LTP-2157AKY-01 LED 디스플레이 데이터시트 - 2.0인치 (50.8mm) 매트릭스 높이 - 앰버 옐로우 - 5x7 도트 어레이 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTP-2157AKY-01은 2.0인치(50.8mm) 매트릭스 높이의 5x7 도트 매트릭스 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 숫자 또는 제한된 영숫자 출력이 필요한 애플리케이션을 위해 선명하고 고대비의 문자 표현을 제공하도록 설계되었습니다. 본 장치는 고효율과 우수한 밝기로 알려진 GaAs 기판 위에 성장된 첨단 AS-AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) LED 칩을 사용합니다. 디스플레이는 검은색 전면에 흰색 도트를 특징으로 하여 다양한 조명 조건에서 대비와 가독성을 향상시킵니다. 주된 적용 분야는 소형, 신뢰성 높고 저전력 디스플레이 솔루션이 필요한 산업용 계측기, 소비자 가전 및 기타 장치입니다.

1.1 핵심 장점

• 고휘도 및 고대비:AlInGaP 기술과 검은색 전면/흰색 도트 설계가 결합되어 탁월한 가시성을 제공합니다.
• 저전력 요구사항:효율적인 작동을 위해 설계되어 배터리 구동 또는 에너지 절감형 애플리케이션에 적합합니다.
• 고체 상태 신뢰성:LED는 다른 디스플레이 기술에 비해 긴 작동 수명, 충격 저항성 및 일관된 성능을 제공합니다.
• 우수한 문자 외관:5x7 도트 매트릭스 형식이 명확하고 쉽게 인식 가능한 문자를 제공합니다.
• X-Y 선택 아키텍처:매트릭스는 행(애노드)과 열(캐소드) 구성으로 구성되어 드라이버 핀 수를 줄이면서 효율적인 멀티플렉싱과 제어를 가능하게 합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 전기적 및 광학적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다. 이러한 값을 이해하는 것은 적절한 회로 설계와 장기적인 신뢰성 보장에 매우 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계를 벗어난 작동은 권장되지 않습니다.

• 도트당 평균 전력 소산:35 mW. 이 한계는 열 관리에 매우 중요합니다. 이를 초과하면 과열, 발광 출력 감소 및 LED 칩의 가속화된 열화를 초래할 수 있습니다.
• 도트당 피크 순방향 전류:60 mA (1 kHz, 25% 듀티 사이클). 이 정격은 펄스 작동을 위한 것입니다. 이러한 조건에서의 평균 전류는 15 mA (60 mA * 0.25)이며, 이는 여전히 평균 전류 정격보다 낮아야 합니다.
• 도트당 평균 순방향 전류:기본 정격은 25°C에서 13 mA입니다. 중요한 것은, 이 값은 0.17 mA/°C로 감액됩니다. 예를 들어, 주변 온도(Ta)가 85°C일 때 허용 가능한 최대 평균 전류는 다음과 같습니다: 13 mA - [0.17 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 13 mA - 10.2 mA =2.8 mA. 이 강력한 감액은 고온 환경에서 신중한 열 설계의 필요성을 강조합니다.
• 도트당 역방향 전압:5 V. 이보다 큰 역바이어스 전압을 가하면 접합 파괴를 일으킬 수 있습니다.
• 작동 및 저장 온도:-35°C ~ +85°C. 본 장치는 산업용 온도 범위로 정격되어 있습니다.
• 납땜 조건:260°C에서 3초, 납땜 인두 팁이 장착 평면 아래 최소 1/16인치(약 1.6mm) 위치. 이는 과도한 열이 리드를 따라 올라가 내부 LED 칩을 손상시키는 것을 방지합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성 (Ta = 25°C)

