LTP-2857JD LED 디스플레이 데이터시트 - 2.0인치 (50.8mm) 높이 - AlInGaP 적색 - 5x7 도트 매트릭스 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTP-2857JD는 5x7 도트 매트릭스 구성을 기반으로 하는 단일 숫자, 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 가시적인 문자와 기호를 생성하는 것으로, 컴팩트한 폼 팩터에서 명확하고 가독성 높은 정보 표시가 필요한 응용 분야에 적합합니다. 핵심 기술은 고효율 적색 광 출력을 생성하는 것으로 알려진 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 재료를 발광 다이오드에 사용합니다.

이 장치는 흰색 도트가 있는 회색 전면판을 특징으로 하여 점등된 적색 LED에 대한 높은 대비 배경을 제공하여 가독성을 향상시킵니다. 주요 설계 측면은 적층 가능성으로, 상당한 간격 없이 여러 유닛을 수평으로 나란히 배치하여 다중 문자 디스플레이를 형성할 수 있어 단어나 긴 숫자열 생성이 용이합니다.

2. 기술 사양 상세 분석

2.1 광학적 특성

광학 성능은 디스플레이 기능의 핵심입니다. 이 장치는 불투명한 GaAs 기판 위에 성장된 AlInGaP LED 칩을 사용합니다. 특정 테스트 조건(1/16 듀티 사이클에서 피크 전류(Ip) 32mA)에서 구동될 때 도트당 일반적인 평균 광도(Iv)는 1300에서 3000 마이크로칸델라(µcd) 범위입니다. 이 측정은 CIE 명시야 눈 반응 곡선을 근사하는 필터를 사용하여 값이 인간의 시각적 인지와 상관관계가 있도록 합니다.

색상 특성은 특정 파장으로 정의됩니다. 피크 방출 파장(λp)은 일반적으로 656 나노미터(nm)인 반면, 주 파장(λd)은 640 nm로 인지되는 적색을 정의합니다. 스펙트럼 선 반폭(Δλ)은 22 nm로, 방출 광대역의 스펙트럼 순도 또는 좁음을 나타냅니다.

2.2 전기적 특성

전기적 매개변수는 디스플레이의 동작 경계와 조건을 정의합니다. 순방향 전류(If) 20mA가 인가될 때 단일 LED 도트의 순방향 전압(Vf)은 일반적으로 2.1~2.6 볼트 사이에 있습니다. 역전압(Vr) 5V가 인가될 때 역전류(Ir)는 최대 100 마이크로암페어(µA)로 지정되어 오프 상태에서의 누설을 나타냅니다.

전류 처리 능력이 중요합니다. 절대 최대 정격은 도트당 평균 전력 소산을 33 밀리와트(mW)로 지정합니다. 도트당 피크 순방향 전류는 90mA를 초과해서는 안 됩니다. 도트당 평균 순방향 전류는 25°C에서 13mA로 정격되며, 디레이팅 계수는 0.17 mA/°C입니다. 이는 과열을 방지하고 수명을 보장하기 위해 주변 온도가 25°C 이상 상승함에 따라 허용되는 연속 전류가 감소함을 의미합니다.

