LTP-2088AKD 8x8 도트 매트릭스 LED 디스플레이 데이터시트 - 2.3인치 높이 - AlInGaP 하이퍼 레드 - 2.6V 순방향 전압 - 40mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTP-2088AKD는 영숫자 및 기호 정보 표시를 위해 설계된 단일 평면 8x8 도트 매트릭스 LED 디스플레이 모듈입니다. 이 장치의 주요 기능은 전자 시스템에서 신뢰할 수 있고 저전력의 시각적 출력 인터페이스를 제공하는 것입니다. 이 장치의 핵심 장점은 성능과 효율성의 균형을 제공하는 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 하이퍼 레드 LED 칩을 사용한다는 점에 있습니다. 디스플레이는 대비와 가독성을 향상시키는 흰색 세그먼트가 있는 회색 면을 특징으로 합니다. 이 장치는 휘도 강도에 따라 분류되어 생산 배치 전반에 걸쳐 밝기의 일관성을 보장합니다. 장치는 수평으로 쌓을 수 있어 복잡한 인터페이싱 없이 더 넓은 다중 문자 디스플레이를 생성할 수 있습니다. USASCII 및 EBCDIC과 같은 표준 문자 코드와의 호환성은 간단한 텍스트 출력이 필요한 다양한 디지털 시스템에 통합하기에 다용도로 사용할 수 있게 합니다.

2. 기술 사양 심층 분석

2.1 광학 특성

광학 성능은 주변 온도(T_A) 25°C에서 정의됩니다. 주요 매개변수인 평균 휘도 강도(I_V)는 I_p=32mA 및 1/16 듀티 사이클의 테스트 조건에서 일반적으로 3500 µcd(마이크로칸델라)의 값을 가집니다. 지정된 최소값은 1650 µcd이며, 최대 제한은 나열되어 있지 않아 최소 밝기 임계값을 충족하는 데 중점을 둠을 나타냅니다. 이 장치는 I_p=20mA에서 측정된 650 nm의 피크 방출 파장(λ_d)과 639 nm의 주 파장(λ_F)으로 적색 스펙트럼을 방출합니다. 스펙트럼 순도는 20 nm의 스펙트럼 선 반폭(Δλ)으로 표시됩니다. 다중 도트 디스플레이에 대한 중요한 매개변수는 휘도 강도 매칭 비율(I_V-m)이며, 최대 2:1로 지정됩니다. 이는 동일한 작동 조건에서 어레이의 가장 밝은 도트가 가장 어두운 도트보다 두 배 이상 밝지 않음을 의미하여 균일한 외관을 보장합니다.

2.2 전기적 특성

전기적 매개변수도 T_A=25°C에서 지정됩니다. 단일 LED 도트에 대한 순방향 전압(V_F)은 I_F=20mA에서 일반적으로 2.6V이며, 더 높은 펄스 전류 I_F=80mA에서 최대 2.8V입니다. 최소 V_F는 20mA에서 2.1V입니다. 역전류(I_R)는 역전압(V_R) 5V가 인가될 때 최대 100 µA로 제한되어 우수한 다이오드 특성을 나타냅니다.

2.3 절대 최대 정격

이 정격은 영구적 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 도트당 평균 소비 전력은 40 mW를 초과해서는 안 됩니다. 도트당 피크 순방향 전류는 90 mA로 정격되어 있습니다. 도트당 평균 순방향 전류는 25°C에서 15 mA이며, 디레이팅 계수는 0.2 mA/°C입니다. 이는 허용 가능한 연속 전류가 주변 온도가 25°C 이상으로 상승함에 따라 감소함을 의미합니다. 도트당 최대 역전압은 5V입니다. 이 장치는 작동 온도 범위 -35°C ~ +85°C 및 동일한 저장 온도 범위로 정격되어 있습니다. 솔더링 능력은 웨이브 또는 리플로우 공정에 대해 지정됩니다: 장치는 패키지 착석 평면 아래 1/16인치(약 1.59 mm) 지점에서 260°C를 3초 동안 견딜 수 있습니다.

