LTP-7188KE LED 도트 매트릭스 디스플레이 데이터시트 - 0.764인치(19.4mm) 높이 - AlInGaP 적색 - 2.6V 순방향 전압 - 40mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTP-7188KE는 고체 상태의 단일 평면 8x8 도트 매트릭스 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 알파벳, 숫자, 기호 또는 간단한 그래픽을 표시하기 위한 컴팩트하고 신뢰할 수 있는 수단을 제공하는 것입니다. 핵심 기술은 갈륨 비소(GaAs) 기판 위에 에피택셜 성장된 알루미늄 인듐 갈륨 인화물(AlInGaP) 적색 LED 칩을 활용합니다. 이 재료 시스템은 적색-주황색 스펙트럼에서 높은 효율과 우수한 발광 강도로 알려져 있습니다. 이 장치는 흰색 세그먼트가 있는 회색 전면판을 특징으로 하여 다양한 조명 조건에서 대비와 가독성을 향상시킵니다. 그 디자인은 컴팩트한 폼 팩터로 명확한 시각적 커뮤니케이션이 필요한 응용 분야에 최적화되어 있으며, 적층 가능성을 통해 더 큰 다중 문자 디스플레이를 생성할 수 있습니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 디스플레이는 응용 분야를 정의하는 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 낮은 전력 요구 사항은 배터리 구동 또는 전력에 민감한 장치에 적합합니다. 고체 상태 구조는 움직이는 부품이나 필라멘트가 고장날 수 없기 때문에 높은 신뢰성과 긴 작동 수명을 보장합니다. 단일 평면 설계로 제공되는 넓은 시야각은 다양한 위치에서 명확한 가시성을 허용하며, 이는 공공 정보 디스플레이 또는 계측기에 매우 중요합니다. USASCII 및 EBCDIC과 같은 표준 문자 코드와의 호환성은 마이크로컨트롤러 및 디지털 시스템과의 통합을 단순화합니다. 이 장치는 발광 강도에 따라 분류되어 설계자가 일관된 밝기의 유닛을 선택할 수 있습니다. 주요 목표 시장에는 산업용 제어판, 테스트 및 측정 장비, 상태 디스플레이가 있는 소비자 가전, 그리고 신뢰성과 선명도가 가장 중요한 정보 표지판이 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

LTP-7188KE의 성능은 포괄적인 전기적 및 광학적 파라미터 세트로 정의되며, 최적의 성능과 수명을 보장하기 위해 회로 설계 중에 신중하게 고려해야 합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 정상 작동을 위한 것이 아닙니다.

• 도트당 평균 소비 전력:40 mW. 이는 단일 LED 요소에 의해 안전하게 소산될 수 있는 최대 연속 전력으로, 주로 열의 형태입니다.
• 도트당 피크 순방향 전류:90 mA. 이는 1 kHz 주파수와 18% 듀티 사이클의 펄스 조건에서 지정된 허용 최대 순간 전류입니다. 이를 초과하면, 아주 짧은 시간이라도 치명적인 고장을 일으킬 수 있습니다.
• 도트당 평균 순방향 전류:15 mA. 이는 단일 LED의 수명 동안 신뢰성을 유지하기 위해 권장되는 최대 연속 DC 전류입니다.
• 순방향 전류 감액:25°C부터 주변 온도가 1°C 증가할 때마다 허용 최대 전류가 0.2 mA 감소합니다. 이는 열 관리에 매우 중요합니다.
• 도트당 역방향 전압:5 V. 이 값을 초과하는 역방향 바이어스 전압을 가하면 LED의 PN 접합이 항복될 수 있습니다.
• 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 장치는 이 전체 온도 범위 내에서 작동하고 저장되도록 정격이 지정되어 있습니다.
• 납땜 조건:260°C에서 3초간, 납땜 인두 팁이 패키지의 착석면에서 최소 1/16인치(약 1.6mm) 아래에 위치해야 합니다. 이는 조립 중 LED 칩에 대한 열 손상을 방지합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성 (Ta = 25°C)

이는 지정된 테스트 조건에서의 일반적인 성능 파라미터로, 장치의 정상 작동 동작을 나타냅니다.

