LTP-2257KA Paparan LED Matriks Titik 5x7 - Ketinggian 1.97 Inci - AlInGaP Jingga-Merah - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTP-2257KA ialah modul paparan aksara alfanumerik satu digit yang direka untuk aplikasi yang memerlukan output aksara yang jelas dan boleh dipercayai. Fungsi terasnya adalah untuk mewakili data secara visual, biasanya aksara berkod ASCII atau EBCDIC, melalui grid diod pemancar cahaya (LED) yang boleh dialamatkan secara individu. Peranti ini direka untuk integrasi ke dalam sistem di mana penggunaan kuasa rendah, kebolehpercayaan keadaan pepejal, dan sudut pandangan yang luas adalah faktor prestasi kritikal.

Pasaran utama untuk komponen ini termasuk panel kawalan perindustrian, instrumentasi, terminal jualan, paparan maklumat asas, dan sistem terbenam di mana bacaan aksara yang mudah dan kukuh diperlukan. Reka bentuknya yang boleh disusun membolehkan penciptaan paparan berbilang aksara secara mendatar, memberikan fleksibiliti untuk memaparkan perkataan atau nombor.

Kelebihan teknologi teras terletak pada penggunaan bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) untuk cip LED. Sistem bahan ini terkenal dengan penghasilan pancaran cahaya berkecekapan tinggi dalam spektrum merah ke jingga-amber, menawarkan keterlihatan yang baik. Paparan ini mempunyai muka hitam, yang memberikan kontras tinggi terhadap titik putih yang bercahaya, meningkatkan kebolehbacaan dengan ketara dalam pelbagai keadaan pencahayaan persekitaran.

2. Sorotan Mendalam Spesifikasi Teknikal

Bahagian ini memberikan analisis objektif yang terperinci mengenai parameter elektrik, optik dan fizikal utama yang ditakrifkan dalam datasheet.

2.1 Ciri-ciri Fotometrik dan Optik

Prestasi optik adalah teras kepada fungsi paparan. Parameter utama diukur di bawah keadaan ujian piawai (Ta=25°C) untuk memastikan konsistensi.

• Keamatan Pencahayaan Purata (I_V):Julat dari minimum 2100 µcd hingga maksimum 5000 µcd, dengan nilai tipikal yang tersirat. Keamatan ini diukur per titik di bawah keadaan pacuan berdenyut I_p=32mA pada kitaran tugas 1/16. Kitaran tugas 1/16 adalah tipikal untuk pacuan matriks berbilang, di mana setiap baris aktif hanya untuk sebahagian kecil masa. Sensor yang digunakan menghampiri fungsi kecemerlangan fotopik CIE, memastikan pengukuran berkorelasi dengan kepekaan mata manusia.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):Biasanya 621 nanometer (nm). Ini menunjukkan panjang gelombang di mana output kuasa optik adalah paling besar. Ia berada dalam kawasan jingga-merah spektrum cahaya nampak.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):615 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang sepadan dengan warna output LED. Ia sedikit lebih rendah daripada panjang gelombang puncak, yang biasa disebabkan oleh bentuk spektrum pancaran.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):Kira-kira 18 nm. Parameter ini mentakrifkan lebar jalur cahaya yang dipancarkan, khususnya lebar keluk spektrum pada separuh kuasa maksimumnya. Nilai 18 nm menunjukkan sumber monokromatik jalur sempit, yang merupakan ciri LED AlInGaP dan menghasilkan warna yang tepu.
• Nisbah Padanan Keamatan Pencahayaan (I_V-m):Maksimum 2:1. Ini adalah parameter kritikal untuk keseragaman paparan. Ia menyatakan bahawa keamatan pencahayaan mana-mana titik individu tidak akan lebih daripada dua kali ganda daripada mana-mana titik lain dalam modul paparan yang sama. Ini memastikan kecerahan yang konsisten merentasi semua segmen aksara.

