LTP-747KA LED 도트 매트릭스 디스플레이 데이터시트 - 0.7인치 (17.22mm) 자릿수 높이 - 레드 오렌지 색상 - AlInGaP 기술

1. 제품 개요

LTP-747KA는 단일 자릿수, 5 x 7 도트 매트릭스 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 다양한 전자 응용 분야에서 문자와 기호를 위한 선명하고 밝은 시각적 출력을 제공하는 것입니다. 이 디스플레이의 핵심 구성 요소는 특유의 레드 오렌지 빛 출력을 생성하는 발광 다이오드(LED) 칩에 고급 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 사용하는 것입니다. 이 재료 기술은 높은 효율성과 우수한 성능 특성으로 알려져 있습니다.

이 장치는 회색 전면판으로 구성되어 있으며 흰색 도트 또는 세그먼트를 특징으로 하여 배경에 비해 발광 요소의 대비와 가독성을 향상시킵니다. 디스플레이는 광도에 따라 분류됩니다. 즉, 균일한 밝기가 필요한 응용 분야를 위해 지정된 범위 내에서 일관성을 보장하기 위해 측정된 광 출력에 따라 유닛이 빈닝되거나 분류됩니다.

2. 기술 사양 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 기술 매개변수에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 광학 특성

광학 성능은 디스플레이 기능의 핵심입니다. 주요 매개변수는 일반적으로 주변 온도(T_A) 25°C에서 특정 시험 조건 하에서 측정됩니다.

• 평균 광도(I_V):이는 단일 도트에서 방출되는 빛의 지각된 세기를 측정한 것입니다. 1/16 듀티 사이클에서 피크 전류(I_P) 32mA로 구동할 때 일반 값은 3400 마이크로칸델라(µcd)이며, 최소값은 1650 µcd입니다. 1/16 듀티 사이클은 도트 매트릭스 디스플레이에서 전력과 열을 관리하기 위해 각 행이 시간의 1/16만 활성화되는 일반적인 멀티플렉싱 방식입니다.
• 피크 방출 파장(λ_p):LED의 방출 스펙트럼이 최대 강도에 도달하는 파장입니다. LTP-747KA의 경우 일반적으로 621 나노미터(nm)로, 가시광선 스펙트럼의 레드 오렌지 영역에 확실히 위치합니다.
• 주 파장(λ_d):이는 615 nm로, 인간의 눈이 인지하는 색상을 가장 잘 설명하는 단일 파장입니다. LED 방출 스펙트럼의 형태로 인해 피크 파장과 약간 다릅니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):일반적으로 18 nm인 이 매개변수는 최대 강도의 절반에서 방출 스펙트럼의 너비를 나타냅니다. 더 좁은 반폭은 스펙트럼적으로 더 순수하고 포화된 색상을 나타냅니다.
• 광도 매칭 비율(I_V-m):최대 2:1로 지정된 이 비율은 디스플레이에서 가장 밝은 도트와 가장 어두운 도트 사이의 허용 가능한 밝기 변화를 정의합니다. 더 낮은 비율은 더 나은 균일성을 나타냅니다.

2.2 전기적 특성

전기적 거동을 이해하는 것은 적절한 회로 설계와 장기적인 신뢰성을 보장하는 데 중요합니다.

• 도트당 순방향 전압(V_F):LED가 전류를 전도할 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 순방향 전류(I_F) 20mA에서 일반 값은 2.6V이며 최대값도 2.6V입니다. 최소값은 2.05V로 나열되어 있습니다. 전류 제한 회로를 설계할 때 이 범위를 고려해야 합니다.
• 도트당 역방향 전류(I_R):역방향 전압이 인가될 때 흐르는 작은 전류량입니다. 역방향 전압(V_R) 5V에서 최대 100 µA로 지정됩니다. 절대 최대 역방향 전압을 초과하면 손상이 발생할 수 있습니다.
• 도트당 평균 순방향 전류:신뢰할 수 있는 동작을 위해 권장되는 최대 연속 DC 전류는 13 mA입니다. 이는 멀티플렉싱 동작에 사용되는 피크 전류와 구별됩니다.
• 도트당 피크 순방향 전류:도트가 처리할 수 있는 최대 순간 전류로, 90 mA로 지정됩니다. 멀티플렉싱 응용 분야에서는 순간 전류가 평균 전류보다 높을 수 있지만 이 피크 정격을 초과해서는 안 됩니다.

