مشخصات فنی نمایشگر ماتریس نقطه‌ای LED مدل LTP-22157M - ارتفاع 2.2 اینچ (57.22 میلی‌متر) - آرایه 5x7 - نارنجی-قرمز و سبز - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTP-22157M یک ماژول نمایشگر ماتریس نقطه‌ای تک‌رنگ و تک‌سطح است که برای نمایش کاراکترهای الفبایی-عددی طراحی شده است. عملکرد اصلی آن ارائه یک رابط خروجی بصری با روشن کردن الگوی خاصی از LEDها درون یک شبکه 5 ستون در 7 ردیف است. این دستگاه دو فناوری متمایز تراشه LED را در یک پکیج واحد ادغام کرده است: LEDهای نارنجی-قرمز و LEDهای سبز. این قابلیت دو رنگ، اگرچه امکان نمایش چند رنگ در هر نقطه را فراهم نمی‌کند، اما امکان انتخاب رنگ در سطح ماژول یا طرح‌های نشانگر ساده دو حالته را فراهم می‌کند. نمایشگر دارای صفحه‌ای خاکستری با نقاط سفید است که کنتراست و خوانایی را در شرایط نوری مختلف افزایش می‌دهد. کاربرد اصلی آن در تجهیزات صنعتی، ابزار دقیق، پایانه‌های فروش و سایر سیستم‌های توکار است که نیاز به نمایش ساده و قابل اعتماد کاراکتر دارند.

مزیت اساسی این نمایشگر در ساختار حالت جامد آن نهفته است که در مقایسه با فناوری‌های قدیمی مانند نمایشگرهای رشته‌ای، قابلیت اطمینان بالا و عمر عملیاتی طولانی ارائه می‌دهد. این نمایشگر به توان نسبتاً کمی نیاز دارد و برای یکپارچه‌سازی الکتریکی آسان طراحی شده است و با کدهای کاراکتر استاندارد ASCII و EBCDIC سازگار است. طراحی مکانیکی امکان چیدمان افقی را فراهم می‌کند و ایجاد نمایشگرهای چند کاراکتری را ممکن می‌سازد.

2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و نوری

عملکرد نوری به طور جداگانه برای المان‌های LED سبز و نارنجی-قرمز مشخص شده است. برایLEDهای سبز، شدت نور متوسط معمول 4800 میکروکاندلا است هنگامی که با جریان پیک (Ip) 80 میلی‌آمپر در چرخه کاری 1/16 راه‌اندازی می‌شود. طول موج غالب (λd) معمولاً 569 نانومتر و طول موج تابش پیک (λp) 565 نانومتر است که آن را در ناحیه سبز خالص طیف قرار می‌دهد. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 30 نانومتر است که نشان‌دهنده باند تابش نسبتاً باریک است.

برایLEDهای نارنجی-قرمز، شدت نور متوسط معمول نیز تحت همان شرایط راه‌اندازی 80 میلی‌آمپر و چرخه کاری 1/16، 4800 میکروکاندلا است. طول موج غالب معمولاً 621 نانومتر و تابش پیک در 630 نانومتر است که رنگ نارنجی-قرمز آن را مشخص می‌کند. پهنای نیمه خط طیفی گسترده‌تر و 40 نانومتر است. یک پارامتر کلیدی برای یکنواختی نمایش، نسبت تطابق شدت نور (IV-m) است که حداکثر 2:1 مشخص شده است. این بدان معناست که شدت نور کم‌نورترین نقطه در آرایه کمتر از نصف شدت نور درخشان‌ترین نقطه تحت شرایط آزمایش یکسان (IF=10mA) نخواهد بود و اطمینان از سازگاری بصری قابل قبول در سراسر کاراکتر را فراهم می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

ویژگی‌های الکتریکی مرزهای عملیاتی و عملکرد معمول را تعریف می‌کنند.حداکثر مقادیر مطلقبرای هر دو رنگ یکسان است: اتلاف توان متوسط هر نقطه 36 میلی‌وات، جریان مستقیم پیک هر نقطه 100 میلی‌آمپر و جریان مستقیم متوسط هر نقطه باید به صورت خطی از 13 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد با نرخ 0.17 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد کاهش یابد. حداکثر ولتاژ معکوس هر سگمنت 5 ولت است. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

Theویژگی‌های الکتریکی معمولولتاژ مستقیم (VF) را نشان می‌دهد. برای LEDهای سبز، VF معمولاً 2.6 ولت در 20 میلی‌آمپر و 3.7 ولت در 80 میلی‌آمپر است. برای LEDهای نارنجی-قرمز، VF معمولاً 2.6 ولت در 20 میلی‌آمپر و 3.4 ولت در 80 میلی‌آمپر است. جریان معکوس (IR) برای هر نقطه حداکثر 100 میکروآمپر در VR=5 ولت است. این مقادیر برای طراحی مدار محدودکننده جریان و منبع تغذیه حیاتی هستند.