3. 기계적 및 패키지 정보

디스플레이는 매트릭스 높이가 2.3인치(58.42 mm)입니다. 패키지 치수는 모든 측정값이 밀리미터 단위인 상세 도면으로 제공됩니다. 이러한 치수의 제조 공차는 도면에 별도로 명시되지 않는 한 ±0.25 mm(또는 ±0.01인치)입니다. 이 수준의 정밀도는 패널 또는 외함에 기계적으로 장착하는 데 중요합니다.

4. 핀 연결 및 내부 회로

이 장치는 인터페이싱을 위해 16핀 구성을 사용합니다. 핀아웃은 X-Y 매트릭스 구동을 위해 설계되었습니다. 핀 1-4 및 9-12는 각각 열 1-4 및 8-5의 애노드입니다. 핀 5-8 및 13-16은 각각 행 5-8 및 4-1의 캐소드입니다. 이 특정 배열은 올바른 구동 회로를 설계하는 데 중요합니다. 내부 회로도는 64개의 LED(8행 x 8열)가 행에 대해 공통 캐소드 구성으로 배열되어 있음을 보여줍니다. 이는 특정 도트를 점등하려면 해당 열 애노드를 하이(양전압 인가)로 구동하고 해당 행 캐소드를 로우(접지)로 구동해야 함을 의미합니다. 패턴을 표시하기 위해 행 또는 열을 스캔하는 멀티플렉싱 기술이 사용됩니다.

5. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 이 장치가 "휘도 강도에 따라 분류됨"이라고 명시적으로 언급합니다. 이는 제조된 유닛들이 표준 테스트 조건에서 측정된 광 출력(µcd 단위)에 따라 분류되는 빈닝 프로세스를 나타냅니다. 특정 강도 범위 내에 속하는 유닛들은 함께 그룹화됩니다. 이는 설계자가 주어진 애플리케이션에 대해 일관된 밝기를 가진 디스플레이를 선택할 수 있게 하여, 제품 내 다른 유닛들 사이에 눈에 띄는 변동을 방지합니다. 이 문서에서 자세히 설명되지는 않았지만, 이러한 디스플레이에 대한 일반적인 빈닝은 여러 강도 등급(예: 고휘도, 표준휘도)을 포함할 수 있습니다.

6. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기적/광학적 특성 곡선"을 참조합니다. 일반적으로 더 완전한 데이터시트 버전에 포함되는 이러한 그래프는 주요 매개변수 간의 관계를 시각적으로 나타냅니다. 예상되는 곡선에는 다음과 같은 것들이 포함됩니다: 순방향 전류 대 순방향 전압(I-V 곡선) - 지수 관계를 보여주고 구동기 전압 계산을 허용함; 휘도 강도 대 순방향 전류 - 광 출력이 전류와 함께 증가하는 방식을 보여주며, 더 높은 전류에서 종종 비선형적인 방식으로 증가함; 휘도 강도 대 주변 온도 - 온도 상승에 따른 출력 감소를 보여줌; 그리고 가능하면 스펙트럼 분포 곡선 - 650 nm를 중심으로 한 파장 전체에 걸친 상대적 전력을 묘사함. 이러한 곡선을 분석하는 것은 구동 조건을 최적화하고 비표준 온도에서의 성능을 이해하는 데 필수적입니다.

7. 솔더링 및 조립 지침

제공된 주요 지침은 솔더링 온도에 대한 절대 최대 정격입니다: 패키지 착석 평면 아래 1.59mm(1/16")에서 측정하여 260°C, 3초. 이는 웨이브 또는 리플로우 솔더링 공정에 대한 표준 정격입니다. 설계자는 내부 LED 칩, 와이어 본드 또는 플라스틱 패키지에 손상을 방지하기 위해 솔더링 프로파일이 이 한계를 초과하지 않도록 해야 합니다. 수동 솔더링의 경우, 최소 접촉 시간으로 온도 조절 납땜 인두를 사용해야 합니다. LED는 정전기에 민감하므로 조립 중에는 항상 적절한 ESD(정전기 방전) 처리 절차를 따라야 합니다.

