LTP-181FFM LED 도트 매트릭스 디스플레이 데이터시트 - 1.86인치(47.4mm) 높이 - 녹색 및 하이퍼 레드 - 16x16 매트릭스 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTP-181FFM은 명확한 영숫자 또는 기호 정보 표시가 필요한 응용 분야를 위해 설계된 중형 이중색 도트 매트릭스 디스플레이 모듈입니다. 그 핵심 기능은 격자 패턴으로 배열된 개별적으로 주소 지정 가능한 발광 다이오드(LED)로 구성된 시각적 출력 인터페이스를 제공하는 것입니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 장치는 산업, 상업 및 계측 응용 분야에 적합하도록 설계된 몇 가지 주요 장점을 갖추고 있습니다. 특징으로는1.86인치(47.4mm) 문자 높이를 제공하여 원거리에서도 탁월한 가독성을 제공합니다. 디스플레이는높은 밝기와 높은 대비를 제공하여 조명이 밝은 환경에서도 가시성을 보장합니다.넓은 시야각은 디스플레이 표면에 대한 다양한 위치에서도 정보를 선명하게 볼 수 있게 합니다.

신뢰성 측면에서, LED 기술 고유의고체 상태 신뢰성을 자랑하며, 이는 움직이는 부품이 없고 긴 작동 수명을 의미합니다.낮은 전력 요구 사항을 가지고 있어 에너지 효율적입니다. 중요한 기계적 특징은 모듈이수직 및 수평으로 적층 가능하다는 점으로, 복잡한 인터페이싱 없이 더 큰 디스플레이 패널이나 다중 라인 디스플레이를 생성할 수 있습니다. LED는 또한광도에 따라 분류되어, 다른 유닛 간 및 매트릭스 자체 내에서 일관된 밝기를 보장하며, 이는 균일한 외관에 매우 중요합니다.

목표 시장에는 공공 정보 디스플레이, 산업 제어 패널, 시험 및 계측 장비, 교통 표지판, 그리고 견고하고 신뢰할 수 있으며 명확한 상태 또는 데이터 표시가 필요한 모든 시스템과 같은 응용 분야가 포함됩니다.

2. 기술 사양 심층 분석

LTP-181FFM은 16행 16열 도트 매트릭스 디스플레이입니다. 이중색 기능을 위해 두 가지 다른 LED 반도체 기술을 활용합니다.

2.1 장치 설명 및 기술

녹색 LED 칩은GaP 기판 위의 갈륨 인화물(GaP)으로 제작됩니다. 레드 LED 칩은알루미늄 인듐 갈륨 인화물(AlInGaP)기술을 활용하며, 특히 "하이퍼 레드"로 표시되어 적색 스펙트럼에서의 높은 효율과 순도를 나타냅니다. 이 레드 칩은불투명 갈륨 비소(GaAs) 기판위에서 성장됩니다. 디스플레이는 주변광을 흡수하여 대비를 향상시키는블랙 페이스를 특징으로 하며, LED 위에확산 필름이 추가되어 개별 도트를 더 균일한 문자 외관으로 혼합하여 "도트" 느낌을 줄입니다.

2.2 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 주변 온도(T_A) 25°C에서 지정됩니다.

• 도트당 평균 전력 소산:녹색: 36 mW, 하이퍼 레드: 40 mW.
• 도트당 피크 순방향 전류:녹색: 100 mA, 하이퍼 레드: 90 mA.
• 도트당 평균 순방향 전류:녹색: 13 mA, 하이퍼 레드: 15 mA. 이 정격은 녹색의 경우 0.17 mA/°C, 레드의 경우 0.2 mA/°C의 비율로 25°C 이상에서 선형적으로 감소되어야 합니다.
• 도트당 역전압:두 색상 모두 5 V.
• 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C.
• 납땜 온도:패키지 좌석 평면 아래 1/16인치(≈1.59 mm)에서 측정 시 260°C에서 3초.

2.3 전기적 및 광학적 특성

이는 T_A= 25°C에서 지정된 테스트 조건 하에서 보장된 성능 매개변수입니다.

