灯させることができます。内部回路図が参照されており、通常は256個のLED（16x16）すべての相互接続を示し、両色の各特定のLEDドットを制御するアノード行とカソード列を明確にします。

6. はんだ付けと組立ガイドライン

提供される主なガイダンスは

はんだ付け温度プロファイルです：260°Cで3秒間。パッケージ本体から1/16インチ（1.59 mm）下の点で測定。これは、過度の熱が内部LEDやプラスチックパッケージを損傷するのを防ぐための、標準的なフローはんだ付けまたは手はんだ付けの基準点です。リフローはんだ付けの場合、ピーク温度約260°Cの標準的な鉛フリープロファイルが適用可能ですが、ピンレベルでの3秒間のガイドラインを満たすために、液相線以上の特定の時間（TAL）を制御する必要があります。 取り扱いは、半導体デバイスに対する標準的なESD（静電気放電）対策に従う必要があります。保管は、低湿度環境で指定された-35°Cから+85°Cの温度範囲内で行う必要があります。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、生産数、エラーコード、または設定値を表示。

• 試験・測定機器：数値読み取り、単位、モードインジケータを表示。
• 情報表示：公共スペースでの簡単なメッセージ、順番待ち番号、または交通スケジュールの表示。
• 積層表示システム：複数のモジュールを組み合わせて、より長いテキストメッセージ、大きなフォント、または複数行のデータを表示できます。
• 7.2 設計上の考慮事項駆動回路：

16:1の多重化（16行）を管理するには、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のLED表示ドライバIC（MAX7219など）が必要です。ドライバは、選択されたドットに必要なピーク電流（例：ドットあたり80mA、デューティサイクルで割った値）を供給する必要があります。

• 電流制限：絶対最大電流を超えないようにし、所望の輝度を設定するために、各カソード列（またはそのグループ）に外部の電流制限抵抗または定電流ドライバが必須です。計算には最大V
• を使用して、すべての条件下で安全な電流を確保する必要があります。熱管理：_F温度による平均電流の減額を遵守する必要があります。高い周囲温度では、接合温度を安全限界内に保ち輝度の一貫性を維持するために、多重化デューティサイクルまたはピーク電流を減らす必要があるかもしれません。
• 視野角：広い視野角は有益ですが、機械的外装設計時に、意図した視聴者の位置と合わせることを考慮する必要があります。
• 8. 技術比較と差別化一般的な単色または小型のドットマトリクス表示器と比較して、LTP-181FFMは明確な利点を提供します：

2色表示機能：

専用のグリーンと高効率AlInGaPハイパーレッドLEDの使用により、2色の情報表示（例：通常状態はグリーン、アラーム/警告はレッド）が可能となり、情報密度と明瞭性が向上します。

• 大きな文字高さ（1.86インチ）：小型の5x7や8x8マトリクスと比較して優れた長距離視認性を提供し、小型インジケータと大型標識の中間のニッチを埋めます。
• 輝度ビニング：保証された1.6:1の輝度マッチング比は品質の証であり、安価でビニングされていない表示器にはないプロフェッショナルグレードの表示均一性を保証します。
• 積層可能な設計：機械設計により、マルチモジュール表示の容易な組立が可能であり、単体使用を想定した表示器には必ずしも備わっていない機能です。
• 9. よくある質問（技術パラメータに基づく）Q1: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λ

）は、発光強度が最大となる波長です。主波長（λ

）は、LEDの知覚される色に一致する単色光の波長です。LEDの場合、λ_pは人間の色知覚により関連性が高いことが多いです。_dQ2: なぜ光度の試験電流はグリーン（35mA）とレッド（15mA）で異なるのですか？_dA: これは2つの半導体技術の異なる効率を反映しています。AlInGaPハイパーレッドLEDはより効率的であり、GaPグリーンLEDが代表的な輝度（1400 µcd）を得るために必要な駆動電流よりも低い電流で、代表的な輝度（1500 µcd）を発光します。

Q3: 列に必要な直列抵抗をどのように計算しますか？

A: オームの法則を使用します：R = (V

電源

- V_{- V}ドライバドロップ_F) / I_{。データシートの最大V}（例：グリーンで80mA時3.7V）を使用して、低V_FのLEDでも電流が限界を超えないようにします。列ドライバトランジスタ/MOSFETの電圧降下（V_Fドライバドロップ_F）を考慮します。電流I_{は所望のドットあたりのピーク電流（例：80mA）ですが、多重化設計では、この電流は1行のタイムスライス中にアクティブな列内のすべてのドットで共有されることを覚えておいてください。}Q4: 試験条件の1/16 DUTYは何を意味しますか？_FA: 表示器が1/16デューティサイクルの多重化モードで駆動されていることを示します。これは16行マトリクスの標準です。各行は総リフレッシュサイクル時間の1/16だけ電源が投入されます。光度はこの条件下で測定され、これが実際に表示器が使用される方法です。オン時間中のピーク電流は、低いデューティサイクルを補償し所望の平均輝度を達成するために、平均電流よりも高くなります。