이는 지정된 테스트 조건에서의 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 도트당 평균 발광 강도(I_V):1650 (최소), 3600 (일반) µcd. 피크 전류(I_p) 32 mA, 1/16 듀티 사이클로 테스트되었습니다. 실제 평균 전류는 2 mA입니다. 넓은 범위는 밝기에 대한 포텐셜 빈닝을 나타냅니다.
• 피크 방출 파장(λ_p):595 nm (일반). 이는 스펙트럼 출력이 최대가 되는 파장을 정의하며, 가시 스펙트럼의 앰버-옐로우 영역에 위치시킵니다.
• 주 파장(λ_d):592 nm (일반). 이는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로, 피크 파장과 매우 유사합니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):15 nm (일반). 이는 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 더 좁은 폭은 더 포화되고 순수한 색상을 의미합니다.
• 세그먼트당 순방향 전압(V_F):
  • 2.05V (최소), 2.6V (일반) I_F= 20 mA.
  • 2.3V (최소), 2.8V (일반) I_F= 80 mA. 전류 증가에 따른 전압 상승은 다이오드의 직렬 저항 때문입니다.
• 역방향 전류(I_R):100 µA (최대) V_R= 5V. 낮은 역방향 전류가 바람직합니다.
• 발광 강도 매칭 비율(I_V-m):2:1 (최대). 이는 어레이 내 가장 밝은 도트와 가장 어두운 도트 사이의 최대 허용 비율을 지정하여 균일한 외관을 보장합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

제공된 데이터시트가 공식적인 상업적 빈닝 구조를 상세히 설명하지는 않지만, 지정된 파라미터 범위는 내재된 변동성을 암시합니다. 설계자는 단위 간 또는 생산 로트 간에 다음과 같은 잠재적 변동 사항을 인지해야 합니다:

• 파장/색상 빈:일반적인 주 파장은 592 nm입니다. 단위는 이 값 주변에서 약간씩 변동할 수 있으며, 이는 앰버-옐로우의 정확한 색조에 영향을 미칩니다.
• 발광 강도(밝기) 빈:발광 강도는 최소 1650 µcd, 일반값 3600 µcd입니다. 이 넓은 분포는 엄격한 밝기 매칭이 필요한 애플리케이션의 경우, 조립 단계에서의 선택 또는 빈닝이 필요할 수 있음을 시사합니다.
• 순방향 전압 빈:순방향 전압 범위(20mA에서 2.05V ~ 2.6V)는 변동을 나타냅니다. 이는 더 높은 V_F dots.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 일반적인 특성 곡선을 참조합니다. 이 그래프들은 제공된 텍스트에는 표시되지 않았지만, 비표준 조건에서의 장치 동작을 이해하는 데 필수적입니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선은 다이오드의 일반적인 지수 관계를 보여줄 것입니다. 지정된 V_F20mA와 80mA에서의 점은 두 개의 데이터 포인트를 제공합니다. 이 곡선은 주어진 전류에 필요한 구동 전압을 결정하고 전력 소산(V_F* I_F)을 계산하는 데 도움이 됩니다.

4.2 발광 강도 대 순방향 전류

이 그래프는 광 출력이 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여줍니다. LED의 경우, 관계는 일반적으로 일정 범위에서 선형이지만, 매우 높은 전류에서는 열적 및 효율 저하로 인해 포화됩니다. 일반 전류(32mA 피크, 1/16 듀티 사양에서 유도됨) 근처에서 작동하면 최적의 효율과 수명을 보장합니다.

4.3 발광 강도 대 주변 온도

LED 광 출력은 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이 특성은 강력한 전류 감액(0.17 mA/°C)과 결합되어 일관된 밝기와 신뢰성을 유지하기 위해 장치의 작동 온도를 관리하는 것이 매우 중요함을 강조합니다.

4.4 스펙트럼 분포

상대 강도 대 파장의 그래프는 일반적인 반폭 15 nm로 595 nm 근처에서 피크를 보여주며, 앰버-옐로우 색상 점을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

디스플레이 모듈은 특정 물리적 치수를 가집니다(원본 데이터시트의 다이어그램에 제공됨). 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수는 표준 공차 ±0.25 mm의 밀리미터 단위입니다. 설계자는 제품 외관과 PCB 레이아웃에 이 치수를 반드시 통합해야 합니다.