• 도트당 평균 발광 강도 (I_V):630 μcd (최소), 1650 μcd (일반). 1/16 듀티 사이클에서 피크 전류(I_p) 32 mA로 측정되었습니다. 이 파라미터는 인지되는 밝기를 정의합니다.
• 피크 발광 파장 (λ_p):632 nm (일반). 광 출력 전력이 가장 큰 파장입니다. 이는 가시 스펙트럼의 적색 영역에 방출을 위치시킵니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):20 nm (일반). 스펙트럼 순도의 척도입니다. 값이 작을수록 더 단색광에 가까운 광원을 나타냅니다.
• 주 파장 (λ_d):624 nm (일반). 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로, 피크 파장과 약간 다를 수 있습니다.
• 순방향 전압 (V_F) 임의의 도트:
  • 2.05V (최소), 2.6V (일반), 2.8V (최대) (I_F= 20mA에서).
  • 2.3V (최소), 2.8V (일반) (I_F= 80mA (펄스)에서).
  이는 전류가 흐를 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류 (I_R) 임의의 도트:100 μA (최대) (V_R= 5V에서). LED가 역방향 바이어스되었을 때의 작은 누설 전류입니다.
• 발광 강도 매칭 비율 (I_V-m):2:1 (최대). 이는 어레이에서 가장 밝은 LED 도트와 가장 어두운 LED 도트 사이의 최대 허용 비율을 지정하여 균일한 외관을 보장합니다.

참고: 발광 강도 측정은 CIE 명시야 눈 반응 곡선에 근사하는 센서와 필터를 사용하여 인간 시각과의 관련성을 보장합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "발광 강도에 따라 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 빈닝 시스템이 적용됨을 의미하지만, 이 문서에는 특정 빈 코드가 나열되어 있지 않습니다. 일반적으로 이러한 분류에는 다음이 포함됩니다:

• 발광 강도 빈닝:생산 배치의 LED는 표준 테스트 전류에서 측정된 발광 강도에 따라 그룹(빈)으로 분류됩니다. 이를 통해 고객은 일관되고 예측 가능한 밝기 수준의 디스플레이를 구매할 수 있으며, 이는 눈에 띄는 변동을 피하기 위한 다중 유닛 조립에 매우 중요합니다.
• 파장 빈닝 (암시적):빈닝으로 명시적으로 명시되지는 않았지만, 피크(632 nm) 및 주(624 nm) 파장에 대한 엄격한 사양은 엄격한 공정 제어를 시사합니다. 많은 LED 제품에서 칩은 디스플레이 전체의 색상 일관성을 보장하기 위해 파장(또는 백색 LED의 경우 색도 좌표)에 따라 빈닝되기도 합니다.
• 순방향 전압 빈닝:지정된 V_F범위(예: 20mA에서 2.05V ~ 2.8V)는 자연적인 변동을 보여줍니다. 정밀한 전압 매칭이 필요한 설계의 경우 측정된 V_F.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기적/광학적 특성 곡선"을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 제공되지 않았지만, 이러한 장치에 대한 표준 곡선에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

• 전류 대 전압 (I-V) 곡선:순방향 전류와 순방향 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. AlInGaP 적색 LED의 경우 "무릎" 전압은 약 1.8-2.0V입니다. 이 곡선은 적절한 전류 제한 저항을 선택하거나 정전류 드라이버를 설계하는 데 필수적입니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류 (L-I 곡선):광 출력이 전류와 함께 어떻게 증가하는지 표시합니다. 일반적으로 넓은 범위에서 선형이지만, 열 및 효율 저하로 인해 매우 높은 전류에서 포화됩니다. 1/16 듀티 사이클 측정 지점(32mA 피크)은 측정 중 자체 발열 효과를 피하면서 실제 사용 시 존재할 훨씬 낮은 평균 전류(2mA)를 나타내기 위해 선택되었습니다.
• 발광 강도 대 주변 온도:접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 것을 보여줍니다. AlInGaP LED는 GaAsP와 같은 이전 기술보다 열 소광이 적지만 출력은 여전히 온도에 따라 감소합니다. 이 곡선은 고온 환경을 위한 설계에 정보를 제공합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 632 nm를 중심으로 하고 일반적인 반폭이 20 nm인 종 모양의 곡선을 보여줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

