LTP-1457AKD LED डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले डेटाशीट - 1.2 इंच (30.42mm) ऊंचाई - AlInGaP हाइपर रेड - 5x7 ऐरे - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTP-1457AKD एक एकल-अंकीय, अल्फ़ान्यूमेरिक डिस्प्ले मॉड्यूल है जो स्पष्ट, विश्वसनीय वर्ण आउटपुट की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका मुख्य कार्य डेटा, आमतौर पर ASCII या EBCDIC कोडित वर्णों, को व्यक्तिगत रूप से एड्रेस करने योग्य लाइट-एमिटिंग डायोड (LED) के ग्रिड के माध्यम से दृश्य रूप से प्रस्तुत करना है।

यह उपकरण AlInGaP (एल्यूमीनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड) हाइपर रेड LED चिप्स की 5 कॉलम बाय 7 पंक्ति (5x7) सरणी पर आधारित है। यह अर्धचालक सामग्री एक अपारदर्शी गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) सब्सट्रेट पर विकसित की जाती है, जो इसके प्रकाशीय प्रदर्शन में योगदान करती है। दृश्य प्रस्तुति में सफेद बिंदुओं वाला एक ग्रे फेसप्ले है, जो प्रकाशित लाल तत्वों के लिए उच्च कंट्रास्ट प्रदान करता है। इस घटक के लिए प्राथमिक डिज़ाइन लक्ष्य कम बिजली की खपत, ठोस-अवस्था विश्वसनीयता और एकल-तल निर्माण के माध्यम से प्राप्त एक विस्तृत देखने का कोण है। इसे दीप्त तीव्रता के आधार पर वर्गीकृत किया गया है, जो बहु-अंकीय अनुप्रयोगों में चमक मिलान की अनुमति देता है, और यह क्षैतिज रूप से स्टैकेबल है जिससे बहु-वर्ण डिस्प्ले बनाए जा सकते हैं।

2. तकनीकी पैरामीटर गहन अध्ययन

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

ये पैरामीटर उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करते हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। इन सीमाओं के अंतर्गत या उन पर संचालन की गारंटी नहीं है।

• Average Power Dissipation per Dot: 40 mW. यह अधिकतम निरंतर शक्ति है जिसे प्रत्येक LED सेगमेंट बिना अधिक गर्म हुए संभाल सकता है।
• प्रति डॉट पीक फॉरवर्ड करंट: 90 mA. थर्मल ओवरस्ट्रेस से बचने के लिए, यह केवल 1/10 ड्यूटी साइकिल और 0.1 ms पल्स चौड़ाई वाली पल्स्ड स्थितियों में ही अनुमेय है।
• प्रति डॉट औसत फॉरवर्ड करंट: 25°C पर 15 mA. यह धारा 25°C से ऊपर 0.2 mA/°C की दर से रैखिक रूप से कम होती है। उदाहरण के लिए, 85°C पर, अधिकतम अनुमेय औसत धारा लगभग होगी: 15 mA - ((85°C - 25°C) * 0.2 mA/°C) = 3 mA.
• Reverse Voltage per Dot: 5 V. रिवर्स बायस में इस वोल्टेज से अधिक होने पर जंक्शन ब्रेकडाउन हो सकता है।
• Operating & Storage Temperature Range: -35°C से +85°C.
• सोल्डर तापमान: पैकेज की सीटिंग प्लेन से 1.6mm (1/16 इंच) नीचे मापे जाने पर, अधिकतम 3 सेकंड के लिए 260°C तापमान सहन करता है।

2.2 Electrical & Optical Characteristics

ये परिवेश के तापमान (Ta) 25°C पर निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत गारंटीकृत प्रदर्शन पैरामीटर हैं।