5.2 핀 연결 및 극성 식별

장치는 14핀 구성을 가지고 있습니다. 핀아웃은 다음과 같습니다: 1. 애노드 행 5 2. 애노드 행 7 3. 캐소드 열 2 4. 캐소드 열 3 5. 애노드 행 4 6. 캐소드 열 5 7. 애노드 행 6 8. 애노드 행 3 9. 애노드 행 1 10. 캐소드 열 4 11. 캐소드 열 3 (참고: 핀 4도 캐소드 열 3입니다; 이는 원본 텍스트의 오타일 가능성이 높습니다. 핀 11은 아마도 캐소드 열 6 또는 다른 열일 것입니다. 명확히 하기 위해 내부 회로도를 참조해야 합니다.) 12. 애노드 행 4 (핀 5와 중복; 문서 오류일 가능성 높음) 13. 캐소드 열 1 14. 애노드 행 2

중요 참고사항:제공된 핀 목록에는 명백한 중복이 포함되어 있습니다(열 3에 대한 핀 4 & 11, 행 4에 대한 핀 5 & 12). 데이터시트에서 참조하는내부 회로도가 올바른 핀-세그먼트 매핑을 위한 권위 있는 출처이며 설계에 반드시 사용되어야 합니다. 디스플레이는 "캐소드 열" 및 "애노드 행" 설명에 따라 공통 캐소드 그룹 구성을 사용합니다.

5.3 내부 회로도

회로도는 35개 LED(5열 x 7행)의 전기적 상호 연결을 보여줍니다. 각 LED의 애노드는 행 라인에 연결되고, 캐소드는 열 라인에 연결됩니다. 특정 도트를 점등하려면 해당 행 라인을 하이(애노드)로 구동하고, 열 라인을 로우(캐소드)로 구동해야 합니다. 이 매트릭스 구조는 단 12개의 라인(5행 + 7열)으로 35개의 도트를 제어할 수 있게 하여 효율적인 멀티플렉싱을 가능하게 합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

• 리플로우 납땜:지정된 조건을 따르십시오: 260°C에서 3초. 열 충격을 피하기 위해 제어된 열 프로파일을 사용하십시오.
• 핸드 납땜:필요한 경우, 온도 제어 납땜 인두를 사용하십시오. 패키지 본체가 아닌 핀에 열을 가하고, 열이 디스플레이로 흡수되는 것을 방지하기 위해 접촉 시간을 제한하십시오.
• 세척:디스플레이 재료(아마 에폭시와 플라스틱)와 호환되는 적절한 용매를 사용하십시오. 내부 결합을 손상시킬 수 있는 초음파 세척은 피하십시오.
• 저장 조건:지정된 온도 범위(-35°C ~ +85°C) 내의 건조하고 정전기 방지 환경에 보관하십시오.

7. 애플리케이션 제안

7.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 산업용 패널 미터:전압, 전류, 온도, 압력 등의 숫자 값 표시.
• 테스트 및 측정 장비:멀티미터, 오실로스코프(설정 또는 기본 판독값용), 신호 발생기의 판독값.
• 소비자 가전:타이머, 저울, 오디오 장비 디스플레이.
• 의료 기기:신뢰성이 핵심인 모니터 또는 진단 도구의 간단한 숫자 판독값.
• 소매 장비:가격 표시, 기본 거래 단말기.