2.3 절대 최대 정격 및 열 고려사항

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 정상 작동 조건이 아닙니다.

• 도트당 평균 전력 소산:단일 LED 도트가 연속적으로 소산할 수 있는 최대 전력은 33 mW입니다. 이를 초과하면 과열 및 수명 단축으로 이어질 수 있습니다.
• 동작 및 저장 온도 범위:이 장치는 주변 온도 -35°C에서 +85°C에서 작동하도록 정격이 지정되어 있습니다. 또한 동일한 온도 범위 내에서 저장할 수 있습니다.
• 전류 감액:평균 순방향 전류는 25°C 이상에서 섭씨 1도당 0.17 mA의 속도로 선형적으로 감소해야 합니다. 이는 더 높은 주변 온도에서 열 폭주를 방지하기 위한 중요한 설계 규칙입니다.
• 납땜 온도:웨이브 또는 리플로우 납땜 중 패키지의 착석 평면 아래 1/16인치(약 1.6mm) 지점의 온도는 3초 이상 260°C를 초과해서는 안 됩니다. 이는 내부 다이와 와이어 본드를 손상시키는 것을 방지합니다.

3. 빈닝 및 분류 시스템

데이터시트는 장치가 "광도에 따라 분류됨"이라고 명시적으로 언급합니다. 이는 빈닝 과정을 의미합니다.

• 광도 빈닝:제조 후 개별 디스플레이는 측정된 광 출력에 따라 테스트되고 다른 빈으로 분류됩니다. 이는 고객이 일관된 밝기 수준의 제품을 받을 수 있도록 보장합니다. 데이터시트는 최소/일반/최대 값(1650/3400 µcd)을 제공하지만, 이 발췌문에서는 특정 빈 코드 또는 카테고리가 상세히 설명되지 않았습니다. 실제로 주문 정보는 원하는 강도 빈을 지정할 것입니다.
• 파장/색상 빈닝:이 시트에서 파장에 대해 명시적으로 언급되지는 않았지만, 특히 다중 유닛 디스플레이에서 색상 일관성을 보장하기 위해 LED 제조업체가 주 파장 또는 피크 파장별로 장치를 빈닝하는 것이 일반적인 관행입니다. λ_p(621 nm) 및 λ_d(615 nm)에 대한 엄격한 일반 값은 AlInGaP 재료의 고유한 색상 균일성이 우수함을 시사합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반 전기/광학 특성 곡선"을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 제공되지 않지만 표준 내용과 중요성을 추론할 수 있습니다.

• 순방향 전류 대 순방향 전압(I_F-V_F) 곡선:이 그래프는 LED를 통과하는 전류와 LED 양단 전압 사이의 비선형 관계를 보여줍니다. 올바른 구동 회로 설계에 필수적입니다. 곡선은 "무릎" 전압(일반적인 2.6V 주변)을 보여주며, 그 이후에는 전압이 약간 증가해도 전류가 급격히 증가합니다.
• 광도 대 순방향 전류(I_V-I_F) 곡선:이 그래프는 구동 전류에 따라 광 출력이 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 일정 범위에서 선형이지만 매우 높은 전류에서는 포화됩니다. 원하는 밝기에 대한 동작점을 결정하는 데 도움이 됩니다.
• 광도 대 주변 온도(I_V-T_A) 곡선:이는 LED의 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 것을 보여줍니다. 열 감액 효과를 정량화하며 고온에서 작동하는 응용 분야에 중요합니다.
• 스펙트럼 분포 곡선:상대 강도 대 파장의 그래프로, 중심이 621 nm이고 반폭이 18 nm인 종 모양의 곡선을 보여줍니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 물리적 치수