• Average Luminous Intensity (I_V): 800 μcd (न्यूनतम) से 2600 μcd (सामान्य) तक की सीमा में है, जिसका परीक्षण 32 mA की शिखर धारा (I_p) पर 1/16 ड्यूटी साइकिल के साथ किया गया है। तीव्रता को एक फिल्टर का उपयोग करके मापा जाता है जो फोटोपिक (CIE) मानव आँख प्रतिक्रिया वक्र का अनुमान लगाता है।
• शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_p): आमतौर पर 650 nm जब अग्र धारा (I_F20 mA की धारा पर। यह वह तरंगदैर्ध्य है जिस पर प्रकाशिक शक्ति आउटपुट सर्वाधिक होता है।
• स्पेक्ट्रल लाइन अर्ध-चौड़ाई (Δλ): आमतौर पर 20 nm (I_F=20mA)। यह शिखर तरंगदैर्ध्य के आसपास उत्सर्जित प्रकाश के तरंगदैर्ध्य के प्रसार को दर्शाता है।
• प्रभावी तरंगदैर्ध्य (λ_d): आमतौर पर 639 nm (I_F=20mA). यह वह एकल तरंगदैर्ध्य है जिसे मानव आँख द्वारा अनुभव किया जाता है, जो शिखर तरंगदैर्ध्य से थोड़ा भिन्न हो सकता है।
• प्रति डॉट अग्र वोल्टेज (V_F): धारा के आधार पर 2.1V से 2.8V तक होता है। I_F=20mA: 2.1V (न्यूनतम), 2.6V (सामान्य)। I पर_F=80mA: 2.3V (न्यूनतम), 2.8V (सामान्य)।
• प्रति डॉट रिवर्स करंट (I_R): अधिकतम 100 μA जब 5V का रिवर्स वोल्टेज (V_R) लगाया जाता है।
• Luminous Intensity Matching Ratio (I_V-m): Maximum 2:1. This specifies that the brightness difference between any two dots (or segments) on the same device under the same drive conditions will not exceed a factor of two.

3. Binning System Explanation

डेटाशीट इंगित करती है कि डिवाइस "ल्यूमिनस इंटेंसिटी के लिए वर्गीकृत" है। इसका तात्पर्य निर्माण के बाद बिनिंग या छंटाई प्रक्रिया से है। सेमीकंडक्टर एपिटैक्सियल ग्रोथ और चिप प्रोसेसिंग में अंतर्निहित भिन्नताओं के कारण, उत्पादन के एक ही बैच से एलईडी की ऑप्टिकल आउटपुट थोड़ी भिन्न हो सकती है। अनुप्रयोगों में एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए, विशेष रूप से मल्टी-डिजिट डिस्प्ले में जहाँ समान चमक महत्वपूर्ण है, निर्मित इकाइयों का उनकी मापी गई दीप्त तीव्रता के आधार पर परीक्षण किया जाता है और विभिन्न "बिन" में वर्गीकृत किया जाता है। डिजाइनर तब ऑर्डर देते समय एक बिन कोड निर्दिष्ट कर सकते हैं ताकि उनके असेंबली में सभी इकाइयाँ चमक की एक सीमित सीमा के भीतर रहें, जिससे कुछ अक्षर दूसरों की तुलना में मंद या चमकीले दिखने से रोका जा सके। हालाँकि यह डेटाशीट विशिष्ट बिन कोड या तीव्रता सीमाओं को सूचीबद्ध नहीं करती है, यह प्रथा दृश्य गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए मानक है।

4. परफॉर्मेंस कर्व विश्लेषण

डेटाशीट का अंतिम पृष्ठ "विशिष्ट विद्युत / प्रकाशीय विशेषता वक्र" के लिए समर्पित है। ये ग्राफ़ तालिकाओं में सूचीबद्ध एकल-बिंदु विनिर्देशों से परे डिवाइस के व्यवहार को समझने के लिए अमूल्य हैं। हालांकि प्रदत्त पाठ में विशिष्ट वक्रों का विस्तार से वर्णन नहीं किया गया है, ऐसे डिवाइस के लिए विशिष्ट प्लॉट में शामिल होंगे:

• फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (I-V कर्व): यह LED जंक्शन पर धारा और वोल्टेज के बीच अरेखीय संबंध दर्शाता है। यह करंट-लिमिटिंग सर्किटरी को डिजाइन करने में सहायता करता है।
• Luminous Intensity vs. Forward Current: यह दर्शाता है कि कैसे प्रकाश उत्पादन धारा के साथ बढ़ता है, आमतौर पर उच्च धाराओं पर गर्म होने और दक्षता में गिरावट के कारण एक उप-रैखिक तरीके से।
• Luminous Intensity vs. Ambient Temperature: जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ प्रकाश उत्पादन में कमी को दर्शाता है, जो व्यापक तापमान सीमा पर काम करने वाले अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।
• स्पेक्ट्रल वितरण: सापेक्ष तीव्रता बनाम तरंगदैर्ध्य का एक आरेख, जो उत्सर्जित लाल प्रकाश स्पेक्ट्रम के आकार और चौड़ाई को दर्शाता है।

ये वक्र इंजीनियरों को उनकी विशिष्ट परिचालन स्थितियों के तहत प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने की अनुमति देते हैं, जो मानक परीक्षण स्थितियों से भिन्न हो सकती हैं।

5. Mechanical & Package Information

LTP-1457AKD की भौतिक संरचना उसके पैकेज आयामों और आंतरिक सर्किटरी द्वारा परिभाषित होती है।

5.1 पैकेज आयाम

डिवाइस की मैट्रिक्स ऊंचाई 1.2 इंच (30.42 मिमी) है। डेटाशीट के पृष्ठ 2 पर एक विस्तृत आयामित चित्र प्रदान किया गया है। सभी आयाम मिलीमीटर में निर्दिष्ट हैं, जिनकी सामान्य सहनशीलता ±0.25 मिमी (±0.01 इंच) है, जब तक कि किसी विशिष्ट विशेषता के लिए भिन्न सहनशीलता की आवश्यकता न हो। यह चित्र PCB (Printed Circuit Board) फुटप्रिंट डिजाइन के लिए आवश्यक है, यह सुनिश्चित करता है कि घटक सही ढंग से फिट हो और बोर्ड के सोल्डर पैड के साथ संरेखित हो।

5.2 Internal Circuit & Pinout

प्रदर्शन पंक्तियों के लिए एक सामान्य-कैथोड विन्यास का उपयोग करता है। आंतरिक सर्किट आरेख एक 5x7 मैट्रिक्स दिखाता है जहां प्रत्येक LED (डॉट) एक एनोड (कॉलम) लाइन और एक कैथोड (पंक्ति) लाइन के प्रतिच्छेदन पर बनता है। एक विशिष्ट डॉट को प्रकाशित करने के लिए, उसके संबंधित कॉलम एनोड को हाई ड्राइव किया जाना चाहिए (उपयुक्त करंट लिमिटिंग के साथ), जबकि उसकी पंक्ति कैथोड को लो खींचा जाना चाहिए।

इंटरफेसिंग के लिए पिन कनेक्शन तालिका महत्वपूर्ण है:
- पिन 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14 कैथोड पंक्तियों (1-7) से जुड़ते हैं।
- पिन 3, 4, 6, 10, 11, 13 एनोड कॉलम (1-5) से जुड़ते हैं।
नोट: प्रदान की गई सूची में एक विसंगति है जहां पिन 11 को "ANODE COLUMN 3" और पिन 4 को भी "ANODE COLUMN 3" सूचीबद्ध किया गया है। 12 पिन (संभवतः 2 अनुपयोगी पिनों सहित 14 पिन) वाले मानक 5x7 मैट्रिक्स में, यह संभवतः प्रलेखन त्रुटि है; एक को कॉलम 1, 2, 3, 4, या 5 होना चाहिए। सही, स्पष्ट मैपिंग के लिए वास्तविक डेटाशीट आरेख से परामर्श किया जाना चाहिए। गेस्टिंग के बिना अक्षर बनाने के लिए पंक्तियों और स्तंभों को क्रमिक रूप से सक्रिय करने के लिए उचित मल्टीप्लेक्सिंग ड्राइव सर्किटरी आवश्यक है।