2.3.1 녹색 LED 특성

• 평균 광도(I_V):일반값 1400 µcd, 최소 500 µcd. 테스트 조건: 피크 전류(I_p) = 35 mA, 1/16 듀티 사이클.
• 피크 발광 파장(λ_p):565 nm (일반값). 테스트 조건: 순방향 전류(I_F) = 20 mA.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):30 nm (일반값). I_F= 20 mA.
• 주 파장(λ_d):569 nm (일반값). I_F= 20 mA.
• 도트당 순방향 전압(V_F):I_F=80mA에서 일반값 2.6 V (최대 3.7 V); I_F=20mA에서 일반값 2.1 V.
• 도트당 역전류(I_R):V_R= 5V에서 최대 100 µA.
• 광도 매칭 비율(I_V-m):임의의 두 도트 간 최대 1.6:1. I_p= 35 mA, 1/16 듀티.

2.3.2 AlInGaP 하이퍼 레드 LED 특성

• 평균 광도(I_V):일반값 1500 µcd, 최소 500 µcd. 테스트 조건: I_p= 15 mA, 1/16 듀티 사이클.
• 피크 발광 파장(λ_p):650 nm (일반값). I_F= 20 mA.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):35 nm (일반값). I_F= 20 mA.
• 주 파장(λ_d):639 nm (일반값). I_F= 20 mA.
• 도트당 순방향 전압(V_F):I_F=80mA에서 일반값 2.8 V (최대 3.7 V로 추정); I_F=20mA에서 일반값 2.6 V.
• 도트당 역전류(I_R):V_R= 5V에서 최대 100 µA.
• 광도 매칭 비율(I_V-m):최대 1.6:1. I_p= 15 mA, 1/16 듀티.

참고: 광도 측정은 CIE 명시야 눈 반응 곡선에 근사하는 센서와 필터를 사용합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 LED가광도에 따라 분류된다고 표시합니다. 이는 중요한 빈닝 과정입니다.

• 광도 빈닝:지정된 최대 1.6:1 매칭 비율은 단일 디스플레이 모듈 내에서 동일한 구동 조건 하에 개별 LED 도트가 가장 어두운 도트보다 60% 이상 밝지 않음을 보장합니다. 이는 문자 전체와 전체 디스플레이 영역에 걸쳐 균일한 밝기를 달성하고 "핫 스팟"이나 어두운 세그먼트를 방지하는 데 필수적입니다.
• 파장:피크(565nm, 650nm) 및 주(569nm, 639nm) 파장에 대한 일반값이 제공되지만, 생산 변동은 녹색과 레드 색상이 허용 가능한 시각적 범위 내에 있도록 관리됩니다. 스펙트럼 반폭 데이터(30nm, 35nm)는 색상 순도를 나타냅니다.
• 순방향 전압:지정된 범위(예: 고전류에서 녹색의 경우 2.1V ~ 3.7V)는 반도체 제조의 자연적 변동을 고려합니다. 구동 회로는 이 범위를 수용하도록 설계되어 일관된 밝기를 보장해야 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는일반 전기/광학 특성 곡선을 참조합니다. 특정 그래프는 제공된 텍스트에 자세히 설명되어 있지 않지만, 이러한 장치에 대한 표준 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• I-V(전류-전압) 곡선:단일 LED 도트에 대한 순방향 전류와 순방향 전압의 관계를 보여줍니다. 비선형이며, 켜기/임계 전압(이 색상의 경우 약 1.8-2.0V) 이후에는 작은 전압 증가로 전류가 급격히 증가합니다. 이 곡선은 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 광도 대 순방향 전류(I_F):광 출력이 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 넓은 범위에서 선형이지만 열 효과로 인해 매우 높은 전류에서 포화됩니다.
• 광도 대 주변 온도:LED의 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 이 감소는 절대 최대 정격에 지정된 평균 전류 감소와 직접적으로 관련이 있습니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 피크 및 주 파장과 스펙트럼 반폭을 보여주어 색상 특성을 확인합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

데이터시트에는 상세한 기계 도면(여기서는 렌더링되지 않음)이 포함되어 있습니다. 도면의 주요 참고 사항은모든 치수는 밀리미터(mm) 단위이며,기본 공차는 ±0.25 mm (0.01 인치)로, 특정 특징 참고 사항에 달리 명시되지 않는 한입니다. 이 도면은 전체 풋프린트, 장착 구멍 위치, LED 매트릭스 시야 영역 및 48핀의 정확한 위치와 피치를 정의합니다.