10. 設計・使用事例研究

シナリオ：複数行生産カウンタ表示器の設計。

エンジニアは、工場フロアで機械の現在の生産数と目標を表示する表示器を必要としています。彼らは2つのLTP-181FFMモジュールを垂直に積み重ねることを選択します。

実装：

単一のマイクロコントローラが両方の表示器を駆動します。ファームウェアは16行の多重化ルーチンを管理し、各行を順次リフレッシュします。上部モジュールはCOUNT: [数値]をグリーンで表示します。下部モジュールはTARGET: [数値]をグリーンで表示します。機械がエラーで停止した場合、関連する行または別のERRORメッセージを対応するモジュールでレッドで点滅させることができます。積層可能な設計により、機械的な取り付けが簡素化されます。高輝度と広い視野角により、フロア上の様々な地点から作業者に情報が見えるようになります。輝度ビニングにより、両モジュールが並んで一貫した均一な外観を持つことが保証されます。

11. 動作原理紹介LTP-181FFMは

LEDマトリクス多重化

の原理で動作します。256本の個別の配線（16x16モノクローム用）またはそれ以上を2色用に用意することは現実的ではありません。代わりに、LEDは格子状に配置され、単一行内のすべてのLEDのアノードが一緒に接続され（共通アノード行）、特定の色の単一列内のすべてのLEDのカソードが一緒に接続されます（カソード列）。 特定のドット（例：行5、列3のグリーンドット）を点灯させるために、コントローラはリフレッシュサイクル内で以下の手順を高速に連続して実行します：1）行5の共通アノードを正電圧（例：+5V）に設定します。2）列3（グリーン）のカソードをグランド（0V）に接続し、回路を完成させてその特定のグリーンLEDに電流を流します。他のすべての行はオフであり、他のすべての列線はハイ（オープン回路）に保持されます。すべての16行を非常に速く（例：100Hz以上）走査することにより、残像効果により、16x16マトリクス内のすべての所望のドットが同時に点灯しているかのような錯覚が生まれます。2色表示機能は、単にレッドLED用の別個のカソードピンのセットを追加し、独立して制御するだけです。12. 技術トレンドLTP-181FFMは確立されたGaP（グリーン）およびAlInGaP（レッド）技術を使用していますが、より広範なLED表示分野は進化しています。トレンドには以下が含まれます：

高効率材料：

GaAs上のAlInGaPからさらに効率的な構造への移行、または効率と色域を改善するための赤色LEDへのInGaNベース材料の使用（困難ではありますが）。

統合ドライバ：

• 新しい表示モジュールは、多重化ドライバIC、時にはマイクロコントローラインターフェース（I2CやSPIなど）をモジュールPCB上に直接組み込むことが多く、LTP-181FFMのようなベアLEDマトリクスと比較して外部回路設計を大幅に簡素化します。表面実装技術（SMT）：
• 多くの現代のLEDマトリクスはSMT LEDとパッケージを使用しており、低プロファイル、自動組立、および潜在的に高い解像度を可能にします。LTP-181FFMのスルーホール設計は堅牢であり、手はんだ付けや修理が行われる可能性のあるアプリケーションに適しています。フルカラーRGBマトリクス：
• より高度なグラフィカルまたはマルチカラーテキストアプリケーション向けに、各ピクセルに統合された赤、緑、青（RGB）LEDを備えたマトリクスがより一般的になりつつありますが、より複雑な駆動電子機器を必要とします。LTP-181FFMは、そのクラスにおいて信頼性が高く高性能なソリューションを表しており、幅広い組み込み表示アプリケーション向けに、サイズ、輝度、2色機能、および設計の柔軟性のバランスを取っています。
• Full-Color RGB Matrices:For more advanced graphical or multi-color text applications, matrices with integrated red, green, and blue (RGB) LEDs in each pixel are becoming more common, though they require more complex driving electronics.

The LTP-181FFM represents a reliable, high-performance solution in its class, balancing size, brightness, bi-color functionality, and design flexibility for a wide range of embedded display applications.