7.2 설계 고려사항

• 드라이버 회로:충분한 GPIO 핀을 가진 마이크로컨트롤러 또는 멀티플렉싱을 지원하는 전용 LED 드라이버 IC가 필요합니다. 드라이버는 애노드 행에 대한 전류 소싱과 캐소드 열에 대한 전류 싱킹이 가능해야 합니다. 순방향 전류를 설정하기 위해 각 행 또는 열 라인에 전류 제한 저항이 필수적입니다.
• 전류 계산:멀티플렉싱으로 인해 LED당 순간(피크) 전류는 원하는 평균 전류보다 높아집니다. N개의 멀티플렉싱된 행의 경우, 피크 전류는 원하는 평균 전류의 약 N배가 되어야 합니다. 이 피크 전류가 60 mA의 절대 최대 정격을 초과하지 않도록 해야 합니다.
• 열 관리:전류 감액 곡선을 준수하십시오. 높은 주변 온도에서는 구동 전류를 줄이거나 환기를 개선하십시오. 검은색 전면이 더 많은 주변 열을 흡수할 수 있습니다.
• 시야각:의도된 시청 위치를 고려하십시오. LED 도트 매트릭스 디스플레이는 종종 제한된 최적 시야각을 가집니다.
• ESD 보호:특히 디스플레이가 사용자가 접근 가능한 경우, 제어 라인에 표준 ESD 보호를 구현하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

동시대의 다른 디스플레이 기술(진공 형광 디스플레이(VFD) 또는 더 작은 LCD와 같은)과 비교하여, LTP-2157AKY-01은 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• VFD 대비:더 낮은 작동 전압, 필라멘트 또는 고전압 드라이버 불필요, 더 견고함, 더 긴 수명, 저온 환경에서 더 나은 성능.
• LCD 대비:훨씬 더 높은 밝기와 대비, 자체 발광(백라이트 불필요), 더 넓은 작동 온도 범위, 더 빠른 응답 시간. 대신 더 높은 전력 소비와 복잡한 그래픽 표시 능력의 제한이 있습니다.
• 표준 GaP 또는 GaAsP LED 대비:AlInGaP 기술의 사용은 훨씬 더 높은 발광 효율과 밝기를 제공하여 밝은 조명 조건에서 더 나은 가시성을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q1: 이 디스플레이를 도트당 일정한 20mA로 구동할 수 있나요?

A: 모든 도트를 동시에 정적 모드로 직접 구동할 수는 없습니다. 이는 평균 전력 소산 한계(35 mW/도트 * 35 도트 = 1.225W, 그리고 20mA * 2.6V = 52mW/도트)를 초과하기 때문입니다. 반드시 멀티플렉싱을 사용해야 합니다. 1/7 듀티 사이클 멀티플렉싱(한 번에 한 행씩 점등)에서 20mA 평균을 달성하기 위한 도트당 피크 전류는 약 140mA가 될 수 있으며, 이는 60mA 피크 정격을 초과합니다. 따라서 평균 및 피크 한계 모두를 준수하도록 멀티플렉싱 방식과 피크 전류를 신중하게 설계해야 합니다.

Q2: 목록에 중복된 핀 할당이 있는 이유는 무엇인가요?

A: 제공된 내용의 텍스트 핀 목록에는 문서 오류가 있을 가능성이 높습니다. 확정적인 참조는 원본 데이터시트의내부 회로도입니다. PCB 설계에는 항상 회로도를 사용하십시오.

Q3: 필요한 전류 제한 저항을 어떻게 계산하나요?

A: 일정 전압 공급(V_CC)의 경우, 옴의 법칙을 사용하십시오: R = (V_CC- V_F- V_CE(sat)) / I_F. 여기서 V_F는 LED 순방향 전압(안전을 위해 최대값 사용, 예: 2.8V), V_CE(sat)는 열 드라이버 트랜지스터의 포화 전압(사용되는 경우), I_F는 원하는 순방향 전류입니다. 멀티플렉싱 설계의 경우, I_F는피크 current.

Q4: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

A: 피크 파장(λ_p)은 최대 스펙트럼 방출의 물리적 지점입니다. 주 파장(λ_d)은 심리물리적 상관관계로, 인지된 색상과 일치하는 단일 파장을 나타냅니다. 단색 LED의 경우 이 둘은 종종 매우 가깝습니다.

10. 실용적인 설계 사례 연구

시나리오:최대 50°C 환경에서 5V 마이크로컨트롤러 시스템으로 구동되는 LTP-2157AKY-01을 사용한 간단한 디지털 전압계 판독값 설계.