3. ویژگی‌های حرارتی

این دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد و محدوده دمای ذخیره‌سازی یکسان درجه‌بندی شده است. منحنی کاهش جریان مستقیم متوسط یک مشخصه حرارتی مستقیم است؛ با افزایش دمای محیط بالای 25 درجه سانتی‌گراد، جریان مجاز پیوسته باید کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد و تخریب تسریع‌شده جلوگیری شود. دمای لحیم‌کاری حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه مشخص شده است که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود و این برای فرآیندهای مونتاژ PCB بسیار مهم است.

4. توضیح سیستم دسته‌بندی

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاهبر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است. این بدان معناست که واحدها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده‌شان مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند. اگرچه کدهای دسته‌بندی خاصی در این سند ارائه نشده است، اما چنین سیستمی اطمینان می‌دهد که طراحان می‌توانند نمایشگرهایی با حداقل روشنایی تضمین‌شده یا محدوده روشنایی دقیق انتخاب کنند که برای سازگاری محصول، به ویژه هنگامی که چندین نمایشگر در کنار هم استفاده می‌شوند، مهم است. در این دیتاشیت اشاره‌ای به دسته‌بندی ولتاژ یا طول موج نشده است؛ طول موج‌های غالب/پیک به عنوان مقادیر معمول ارائه شده‌اند.

5. تحلیل منحنی عملکرد

دیتاشیت بهمنحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمولارجاع داده است. اگرچه منحنی‌های خاص در متن ارائه‌شده به تفصیل بیان نشده‌اند، اما چنین نمودارهایی که معمولاً در دیتاشیت‌های کامل گنجانده می‌شوند، رابطه بین جریان مستقیم (IF) و ولتاژ مستقیم (VF)، رابطه بین جریان مستقیم و شدت نور و تغییر این پارامترها با دمای محیط را نشان می‌دهند. تحلیل این منحنی‌ها به طراحان اجازه می‌دهد تا جریان راه‌اندازی را برای روشنایی و بازدهی مطلوب بهینه کنند و درک کنند که عملکرد در محدوده دمای عملیاتی چگونه تغییر خواهد کرد.

6. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

ارتفاع ماتریس نمایشگر 2.2 اینچ (57.22 میلی‌متر) است. ابعاد پکیج در یک نقشه با تمام واحدها بر حسب میلی‌متر و تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر ارائه شده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. دستگاه دارای پیکربندی 18 پایه است. پایه‌ها به وضوح تعریف شده‌اند: پایه‌های 1-4 و 9-12 ردیف‌های آند (1-7) هستند. پایه‌های 5-9 ستون‌های کاتد برای LEDهای سبز (ستون‌های 1-5) هستند. پایه‌های 13-17 ستون‌های کاتد برای LEDهای نارنجی-قرمز (ستون‌های 5-1، به ترتیب معکوس) هستند. پایه 18 بدون اتصال است. این آرایش راه‌اندازی مالتی‌پلکس را تسهیل می‌کند، جایی که یک کنترلر به ترتیب هر ردیف (آند) را فعال می‌کند در حالی که داده‌های ستون (کاتد) را برای آن ردیف فراهم می‌کند.

7. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دستورالعمل کلیدی مونتاژ، پروفیل دمای لحیم‌کاری است: بدنه قطعه نباید در طول لحیم‌کاری بازجوشی یا موجی در معرض دمای بیش از 260 درجه سانتی‌گراد برای بیش از 3 ثانیه قرار گیرد. نقطه اندازه‌گیری 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن است که تقریباً با سطح PCB مطابقت دارد. در طول جابجایی باید اقدامات احتیاطی استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) رعایت شود، زیرا LEDها به الکتریسیته ساکن حساس هستند. برای ذخیره‌سازی، محدوده توصیه‌شده 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد در محیطی با رطوبت کم است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای کاربردهایی که نیاز به نمایش الفبایی-عددی ساده و کم‌هزینه دارند ایده‌آل است. مثال‌ها شامل: نمایشگرهای وضعیت روی پنل‌های کنترل صنعتی، نمایشگرهای پایه روی تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری، پیام‌رسانی ساده روی لوازم خانگی و نشانگرهای مبتنی بر کاراکتر در سیستم‌های قدیمی یا حساس به هزینه است. ویژگی چیدمان افقی امکان ایجاد نمایشگرهای چند رقمی برای شمارنده‌ها، تایمرها یا نمایش داده‌های پایه را فراهم می‌کند.

