LTP-1557AKD LED 도트 매트릭스 디스플레이 데이터시트 - 1.2인치(30.42mm) 높이 - 하이퍼 레드(650nm) - 도트당 40mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTP-1557AKD는 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 하이퍼 레드 발광 다이오드(LED)의 5x7 도트 매트릭스로 구성된 단일 숫자, 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 이 구성은 ASCII 및 EBCDIC 문자 세트를 표시하는 표준 방식으로, 명확한 단일 문자 판독이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 이 장치는 흰색 도트가 있는 회색 전면을 특징으로 하여 가독성을 향상시키기 위한 대비를 높입니다. 그 핵심 설계 원리는 공통 캐소드 열과 공통 애노드 행 매트릭스 아키텍처를 기반으로 하여, 개별 LED를 제어하는 데 필요한 I/O 핀 수를 줄이면서 효율적인 멀티플렉싱을 가능하게 합니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 디스플레이의 주요 장점은 고체 상태 신뢰성, 단일 평면 설계로 인한 넓은 시야각, 그리고 낮은 전력 요구 사항을 포함합니다. 1.2인치(30.42mm)의 문자 높이는 우수한 가시성을 제공합니다. 휘도 강도에 따라 분류되어 밝기 빈닝이 가능합니다. 이 장치는 수평으로 쌓을 수 있어 다중 문자 디스플레이를 생성할 수 있습니다. 주요 타겟 시장은 산업용 제어 패널, 계측기, 테스트 장비, 판매 시점 단말기 및 단순하고 신뢰할 수 있으며 저전력 문자 디스플레이가 필요한 기타 임베디드 시스템을 포함합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이는 연속 작동을 위한 것이 아닙니다.

• 도트당 평균 전력 소산:40 mW. 이는 각 개별 LED 칩에 대한 연속 열 부하를 제한합니다.
• 도트당 피크 순방향 전류:90 mA. 이는 1/10 듀티 사이클과 0.1ms 펄스 폭을 가진 펄스 조건에서만 허용되며, 멀티플렉싱 방식에서 더 높은 순간 밝기를 달성하는 데 사용됩니다.
• 도트당 평균 순방향 전류:기본 정격은 25°C에서 15 mA입니다. 이 정격은 주변 온도(Ta)가 25°C 이상으로 증가함에 따라 0.2 mA/°C로 선형적으로 감소하며, 이는 열 관리에 있어 중요한 고려 사항입니다.
• 도트당 역방향 전압:5 V. 이를 초과하면 LED의 PN 접합이 파괴될 수 있습니다.
• 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C.
• 솔더링 온도:패키지 장착 평면 아래 1.6mm(1/16인치)에서 측정 시 최대 260°C, 최대 3초 동안 유지.

2.2 전기 및 광학 특성

이 파라미터들은 주변 온도(Ta) 25°C에서 측정되며, 장치의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 평균 휘도 강도(I_V):800 µcd(최소) ~ 2600 µcd(일반) 범위입니다. I_p=32mA 및 1/16 듀티 사이클의 펄스 조건에서 측정됩니다. 넓은 범위는 휘도 강도 분류(빈닝)의 효과를 나타냅니다.
• 피크 방출 파장(λ_p):650 nm(일반). 이는 방출되는 빛의 주 색상을 하이퍼 레드로 정의합니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):20 nm(일반). 이는 방출되는 빨간색 빛의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 나타냅니다.
• 주 파장(λ_d):639 nm(일반). 이는 인간의 눈이 인지하는 파장으로, 피크 파장과 약간 다릅니다.
• 순방향 전압(V_F) 임의의 도트:
  • I_F=20mA에서 2.1V ~ 2.6V(일반 범위).
  • I_F=80mA(펄스)에서 2.3V ~ 2.8V(일반 범위). LED의 양의 온도 계수와 동적 저항을 보여줍니다.
• 역방향 전류(I_R) 임의의 도트:V_R=5V에서 최대 100 µA.
• 휘도 강도 매칭 비율(I_V-m):최대 2:1. 이는 동일한 구동 조건에서 배열 내 가장 밝은 LED와 가장 어두운 LED 사이의 최대 허용 비율을 지정하여 균일한 외관을 보장합니다.