이 장치는 매트릭스 높이가 0.764인치(19.4 mm)입니다. 패키지 치수 도면(본문에서 참조되지만 자세히 설명되지 않음)은 일반적으로 모듈의 전체 길이, 너비, 두께, 16개 핀 사이의 간격 및 착석면을 보여줍니다. 달리 명시되지 않는 한 모든 치수는 표준 공차 ±0.25 mm로 밀리미터 단위입니다. 물리적 구조는 수평 적층을 통해 더 긴 다중 문자 디스플레이를 형성할 수 있도록 합니다.

5.2 핀 연결 및 내부 회로

디스플레이는 16핀 듀얼 인라인 패키지(DIP)를 가지고 있습니다. 내부 회로도는 LED의 애노드가 행으로 연결되고 캐소드가 열로 연결되는 8x8 매트릭스를 보여줍니다. 이 공통 애노드 구성은 핀아웃으로 확인됩니다:

• 핀 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14는 애노드 행입니다(각각 행 5, 7, 8, 6, 3, 1, 4, 2에 해당).
• 핀 3, 4, 6, 10, 11, 13, 15, 16는 캐소드 열입니다(각각 열 2, 3, 5, 4, 6, 1, 7, 8에 해당).

이 X-Y 선택 아키텍처는 멀티플렉싱을 통해 16개의 핀만으로 64개의 LED를 제어할 수 있게 합니다. 특정 도트를 점등하려면 해당 행 애노드를 하이(또는 전류를 공급)로 구동하고 해당 열 캐소드를 로우로 풀다운해야 합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

손상을 방지하기 위해 적절한 취급이 매우 중요합니다. 핵심 사양은 납땜 조건입니다: 최대 3초 동안 260°C, 납땜 인두 팁이 패키지 본체에서 최소 1.6mm 아래에 위치해야 합니다. 이는 과도한 열이 핀을 따라 올라가 민감한 LED 칩이나 내부 와이어 본드를 손상시키는 것을 방지합니다. 웨이브 납땜 또는 리플로우 납땜 프로파일은 이 국부적인 열 부하를 초과하지 않도록 설계되어야 합니다. 저장 중에는 장치를 원래의 방습 백에 건조제와 함께 제어된 환경(-35°C ~ +85°C 범위 내)에 보관하여 납땜 중 "팝콘 현상"을 일으킬 수 있는 수분 흡수를 방지해야 합니다.

7. 응용 제안

7.1 일반적인 응용 시나리오

• 산업용 제어판:기계 상태, 오류 코드 또는 간단한 숫자 데이터를 표시하기 위해 사용됩니다.
• 테스트 및 측정 장비:멀티미터, 주파수 카운터 또는 전원 공급 장치의 판독값으로 사용됩니다.
• 소비자 가전:오디오 장비(VU 미터), 가전제품 또는 장난감의 상태 표시에 사용됩니다.
• 정보 디스플레이:시간, 온도 또는 대기 번호를 위한 간단한 공공 표지판, 특히 여러 유닛이 적층된 경우에 적합합니다.
• 프로토타이핑 및 교육:마이크로컨트롤러 인터페이싱, 멀티플렉싱 및 디스플레이 드라이버에 대해 배우기에 이상적입니다.