2.3 열 및 환경 정격

이 장치는 다양한 조건에서 견고한 동작을 위해 설계되었습니다. 동작 온도 범위는 -35°C에서 +85°C로, 추운 환경과 중간 정도의 더운 환경 모두에 배치할 수 있습니다. 저장 온도 범위는 동일합니다. 조립을 위해 납땜 온도는 구성 요소의 착석 평면 아래 1.6mm(1/16인치) 지점에서 측정했을 때 최대 3초 동안 260°C를 초과해서는 안 됩니다. 이는 LED 칩이나 패키지 손상을 방지하기 위한 웨이브 또는 리플로우 납땜 공정에 대한 표준 지침입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가 광도에 따라 분류됨을 나타냅니다. 이는 측정된 광 출력(예: 1300-3000 µcd 범위)에 따라 유닛을 분류하는 빈닝 프로세스를 의미합니다. 빈닝은 배치 내 일관성을 보장하므로, 설계자는 어레이에서 여러 디스플레이를 사용할 때 예측 가능한 밝기 수준을 기대할 수 있습니다. 이 문서에서 파장이나 전압에 대해 명시적으로 상세히 설명하지는 않았지만, 이러한 분류는 광학적 및 전기적 특성이 밀접하게 일치하는 부품을 그룹화하기 위한 LED 제조에서 일반적입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 상세 설계에 필수적인 일반적인 전기/광학 특성 곡선을 참조합니다. 특정 그래프가 본문에 제공되지는 않았지만, 이러한 곡선에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선):전류와 전압 사이의 비선형 관계를 보여주며, 전류 제한 구동 회로 설계에 중요합니다.
• 광도 대 순방향 전류 (L-I 곡선):광 출력이 전류와 함께 어떻게 증가하는지 설명하여, 원하는 밝기와 효율을 위한 구동 전류 최적화에 도움을 줍니다.
• 광도 대 주변 온도:LED의 접합 온도가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여주며, 응용 분야에서의 열 관리에 매우 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:서로 다른 파장에 걸쳐 방출되는 빛의 상대적 강도를 보여주는 그래프로, 주 파장과 피크 파장을 확인합니다.

이러한 곡선을 통해 엔지니어는 비표준 조건에서의 성능을 예측하고 견고한 시스템을 설계할 수 있습니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

디스플레이의 매트릭스 높이는 2.0인치(50.80 mm)입니다. 패키지 치수 도면(본문에서 참조되지만 상세히 설명되지 않음)은 정확한 길이, 너비, 두께 및 리드 간격을 보여줍니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수 공차는 ±0.25 mm(0.01인치)입니다. 핀 연결 세부 사항은 14개의 핀을 5x7 매트릭스의 특정 애노드 열과 캐소드 행에 매핑하는 표로 제공됩니다. 이 핀아웃은 PCB 풋프린트와 멀티플렉싱 구동 회로 설계에 필수적입니다.

6. 내부 회로도 및 구동 방법

내부 회로도는 35개의 개별 LED(5열 x 7행) 배열을 보여줍니다. 각 LED의 애노드는 열 라인에 연결되고, 캐소드는 행 라인에 연결됩니다. 이 공통 매트릭스 아키텍처는 멀티플렉싱 구동이 필요합니다. 디스플레이는 지속적으로 점등되지 않습니다. 대신 컨트롤러는 행(또는 열)을 통해 빠르게 순환하며, 활성 행 캐소드에 대해 적절한 열 애노드를 활성화합니다. 테스트 조건에 언급된 1/16 듀티 사이클은 일반적인 멀티플렉싱 비율입니다. 가시적인 깜빡임을 피하고 균일한 밝기를 보장하기 위해 스캔 속도의 적절한 설계가 필요합니다.

7. 납땜 및 조립 지침

절대 최대 정격에 따라 납땜 공정을 주의 깊게 제어해야 합니다. 허용 가능한 최대 납땜 온도는 260°C이며, 리드에서의 노출 시간은 3초를 초과해서는 안 됩니다. 이는 LED 칩에 대한 열 충격을 방지하기 위한 것으로, 반도체 재료에 균열을 일으키거나 와이어 본드를 열화시켜 조기 고장을 초래할 수 있습니다. 리플로우 납땜 중 예열 단계를 사용하여 열 응력을 최소화하는 것이 좋습니다. LED는 정전기에 민감하므로 조립 중에는 항상 적절한 ESD(정전기 방전) 처리 절차를 따라야 합니다.

8. 응용 제안

8.1 일반적인 응용 시나리오

이 디스플레이는 단일의 가시성이 높은 문자나 기호가 필요한 응용 분야에 이상적입니다. 일반적인 용도는 다음과 같습니다:

• 상태 표시기용 산업용 제어 패널(예: 공정 단계 문자 표시).
• 단위 또는 채널 식별자를 표시하는 테스트 및 측정 장비.
• 간단한 상태 코드나 식별자가 필요한 소비자 가전 제품.
• 여러 유닛을 수평으로 적층하여 다중 문자 디스플레이를 위한 구성 요소로 사용.