2.2 Ciri-ciri Elektrik

Parameter elektrik mentakrifkan antara muka dan keperluan kuasa untuk peranti.

• Voltan Ke Hadapan (V_F):Julat dari 2.05V (min) hingga 2.6V (maks) per titik pada arus ujian (I_F) 20mA. Ini adalah susut voltan merentasi LED apabila ia mengalirkan arus. Pereka bentuk mesti memastikan litar pemacu dapat menyediakan voltan ini. Nilai tipikal tidak dinyatakan tetapi berada dalam julat ini.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 100 µA pada voltan songsang (V_R) 15V. Ini adalah arus bocor kecil yang mengalir apabila LED terpincang songsang. Ia secara amnya boleh diabaikan dalam operasi tetapi mesti dipertimbangkan dalam reka bentuk perlindungan litar.
• Arus Ke Hadapan Purata Per Titik:Arus purata terkadar ialah 13 mA. Walau bagaimanapun, faktor penurunan nilai 0.17 mA/°C digunakan secara linear di atas 25°C. Ini bermakna arus purata maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan apabila suhu ambien meningkat untuk mengelakkan kepanasan berlebihan dan kegagalan pramatang. Sebagai contoh, pada 85°C, arus purata maksimum akan menjadi: 13 mA - [0.17 mA/°C * (85-25)°C] = 13 - 10.2 = 2.8 mA.

2.3 Penarafan Maksimum Mutlak

Ini adalah had tekanan yang tidak boleh dilampaui di bawah sebarang keadaan, walaupun seketika. Beroperasi melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal.

• Pelesapan Kuasa Purata Per Titik:Maksimum 36 mW. Ini adalah hasil darab arus ke hadapan purata dan voltan ke hadapan.
• Arus Ke Hadapan Puncak Per Titik:Maksimum 100 mA. Ini adalah arus serta-merta tertinggi yang dibenarkan, biasanya relevan semasa denyutan yang sangat singkat dalam skim berbilang.
• Voltan Songsang Per Titik:Maksimum 5 V. Melebihi ini boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-35°C hingga +85°C. Peranti ini dinilai untuk julat suhu perindustrian.
• Suhu Pateri:Maksimum 260°C untuk maksimum 3 saat, diukur 1.6mm (1/16 inci) di bawah satah dudukan. Ini adalah penting untuk proses pateri gelombang atau alir semula.

3. Sistem Pengkategorian dan Pembahagian Bin

Datasheet menyatakan dengan jelas bahawa peranti ini "Dikategorikan untuk Keamatan Pencahayaan." Ini menunjukkan bahawa unit disusun, atau "dibin," berdasarkan output cahaya yang diukur. Julat keamatan pencahayaan (2100-5000 µcd) kemungkinan mewakili sebaran merentasi berbilang bin. Pengeluar biasanya mengumpulkan LED ke dalam julat keamatan yang lebih ketat (cth., 2100-3000 µcd, 3000-4000 µcd, 4000-5000 µcd). Ini membolehkan pelanggan memilih bin untuk keperluan keseragaman kecerahan khusus mereka. Untuk paparan berbilang unit, menggunakan LED dari bin keamatan yang sama adalah penting untuk mencapai penampilan yang seragam. Datasheet tidak menyatakan pembahagian bin untuk voltan ke hadapan atau panjang gelombang, walaupun julat min/maks yang diberikan untuk V_Fdan λ_pmentakrifkan sebaran keseluruhan.

4. Analisis Keluk Prestasi

Datasheet merujuk "Keluk Ciri Elektrik / Optik Biasa." Walaupun graf khusus tidak disediakan dalam teks, kita boleh membuat inferens tentang kandungan dan kepentingan piawainya.

• Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Arus Ke Hadapan (Keluk I-V):Graf ini akan menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus pemacu. Ia biasanya tidak linear, dengan kecekapan menurun pada arus yang sangat tinggi disebabkan kesan terma. Titik ujian denyut 32mA kemungkinan berada pada bahagian cekap dan linear keluk ini.
• Voltan Ke Hadapan vs. Arus Ke Hadapan:Keluk ini menunjukkan ciri I-V diod. Voltan meningkat secara logaritma dengan arus. V_Fyang ditetapkan pada 20mA adalah satu titik pada keluk ini.
• Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Suhu Ambien:Ini adalah keluk kritikal untuk memahami prestasi terma. Output cahaya LED secara amnya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Penurunan nilai yang ditetapkan untuk arus ke hadapan berkaitan secara langsung dengan pengurusan kesan terma ini untuk mengekalkan prestasi dan kebolehpercayaan.
• Taburan Spektrum:Plot keamatan relatif vs. panjang gelombang, menunjukkan puncak sekitar 621nm dan lebar kira-kira 18nm pada separuh keamatan puncak (FWHM).

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

Peranti ini adalah komponen lubang melalui dengan faktor bentuk gaya DIP (Dual In-line Package) piawai yang sesuai untuk pemasangan PCB.

• Ketinggian Matriks:Ciri fizikal penentu ialah ketinggian aksara 1.97 inci (50.15 mm). Ini adalah paparan format besar yang direka untuk dilihat dari jarak jauh.
• Dimensi Pakej:Datasheet termasuk lukisan berdimensi terperinci. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.25 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Lukisan ini adalah penting untuk reka bentuk tapak kaki PCB dan memastikan muat yang betul dalam sarung.
• Sambungan Pin:Peranti mempunyai 12 pin dalam satu baris.
  • Pin 1-7: Sepadan dengan Baris Katod 1 hingga 7. Dalam konfigurasi matriks biasa, ini akan menjadi garis imbasan.
  • Pin 8-12: Sepadan dengan Lajur Anod 5 hingga 1 (perhatikan susunan songsang: Pin 8 ialah Lajur 5, Pin 12 ialah Lajur 1). Ini akan menjadi garis data.
• Gambarajah Litar Dalaman:Gambarajah yang disediakan menunjukkan konfigurasi matriks 5x7 piawai. Setiap LED (titik) terletak di persilangan lajur anod dan baris katod. Untuk menerangi titik tertentu, garis anod sepadannya mesti didorong tinggi (voltan positif) manakala garis katodnya didorong rendah (bumi). Susunan matriks ini meminimumkan bilangan pin pemacu yang diperlukan (12 berbanding 35 untuk titik yang dialamatkan secara individu).
• Pengenalpastian Polarity:Jadual pinout dengan jelas mengenal pasti sambungan anod dan katod. Pakej kemungkinan mempunyai takuk atau tanda pada satu hujung untuk menunjukkan orientasi pin 1.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Spesifikasi pemasangan utama yang disediakan adalah untuk proses pateri.

• Parameter Pateri Alir Semula/Gelombang:Penarafan maksimum mutlak menyatakan bahawa peranti boleh menahan suhu pateri 260°C untuk maksimum 3 saat. Pengukuran ini diambil 1.6mm di bawah satah dudukan (iaitu, pada paras PCB), bukan pada badan komponen. Ini adalah penarafan piawai untuk komponen berwayar dan serasi dengan profil pateri gelombang biasa. Untuk pateri alir semula dengan pateri bebas plumbum (yang mempunyai takat lebur lebih tinggi), profil mesti dikawal dengan teliti untuk memastikan suhu badan komponen tidak melebihi suhu penyimpanan maksimum 85°C untuk tempoh yang panjang, walaupun wayar secara ringkas melihat 260°C.
• Pateri Tangan:Jika pateri tangan diperlukan, besi yang dikawal suhu harus digunakan. Masa sentuhan per pin harus diminimumkan, idealnya di bawah 3 saat, untuk mengelakkan haba bergerak ke atas wayar dan merosakkan ikatan wayar dalaman atau epoksi.
• Pembersihan:Tiada arahan pembersihan khusus diberikan. Alkohol isopropil piawai atau penyingkir fluks yang diluluskan boleh digunakan, tetapi pelarut agresif harus dielakkan kerana ia boleh merosakkan muka plastik atau tanda.
• Keadaan Penyimpanan:Peranti harus disimpan dalam julat suhu yang ditetapkan -35°C hingga +85°C dalam persekitaran kering dan tidak memeluwap. Adalah dinasihatkan untuk menyimpan komponen dalam beg penghalang kelembapan asal sehingga digunakan untuk mengelakkan penyerapan kelembapan, yang boleh menyebabkan "popcorning" semasa pateri.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