8. 애플리케이션 제안

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

이 8x8 도트 매트릭스는 컴팩트하고 저해상도의 텍스트 또는 간단한 그래픽이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다. 일반적인 용도로는 상태 코드나 간단한 메시지를 표시하는 산업용 제어 패널; 수치 값이나 단위를 표시하는 테스트 및 측정 장비; 간단한 스코어보드나 정보 디스플레이와 같은 소비자 가전; 그리고 마이크로컨트롤러 인터페이싱 및 멀티플렉싱을 배우기 위한 교육용 키트가 있습니다.

8.2 설계 고려사항

구동 회로:충분한 I/O 핀을 가진 마이크로컨트롤러 또는 전용 LED 드라이버 IC(정전류 출력이 있는 시프트 레지스터 등)가 필요합니다. 회로는 8개의 행(또는 열)을 순환하기 위해 멀티플렉싱을 구현해야 합니다.
전류 제한:순방향 전류를 설정하고 절대 최대 정격을 초과하는 것을 방지하기 위해 각 애노드 열(또는 설계에 따라 각 도트)에 저항기 또는 정전류 드라이버가 필수적입니다.
소비 전력:도트당 40mW 및 15mA 평균 전류 제한은 멀티플렉싱 방식에서 준수되어야 합니다. 예를 들어, 1/8 듀티 사이클 멀티플렉싱의 경우, 도트당 순간 전류는 15mA보다 높을 수 있지만, 전체 사이클에 걸친 *평균* 전류가 한계 내에 머물도록 계산되어야 합니다.
시야각:"넓은 시야각" 기능은 유익하지만, 빛의 정확한 각도 분포는 지정되지 않았습니다. 넓은 시야각 애플리케이션의 경우, 프로토타입 평가를 권장합니다.
스태킹:수평 스태킹 기능은 다중 숫자 디스플레이 생성을 단순화합니다. 모듈 간의 기계적 정렬 및 전기적 연결을 계획해야 합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

LTP-2088AKD의 주요 차별화 요소는 AlInGaP 하이퍼 레드 기술을 사용한다는 점입니다. 표준 GaAsP(갈륨 비소 포스파이드) 적색 LED와 같은 오래된 기술에 비해, AlInGaP는 상당히 더 높은 발광 효율을 제공합니다. 이는 동일한 양의 전류에 대해 더 많은 빛(더 높은 휘도 강도)을 생성할 수 있음을 의미하며, 이는 "저전력 요구 사항" 기능에 직접적으로 기여합니다. 또한 일반적으로 온도와 수명에 걸쳐 더 나은 파장 안정성을 제공합니다. 회색 면/흰색 세그먼트 디자인은 모든 적색 또는 모든 녹색 패키지에 비해 대비를 향상시키며, 특히 높은 주변광 조건에서 더욱 그렇습니다. 명시적인 휘도 강도 분류(빈닝)는 균일성이 필요한 애플리케이션에서 장점입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q: 피크 방출 파장(650nm)과 주 파장(639nm)의 차이는 무엇인가요?
A: 피크 파장은 스펙트럼 출력에서 최대 전력 지점입니다. 주 파장은 LED의 출력과 동일한 지각 색상(색조)을 생성할 단일 파장의 단색광입니다. 이 차이는 LED의 스펙트럼 곡선 모양, 즉 일정한 폭을 가지고 있기 때문에 발생합니다.

Q: 도트에 필요한 직렬 저항을 어떻게 계산하나요?
A: 옴의 법칙을 사용하세요: R = (V_공급- V_F) / I_F. 5V 공급, 일반적인 V_F 2.6V, 원하는 I_F 20mA의 경우: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. 보수적인 설계를 위해 최대 V_F(2.8V)를 사용하여 전류가 목표를 절대 초과하지 않도록 합니다.

Q: 전류 제한 없이 정전압으로 구동할 수 있나요?
A: 아니요. LED 순방향 전압에는 공차가 있으며 온도에 따라 감소합니다. V_F 근처의 정전압은 열 폭주를 일으킬 수 있습니다. 증가하는 전류가 LED를 가열하여 V_F를 낮추고, 더 많은 전류를 유발하여 고장으로 이어집니다. 항상 전류 제한을 사용하세요.