측정 참고:휘도 강도는 CIE 명시적 눈 반응 곡선에 근사하는 센서와 필터 조합으로 측정되어, 값이 인간의 시각적 인지와 상관관계를 가지도록 보장합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "휘도 강도에 대해 분류됨"이라고 명시합니다. 이는 중요한 빈닝 파라미터입니다.

• 휘도 강도 빈닝:800-2600 µcd의 일반적인 I_V범위는 여러 강도 빈이 있음을 시사합니다. 설계자는 응용 분야의 밝기 요구 사항에 따라 적절한 빈을 선택하고, 여러 디스플레이를 사용할 때 일관성을 보장해야 합니다.
• 파장 일관성:파장에 대해 명시적으로 빈닝되지는 않았지만, λ_p(650nm)와 λ_d(639nm)에 대한 엄격한 일반 사양은 우수한 제조 공정 제어를 나타내며, 이는 장치 간 일관된 빨간색을 보장합니다.
• 순방향 전압:지정된 V_F범위(예: 2.1-2.6V)는 편차를 의미합니다. 많은 디스플레이를 사용하거나 엄격한 전력 요구 사항이 있는 설계의 경우, 제조업체에 전압 빈닝 옵션을 문의해야 할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기/광학 특성 곡선"을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 제공되지 않지만, 이러한 장치에 대한 표준 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압(I-V 곡선):지수 관계를 보여주며, 전류 제한 회로 설계에 중요합니다. 곡선은 온도에 따라 이동합니다.
• 상대 휘도 강도 대 순방향 전류:매우 높은 전류에서 효율 저하가 발생하기 전에, 정상 작동 범위에서 빛 출력이 전류에 대해 상대적으로 선형적임을 보여줍니다.
• 상대 휘도 강도 대 주변 온도:접합 온도가 상승함에 따라 빛 출력이 감소함을 보여주며, 특히 더 높은 평균 전류로 구동할 때 열 관리의 중요성을 강조합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 플롯으로, 약 20nm의 반폭을 가진 650nm를 중심으로 하여 하이퍼 레드 색상을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

이 장치는 도면에 제공된 특정 물리적 치수를 가집니다(본문에서 참조되지만 상세히 설명되지는 않음). 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수는 표준 공차 ±0.25 mm를 가진 밀리미터 단위입니다. 이는 전체 높이, 너비, 깊이, 리드 간격 및 회색 전면 내 도트 매트릭스 위치를 포함합니다.

5.2 핀 연결 및 내부 회로

이 장치는 14핀 구성을 사용합니다. 내부 회로도는 표준 5x7 매트릭스를 보여주며, 여기서:
- 열(1-5)은 공통 캐소드 그룹입니다.
- 행(1-7)은 공통 애노드 그룹입니다.
특정 도트(예: 행 3, 열 2)를 점등하려면, 해당 행 애노드를 하이(전류 제한 포함)로 구동하면서 해당 열 캐소드를 로우로 풀다운해야 합니다. 핀아웃 테이블은 올바른 PCB 레이아웃과 구동 회로 설계에 필수적입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

핵심 조립 사양은 솔더링 프로파일입니다.

• 리플로우 솔더링:패키지 본체(장착 평면 아래 1.6mm)에서 허용 가능한 최대 온도는 260°C이며, 이 피크 온도는 3초를 초과하여 유지되어서는 안 됩니다. 표준 무연(SnAgCu) 리플로우 프로파일은 LED 칩, 내부 와이어 본딩 또는 플라스틱 패키지 손상을 방지하기 위해 이 한계 내에 머물도록 신중하게 제어되어야 합니다.
• 핸드 솔더링:필요한 경우, 온도 제어 납땜 인두를 사용하여 빠르게 수행해야 하며, 구성 요소 리드에 장시간 직접 열을 가하는 대신 PCB 패드에 열을 가해야 합니다.
• 세척:LED 패키지 재료와 호환되는 세척제만 사용하십시오.
• 저장 조건:습기 흡수 및 정전기 방전 손상을 방지하기 위해 지정된 -35°C ~ +85°C 온도 범위 내의 건조한 정전기 방지 환경에 보관하십시오.

