Dokumen Teknikal LTP-1457AKA - Paparan LED Matriks 5x7 - 1.2 Inci (30.42mm) Tinggi Matriks - AlInGaP Jingga Merah - 2.6V Voltan Hadapan - 33mW Kuasa Terserak

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTP-1457AKA ialah modul paparan alfanumerik satu digit yang dibina menggunakan konfigurasi matriks titik 5x7. Fungsi utamanya ialah untuk mewakili aksara dan simbol secara visual, serasi dengan set kod USASCII dan EBCDIC piawai. Teknologi teras menggunakan cip LED Jingga Merah AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida), yang difabrikasi pada substrat GaAs tidak lutsinar. Pilihan substrat ini menyumbang kepada rupa muka kelabu dan titik putih ciri peranti. Paparan ini dikategorikan berdasarkan keamatan pencahayaannya, memastikan konsistensi kecerahan untuk aplikasi yang memerlukan berbilang unit.

Peranti ini direka untuk penggunaan kuasa rendah dan menawarkan kebolehpercayaan keadaan pepejal. Ciri mekanikal utama ialah kebolehsusunannya, membolehkan berbilang unit diletakkan bersebelahan secara mendatar untuk membentuk paparan berbilang aksara tanpa jurang yang ketara, sesuai untuk papan mesej atau bacaan berangka ringkas.

2. Tafsiran Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Ciri-ciri Fotometrik dan Optik

Prestasi optik ditakrifkan di bawah keadaan ujian tertentu pada suhu ambien (Ta) 25°C. Keamatan pencahayaan purata (Iv) setiap titik mempunyai nilai tipikal 3800 µcd apabila didorong dengan arus puncak (Ip) 80mA pada kitaran tugas 1/16. Nilai minimum yang ditetapkan ialah 2100 µcd. Nisbah padanan keamatan pencahayaan antara titik ditetapkan pada maksimum 2:1, yang mentakrifkan variasi kecerahan yang dibenarkan merentasi matriks.

Ciri warna ditakrifkan oleh panjang gelombang. Panjang gelombang pancaran puncak (λp) biasanya 621 nm. Panjang gelombang dominan (λd), yang lebih berkait rapat dengan warna yang dilihat, biasanya 615 nm, meletakkannya dengan kukuh dalam spektrum jingga-merah. Lebar separuh garis spektrum (Δλ) biasanya 18 nm, menunjukkan ketulenan spektrum atau lebar jalur cahaya yang dipancarkan.

2.2 Parameter Elektrik

Voltan hadapan (VF) untuk mana-mana titik LED tunggal, diukur pada arus hadapan (IF) 20mA, berjulat dari minimum 2.05V hingga maksimum 2.6V, dengan nilai tipikal diberikan. Arus songsang (IR) untuk mana-mana titik, apabila voltan songsang (VR) 5V dikenakan, mempunyai nilai maksimum yang ditetapkan 100 µA.

2.3 Had Maksimum Mutlak dan Pertimbangan Terma

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal mungkin berlaku. Kuasa terserak purata setiap titik tidak boleh melebihi 33 mW. Arus hadapan puncak setiap titik dinilai pada 90 mA, tetapi hanya di bawah keadaan berdenyut: kitaran tugas 1/10 dengan lebar denyut 0.1 ms. Arus hadapan purata setiap titik mempunyai faktor penurunan nilai; ia ialah 13 mA pada 25°C dan berkurangan secara linear sebanyak 0.17 mA untuk setiap peningkatan darjah Celsius dalam suhu ambien.

Peranti boleh menahan voltan songsang sehingga 5V setiap titik. Julat suhu operasi dan penyimpanan ditetapkan dari -35°C hingga +85°C. Untuk pemasangan, suhu pateri tidak boleh melebihi 260°C untuk tempoh maksimum 3 saat, diukur pada titik 1.6mm (1/16 inci) di bawah satah dudukan komponen.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan

Dokumen teknikal menyatakan dengan jelas bahawa peranti ini "Dikategorikan untuk Keamatan Pencahayaan." Ini menunjukkan proses pengelasan atau penyusunan berdasarkan keluaran cahaya yang diukur. Unit diuji dan dikumpulkan ke dalam kategori keamatan tertentu (contohnya, satu kategori untuk 2100-2800 µcd, satu lagi untuk 2800-3800 µcd). Ini memastikan pereka boleh memilih komponen dengan kecerahan yang konsisten untuk aplikasi mereka, yang amat kritikal apabila berbilang paparan digunakan bersama untuk mengelakkan variasi kecerahan yang ketara. Dokumen teknikal tidak menyatakan kategori berasingan untuk panjang gelombang atau voltan hadapan, mencadangkan kriteria penyusunan utama adalah keamatan pencahayaan.