디스플레이는 자릿수 높이가 0.7인치이며, 이는 17.22밀리미터에 해당합니다. 패키지 치수 도면(본문에서 참조되지만 표시되지 않음)은 전체 길이, 너비, 높이, 리드 간격 및 세그먼트 배열을 상세히 설명할 것입니다. 달리 명시되지 않는 한 모든 치수의 공차는 ±0.25 mm(0.01인치)로 지정됩니다. 이 수준의 정밀도는 인쇄 회로 기판(PCB)에의 기계적 장착에 중요합니다.

5.2 핀 연결 및 내부 회로

이 장치는 12개의 핀을 가지고 있습니다. 핀아웃은 명확하게 정의됩니다: 핀 1: 열 1의 애노드, 핀 2: 행 3의 캐소드, 핀 3: 열 2의 애노드 등. 내부 회로도는 행에 대해 커먼 캐소드 구성을 보여줍니다. 이는 7개의 행 라인 각각이 해당 행의 모든 5개 LED의 캐소드에 연결됨을 의미합니다. 5개의 열 라인은 각 열의 LED의 애노드에 연결됩니다. 이 매트릭스 배열은 멀티플렉싱 기술을 사용하여 단 12개의 핀(5+7)으로 35개의 개별 도트(5x7)를 제어할 수 있게 합니다.

5.3 극성 식별

본문에 명시적으로 표시되지는 않았지만, 핀 번호 매기기와 내부 회로도는 극성에 필요한 정보를 제공합니다. 핀아웃 테이블은 애노드와 캐소드를 올바르게 연결하기 위한 확정적인 가이드입니다. 잘못된 극성 연결(캐소드에 순방향 바이어스 인가)은 LED가 점등되지 않게 하며, 전압이 역방향 전압 정격(5V)을 초과하면 손상을 입힐 수 있습니다.

6. 납땜 및 조립 지침

제공된 주요 지침은 납땜 온도 프로파일입니다: 패키지 본체 아래 1.6mm에서 측정된 온도는 3초 이상 260°C를 초과해서는 안 됩니다. 이는 웨이브 납땜 또는 리플로우 납땜 공정을 위한 표준 지침입니다. 수동 납땜의 경우 온도 조절 납땜 인두를 사용해야 하며, 열이 리드를 따라 올라가 내부 칩을 손상시키는 것을 방지하기 위해 리드와의 접촉 시간을 최소화해야 합니다. 반도체 접합을 손상시키는 것을 방지하기 위해 취급 및 조립 중 적절한 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다.

7. 응용 제안

7.1 일반적인 응용 시나리오

영숫자 문자 생성에 이상적인 5x7 도트 매트릭스 형식으로 인해 LTP-747KA는 선명한 단일 자릿수 판독이 필요한 응용 분야에 매우 적합합니다. 예시는 다음과 같습니다:

• 산업 제어 패널 및 계측기 디스플레이.
• 시험 및 측정 장비.
• 전자레인지, 세탁기 또는 오디오 장비와 같은 소비자 가전 제품.
• 판매 시점 단말기 및 기본 정보 디스플레이.
• 마이크로컨트롤러 및 멀티플렉싱 디스플레이 학습을 위한 교육 키트.

7.2 설계 고려사항

• 구동 회로:행과 열을 멀티플렉싱하기 위해 마이크로컨트롤러 또는 전용 디스플레이 드라이버 IC가 필요합니다. 드라이버는 각각 열과 행에 필요한 피크 전류(시험 조건에 따라 도트당 최대 32mA이지만 설계는 절대 최대 정격을 참조해야 함)를 공급/싱크할 수 있어야 합니다.
• 전류 제한:순방향 전류를 설정하고 LED를 보호하기 위해 각 애노드(열) 라인에 외부 전류 제한 저항이 필수적입니다. 저항 값은 R = (V_공급- V_F) / I_F를 사용하여 계산됩니다. 멀티플렉싱 계산에서 피크 전류(I_P) 사용을 고려해야 합니다.
• 열 관리:고주변 온도 환경 또는 고휘도 응용 분야에서는 평균 전류가 지정된 대로 감액(25°C 이상에서 0.17 mA/°C)되도록 해야 합니다. PCB에 충분한 간격을 두면 자연 대류 냉각에 도움이 될 수 있습니다.
• 시야각:데이터시트는 "넓은 시야각"을 주장하며, 이는 디스플레이가 축외 위치에서 볼 수 있는 응용 분야에 유리합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