8.2 ملاحظات طراحی

مدار راه‌انداز:نمایشگر نیاز به یک مدار راه‌انداز مالتی‌پلکس خارجی دارد. هر نقطه LED توسط ردیف (آند) و ستون (کاتد) آن آدرس‌دهی می‌شود. راه‌انداز باید جریان پیک کافی (تا 80 میلی‌آمپر درجه‌بندی شده برای حداکثر روشنایی) را در پالس‌های کوتاه تأمین کند، زیرا جریان متوسط توسط چرخه کاری محدود می‌شود. مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب یا راه‌اندازهای جریان ثابت برای هر خط کاتد برای تنظیم جریان و محافظت از LEDها ضروری هستند.

رابط میکروکنترلر:مالتی‌پلکسینگ می‌تواند توسط یک میکروکنترلر با پین‌های I/O کافی یا از طریق ICهای راه‌انداز نمایشگر اختصاصی (مانند MAX7219) مدیریت شود. نرخ تازه‌سازی باید به اندازه کافی بالا باشد (معمولاً >60 هرتز) تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود.

انتخاب رنگ:طراح باید با اتصال به پایه‌های کاتد مربوطه، انتخاب کند که از LEDهای سبز یا نارنجی-قرمز استفاده کند. این دو رنگ در سطح هر نقطه جداگانه قابل ترکیب نیستند.

زاویه دید:دیتاشیت به "زاویه دید گسترده" اشاره می‌کند، اما مقدار مشخصی ارائه نمی‌دهد. برای کاربردهای حساس به زاویه دید، این مورد باید تأیید یا آزمایش شود.

9. مقایسه فنی

در مقایسه با نمایشگرهای گرافیکی مدرن OLED یا TFT، این ماتریس نقطه‌ای از نظر رزولوشن، قابلیت رنگ و تراکم اطلاعات به شدت محدود است. مزایای آنسادگی فوق‌العاده، استحکام، محدوده دمای عملیاتی گسترده، هزینه کم و روشنایی بالااست. در مقایسه با سایر نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای LED هم‌دوره، وجه تمایز کلیدی آن، گنجاندن دو رنگ متمایز LED در یک پکیج است که انعطاف‌پذیری طراحی را ارائه می‌دهد. ارتفاع کاراکتر 2.2 اینچ نسبتاً بزرگ است و آن را برای کاربردهایی که خوانایی از فاصله دور مهم است مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم همزمان LEDهای قرمز و سبز را راه‌اندازی کنم تا رنگ زرد ایجاد شود؟

ج: خیر. LEDهای نارنجی-قرمز و سبز تراشه‌های جداگانه‌ای هستند که برای هر ستون به پایه‌های کاتد متفاوتی متصل شده‌اند. شما فقط می‌توانید یک مجموعه رنگ را برای کل نمایشگر در یک زمان فعال کنید. نمی‌توانید رنگ‌ها را در هر نقطه ترکیب کنید.

س: عبارت "چرخه کاری 1/16" در شرایط آزمایش شدت نور به چه معناست؟

ج: به این معنی است که LED برای 1/16 کل زمان چرخه به صورت پالسی روشن می‌شود. شدت نور مشخص‌شده (4800 میکروکاندلا) میانگین شدت در طول کل چرخه است. شدت لحظه‌ای پیک در طول زمان روشن بودن بسیار بالاتر است. این برای نمایشگرهای مالتی‌پلکس استاندارد است.

س: چگونه مقاومت محدودکننده جریان مورد نیاز را محاسبه کنم؟

ج: از فرمول استفاده کنید: R = (Vcc - VF - Vdrop) / IF. که در آن Vcc ولتاژ تغذیه شماست، VF ولتاژ مستقیم LED از دیتاشیت است (برای ایمنی از مقدار حداکثر استفاده کنید، مثلاً 3.7 ولت برای سبز در 80 میلی‌آمپر)، Vdrop هرگونه افت ولتاژ در ترانزیستور راه‌انداز است و IF جریان مستقیم مورد نظر شماست (مثلاً 20 میلی‌آمپر برای روشنایی کمتر). اطمینان حاصل کنید که توان مجاز مقاومت کافی است: P = IF^2 * R.

