LTP-2557JD 5x7 도트 매트릭스 LED 디스플레이 데이터시트 - 2.0인치 높이 - AlInGaP 적색 - 2.6V 순방향 전압 - 기술 문서

1. 제품 개요

LTP-2557JD는 문자 및 기호 표시를 위해 설계된 단일 평면 5x7 도트 매트릭스 LED 디스플레이 모듈입니다. 주된 기능은 영숫자 또는 간단한 그래픽 정보가 필요한 다양한 전자 응용 분야에서 선명하고 신뢰할 수 있는 시각적 출력을 제공하는 것입니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 장치는 산업용, 상업용 및 계측기 응용 분야에 적합하도록 하는 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 낮은 전력 요구 사항은 배터리 구동 또는 에너지 효율을 고려한 설계에 상당한 이점입니다. 솔리드 스테이트 구조는 움직이는 부품이나 필라멘트가 없어 고신뢰성과 긴 작동 수명을 보장합니다. 단일 평면 설계로 제공되는 넓은 시야각은 다양한 위치에서 선명한 가시성을 허용하며, 이는 사용자 인터페이스 및 상태 표시기에 매우 중요합니다. 이 장치는 광도에 따라 분류되어 생산 배치 전반에 걸쳐 일관된 밝기를 제공합니다. 표준 문자 코드(ASCII 및 EBCDIC)와의 호환성 및 수평으로 쌓을 수 있는 능력은 다중 문자 디스플레이 또는 간단한 그래픽을 생성하는 데 다용도로 사용할 수 있게 합니다. 목표 시장에는 판매 시점 단말기, 산업 제어 패널, 시험 및 계측 장비, 의료 기기 및 견고하고 간단한 문자 디스플레이가 필요한 모든 응용 분야가 포함됩니다.

2. 기술 사양 심층 분석

다음 섹션에서는 데이터시트에 정의된 장치의 주요 기술 매개변수에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 광도 및 광학적 특성

디스플레이는 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 고효율 적색 LED 칩을 사용합니다. 이 반도체 재료는 높은 발광 효율과 적색에서 황색 스펙트럼에서의 우수한 성능으로 알려져 있습니다. 칩은 불투명한 GaAs(갈륨 비소) 기판 위에 제작됩니다. 패키지는 대비와 가독성을 향상시키는 흰색 점이 있는 회색 면을 특징으로 합니다.

• 평균 광도(I_V): 피크 전류(I_p) 32mA, 듀티 사이클 1/16으로 구동할 때 최소 1300 µcd에서 일반적으로 3000 µcd까지 범위입니다. 이 매개변수는 활성화된 점의 인지된 밝기를 정의합니다.
• 피크 발광 파장(λ_p): 일반적으로 656 nm입니다. 이는 광 출력이 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장(λ_d): 일반적으로 640 nm입니다. 이는 인간의 눈이 인지하는 색상을 가장 잘 설명하는 단일 파장으로, 채도 높은 적색입니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ): 일반적으로 22 nm입니다. 이는 방출된 빛의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 나타냅니다. 값이 작을수록 더 단색광에 가까운 출력을 의미합니다.
• 광도 일치 비율(I_V-m): 최대 2:1입니다. 이는 배열에서 가장 밝은 점과 가장 어두운 점 사이의 최대 허용 비율을 지정하여 균일한 외관을 보장합니다.

2.2 전기적 매개변수

전기적 특성은 장치의 작동 경계와 조건을 정의합니다.

• 점당 순방향 전압(V_F): 일반적으로 2.6V이며, 순방향 전류(I_F) 20mA에서 최대 2.6V입니다. 이는 LED가 전도 상태일 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다.
• 점당 역전류(I_R): 역전압(V_R) 5V에서 최대 100 µA입니다. 이는 LED가 역바이어스될 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.
• 점당 평균 순방향 전류: 25°C에서 최대 13 mA입니다. 이는 신뢰할 수 있는 작동을 위해 권장되는 연속 DC 전류입니다.
• 점당 피크 순방향 전류: 최대 90 mA입니다. 이는 절대 최대 순간 전류로, 일반적으로 펄스 작동과 관련이 있습니다.

2.3 절대 최대 정격 및 열적 고려사항

이 정격은 영구적 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계를 벗어나는 작동은 권장되지 않습니다.