4. Analisis Keluk Prestasi

Dokumen teknikal termasuk bahagian untuk "Keluk Ciri Elektrik / Optik Biasa." Walaupun graf khusus tidak terperinci dalam teks yang diberikan, keluk sedemikian biasanya menggambarkan hubungan antara parameter utama. Keluk piawai untuk peranti jenis ini mungkin termasuk:

• Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Keluk I-V):Menunjukkan hubungan tak linear antara arus melalui LED dan voltan merentasinya. Ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus.
• Keamatan Pencahayaan vs. Arus Hadapan:Menunjukkan bagaimana keluaran cahaya meningkat dengan arus, biasanya dalam cara sub-linear pada arus yang lebih tinggi disebabkan kesan pemanasan.
• Keamatan Pencahayaan vs. Suhu Ambien:Menunjukkan penurunan keluaran cahaya apabila suhu simpang LED meningkat. LED AlInGaP secara amnya menunjukkan kurang penyingkiran terma berbanding teknologi lama seperti GaAsP, tetapi keluaran masih menurun dengan haba.
• Taburan Spektrum:Graf yang memplot keamatan relatif terhadap panjang gelombang, menunjukkan puncak pada ~621nm dan lebar separuh 18nm.

Keluk ini adalah penting untuk memahami tingkah laku peranti di bawah keadaan bukan piawai (arus, suhu berbeza) dan untuk mengoptimumkan litar pemacu untuk kecekapan dan jangka hayat.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

Peranti mempunyai ketinggian matriks 1.2 inci, yang bersamaan dengan 30.42 mm. Ini merujuk kepada ketinggian tatasusunan 5x7 itu sendiri. Dimensi pakej disediakan dalam lukisan terperinci dengan semua ukuran dalam milimeter. Toleransi piawai untuk dimensi ini ialah ±0.25 mm (0.01 inci) melainkan dinyatakan sebaliknya pada lukisan. Gambar rajah sambungan pin adalah kritikal untuk antara muka. Paparan mempunyai 14 pin yang mengawal 5 lajur (anod) dan 7 baris (katod) dalam susunan berbilang. Susunan pin khusus ialah: Pin 1: Katod Baris 5, Pin 2: Katod Baris 7, Pin 3: Anod Lajur 2, Pin 4: Anod Lajur 3, Pin 5: Katod Baris 4, Pin 6: Anod Lajur 5, Pin 7: Katod Baris 6, Pin 8: Katod Baris 3, Pin 9: Katod Baris 1, Pin 10: Anod Lajur 4, Pin 11: Anod Lajur 3, Pin 12: Katod Baris 4, Pin 13: Anod Lajur 1, Pin 14: Katod Baris 2. Perhatikan susunan tidak berurutan, yang biasa dalam paparan berbilang untuk mengoptimumkan penghalaan dalaman.

Gambar rajah litar dalaman menunjukkan struktur matriks: lima lajur anod sepunya dan tujuh baris katod sepunya. Setiap persilangan mewakili satu titik LED. Untuk menyala titik tertentu, pin lajurnya yang sepadan mesti didorong tinggi (anod), dan pin barisnya mesti didorong rendah (katod).

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Kekangan pemasangan utama yang disediakan ialah profil suhu pateri. Badan komponen tidak boleh terdedah kepada suhu melebihi 260°C selama lebih daripada 3 saat semasa proses reflow atau pateri gelombang. Ini adalah penarafan piawai untuk banyak komponen lubang tembus dan beberapa komponen permukaan. Titik ukuran ialah 1.6mm di bawah satah dudukan, yang biasanya titik di mana kaki keluar dari badan pakej. Ini memastikan cip LED sensitif di dalam tidak rosak oleh haba berlebihan yang dijalankan melalui kaki. Untuk pateri tangan, besi terkawal suhu harus digunakan, dan masa sentuhan dengan setiap pin harus diminimumkan. Prosedur pengendalian ESD (Nyahcas Elektrostatik) yang betul harus sentiasa diikuti apabila bekerja dengan peranti semikonduktor.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