8.2 설계 고려 사항

이 디스플레이를 사용한 설계에는 여러 가지 요소에 주의를 기울여야 합니다:

• 구동 회로:멀티플렉싱이 가능한 마이크로컨트롤러 또는 전용 LED 드라이버 IC가 필요합니다. 회로는 활성 스캔 시간 동안 충분한 전류(피크 정격까지)를 제공하고 LED를 보호하기 위한 전류 제한 저항 또는 정전류원을 포함해야 합니다.
• 전원 공급 장치:공급 전압은 LED의 순방향 전압과 구동 회로의 전압 강하를 극복할 수 있을 만큼 충분히 높아야 합니다. 적절한 전류 제한과 함께 5V 전압이 일반적으로 사용됩니다.
• 열 관리:디스플레이 자체는 과도한 열을 발생시키지 않을 수 있지만, 디레이팅 곡선을 준수해야 합니다. 높은 주변 온도에서는 평균 전류를 줄여야 합니다. 밀폐된 공간에서 디스플레이 주변에 좋은 공기 흐름을 보장하는 것이 좋습니다.
• 소프트웨어/펌웨어:컨트롤러는 문자 폰트 맵(명시된 대로 ASCII 또는 EBCDIC 호환)과 멀티플렉싱 스캔 루틴을 포함해야 합니다. 새로 고침 빈도는 인지 가능한 깜빡임을 방지하기 위해 충분히 높아야 합니다(일반적으로 >60 Hz).

9. 기술 비교 및 차별화

이 특정 디스플레이의 주요 차별화 요소는 데이터시트에 기반하여 AlInGaP 기술 사용과 2.0인치 높이입니다. 오래된 GaAsP 또는 GaP LED와 비교할 때, AlInGaP는 상당히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 입력 전류에 대해 더 밝은 출력을 제공합니다. 2.0인치 문자 높이는 시야 거리가 수 미터인 응용 분야에 적합하여, 더 작은 0.5인치 또는 1인치 디스플레이보다 더 나은 장거리 가독성을 제공합니다. 회색 전면/흰색 도트 설계는 전체 검정색이나 전체 녹색 패키지에 비해 대비를 향상시킵니다. 적층 가능성은 다중 숫자 설계를 위한 실용적인 기계적 특징입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q: 광도 테스트 조건에서 "1/16 듀티"는 무엇을 의미합니까?

A: 이는 측정 중 각 개별 LED 도트가 총 스캔 주기 시간의 1/16 동안만 전원이 공급됨을 의미합니다. 지정된 강도는 전체 주기에 걸친 평균값입니다. 실제 사용에서는 정격 밝기에 도달하기 위해 유사하거나 더 높은 유효 듀티 사이클을 달성하도록 멀티플렉싱 드라이버를 설계해야 합니다.

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

A: 기술적으로는 35개의 LED 각각에 자체 전류 제한 저항을 연결하여 전원 공급 장치에 연결함으로써 가능합니다. 그러나 이는 35개의 드라이버 채널이 필요하므로 부품 수와 전력 측면에서 매우 비효율적입니다. 멀티플렉싱은 표준이며 의도된 방법으로, 필요한 제어 핀 수를 크게 줄이고 설계를 단순화합니다.

Q: 핀 연결 테이블에 중복이 있는 것 같습니다(예: 핀 4와 11의 애노드 열 3). 이것은 오류입니까?

A> 이것은 오류가 아니라 내부 매트릭스 배선의 특징일 가능성이 높습니다. 특정 열 또는 행 라인이 패키지의 둘 이상의 핀으로 이끌어져 있음을 나타낼 수 있습니다. 이는 PCB에서 레이아웃 유연성을 제공하여 설계자가 연결에 가장 편리한 핀을 선택할 수 있게 합니다. 연결을 확인하려면 항상 내부 회로도를 참조하십시오.