• Panel Kawalan Perindustrian:Memaparkan titik set, nilai proses (suhu, tekanan, kelajuan), kod ralat, atau status mesin.
• Peralatan Ujian dan Pengukuran:Menunjukkan bacaan berangka dari multimeter, bekalan kuasa, atau penjana isyarat.
• Elektronik Pengguna (Warisan):Jam, pemasa, kalkulator asas, atau paparan perkakas.
• Prototaip Sistem Terbenam:Output mudah dan langsung untuk pengawal mikro (cth., Arduino, PIC) untuk memaparkan maklumat penyahpepijat atau permintaan pengguna.
• Paparan Berbilang Aksara Tersusun:Dengan meletakkan berbilang modul LTP-2257KA bersebelahan, perkataan, nombor, atau mesej tatal mudah boleh dicipta untuk papan maklumat asas atau papan tanda.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Litar Pemacu:Pemacu LED khusus atau pin GPIO pengawal mikro dengan perintang pembatas arus diperlukan. Disebabkan konfigurasi matriks, skim berbilang (imbasan) adalah perlu. Pemacu mesti membekalkan arus ke lajur anod dan menyerap arus dari baris katod. Arus puncak per titik (100mA) dan penurunan nilai arus purata mesti dihormati dalam pengiraan masa berbilang.
• Pembatasan Arus:Perintang luaran adalah wajib untuk setiap lajur anod atau baris katod (bergantung pada topologi pemacu) untuk menetapkan arus operasi. Nilai dikira berdasarkan voltan bekalan (V_CC), voltan ke hadapan LED (V_F), dan arus yang dikehendaki (I_F). Sebagai contoh, dengan bekalan 5V, V_F2.3V, dan sasaran I_F20mA: R = (5V - 2.3V) / 0.02A = 135 Ohm. Perintang piawai 150 Ohm akan sesuai.
• Pengurusan Terma:Walaupun peranti ini berkuasa rendah, keluk penurunan nilai untuk arus ke hadapan mesti diikuti dalam persekitaran suhu ambien tinggi. Pastikan aliran udara yang mencukupi jika paparan tertutup. Pelesapan kuasa purata per titik (36mW maks) diterjemahkan kepada pelesapan maksimum keseluruhan untuk keseluruhan aksara yang diterangi, yang harus dipertimbangkan untuk reka bentuk terma PCB.
• Sudut Pandangan:Ciri "sudut pandangan luas" adalah bermanfaat, tetapi untuk kebolehbacaan optimum, paparan harus dipasang menghadap penonton utama. Reka bentuk muka hitam/titik putih menawarkan kontras yang baik dari kebanyakan sudut.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan teknologi paparan lain yang tersedia pada masa pelancarannya (2000), LTP-2257KA menawarkan kelebihan khusus:

• vs. Paparan Pijar atau Pendarfluor Vakum (VFD):LED adalah keadaan pepejal, menawarkan kebolehpercayaan yang jauh lebih besar, rintangan hentaman/getaran, jangka hayat lebih panjang (biasanya puluhan ribu jam), dan voltan/kuasa operasi lebih rendah. Ia juga tidak memerlukan filamen dipanaskan atau voltan tinggi.
• vs. LCD Awal:LED adalah pancaran, bermakna ia menghasilkan cahaya sendiri, menjadikannya jelas kelihatan dalam keadaan cahaya rendah atau gelap tanpa lampu latar. Ia mempunyai julat suhu operasi yang lebih luas dan masa tindak balas yang lebih pantas. Walau bagaimanapun, ia menggunakan lebih banyak kuasa daripada LCD reflektif dan tidak sesuai untuk grafik kompleks.
• vs. Teknologi LED Lain:Penggunaan bahan AlInGaP, berbanding dengan GaAsP atau GaP yang lebih lama, memberikan kecekapan lebih tinggi dan ketulenan warna yang lebih baik (jingga-merah lebih tepu) untuk arus pemacu tertentu. Format 5x7 khusus dengan ketinggian besar 1.97 inci mensasarkan aplikasi yang memerlukan aksara mudah dibaca dari jarak jauh.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memacu paparan ini dengan arus DC malar pada semua titik serentak?

J: Secara teknikalnya ya, tetapi ia sangat tidak cekap dan akan melebihi penarafan kuasa purata jika semua 35 titik dihidupkan. Kaedah piawai dan yang dimaksudkan adalah berbilang, di mana titik diterangi satu baris (atau lajur) pada satu masa pada frekuensi tinggi, mencipta ilusi paparan stabil sambil mengurangkan arus purata dengan ketara.

S: Apakah perbezaan antara panjang gelombang puncak dan dominan?

J: Panjang gelombang puncak adalah di mana LED memancarkan kuasa optik paling banyak. Panjang gelombang dominan adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia sebagai sepadan dengan warna LED. Ia sering hampir tetapi tidak sama disebabkan ketidaksimetrian spektrum pancaran LED. Panjang gelombang dominan lebih relevan untuk persepsi warna.

S: Voltan ke hadapan ialah 2.05-2.6V. Bolehkah saya menjalankannya dari bekalan logik 3.3V?

J: Ya, semestinya. Bekalan 3.3V adalah mencukupi untuk memincang ke hadapan LED. Anda perlu mengira semula nilai perintang pembatas arus berdasarkan voltan bekalan yang lebih rendah (cth., R = (3.3V - 2.3V) / 0.02A = 50 Ohm).

S: Apakah maksud "Kitaran Tugas 1/16" dalam keadaan ujian keamatan pencahayaan?

J: Ia bermakna LED didenyut dengan arus 32mA, tetapi denyutan hanya aktif untuk 1/16 daripada jumlah tempoh masa. Keamatan yang diukur adalah purata sepanjang tempoh penuh. Ini mensimulasikan keadaan dalam skim pemacu berbilang 1:16 (cth., 7 baris + 9 kosong = 16 slot masa).

10. Kes Penggunaan dan Reka Bentuk Praktikal

Kes: Membina Paparan Voltmeter 4 Digit Mudah.Seorang jurutera perlu memaparkan voltan dari 0.000 hingga 9.999 volt pada panel. Mereka memutuskan untuk menggunakan empat modul LTP-2257KA disusun secara mendatar.

1. Reka Bentuk Litar:Pengawal mikro dengan ADC membaca voltan. Perisian tegar menukar bacaan kepada empat digit perpuluhan. Port I/O pengawal mikro, digabungkan dengan transistor diskret atau pemacu berbilang khusus (seperti MAX7219), dikonfigurasikan untuk mengimbas empat paparan. Baris katod setiap paparan disambungkan secara selari, manakala lajur anod setiap digit dikawal secara berasingan. Ini mencipta matriks 4 digit dengan 7 baris.
2. Penetapan Arus:Menggunakan bekalan 5V dan mensasarkan paparan terang, mereka memilih arus purata 15mA per titik. Dengan mengambil kira berbilang merentasi 4 digit dan 7 baris (berkesan kitaran tugas 1/28 untuk setiap titik apabila semua dihidupkan), arus denyutan puncak semasa slot masa aktifnya akan lebih tinggi (cth., 15mA * 28 = 420mA), tetapi ini mesti disemak terhadap penarafan arus puncak 100mA. Oleh itu, mereka perlu melaraskan masa atau menggunakan arus purata yang lebih rendah untuk mengekalkan puncak dalam spesifikasi.
3. Pertimbangan Terma:Panel ini bertujuan untuk persekitaran makmal (25°C). Penurunan nilai arus purata bukan kebimbangan di sini. Walau bagaimanapun, mereka memastikan PCB mempunyai satah bumi untuk membantu melesapkan haba dari litar pemacu.
4. Keputusan:Produk akhir menunjukkan bacaan 4 digit yang jelas, terang dengan sudut pandangan yang baik, memenuhi keperluan untuk instrumen atas bangku.