5.2 핀 연결 및 회로도

이 장치는 48핀 듀얼 인라인 패키지를 가지고 있습니다. 핀아웃은 멀티플렉싱된 16x16 매트릭스로 인해 복잡합니다. 핀은행 공통 애노드또는열 캐소드로 지정되며, 녹색 및 레드 LED에 대한 특정 핀이 있습니다. 예를 들어, 핀 3은 녹색용 캐소드 열 1이고, 핀 11은 레드용 캐소드 열 1입니다. 이 배열은 컨트롤러가 행을 선택(공통 애노드에 양전압을 인가하여)한 다음 해당 행의 특정 녹색 또는 레드 도트를 해당 열 캐소드 핀을 통해 전류를 싱크하여 점등할 수 있게 합니다.

내부 회로도가 참조되며, 이는 일반적으로 모든 256개 LED(16x16)의 상호 연결을 보여주어 두 색상에 대해 각 특정 LED 도트를 제어하는 애노드 행과 캐소드 열을 명확히 합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

제공된 주요 지침은납땜 온도 프로파일입니다: 패키지 본체 아래 1/16인치(1.59 mm) 지점에서 측정 시 260°C에서 3초. 이는 과도한 열이 내부 LED나 플라스틱 패키지를 손상시키는 것을 방지하기 위한 표준 웨이브 납땜 또는 핸드 납땜 기준점입니다. 리플로우 납땜의 경우, 피크 온도 약 260°C의 표준 무연 프로파일이 적용 가능하지만, 액상선 위 시간(TAL)은 핀 수준에서 3초 지침을 충족하도록 제어되어야 합니다.

처리는 반도체 장치에 대한 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 따라야 합니다. 저장은 지정된 -35°C ~ +85°C 온도 범위 내에서 저습도 환경에서 이루어져야 합니다.

7. 응용 제안

7.1 일반적인 응용 시나리오

• 산업 제어 패널:기계 상태, 생산 수량, 오류 코드 또는 설정값 표시.
• 시험 및 계측 장비:수치 판독값, 단위 및 모드 표시기 표시.
• 정보 디스플레이:공공 장소에서 간단한 메시지, 대기 번호 또는 교통 시간표 표시.
• 적층 디스플레이 시스템:여러 모듈을 결합하여 더 긴 텍스트 메시지, 더 큰 글꼴 또는 다중 라인 데이터를 표시할 수 있습니다.

7.2 설계 고려사항

• 구동 회로:16:1 멀티플렉싱(16행)을 관리하기 위해 충분한 I/O 핀이 있는 마이크로컨트롤러 또는 전용 LED 디스플레이 드라이버 IC(MAX7219 또는 유사 멀티플렉싱 드라이버)가 필요합니다. 드라이버는 선택된 도트에 필요한 피크 전류(예: 도트당 80mA, 듀티 사이클로 나눈 값)를 공급해야 합니다.
• 전류 제한:절대 최대 전류를 초과하는 것을 방지하고 원하는 밝기를 설정하기 위해 각 캐소드 열(또는 그룹)에 외부 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버가 필수적입니다. 계산은 모든 조건에서 안전한 전류를 보장하기 위해 최대 V_F를 사용해야 합니다.
• 열 관리:온도에 따른 평균 전류 감소를 준수해야 합니다. 높은 주변 온도에서는 접합 온도를 안전한 한계 내로 유지하고 밝기 일관성을 유지하기 위해 멀티플렉싱 듀티 사이클이나 피크 전류를 줄여야 할 수 있습니다.
• 시야각:넓은 시야각은 유리하지만, 기계적 외함 설계 시 의도된 시청자 위치와 정렬되도록 고려해야 합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