Q: 2:1 휘도 강도 매칭 비율이 내 설계에 어떤 의미인가요?
A> 시각적 균일성을 보장합니다. 최악의 경우, 한 도트가 다른 도트보다 두 배 밝을 수 있습니다. 대부분의 영숫자 디스플레이의 경우, 이 비율은 허용 가능하며 주의를 산만하게 하지 않습니다. 정밀한 그레이 레벨이 필요한 그래픽의 경우, 고려 사항이 될 수 있습니다.

11. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 온도 컨트롤러용 4자리 영숫자 디스플레이 구축
설계:네 개의 LTP-2088AKD 모듈이 수평으로 쌓입니다. 단일 마이크로컨트롤러(예: ATmega328P)가 사용됩니다. 제한된 I/O로 인해, 두 개의 8비트 직렬 입력/병렬 출력 시프트 레지스터(74HC595와 같은)가 32개의 열 애노드(8열 x 4 디스플레이)를 구동하는 데 사용됩니다. 8개의 행 캐소드(스태킹으로 인해 모든 디스플레이에 공통)는 오픈 드레인/싱크 출력으로 구성된 8개의 마이크로컨트롤러 핀에 의해 직접 구동되며, 각각 더 높은 전류 용량을 위한 트랜지스터가 있습니다.
소프트웨어:펌웨어는 멀티플렉싱 루틴을 구현합니다. 한 행에 대한 패턴을 설정하고(시프트 레지스터를 통해) 해당하는 행 캐소드만 활성화(접지)합니다. 모든 8개의 행을 빠르게 순환합니다(예: 1-2 kHz 스캔 속도). 시각의 잔상이 안정적인 이미지의 착시를 생성합니다.
전류 계산:한 행의 모든 도트를 최대 밝기로 표시하려면, 도트당 순간 전류를 25mA로 설정할 수 있습니다. 1/8 듀티 사이클에서 도트당 평균 전류는 25mA / 8 = 3.125mA로, 15mA 평균 정격보다 훨씬 낮습니다. 전체 행이 점등될 때 총 공급 전류는 최고점에 도달합니다: 8 도트/디스플레이 * 4 디스플레이 * 25mA = 800mA. 전원 공급 장치 및 행 드라이버 트랜지스터는 이에 따라 규모가 조정되어야 합니다.

12. 동작 원리

LTP-2088AKD는 반도체 p-n 접합에서의 전계발광 원리에 기반합니다. AlInGaP 물질 시스템은 직접 밴드갭 반도체입니다. 순방향 바이어스(애노드에 대한 캐소드 상대 양전압)가 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 재결합할 때, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 알루미늄, 인듐, 갈륨 및 포스파이드의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 차례로 방출된 빛의 파장(색상)을 결정합니다—이 경우 약 650 nm의 적색입니다. 불투명한 GaAs 기판은 빛을 위쪽으로 반사시켜 칩 상단에서의 외부 광 추출 효율을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 8x8 매트릭스는 단일 패키지 내에서 64개의 이러한 작은 LED 칩을 행-열 그리드 패턴으로 개별적으로 배선하여 형성됩니다.

13. 기술 동향

LTP-2088AKD와 같은 개별 도트 매트릭스 디스플레이는 성숙된 기술을 나타냅니다. 디스플레이 기술의 현재 동향은 더 높은 통합도와 다른 폼 팩터를 향해 이동하고 있습니다. 내장 컨트롤러(I2C 또는 SPI 인터페이스)가 있는 통합 LED 도트 매트릭스 모듈이 더 일반화되고 있어 최종 사용자의 설계 노력을 단순화하고 있습니다. 작은 영숫자 디스플레이가 필요한 새로운 설계의 경우, 세그먼트 LCD 또는 OLED가 종종 더 낮은 전력 소비와 더 유연한 형식을 제공합니다. 그러나 전통적인 LED 도트 매트릭스는 특정 틈새 시장에서 장점을 유지합니다: 야외 또는 고주변광 시청을 위한 극도로 높은 밝기, 넓은 작동 온도 범위, 긴 수명, 그리고 가혹한 산업 환경에서의 견고함. 기본 AlInGaP LED 칩 기술은 효율성(루멘/와트) 증가 및 색 순도 개선에 대한 지속적인 연구와 함께 계속 발전하고 있으며, 이는 매트릭스 디스플레이를 포함한 모든 적색 LED 애플리케이션에 이점을 제공합니다.