7. 응용 제안

7.1 일반적인 응용 시나리오

• 산업용 판독 장치:기계의 상태 표시기, 오류 코드 또는 단일 값 디스플레이.
• 테스트 및 측정 장비:단위(V, A, Hz), 채널 번호 또는 간단한 코드 표시.
• 소비자 가전:시계 디스플레이, 가전 제품 상태 표시기(오늘날에는 덜 일반적).
• 프로토타이핑 및 교육:마이크로컨트롤러 인터페이싱 및 멀티플렉싱 기술 학습에 탁월합니다.

7.2 설계 고려 사항

• 구동 회로:12개의 라인(5열 + 7행)을 멀티플렉싱할 수 있는 마이크로컨트롤러 또는 전용 구동 IC가 필요합니다. 필요한 전류를 처리하기 위해 트랜지스터 또는 통합 싱크/소스 드라이버를 사용하십시오.
• 전류 제한:모든 행 또는 열 라인에 필수적입니다. 원하는 평균 전류(예: 도트당 10-15mA), 공급 전압 및 LED 순방향 전압을 기반으로 저항 값을 계산하십시오. 전류는 멀티플렉싱 프레임에서 여러 LED에 걸쳐 공유된다는 점을 기억하십시오.
• 새로 고침 속도:멀티플렉싱 스캔 속도는 가시적인 깜빡임을 피하기 위해 충분히 높아야 합니다(일반적으로 >100Hz). 사양에 언급된 1/16 듀티 사이클은 16단계 멀티플렉싱 방식이 적합함을 의미합니다.
• 열 관리:최대 평균 전류 근처에서 또는 높은 주변 온도에서 작동할 때 적절한 환기를 보장하십시오. I_F에 대한 0.2 mA/°C의 감액은 신뢰성에 중요합니다.
• 시야각:넓은 시야각은 유리하지만, 사용자에 대한 장착 방향을 고려하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

이전 GaAsP 또는 GaP 적색 LED 매트릭스와 비교하여, LTP-1557AKD의 AlInGaP 기술은 훨씬 더 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 전류에서 더 밝은 디스플레이 또는 동일한 밝기에서 더 낮은 전력 소비를 가능하게 합니다. 하이퍼 레드(650nm) 파장은 표준 레드보다 더 생생하고 뚜렷합니다. 현대적인 그래픽 OLED 또는 LCD와 비교하여, 이 장치는 훨씬 더 간단하고 견고하며 비용이 낮고 더 넓은 온도 범위에서 작동하지만, 사전 정의된 5x7 문자로 제한됩니다. 그 틈새 시장은 문자 디스플레이에 극도의 신뢰성, 단순성 및 저비용을 요구하는 응용 분야에 있습니다.

9. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

• Q: 각 도트에 일정한 DC 전류로 이 디스플레이를 구동할 수 있습니까?
  A: 기술적으로는 가능하지만, 35개의 독립적인 드라이버가 필요하여 비효율적입니다. 멀티플렉싱은 X-Y 선택 아키텍처를 사용하는 표준 및 의도된 방법입니다.
• Q: 피크 전류(90mA)가 평균 전류(15mA)보다 훨씬 높은 이유는 무엇입니까?
  A: 멀티플렉싱에서 각 LED는 시간의 일부(듀티 사이클) 동안만 전원이 공급됩니다. 15mA DC에 해당하는 인지된 평균 밝기를 달성하기 위해, 활성 시간 슬롯 동안 더 높은 펄스 전류가 사용됩니다. 90mA 정격은 LED가 이러한 짧은 펄스를 처리할 수 있도록 보장합니다.
• Q: "휘도 강도 매칭 비율 2:1"이 내 설계에 무엇을 의미합니까?
  A: 이는 동일한 구동 조건에서 배열 내 가장 어두운 도트가 가장 밝은 도트의 절반 정도 밝을 수 있음을 의미합니다. 균일하게 보이는 문자를 위해, 더 엄격한 빈에서 장치를 선택하거나 드라이버가 개별 도트 제어를 허용하는 경우 소프트웨어 밝기 보상을 구현해야 할 수 있습니다.
• Q: I/O 핀이 더 적은 마이크로컨트롤러에 이 14핀 장치를 어떻게 인터페이스합니까?
  A> 외부 시프트 레지스터(74HC595와 같은), I/O 확장기 또는 멀티플렉싱을 지원하는 전용 LED 드라이버 IC를 사용해야 합니다. 5x7 매트릭스를 완전히 제어하기 위해 필요한 제어 라인 수를 12개 미만으로 줄일 수는 없습니다.