Paparan ini sesuai untuk aplikasi yang memerlukan satu aksara alfanumerik yang sangat boleh dibaca. Kebolehsusunannya menjadikannya sesuai untuk paparan berbilang digit. Kegunaan biasa termasuk:

• Panel instrumen perindustrian (untuk memaparkan titik set, bacaan, kod ralat).
• Perkakas pengguna (ketuhar gelombang mikro, mesin basuh, termostat).
• Peralatan ujian dan pengukuran.
• Paparan maklumat ringkas dalam mesin layan diri atau kiosk.
• Kit pendidikan untuk belajar tentang pemanduan LED berbilang dan antara muka mikropengawal.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

Litar Pemandu:Paparan memerlukan litar pemandu berbilang luaran. Ini boleh dilaksanakan menggunakan transistor diskret, IC pemandu LED khusus (seperti MAX7219), atau terus dari mikropengawal dengan keupayaan sumber/sinki arus yang mencukupi. Penarafan arus puncak (90mA pada kitaran tugas 1/10) mesti dihormati. Reka bentuk tipikal akan menggunakan sumber arus malar atau perintang pembatas arus untuk setiap lajur (anod) dan menyalurkan arus melalui baris (katod) menggunakan transistor atau pin GPIO.

Pengiraan Arus:Untuk mencapai keamatan pencahayaan tipikal 3800 µcd, dokumen teknikal menyatakan keadaan Ip=80mA pada kitaran tugas 1/16. Oleh itu, arus purata setiap titik ialah 80mA / 16 = 5mA. Jumlah arus purata untuk aksara yang menyala sepenuhnya (kesemua 35 titik hidup) akan menjadi 35 * 5mA = 175mA, tetapi ini diagihkan merentasi lajur dan baris berbilang.

Sudut Pandangan:Ciri "sudut pandangan luas" adalah bermanfaat untuk aplikasi di mana paparan mungkin dilihat dari kedudukan luar paksi.

Pertimbangan Optik:Muka kelabu dan titik putih memberikan kontras yang baik. Pereka mungkin mempertimbangkan untuk menambah penapis berwarna atau penyebar di hadapan paparan untuk meningkatkan kontras atau sepadan dengan estetik produk, walaupun ini akan mengurangkan keluaran cahaya keseluruhan.

8. Perbandingan Teknikal

Pembeza utama LTP-1457AKA ialah penggunaan teknologi LED AlInGaP. Berbanding teknologi lama seperti LED merah GaAsP (Gallium Arsenide Phosphide) piawai, AlInGaP menawarkan kecekapan pencahayaan yang jauh lebih tinggi. Ini bermakna ia boleh menghasilkan lebih banyak cahaya (keamatan pencahayaan lebih tinggi) untuk jumlah arus elektrik yang sama, atau mencapai kecerahan yang sama dengan penggunaan kuasa yang lebih rendah. AlInGaP juga secara amnya mempunyai kestabilan suhu yang lebih baik dan jangka hayat operasi yang lebih panjang. Berbanding LED putih moden atau paparan matriks SMD padang lebih kecil, peranti ini adalah komponen lubang tembus yang lebih besar yang menawarkan kesederhanaan, ketahanan, dan kebolehlihatan aksara tunggal tinggi dari jarak jauh, selalunya pada kos sistem yang lebih rendah untuk aplikasi satu digit.

9. Soalan Lazim Berdasarkan Parameter Teknikal

S: Bolehkah saya memandu paparan ini dengan arus DC malar pada setiap titik?

J: Secara teknikalnya ya, tetapi ia sangat tidak cekap dan tidak disyorkan. Paparan direka untuk operasi berbilang. Memandu semua titik secara berterusan akan melebihi penarafan kuasa terserak purata (33mW setiap titik) jika cuba mencapai kecerahan piawai, membawa kepada pemanasan melampau dan kegagalan pantas.

S: Apakah perbezaan antara panjang gelombang pancaran puncak dan panjang gelombang dominan?

J: Panjang gelombang pancaran puncak ialah panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum adalah maksimum. Panjang gelombang dominan ialah panjang gelombang tunggal cahaya monokromatik yang akan sepadan dengan warna yang dilihat LED. Untuk LED dengan spektrum yang agak sempit seperti ini, mereka selalunya hampir, tetapi panjang gelombang dominan lebih relevan untuk spesifikasi warna.

S: Susunan pin kelihatan tidak berurutan. Mengapa ia disusun sedemikian?