11. Prinsip Operasi

LTP-2257KA beroperasi berdasarkan prinsip asas diod pemancar cahaya (LED) yang disusun dalam matriks pasif. Setiap satu daripada 35 titik yang membentuk grid 5x7 adalah cip LED AlInGaP individu. Apabila voltan pincang ke hadapan melebihi keupayaan simpang diod (kira-kira 2V) dikenakan merentasi pasangan anod (lajur) dan katod (baris) tertentu, arus mengalir melalui LED di persilangan itu. Arus ini menyebabkan elektron dan lubang bergabung semula dalam kawasan aktif semikonduktor, membebaskan tenaga dalam bentuk foton—cahaya—dengan panjang gelombang ciri bahan AlInGaP (jingga-merah).

Organisasi matriks adalah kaedah sambungan pintar. Daripada mempunyai 35 wayar berasingan, anod semua LED dalam lajur menegak disambungkan bersama, dan katod semua LED dalam baris mendatar disambungkan bersama. Untuk menyalakan satu titik, lajur khususnya didorong positif dan baris khususnya didorong ke bumi. Untuk memaparkan corak (seperti aksara), algoritma imbasan mengurutkan baris (atau lajur) dengan pantas, menghidupkan pemacu lajur yang sesuai untuk setiap baris secara bergilir. Pada frekuensi yang cukup tinggi (biasanya >100Hz), kegigihan penglihatan membuatkan keseluruhan aksara kelihatan diterangi dengan stabil.

12. Trend dan Konteks Teknologi

LTP-2257KA mewakili teknologi paparan yang matang dan mantap. Pada masa pelancarannya, paparan LED matriks titik adalah penyelesaian arus perdana untuk output alfanumerik. Peralihan ke arah AlInGaP dari bahan lama seperti GaAsP adalah trend penting, menawarkan kecekapan dan warna yang lebih baik.

Trend seterusnya telah beralih ke arah:

Pakej Peranti Permukaan Dipasang (SMD):Setara moden hampir secara eksklusif jenis SMD, membolehkan pemasangan automatik yang lebih kecil.

Ketumpatan Lebih Tinggi dan Paparan Matriks Penuh:Format asas 5x7 telah sebahagian besarnya digantikan oleh modul matriks titik yang lebih besar (cth., 8x8, 16x16) dan panel grafik penuh yang boleh memaparkan bentuk dan teks sewenang-wenangnya dalam pelbagai fon.

Pengawal Bersepadu:Modul matriks LED moden sering termasuk pemacu, memori, dan antara muka komunikasi (seperti I2C atau SPI) pada papan tunggal, sangat memudahkan proses reka bentuk masuk untuk jurutera.

Teknologi Alternatif:Untuk banyak aplikasi yang memerlukan output aksara mudah, LCD berkuasa rendah (dengan atau tanpa lampu latar) dan paparan OLED telah menjadi lebih biasa, terutamanya di mana penggunaan kuasa, ketipisan, atau keupayaan grafik adalah keutamaan.

Walaupun trend ini, paparan LED matriks titik lubang melalui seperti LTP-2257KA kekal relevan dalam tetapan pendidikan, untuk projek hobi, dalam penyelenggaraan peralatan warisan, dan dalam aplikasi perindustrian khusus di mana kesederhanaan, kekukuhan, kecerahan tinggi, dan julat suhu luas mereka adalah kelebihan muktamad.