7.2 설계 고려 사항

• 구동 회로:멀티플렉싱을 사용해야 합니다. 행과 열을 스캔하기 위해 충분한 I/O 핀이 있는 마이크로컨트롤러 또는 전용 LED 드라이버 IC(MAX7219와 같은)가 필요합니다.
• 전류 제한:각 열(캐소드) 라인에는 일반적으로 직렬 전류 제한 저항이 필요합니다. 값은 공급 전압, LED 순방향 전압(V_F), 그리고 원하는 평균 전류(도트당 15mA를 초과하지 않음)를 기반으로 계산됩니다. 멀티플렉싱 동작의 경우 피크 전류는 더 높지만 평균은 한계 내에 유지되어야 합니다.
• 소비 전력:점등된 모든 도트에 대한 총 전력을 계산하여 모듈의 열 용량을 초과하지 않도록 합니다. 온도에 따른 감액을 고려하십시오.
• 시야각:넓은 시야각은 유리하지만 의도된 시청자에 대한 장착 방향을 고려하십시오.
• 재생률:멀티플렉스 스캔 속도는 가시적인 깜빡임을 피하기 위해 충분히 높아야 합니다(일반적으로 >60 Hz).

8. 기술 비교 및 차별화

개별 LED 또는 다른 반도체 재료(예: GaAsP)를 사용하는 이전 8x8 도트 매트릭스 디스플레이와 비교하여 LTP-7188KE는 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• 재료 (AlInGaP 대 GaAsP):AlInGaP는 상당히 높은 발광 효율과 고온에서 더 나은 성능을 제공하여 동일한 입력 전력으로 더 밝은 디스플레이를 가능하게 합니다.
• 통합:회색 전면/흰색 세그먼트가 있는 단일 모듈로서 64개의 개별 LED로 디스플레이를 구축하는 것보다 더 나은 대비, 더 일관된 도트 정렬 및 더 쉬운 조립을 제공합니다.
• 신뢰성:고체 상태 구조는 필라멘트 기반 또는 진공 형광 디스플레이(VFD)에 비해 우수한 충격 및 진동 저항성을 제공합니다.
• 저전력:특정 효율 수치는 제공되지 않지만 낮은 V_F와 우수한 발광 강도는 백열등 또는 VFD 대안에 비해 우수한 전력 대 광 변환을 나타냅니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

• Q: 5V 마이크로컨트롤러로 이 디스플레이를 구동할 수 있습니까?A: 예, 하지만 LED를 GPIO 핀에 직접 연결할 수는 없습니다. GPIO 핀이 필요한 피크 전류(멀티플렉싱 시 도트당 최대 80mA)를 소싱/싱크할 수 없기 때문에 전류 제한 저항과 행/열용 트랜지스터 드라이버를 사용해야 합니다.
• Q: 피크 발광 파장과 주 파장의 차이는 무엇입니까?A: 피크 파장은 방출된 빛 스펙트럼의 물리적 피크입니다. 주 파장은 CIE 색도도에서 인지되는 색상 점입니다. 둘은 종종 약간 다르며, 주 파장은 색상 인지와 더 관련이 있습니다.
• Q: 평균 발광 강도는 왜 1/16 듀티 사이클에서 측정됩니까?A: 이 테스트 조건은 완전히 멀티플렉싱된 8x8 어레이에서 하나의 LED가 활성화된 상태(한 번에 한 행 켜짐)를 시뮬레이션합니다. 이는 실제 사용 시 존재할 훨씬 낮은 평균 전류(2mA)를 나타내면서도 더 높고 쉽게 측정 가능한 피크 전류(32mA)에서 측정할 수 있게 하여 자체 발열로 인한 측정 오류를 피합니다.
• Q: 정전압 공급을 위한 저항 값을 어떻게 계산합니까?A: R = (V_공급- V_F) / I_F 공식을 사용하십시오. 5V 공급, 일반적인 V_F 2.6V, 원하는 I_F 10mA의 경우: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω입니다. 보수적인 설계를 위해 최대 V_F를 사용하여 전류가 한계를 초과하지 않도록 하십시오.

10. 실용 응용 사례 연구

시나리오: 간단한 4자리 전압계 판독값 디자인.