1. 드라이버 선택:최소 12개의 여유 GPIO 핀이 있는 마이크로컨트롤러를 선택하거나, 더 작은 MCU와 직렬-병렬 시프트 레지스터 및 행/열 구동용 트랜지스터 어레이를 결합하십시오.
2. 전류 제한:50°C에서 도트당 최대 평균 전류 결정: 13 mA - [0.17 mA/°C * (50-25)] = 13 mA - 4.25 mA =8.75 mA.
3. 멀티플렉싱 방식:1:7 행 멀티플렉싱을 사용하십시오. 8.75 mA 평균을 달성하기 위해 활성 행 시간 동안의 피크 전류는 약 61.25 mA(8.75 * 7)가 되어야 합니다. 이는 60 mA 피크 정격을 약간 초과합니다. 따라서 목표 평균을 약 8.5 mA로 낮추어 59.5 mA의 피크를 얻으십시오.
4. 저항 계산:열 드라이버 V_CE(sat)0.2V, V_F(max)2.8V라고 가정합니다. 애노드를 구동하는 5V 공급의 경우: R = (5V - 2.8V - 0.2V) / 0.0595 A ≈ 33.6Ω. 표준 33Ω 저항을 사용하십시오. 전력 정격: P = I²* R = (0.0595)²* 33 ≈ 0.117W. 1/4W 저항으로 충분합니다.
5. 소프트웨어:타이머 인터럽트를 구현하여 7개의 행을 순환하고, 문자 폰트 맵을 기반으로 각 행에 대한 적절한 열 드라이버를 켜십시오.

11. 작동 원리

본 장치는 반도체 p-n 접합에서의 전계발광 원리에 따라 작동합니다. 개별 LED 셀(애노드 행 양극, 캐소드 열 음극)에 다이오드의 턴온 전압을 초과하는 순방향 바이어스 전압이 가해지면, 전자와 정공이 활성 AlInGaP 영역에서 재결합하여 재료의 밴드갭에 의해 결정된 파장(~592-595 nm, 앰버-옐로우)에서 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 5x7 매트릭스는 한 번에 하나의 행(애노드)을 선택적으로 활성화하고, 해당 행에서 점등되어야 하는 도트에 대한 열(캐소드)에 싱크 경로를 제공함으로써 어드레싱됩니다. 이 과정(멀티플렉싱)은 인간의 눈이 인지할 수 있는 것보다 빠르게 발생하여 모든 원하는 도트의 안정적인 이미지를 생성합니다.

12. 기술 동향

이 특정 제품이 성숙한 AlInGaP-on-GaAs 기술을 사용하지만, LED 디스플레이의 광범위한 분야는 크게 발전했습니다. 이 제품 범주와 관련된 현재 동향은 다음과 같습니다:

• 소형화:도트 매트릭스 디스플레이는 훨씬 더 작은 픽셀 피치와 패키지 크기로 제공됩니다.
• 풀컬러 RGB 매트릭스:현대 디스플레이는 종종 각 픽셀에 적색, 녹색, 청색 LED를 통합하여 풀컬러 그래픽을 가능하게 합니다.
• 통합 드라이버:새로운 모듈은 종종 드라이버 IC와 컨트롤러를 온보드에 포함하고 직렬 인터페이스(I2C, SPI)를 통해 통신하여 직접 GPIO 멀티플렉싱에 비해 호스트 시스템 설계를 크게 단순화합니다.
• 고효율 재료:AlInGaP에서 특정 색상에 대해 InGaN과 같은 더 효율적인 재료로의 전환, 그리고 내부 양자 효율 및 광 추출에 대한 지속적인 개선.
• 대체 기술:영숫자 디스플레이의 경우, OLED(유기 발광 다이오드) 기술은 잠재적으로 더 얇은 폼 팩터와 더 넓은 시야각으로 유사한 자체 발광 이점을 제공하지만, 역사적으로 다른 수명 및 비용 고려 사항이 있습니다.

LTP-2157AKY-01은 크기, 색상, 단순성 및 신뢰성의 특정 조합이 설계 요구 사항을 충족하는 애플리케이션을 위한 견고하고 검증된 솔루션을 나타냅니다.