س: پایه‌ها نشان می‌دهند که ستون‌های کاتد برای قرمز و سبز به ترتیب معکوس هستند. آیا این یک اشتباه است؟

ج: خیر. این اتصال پایه مستندشده است. نمودار مدار داخلی (که در دیتاشیت به آن ارجاع داده شده است) نشان می‌دهد که آندها و کاتدها چگونه به هم متصل شده‌اند. طراح باید هنگام طراحی PCB و نوشتن نرم‌افزار راه‌انداز دقیقاً از این پایه‌بندی پیروی کند.

11. مورد استفاده عملی

مورد: نمایشگر کنترلر دمای صنعتی.یک سیستم دمای کوره را نظارت می‌کند و نیاز دارد آن را روی یک پنل که از چند متری قابل مشاهده است نمایش دهد. دو نمایشگر LTP-22157M به صورت افقی چیده شده استفاده می‌شوند. میکروکنترلر یک سنسور دما را می‌خواند، مقدار را به کاراکترهای ASCII تبدیل می‌کند و نمایشگرها را از طریق یک روال مالتی‌پلکسینگ راه‌اندازی می‌کند. LEDهای نارنجی-قرمز برای دید بالایشان انتخاب شده‌اند. جریان راه‌اندازی برای هر نقطه روی 60 میلی‌آمپر در چرخه کاری 1/8 تنظیم شده است که اعداد روشن و واضحی را ارائه می‌دهد که نیاز شدت نور را برآورده می‌کنند. طراحی از محدوده دمای عملیاتی گسترده برای اطمینان از قابلیت اطمینان در داخل محفظه صنعتی استفاده می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

یک نمایشگر ماتریس نقطه‌ای 5x7 شبکه‌ای از 35 LED قابل آدرس‌دهی مستقل است. برای نمایش یک کاراکتر، الگوی خاصی از این نقاط روشن می‌شود. به دلیل محدودیت پایه‌ها، LEDها به صورت جداگانه سیم‌کشی نشده‌اند. در عوض، آن‌ها در یکپیکربندی ماتریسیچیده شده‌اند. تمام LEDهای در یک ردیف یک اتصال آند مشترک دارند و تمام LEDهای در یک ستون یک اتصال کاتد مشترک دارند (برای یک رنگ معین). برای روشن کردن یک نقطه خاص، خط ردیف مربوطه آن High (آند فعال) و خط ستون آن Low (کاتد فعال) می‌شود. برای نمایش یک کاراکتر کامل، کنترلر به سرعت از هر ردیف (1-7) عبور می‌کند، آن را فعال می‌کند در حالی که داده‌های الگو را برای آن ردیف روی پنج خط ستون تأمین می‌کند. این تکنیک مالتی‌پلکسینگ امکان کنترل 35 نقطه را تنها با 12 پایه (7 ردیف + 5 ستون) فراهم می‌کند.

13. روندهای توسعه

نمایشگرهایی مانند LTP-22157M نمایانگر یک فناوری بالغ و قدیمی هستند. روند در نمایشگرهای الفبایی-عددی به سمتیکپارچگی و هوشمندی بالاترحرکت کرده است. ماژول‌های مدرن اغلب شامل IC راه‌انداز، کنترلر و گاهی حتی یک کتابخانه فونت در داخل پکیج نمایشگر هستند و از طریق رابط‌های سریال ساده (I2C, SPI) ارتباط برقرار می‌کنند. این به شدت پیچیدگی طراحی را برای مهندس سیستم کاهش می‌دهد. علاوه بر این، تغییر به سمتقابلیت‌های چند رنگ و گرافیک کاملدر پکیج‌هایی با اندازه مشابه، مانند نمایشگرهای OLED وجود دارد که می‌توانند گرافیک سفارشی، چندین خط متن و رنگ‌های متنوع را نشان دهند. با این حال، برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی بسیار بالا، استحکام محیطی فوق‌العاده، کمترین هزینه ممکن یا جایگزینی ساده در طراحی‌های موجود دارند، نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای LED سنتی مانند این، همچنان یک راه‌حل قابل اجرا و قابل اعتماد باقی می‌مانند.