• 점당 평균 전력 소산: 최대 33 mW.
• 작동 온도 범위: -35°C ~ +85°C. 장치는 이 주변 온도 범위 내에서 작동하도록 설계되었습니다.
• 보관 온도 범위: -35°C ~ +85°C.
• 전류 감액: 주변 온도가 상승함에 따라 평균 순방향 전류는 25°C에서 13 mA에서 선형적으로 0.17 mA/°C씩 감액되어야 합니다. 이는 열 관리 및 과열 방지에 매우 중요합니다.
• 납땜 온도: 장치는 납땜 중에 장착 평면 아래 1/16인치(약 1.6mm) 지점에서 3초 동안 260°C를 견딜 수 있습니다.

3. 기계적 및 패키징 정보

3.1 물리적 치수

장치의 매트릭스 높이는 2.0인치(50.80 mm)입니다. 패키지 치수는 데이터시트에 제공되며 모든 측정값은 밀리미터 단위입니다. 달리 명시되지 않는 한 공차는 일반적으로 ±0.25 mm입니다. 정확한 외곽선, 핀 간격 및 전체 풋프린트는 PCB(인쇄 회로 기판) 레이아웃 및 기계적 통합에 매우 중요합니다.

3.2 핀 연결 및 내부 회로

디스플레이는 14핀 구성입니다. 핀아웃은 다음과 같습니다: 핀 1: 애노드 행 5, 핀 2: 애노드 행 7, 핀 3: 캐소드 열 2, 핀 4: 캐소드 열 3, 핀 5: 애노드 행 4, 핀 6: 캐소드 열 5, 핀 7: 애노드 행 6, 핀 8: 애노드 행 3, 핀 9: 애노드 행 1, 핀 10: 캐소드 열 4, 핀 11: 캐소드 열 3 (참고: 중복 기능, 데이터시트 주석 고려 사항일 가능성), 핀 12: 애노드 행 4 (중복), 핀 13: 캐소드 열 1, 핀 14: 애노드 행 2.

내부 회로도는 표준 공통 캐소드 매트릭스 구성을 보여줍니다. 열은 캐소드에 연결되고, 행은 애노드에 연결됩니다. 이 구조는 멀티플렉싱을 가능하게 하며, 전원이 공급된 행과 접지된 열의 교차점인 단일 점이 순간적으로 점등됩니다. 행과 열을 빠르게 스캔함으로써 시각 잔상이 안정적인 문자라는 착각을 만들어냅니다.

4. 응용 지침 및 설계 고려사항

4.1 디스플레이 구동

5x7 매트릭스를 작동하려면 멀티플렉싱 구동 회로가 필요합니다. 이는 일반적으로 마이크로컨트롤러 또는 전용 디스플레이 드라이버 IC를 포함합니다. 드라이버는 해당 행에 대한 적절한 열(캐소드) 데이터를 제공하면서 각 행(애노드)을 순차적으로 활성화해야 합니다. 광도 테스트 조건에서 언급된 점당 피크 전류(I_p) 32mA는 낮은 듀티 사이클(1/16)에서의 펄스 작동을 통해 달성됩니다. 점당 평균 전류는 13 mA 정격 내로 유지되어야 합니다. 예를 들어, 1/8 듀티 사이클로 구동하려면 평균 13 mA를 달성하기 위해 피크 펄스 전류가 약 104 mA가 되어야 하는데, 이는 90 mA 피크 정격을 초과합니다. 따라서 듀티 사이클과 피크 전류의 신중한 계산이 필수적입니다. 일반적으로 각 열 또는 행 라인에 전류를 정확히 설정하기 위해 직렬 전류 제한 저항이 필요합니다.

4.2 열 관리 및 납땜

절대 최대 정격을 준수하는 것이 가장 중요합니다. 장치가 높은 주변 온도에서 작동하는 경우 전류 감액 곡선을 따라야 합니다. PCB 조립 중에는 플라스틱 패키지나 내부 와이어 본드를 손상시키지 않도록 지정된 납땜 프로파일(260°C, 3초)을 초과해서는 안 됩니다. 특히 여러 점이 장시간 동시에 점등되는 경우 적절한 구리 면적을 가진 적절한 PCB 레이아웃은 열을 발산하는 데 도움이 될 수 있습니다.

4.3 다중 문자 디스플레이를 위한 적층

데이터시트는 장치가 수평으로 쌓을 수 있다고 언급합니다. 이는 여러 유닛을 나란히 배치하여 더 긴 메시지를 형성할 수 있음을 의미합니다. 실제로는 모듈을 정렬하고 증가된 행과 열 수(예: 두 모듈의 경우 여전히 7행이지만 10열)를 처리할 수 있는 드라이버 회로를 위한 신중한 PCB 설계가 필요합니다. 드라이버 소프트웨어는 확장된 디스플레이 버퍼를 그에 따라 관리해야 합니다.