일반 단색 또는 더 작은 도트 매트릭스 디스플레이와 비교하여 LTP-181FFM은 다음과 같은 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• 이중색 기능:전용 녹색 및 고효율 AlInGaP 하이퍼 레드 LED의 사용은 두 가지 색상 정보 표시(예: 정상 상태는 녹색, 경보/경고는 레드)를 가능하게 하여 정보 밀도와 명확성을 향상시킵니다.
• 대형 문자 높이(1.86인치):더 작은 5x7 또는 8x8 매트릭스에 비해 우수한 원거리 가독성을 제공하여 작은 표시기와 대형 간판 사이의 틈새 시장을 채웁니다.
• 광도 빈닝:보장된 1.6:1 광도 매칭 비율은 품질의 표시로, 저렴하고 빈닝되지 않은 디스플레이가 부족할 수 있는 전문가급 디스플레이 균일성을 보장합니다.
• 적층 설계:기계적 설계는 다중 모듈 디스플레이의 쉬운 조립을 용이하게 하며, 독립 사용을 위한 디스플레이에는 항상 존재하지 않는 기능입니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q1: "피크" 파장과 "주" 파장의 차이점은 무엇입니까?

A: 피크 파장(λ_p)은 방출된 빛이 최대 강도를 갖는 파장입니다. 주 파장(λ_d)은 LED의 지각된 색상과 일치하는 단색광의 파장입니다. LED의 경우 λ_d는 종종 인간의 색상 지각과 더 관련이 있습니다.

Q2: 왜 녹색(35mA)과 레드(15mA)의 광도 테스트 전류가 다른가요?

A: 이는 두 반도체 기술의 다른 효율성을 반영합니다. AlInGaP 하이퍼 레드 LED는 GaP 녹색 LED가 일반 강도(1400 µcd)에 필요한 것보다 낮은 구동 전류에서 일반 광도(1500 µcd)를 생성하는 더 효율적입니다.

Q3: 열에 필요한 직렬 저항을 어떻게 계산하나요?

A: 옴의 법칙 사용: R = (V_공급- V_F- V_{드라이버_강하}) / I_F. 데이터시트의 최대 V_F(예: 녹색의 경우 80mA에서 3.7V)를 사용하여 낮은 V_F LED에서도 전류가 한계를 초과하지 않도록 보장합니다. 열 드라이버 트랜지스터/MOSFET의 전압 강하(V_{드라이버_강하})를 고려하십시오. 전류 I_F는 원하는 도트당 피크 전류(예: 80mA)이지만, 이 전류는 멀티플렉싱 설계에서 단일 행의 시간 슬라이스 동안 활성화된 열의 모든 도트에서 공유된다는 점을 기억하십시오.

Q4: 테스트 조건에서 "1/16 DUTY"는 무엇을 의미합니까?

A: 디스플레이가 1/16 듀티 사이클로 멀티플렉싱 모드에서 구동되고 있음을 나타냅니다. 이는 16행 매트릭스의 표준입니다. 각 행은 전체 새로 고침 주기 시간의 1/16 동안만 전원이 공급됩니다. 광도는 이 조건에서 측정되며, 이는 실제로 디스플레이가 사용되는 방식입니다. "켜짐" 시간 동안의 피크 전류는 낮은 듀티 사이클을 보상하고 원하는 평균 밝기를 달성하기 위해 평균 전류보다 높습니다.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 다중 라인 생산 카운터 디스플레이 설계.

엔지니어는 공장 현장에서 기계의 현재 생산 수량과 목표를 표시하는 디스플레이가 필요합니다. 그들은 두 개의 LTP-181FFM 모듈을 수직으로 적층하기로 선택합니다.