6. Soldering & Assembly Guidelines

प्रदान की गई प्रमुख असेंबली विशिष्टता सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल है। डिवाइस अधिकतम 3 सेकंड की अवधि के लिए 260°C के शिखर तापमान को सहन कर सकता है। यह पैकेज बॉडी की सीटिंग प्लेन से 1.6 मिमी नीचे एक बिंदु पर मापा जाता है, जो मोटे तौर पर पीसीबी सतह या सोल्डर जोड़ से मेल खाता है। यह रेटिंग मानक लीड-मुक्त (SnAgCu) रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगत है। एलईडी चिप्स, आंतरिक वायर बॉन्ड्स, या प्लास्टिक पैकेज सामग्री को नुकसान से बचाने के लिए डिजाइनरों को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि उनकी रीफ्लो ओवन प्रोफ़ाइल इस समय-तापमान सीमा से अधिक न हो। हैंडलिंग के दौरान मानक ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) सावधानियों का पालन किया जाना चाहिए।

7. अनुप्रयोग सुझाव

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

यह डिस्प्ले उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जिनमें एकल, अत्यधिक पठनीय वर्ण या प्रतीक की आवश्यकता होती है। इसकी स्टैकेबल प्रकृति इसे बहु-वर्ण सेटअप में उपयोग करने की अनुमति देती है। सामान्य उपयोगों में शामिल हैं:
- इंस्ट्रूमेंटेशन पैनल (वोल्टमीटर, मल्टीमीटर, फ़्रीक्वेंसी काउंटर)।
- औद्योगिक नियंत्रण प्रणाली स्थिति संकेतक।
- पॉइंट-ऑफ-सेल टर्मिनल डिस्प्ले।
- सरल संदेश बोर्ड या स्कोरबोर्ड जब कई इकाइयों को संयोजित किया जाता है।
एम्बेडेड सिस्टम यूजर इंटरफेस स्टेटस कोड या एकल-अंक आउटपुट के लिए।

7.2 डिजाइन विचार

• ड्राइव सर्किटरी: मल्टीप्लेक्सिंग के लिए पर्याप्त I/O पिन वाला एक माइक्रोकंट्रोलर या समर्पित LED डिस्प्ले ड्राइवर IC (जैसे MAX7219 या समान) की आवश्यकता होती है। प्रत्येक पिन कई LEDs के लिए करंट सिंक या सोर्स करेगा, इसलिए सुनिश्चित करें कि MCU या ड्राइवर की प्रति-पिन करंट सीमा पार न हो।
• Current Limiting: प्रत्येक एनोड कॉलम (या एक स्थिर धारा ड्राइवर) के लिए अग्र धारा (I_F) एक सुरक्षित मूल्य तक, आमतौर पर निरंतर संचालन के लिए 10-20 mA के बीच, तापमान के साथ डीरेटिंग को ध्यान में रखते हुए।
• शक्ति अपव्यय: कुल शक्ति अपव्यय की गणना करें, विशेष रूप से जब एक साथ कई डॉट्स प्रकाशित हों। सुनिश्चित करें कि यह डिवाइस और PCB की तापीय सीमाओं के भीतर बना रहे।
• दृश्य कोण: व्यापक देखने का कोण उन अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद है जहां डिस्प्ले को बगल से देखा जा सकता है।
• चमक संगति: दृश्य एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए मल्टी-यूनिट अनुप्रयोगों के लिए ऑर्डर करते समय एक तीव्रता बिन निर्दिष्ट करें।