5. 성능 곡선 분석

데이터시트는 일반적인 전기/광학적 특성 곡선을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 제공되지 않지만, 이러한 장치에 대한 표준 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압(I_F-V_F곡선): 지수 관계를 보여주며, 구동 회로 설계 및 적절한 전류 제한 저항 값 선택에 중요합니다.
• 광도 대 순방향 전류(I_V-I_F곡선): 효율 저하가 발생하기 전 작동 범위 내에서 일반적으로 거의 선형 관계로 전류가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 증가하는지 보여줍니다.
• 광도 대 주변 온도: 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 것을 보여주어 열 관리의 중요성을 강조합니다.
• 스펙트럼 분포: 상대 강도 대 파장의 그래프로, 약 656 nm에서의 피크와 스펙트럼 폭을 보여줍니다.

6. 기술 비교 및 차별화

GaAsP(갈륨 비소 포스파이드) 적색 LED와 같은 오래된 기술과 비교하여, LTP-2557JD에 사용된 AlInGaP 기술은 상당히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 입력 전류에 대해 더 밝은 출력을 제공합니다. 회색 면/흰색 점 패키지는 전체 적색 또는 투명 패키지보다 더 나은 대비를 제공하며, 특히 주변광이 강한 조건에서 더욱 그렇습니다. 2.0인치 문자 높이는 중간 거리 가독성을 위한 표준 크기로, 소형 장치에 사용되는 많은 0.56인치 또는 1인치 모듈보다 커서 디스플레이를 몇 피트 거리에서 읽어야 하는 응용 분야에 적합합니다.

7. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q: 멀티플렉싱 없이 일정한 DC 전류로 이 디스플레이를 구동할 수 있나요?

A: 기술적으로 하나의 점을 연속적으로 전원 공급할 수는 있지만, 전체 문자를 표시하려면 매트릭스 구조로 인해 멀티플렉싱이 필요합니다. 모든 35개의 점을 평균 전류로 동시에 구동하려면 매우 높은 총 전류와 전력 소산이 필요하며, 이는 비실용적이고 패키지 한계를 초과할 가능성이 높습니다.

Q: 피크 파장(656 nm)과 주 파장(640 nm)의 차이는 무엇인가요?

A: 피크 파장은 방출 스펙트럼의 물리적 피크입니다. 주 파장은 CIE 색도도에서 인지되는 색상 점입니다. 이 차이는 방출 스펙트럼의 형태와 인간 눈의 비선형 감도(명시 응답) 때문입니다. 주 파장은 사용자가 보는 색상을 설명하는 데 더 관련이 있습니다.

Q: 필요한 직렬 저항을 어떻게 계산하나요?

A: 공급 전압(V_CC), LED의 순방향 전압(V_F, 2.6V 사용), 원하는 순방향 전류(I_F)가 필요합니다. 멀티플렉싱의 경우 원하는 평균 전류를 달성하기 위해 듀티 사이클에 해당하는 피크 전류(I_p)를 사용하세요. 저항 값 R = (V_CC- V_F) / I_p입니다. 저항의 전력 정격이 펄스 전력에 충분한지 확인하세요.

8. 작동 원리 소개

이 장치는 반도체 p-n 접합에서의 전계 발광 원리로 작동합니다. 다이오드의 문턱값을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 활성 영역(AlInGaP 층)에서 전자와 정공이 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 따라서 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 매트릭스 배열은 여러 개별 LED 칩을 제작하고 그들의 애노드와 캐소드를 격자 패턴으로 연결하여 외부 전자 장치를 통해 각 교차점(점)을 제어할 수 있도록 함으로써 달성됩니다.

9. 패키징 및 주문 정보

데이터시트는 부품 번호를 LTP-2557JD로 지정합니다. "JD" 접미사는 광도 또는 기타 매개변수에 대한 특정 빈 지정을 나타낼 수 있습니다. 정확한 주문을 위해서는 제조업체 시스템의 전체 부품 번호를 사용해야 합니다. 이러한 구성 요소에 대한 표준 패키징은 일반적으로 자동 조립용 테이프 및 릴 또는 수동 프로토타이핑용 트레이/백입니다.