구현:단일 마이크로컨트롤러가 두 디스플레이를 구동합니다. 펌웨어는 16행 멀티플렉싱 루틴을 관리하며 각 행을 순차적으로 새로 고칩니다. 상단 모듈은 녹색으로 "COUNT: [숫자]"를 표시합니다. 하단 모듈은 녹색으로 "TARGET: [숫자]"를 표시합니다. 기계가 오류로 인해 중지되면 관련 라인 또는 별도의 "ERROR" 메시지가 해당 모듈에서 레드로 깜빡일 수 있습니다. 적층 설계는 기계적 장착을 단순화합니다. 높은 밝기와 넓은 시야각은 작업자가 현장의 다양한 지점에서 정보를 볼 수 있도록 보장합니다. 광도 빈닝은 두 모듈이 나란히 일관되고 균일한 외관을 갖도록 보장합니다.

11. 동작 원리 소개

LTP-181FFM은LED 매트릭스 멀티플렉싱원리로 동작합니다. 256개의 개별 와이어(16x16 단색용) 또는 이중색용 더 많은 와이어를 갖는 것은 실용적이지 않습니다. 대신, LED는 단일 행의 모든 LED의 애노드가 함께 연결되고(공통 애노드 행), 특정 색상에 대한 단일 열의 모든 LED의 캐소드가 함께 연결되는(캐소드 열) 격자로 배열됩니다.

특정 도트(예: 행 5, 열 3의 녹색 도트)를 점등하기 위해 컨트롤러는 새로 고침 주기 내에서 빠르게 연속적으로 다음 단계를 수행합니다: 1) 행 5의 공통 애노드를 양전압(예: +5V)으로 설정합니다. 2) 열 3(녹색)의 캐소드를 접지(0V)에 연결하여 회로를 완성하고 해당 특정 녹색 LED를 통해 전류가 흐르게 합니다. 다른 모든 행은 꺼져 있고 다른 모든 열 라인은 하이(개방 회로)로 유지됩니다. 모든 16행을 매우 빠르게(예: 100Hz 이상) 스캔함으로써 시각 잔상은 16x16 매트릭스의 모든 원하는 도트가 동시에 점등된 것 같은 착시를 만듭니다. 이중색 기능은 단순히 레드 LED에 대해 별도의 캐소드 핀 세트를 추가하며, 이는 독립적으로 제어됩니다.

12. 기술 동향

LTP-181FFM이 기존 GaP(녹색) 및 AlInGaP(레드) 기술을 사용하는 동안, 더 넓은 LED 디스플레이 분야는 진화하고 있습니다. 동향은 다음과 같습니다:

• 고효율 소재:GaAs 위의 AlInGaP에서 더 효율적인 구조로의 전환 또는 효율성과 색 영역을 개선하기 위해 레드 LED에 InGaN 기반 소재 사용(비록 어렵지만).
• 통합 드라이버:새로운 디스플레이 모듈은 종종 멀티플렉싱 드라이버 IC 및 때로는 마이크로컨트롤러 인터페이스(I2C 또는 SPI와 같은)를 모듈 PCB에 직접 통합하여 LTP-181FFM과 같은 베어 LED 매트릭스에 비해 외부 회로 설계를 크게 단순화합니다.
• 표면 실장 기술(SMT):많은 현대 LED 매트릭스는 SMT LED와 패키지를 사용하여 더 낮은 프로파일, 자동화된 조립 및 잠재적으로 더 높은 해상도를 가능하게 합니다. LTP-181FFM의 스루홀 설계는 견고하며 수동 납땜이나 수리가 발생할 수 있는 응용 분야에 적합합니다.
• 풀컬러 RGB 매트릭스:더 고급 그래픽 또는 다중 색상 텍스트 응용 분야를 위해 각 픽셀에 통합된 레드, 녹색 및 블루(RGB) LED가 있는 매트릭스가 더 일반화되고 있지만, 더 복잡한 구동 전자 장치가 필요합니다.

LTP-181FFM은 다양한 임베디드 디스플레이 응용 분야를 위해 크기, 밝기, 이중색 기능 및 설계 유연성을 균형 있게 맞춘 그 클래스에서 신뢰할 수 있고 고성능 솔루션을 나타냅니다.