8. Technical Comparison & Differentiation

LTP-1457AKD के प्राथमिक विभेदक इसकी AlInGaP हाइपर रेड तकनीक का उपयोग और इसका विशिष्ट यांत्रिक/विद्युतीय स्वरूप हैं।

• vs. मानक GaAsP या GaP रेड एलईडी: AlInGaP एलईडी आमतौर पर पुरानी तकनीकों की तुलना में उच्च चमकदार दक्षता, बेहतर तापमान स्थिरता और अधिक संतृप्त, शुद्ध लाल रंग (प्रमुख तरंगदैर्ध्य ~639nm) प्रदान करती हैं, जो अधिक नारंगी दिखाई दे सकती हैं।
• बनाम बड़े या छोटे डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले: 1.2" ऊंचाई और 5x7 प्रारूप एक विशिष्ट आकार और रिज़ॉल्यूशन समझौता दर्शाते हैं, जो मध्यम दूरी पर अच्छी पठनीयता प्रदान करते हैं। छोटे प्रारूप स्थान बचाते हैं लेकिन पठनीयता कम करते हैं; बड़े प्रारूप दूर से अधिक दिखाई देते हैं लेकिन अधिक बिजली और बोर्ड क्षेत्र की खपत करते हैं।
• बनाम एकीकृत नियंत्रक डिस्प्ले: यह एक "कच्चा" एलईडी ऐरे है। एकीकृत नियंत्रक (I2C, SPI) वाले डिस्प्ले माइक्रोकंट्रोलर इंटरफ़ेस को सरल बनाते हैं, लेकिन कम लचीले या अधिक महंगे हो सकते हैं। LTP-1457AKD अधिक जटिल ड्राइवर सर्किट्री की कीमत पर सीधा नियंत्रण प्रदान करता है।

9. Frequently Asked Questions (Based on Parameters)

Q: Can I drive this display with a 5V microcontroller directly?
A: संभवतः, लेकिन सावधानी के साथ। सामान्य V_F 2.1-2.8V है। एक 5V MCU पिन एनोड पर 5V लगाएगा, जो बिना करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के LED को नष्ट कर देगा। आपको एक सीरीज रेसिस्टर का उपयोग करना चाहिए। गणना है: R = (V_supply - V_F) / I_F. 5V आपूर्ति के लिए, V_F=2.6V, और I_F=20mA, R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. साथ ही, सुनिश्चित करें कि MCU आवश्यक मल्टीप्लेक्स्ड करंट को सिंक/सोर्स कर सकता है।

Q: चमकदार तीव्रता के परीक्षण स्थिति में "1/16 ड्यूटी साइकल" का क्या अर्थ है?
A: इसका अर्थ है कि LED कुल चक्र समय के 1/16वें भाग के लिए स्पंदित रूप से चालू रहती है। मल्टीप्लेक्स डिस्प्ले के लिए, यह एक सामान्य ड्राइव विधि है। चालू समय के दौरान शिखर धारा (परीक्षण में 32 mA) DC संचालन के लिए उपयोग की जा सकने वाली धारा से अधिक होती है, ताकि कम DC धारा के बराबर प्रतीत होने वाली चमक प्राप्त की जा सके। औसत धारा (शिखर धारा * ड्यूटी साइकल) = 32mA * (1/16) = 2 mA होती है।

Q: मैं अक्षरों और संख्याओं जैसे वर्ण कैसे बनाऊं?
A: आपके सॉफ़्टवेयर में एक फ़ॉन्ट टेबल या कैरेक्टर जनरेटर की आवश्यकता होती है। यह एक लुकअप टेबल है जो प्रत्येक ASCII या EBCDIC कोड के लिए कौन से डॉट्स (एनोड/कॉलम, कैथोड/रो संयोजन) को प्रकाशित करना है, यह परिभाषित करती है। उदाहरण के लिए, कैरेक्टर "A" 5 कॉलम और 7 पंक्तियों में एक विशिष्ट पैटर्न से मैप होगा।