Q: 드라이버에 적절한 전류 제한 저항을 어떻게 계산합니까?

A> 공급 전압(Vs), LED 순방향 전압(Vf, 안전을 위해 최대 2.6V 사용), 원하는 순방향 전류(If, 작동 온도에서 평균 정격 13mA를 초과하지 않음)를 알아야 합니다. 저항 값 R = (Vs - Vf) / If 입니다. 멀티플렉싱 설정에서 활성 스캔 시간 동안의 피크 전류는 평균 전류보다 높을 것임을 기억하십시오. 피크 전류가 90mA를 초과하지 않도록 하십시오.

11. 설계 및 사용 사례 예시

시나리오: 공장 작업장용 4자리 생산 카운터 구축.

4개의 LTP-2857JD 디스플레이가 PCB에 수평으로 적층됩니다. 저비용 8비트 마이크로컨트롤러가 컨트롤러로 사용됩니다. 마이크로컨트롤러에는 행(7핀)과 열(숫자당 5핀, 그러나 적층되어 있으므로 모든 숫자의 열 라인이 함께 연결되어 총 5개의 열 핀만 필요)을 직접 구동할 수 있는 충분한 I/O 핀이 있습니다. 마이크로컨트롤러는 다음을 수행하는 루틴을 실행합니다:

1. 7개의 행 라인을 스캔하여 한 번에 하나씩 활성화합니다.
2. 활성 행에 대해, 표시할 문자(예: 숫자)에 기반하여 4자리 각각에 대한 5개의 열 라인 상태를 설정합니다.
3. 이 스캔을 200 Hz 속도로 반복하여 깜빡임을 인지할 수 없게 합니다.
4. 카운트 값은 외부 센서 입력에 의해 증가됩니다.

전류 제한 저항은 각 열 라인과 직렬로 배치됩니다. 전원 공급 장치는 5V입니다. LED 도트당 평균 전류는 안전 마진을 제공하고 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해 13mA 정격 아래인 10mA 미만으로 유지됩니다.

12. 동작 원리 소개

기본 원리는 반도체 p-n 접합에서의 전계발광입니다. 다이오드의 문턱값을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역(AlInGaP 층)에서 재결합합니다. 이 재결합은 광자(빛 입자) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다—이 경우 적색입니다. 5x7 매트릭스는 35개의 이러한 미세한 p-n 접합을 정밀한 격자 패턴으로 배치하여 형성됩니다. 회색 전면판은 확산기 및 대비 향상제 역할을 하며, 흰색 도트는 점등될 때 보이는 세그먼트를 정의합니다.

13. 기술 동향 및 배경

LTP-2857JD와 같은 디스플레이는 문자 기반 정보 표시를 위한 성숙하고 신뢰할 수 있는 기술을 나타냅니다. 현대적인 그래픽 OLED 또는 TFT LCD는 임의의 그래픽을 표시하는 데 훨씬 더 큰 유연성을 제공하지만, 5x7 및 유사한 도트 매트릭스 LED 디스플레이는 특정 틈새 시장에서 장점을 유지합니다: 극한 환경 견고성(넓은 온도 범위), 햇빛 가독성을 위한 매우 높은 밝기, 간단한 인터페이스, 백라이트 고장 없이 긴 작동 수명. 이 장치에서 볼 수 있듯이, 오래된 LED 재료에서 AlInGaP로의 전환은 효율성과 밝기를 향상시킨 주요 동향이었습니다. 현재 동향은 드라이버 전자 장치를 디스플레이 모듈과 더 밀접하게 통합하거나 다른 색상을 위한 InGaN과 같은 더 효율적인 재료를 탐색하는 것을 포함할 수 있지만, 기본적인 멀티플렉싱 매트릭스 아키텍처는 많은 산업 및 계측 응용 분야에 대해 검증되고 효과적인 솔루션으로 남아 있습니다.