다른 부품 번호와의 직접 비교는 제공되지 않지만, 데이터시트를 기반으로 한 LTP-747KA의 주요 차별화 요소는 다음과 같습니다:

• 재료 기술(AlInGaP):이전의 GaAsP 또는 GaP LED와 비교하여 AlInGaP는 더 높은 효율성, 더 나은 온도 안정성 및 우수한 밝기를 제공하여 "고휘도 및 고대비" 주장으로 이어집니다.
• 도트 매트릭스 대 세그먼트 디스플레이:5x7 도트 매트릭스는 표준 7-세그먼트 디스플레이보다 훨씬 더 큰 유연성을 제공합니다. 숫자와 몇 개의 문자뿐만 아니라 전체 ASCII 문자 집합, 기호 및 간단한 그래픽을 표시할 수 있기 때문입니다.
• 강도 분류:광도에 대한 빈닝은 여러 유닛에 걸쳐 균일성이 필요한 응용 분야를 위한 부가 가치 기능입니다.
• 대비 향상:흰색 도트가 있는 회색 전면은 LED가 꺼졌을 때 대비를 개선하기 위한 설계 선택으로, 다양한 조명 조건에서 디스플레이가 더 전문적이고 가독성이 높아 보이게 합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

9.1 피크 순방향 전류(90mA)와 시험 조건 전류(32mA)의 차이는 무엇인가요?

피크 순방향 전류(90mA)는 절대 최대 정격으로, LED가 즉각적인 손상 없이 견딜 수 있는 가장 높은 순간 전류입니다. 광도 시험에 사용된 32mA는 멀티플렉싱(1/16 듀티 사이클) 시스템에서 측정을 위한 일반적인 작동 조건입니다. 그 경우평균전류는 훨씬 낮습니다(32mA / 16 = 2mA). 설계는 순간 전류가 90mA 미만으로 유지되고 도트당 평균 전류가 13mA(온도 감액 적용) 미만으로 유지되도록 해야 합니다.

9.2 1/16 듀티 사이클 사양은 어떻게 해석해야 하나요?

이는 표준 멀티플렉싱 구동 방법을 나타냅니다. 5개의 열로 7개의 행을 제어하기 위한 일반적인 기술은 한 번에 하나의 행을 활성화하고 모든 7개의 행을 빠르게 순환시키는 것입니다. 각 행이 동일한 시간 동안 켜져 있다면, 그것은 시간의 1/7 동안 활성화됩니다. 1/16 듀티는 보수적이고 표준화된 시험 조건으로, 실제 응용 분야의 멀티플렉싱 방식이 1/7 또는 1/8 듀티라도 다른 디스플레이 간의 비교를 가능하게 합니다.

9.3 순방향 전압이 범위(최소 2.05V, 일반/최대 2.6V)로 주어진 이유는 무엇인가요?

순방향 전압(V_F)은 반도체 재료의 제조 공차로 인해 자연적인 변동이 있습니다. 회로 설계는 이 범위를 수용해야 합니다. 전류 제한 저항은최대 V_F(2.6V) 값을 사용하여 계산해야 하며, 높은 V_F를 가진 장치라도 켜지고 원하는 전류를 얻을 수 있도록 충분한 전압을 받도록 보장합니다. 일반 값을 계산에 사용하면 일부 유닛이 과소 구동될 위험이 있습니다.