1. 하드웨어 설정:네 개의 LTP-7188KE 디스플레이가 수평으로 적층됩니다. 마이크로컨트롤러(예: Arduino 또는 PIC)는 ADC를 통해 아날로그 전압을 읽습니다.
2. 인터페이싱:각 디스플레이의 8개 행 핀은 병렬로 연결됩니다. 각 디스플레이의 8개 열 핀은 별도의 I/O 라인 또는 시프트 레지스터에 연결되어 각 디스플레이의 열을 개별적으로 제어할 수 있게 합니다. 이는 32열(4 디스플레이 * 8 열) x 8행 매트릭스를 생성합니다.
3. 소프트웨어:마이크로컨트롤러는 ADC 판독값을 네 개의 십진수 숫자로 변환합니다. 멀티플렉싱 루틴을 사용합니다: 행 1을 활성화한 다음 네 자리 숫자의 첫 번째 세그먼트에 대한 열 패턴을 설정하고, 짧은 시간 대기한 후 행 1을 비활성화하고 행 2를 활성화하고 새로운 열 패턴을 설정하는 식으로 모든 8개 행을 통해 진행합니다. 이 사이클이 빠르게 반복됩니다.
4. 전류 설계:점등된 도트당 평균 전류를 5mA로 목표로 하고, 행당 최악의 경우 8개 도트(자리당 하나)가 점등된다고 가정하면, 열 드라이버당 피크 전류는 8 * 5mA = 40mA가 되어 장치의 피크 정격 내에 있습니다. 이 전류를 처리하기 위해 적절한 드라이버(예: 열용 ULN2003, 행용 트랜지스터)가 선택됩니다.
5. 결과:안정적이고 밝은 4자리 디스플레이가 전압 값을 표시하며, 시각 지속 효과로 인해 모든 숫자가 동시에 나타납니다.

11. 작동 원리

LTP-7188KE는 반도체 PN 접합에서의 전계 발광 원리에 따라 작동합니다. 다이오드의 턴온 전압(AlInGaP의 경우 약 1.8-2.0V)을 초과하는 순방향 바이어스 전압이 가해지면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역(AlInGaP 층의 양자 우물)으로 주입됩니다. 여기서 그들은 방사적으로 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 632 nm의 특정 파장은 AlInGaP 합금 조성의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 8x8 매트릭스 배열과 공통 애노드 배선은 기판 위의 금속 트레이스를 통해 내부적으로 구현되어 멀티플렉싱을 통한 외부 제어로 필요한 연결 핀 수를 최소화합니다.

12. 기술 동향 및 맥락

이 특정 부품은 성숙한 디스플레이 기술을 나타내지만, 진화하는 동향 내에 존재합니다. AlInGaP의 사용은 이전 GaAsP LED보다 발전된 것으로, 더 나은 효율과 열 안정성을 제공합니다. 표시기 및 간단한 매트릭스 디스플레이의 현재 동향에는 다음이 포함됩니다:

• 더 높은 밀도 및 더 작은 피치:현대 모듈은 더 높은 해상도를 위해 더 작은 영역에 더 많은 LED를 집적할 수 있습니다.
• 표면 실장 기술 (SMT):새로운 설계는 자동화 조립을 위해 SMT 패키지를 사용하는 경우가 많으며, 이 DIP 부품은 스루홀 장착에 적합합니다.
• 통합 드라이버:일부 현대 매트릭스 디스플레이는 내장 드라이버 IC와 함께 제공되어 인터페이스를 간단한 직렬 데이터 연결(SPI/I2C)로 단순화합니다.
• 대체 기술:더 높은 밝기, 다른 색상 또는 유연성이 필요한 응용 분야를 위해 OLED(유기 LED) 또는 마이크로 LED와 같은 기술이 등장하고 있습니다. 그러나 높은 신뢰성과 표준 적색 디스플레이가 필요한 많은 견고하고 비용에 민감하며 간단한 응용 분야의 경우 LTP-7188KE와 같은 기존 LED 도트 매트릭스 모듈이 실용적이고 효과적인 솔루션으로 남아 있습니다.

이 장치는 성능, 단순성 및 비용의 조합이 최적인 수많은 응용 분야에 계속해서 서비스하는 신뢰할 수 있고 잘 이해된 기술의 전형입니다.