10. 실용 설계 사례 연구

시나리오:주변 온도 최대 70°C에서 작동하는 산업용 오븐 컨트롤러를 위한 단일 숫자 온도 판독 장치 설계.

• 밝기:잠재적으로 밝은 환경에서 가시성을 보장하기 위해 상위 범위(예: 2000+ µcd)의 휘도 강도 빈을 선택하십시오.
• 구동 전류:감액된 평균 전류를 결정하십시오. Ta=70°C에서 감액은 (70-25)°C * 0.2 mA/°C = 9 mA입니다. 따라서 도트당 최대 안전 연속 평균 전류는 15 mA - 9 mA = 6 mA입니다. 설계는 필요한 밝기를 달성하면서 도트당평균전류를 6mA 이하로 유지하기 위해 1/16 듀티 사이클 내에서 펄스 전류를 사용해야 합니다.
• 회로:멀티플렉싱 신호를 생성하기 위해 마이크로컨트롤러를 사용하십시오. 열 전류를 싱크하기 위해 로우 사이드 N채널 MOSFET을 사용하고, 행 전류를 소스하기 위해 하이 사이드 P채널 MOSFET 또는 드라이버 IC를 사용하십시오. 공급 전압(예: 5V), 펄스 전류에서의 LED V_F및 효과적인 평균 밝기를 산출하는 데 필요한 원하는 펄스 전류 값을 기반으로 전류 제한 저항을 계산하십시오.
• 레이아웃:디스플레이를 PCB의 다른 발열 구성 요소에서 멀리 배치하십시오. 조립 중 솔더 리플로우 프로파일이 260°C, 3초 한계를 엄격히 준수하도록 보장하십시오.

11. 동작 원리

이 장치는 반도체 PN 접합에서의 전계 발광 원리에 따라 작동합니다. 개별 LED 셀(애노드 행 하이, 캐소드 열 로우)에 걸쳐 다이오드의 턴온 전압(~2.1V)을 초과하는 순방향 바이어스 전압이 가해지면, 활성 AlInGaP 영역에서 전자와 정공이 재결합하여 650 nm(빨간색 빛)를 중심으로 하는 파장을 가진 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 5x7 매트릭스 배열과 공통 애노드/캐소드 아키텍처는 적절한 행과 열 라인을 선택하여 35개의 도트 중 어느 하나를 개별적으로 주소 지정할 수 있게 하여, 멀티플렉싱을 통해 문자 형성을 가능하게 합니다.

12. 기술 동향

LTP-1557AKD와 같은 개별 LED 도트 매트릭스 디스플레이는 특정 내구성 및 비용 민감한 응용 분야에서 여전히 관련성이 있지만, 더 넓은 동향은 통합 및 고급 기술을 향하고 있습니다. 내장 컨트롤러가 있는 통합 문자 LCD 및 OLED 모듈은 더 복잡한 디스플레이를 위한 표준이 되었습니다. 여전히 LED가 필요한 응용 분야의 경우, 표면 실장 장치(SMD) LED 어레이 및 고밀도, 다중 색상, 주소 지정 가능 RGB LED 매트릭스(예: WS2812B 유형 LED 사용)는 그 유연성과 사용 편의성으로 인해 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 그러나 기존의 스루홀 도트 매트릭스 LED의 단순성, 높은 신뢰성, 넓은 온도 범위 및 뚜렷하고 밝은 단일 색상 출력은 새로운 기술이 모든 요구 사항을 충족하지 못할 수 있는 산업, 자동차 및 가혹한 환경 응용 분야에서의 지속적인 사용을 보장합니다.