10. डिज़ाइन और उपयोग केस स्टडी

परिदृश्य: एक मोटर कंट्रोलर के लिए सिंगल-डिजिट RPM इंडिकेटर डिज़ाइन करना।
डिस्प्ले को 0-9 तक की एक संख्या दिखानी है जो गति सीमा का प्रतिनिधित्व करती है। 12 I/O पिन वाला एक कम लागत वाला माइक्रोकंट्रोलर चुना गया है।
कार्यान्वयन: 7 pins are configured as open-drain outputs to drive the cathode rows (sinking current). 5 pins are configured as digital outputs to drive the anode columns via current-limiting resistors (sourcing current). The firmware contains a 5x7 font map for digits 0-9. It runs a timer interrupt that sequentially activates each row (1-7) by pulling its cathode pin low. For the active row, the firmware sets the 5 anode pins high according to the font pattern for the digit to be displayed in that specific row. This multiplexing happens faster than the human eye can perceive (e.g., >100 Hz), creating a stable, flicker-free image. The average current per LED is kept at 10 mA (peak current adjusted for duty cycle) to ensure long-term reliability within the power dissipation limits.

11. Operating Principle

The fundamental principle is electroluminescence in a semiconductor p-n junction. The AlInGaP material has a direct bandgap. When forward-biased (positive voltage on the anode relative to the cathode), electrons are injected from the n-type region into the conduction band, and holes are injected from the p-type region into the valence band. These charge carriers recombine in the active region near the junction. In a direct bandgap material like AlInGaP, a significant portion of these recombinations are radiative, meaning they release energy in the form of photons (light). The wavelength (color) of this light is determined by the bandgap energy (E_g) of the semiconductor material, according to the equation λ ≈ hc/E_g. For AlInGaP tuned for red light, this results in photons with a wavelength around 650 nm. The 5x7 matrix arrangement is simply a grid of these individual p-n junction LEDs, with their anodes and cathodes connected in a crossed pattern to minimize the number of required driver pins.

12. Technology Trends

हालांकि LTP-1457AKD एक परिपक्व और विश्वसनीय तकनीक का प्रतिनिधित्व करता है, डिस्प्ले प्रौद्योगिकी का व्यापक क्षेत्र निरंतर विकसित हो रहा है। इस प्रकार के असतत एलईडी डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले को सरफेस-माउंट डिवाइस (एसएमडी) एलईडी का उपयोग करने वाले एकीकृत मॉड्यूल से प्रतिस्पर्धा का सामना करना पड़ता है, जो छोटे हो सकते हैं और उच्च रिज़ॉल्यूशन प्रदान कर सकते हैं। इसके अलावा, ऑर्गेनिक एलईडी (OLED) और माइक्रो-एलईडी तकनीकें आगे बढ़ रही हैं, जो पतले, अधिक कुशल और उच्च कंट्रास्ट डिस्प्ले का वादा करती हैं। सरल, मजबूत, सिंगल-कैरेक्टर या लो-रिज़ॉल्यूशन मल्टी-कैरेक्टर डिस्प्ले के विशिष्ट आला के लिए, AlInGaP और इसी तरह के III-V सेमीकंडक्टर एलईडी अपनी सिद्ध विश्वसनीयता, व्यापक ऑपरेटिंग तापमान सीमा, उच्च चमक और औद्योगिक एवं इंस्ट्रुमेंटेशन अनुप्रयोगों के लिए लागत-प्रभावशीलता के कारण अत्यधिक प्रासंगिक बने हुए हैं। इस सेगमेंट में प्रवृत्ति उच्च दक्षता (प्रति वाट अधिक प्रकाश) और रंग व चमक स्थिरता के लिए सख्त बिनिंग की ओर है।