10. 설계 및 사용 사례 예시

시나리오:최대 50°C 환경에서 작동하는 산업용 컨트롤러를 위한 단일 자릿수 온도 판독 장치 설계.

1. 문자 집합:5x7 매트릭스는 숫자 0-9 및 섭씨를 나타내는 "C"와 같은 문자를 표시할 수 있습니다.
2. 드라이버 선택:최소 12개의 I/O 핀을 가진 마이크로컨트롤러 또는 전용 디스플레이 드라이버 IC(MAX7219와 같은)를 사용하여 멀티플렉싱 타이밍을 처리합니다.
3. 전류 계산:좋은 밝기를 위한 평균 도트 전류를 목표로 합니다. 평균 8mA를 선택한다고 가정합니다. 50°C에서는 감액이 적용됩니다: 감액 = (50°C - 25°C) * 0.17 mA/°C = 4.25 mA. 50°C에서 허용되는 최대 평균 전류 = 13 mA - 4.25 mA = 8.75 mA. 우리의 목표인 8mA는 안전합니다.
4. 저항 계산:1/7 멀티플렉싱(7행)의 경우, 평균 8mA를 달성하려면 도트당 피크 전류가 8mA * 7 = 56mA여야 합니다. 이는 90mA 피크 정격 미만입니다. 5V 공급 전압과 V_F(최대)=2.6V를 사용하면, 전류 제한 저항은 R = (5V - 2.6V) / 0.056A ≈ 42.9Ω입니다. 표준 43Ω 저항이 사용될 것입니다.
5. PCB 레이아웃:디스플레이 풋프린트는 치수 도면과 일치합니다. 공기 흐름을 위해 패키지 주변에 충분한 공간을 남겨둡니다.

11. 동작 원리

LTP-747KA는 반도체 p-n 접합에서의 전계발광 원리에 따라 작동합니다. 다이오드의 내재 전위를 초과하는 순방향 전압이 인가되면(애노드가 캐소드에 비해 양극), n형 AlInGaP 층의 전자는 p형 층의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 사건은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금(알루미늄, 인듐, 갈륨, 인)의 특정 구성은 반도체의 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 이 경우 약 621 nm의 레드 오렌지입니다. 칩은 불투명한 갈륨 비소(GaAs) 기판에 장착되어 빛을 위쪽으로 반사시키는 데 도움이 되며, 장치 상단 표면에서의 전체 광 추출 효율을 향상시킵니다. 5x7 매트릭스는 이 그리드 패턴으로 배열된 개별적으로 주소 지정 가능한 LED로 형성되며, 행과 열을 통해 전력을 빠르게 순차 공급하여 안정적이고 완전히 점등된 문자라는 착시를 만드는 외부 멀티플렉싱 회로에 의해 제어됩니다.

12. 기술 동향 및 배경

LTP-747KA에 사용된 AlInGaP LED 기술은 GaAsP와 같은 초기 LED 재료에 비해 상당한 발전을 나타냈습니다. 더 높은 밝기, 향상된 효율성 및 더 나은 온도 안정성을 가능하게 하여 LED가 더 넓은 범위의 표시기 및 디스플레이 응용 분야에 실용적이게 했습니다. 디스플레이 기술의 동향은 이후 더 높은 밀도의 도트 매트릭스, 풀컬러 RGB 매트릭스, 고해상도 스크린을 위한 유기 발광 다이오드(OLED) 및 마이크로 LED 디스플레이의 광범위한 채택으로 이동했습니다. 그러나 5x7 형식과 같은 단일 및 다중 자릿수 영숫자 도트 매트릭스 디스플레이는 완전한 그래픽 기능이 필요하지 않은 산업, 가전 및 계측 분야에서 비용 효율적이고 신뢰할 수 있으며 쉽게 읽을 수 있는 인터페이스로 여전히 매우 관련성이 높습니다. 기본 구동 원리인 멀티플렉싱 및 전류 제어는 규모나 기술에 관계없이 LED 디스플레이 설계의 근본적인 요소로 남아 있습니다.