J: Susunan pin dioptimumkan untuk susun atur dalaman jejak pada substrat paparan untuk mengurangkan silang bual dan memudahkan sambungan matriks LED. Adalah penting untuk mengikuti jadual sambungan pin yang diberikan dengan tepat; jangan mengandaikan urutan logik.

S: Bagaimana saya mentafsir spesifikasi "Penurunan Nilai Arus Hadapan Purata"?

J: Ia bermakna arus purata maksimum selamat setiap titik berkurangan apabila suhu ambien meningkat. Pada 25°C, anda boleh menggunakan sehingga 13 mA arus purata. Pada 85°C (suhu operasi maksimum), arus yang dibenarkan ialah 13 mA - [ (85-25) * 0.17 mA/°C ] = 13 mA - 10.2 mA = 2.8 mA. Penurunan nilai ini adalah penting untuk operasi yang boleh dipercayai dalam persekitaran suhu tinggi.

10. Kes Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Bacaan Suhu Satu Digit untuk Ketuhar Perindustrian.

Seorang jurutera perlu memaparkan suhu titik set (0-9) pada ketuhar yang beroperasi sehingga 80°C ambien di dalam panel kawalan. Mereka memilih LTP-1457AKA untuk kebolehlihatan dan julat suhunya. Disebabkan suhu ambien yang tinggi, mereka mesti menurunkan nilai arus pemacu. Mensasarkan kecerahan yang lebih rendah boleh diterima dalam persekitaran terkawal ini. Mereka mereka bentuk litar berbilang menggunakan mikropengawal, memandu lajur melalui perintang pembatas arus dan baris melalui transistor NPN. Firmware mengimbas baris pada frekuensi tinggi (>100Hz). Mereka mengira arus purata setiap titik berada di bawah nilai penurunan ~3mA pada 80°C untuk memastikan kebolehpercayaan jangka panjang. Rupa kelabu/putih memberikan kontras yang baik terhadap panel gelap ketuhar.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

LTP-1457AKA beroperasi berdasarkan prinsip matriks LED berbilang. Ia mengandungi 35 simpang LED AlInGaP individu yang disusun dalam grid 5 lajur dan 7 baris. Setiap LED disambungkan antara satu talian lajur (anod) dan satu talian baris (katod). Untuk menyala corak tertentu (seperti nombor atau huruf), pengawal tidak memberi kuasa kepada semua titik serentak. Sebaliknya, ia menggunakan teknik yang dipanggil berbilang atau pengimbasan. Ia mengaktifkan satu baris (katod) pada satu masa dengan menyambungkannya ke tanah (aras logik rendah). Serentak, ia menggunakan kuasa (aras logik tinggi) hanya kepada talian lajur (anod) yang perlu dinyalakan untuk baris tertentu itu. Kitaran ini berulang dengan pantas melalui semua tujuh baris. Disebabkan ketekalan penglihatan, mata manusia melihat aksara yang stabil dan terbentuk sepenuhnya. Kaedah ini mengurangkan bilangan pin pemandu yang diperlukan (14 berbanding 35) dan menurunkan jumlah penggunaan kuasa.

12. Trend Teknologi

Paparan seperti LTP-1457AKA mewakili teknologi matang. Trend semasa dalam paparan penunjuk dan alfanumerik sedang beralih ke arah:

• Pakej Peranti Permukaan-Pasang (SMD):Tapak kaki lebih kecil untuk reka bentuk PCB ketumpatan tinggi dan pemasangan automatik.
• Integrasi Lebih Tinggi:Paparan dengan pengawal terbina dalam, ingatan (untuk fon), dan antara muka bersiri (I2C, SPI) memudahkan tugas mikropengawal hos.
• Bahan LED Lanjutan:Walaupun AlInGaP cekap untuk merah/jingga, bahan baharu seperti InGaN membolehkan LED hijau, biru dan putih yang lebih cerah dan cekap, membawa kepada paparan matriks warna penuh.
• Teknologi Alternatif:Untuk paparan yang lebih besar dan kompleks, teknologi OLED (LED Organik) dan mikro-LED menawarkan kontras, sudut pandangan dan fleksibiliti yang unggul.

Walau bagaimanapun, paparan satu digit lubang tembus seperti ini kekal relevan untuk kesederhanaan, ketahanan, kebolehlihatan aksara tunggal tinggi dan keberkesanan kos dalam aplikasi di mana hanya satu atau beberapa digit diperlukan, terutamanya dalam konteks perindustrian atau penggemar di mana pemasangan lubang tembus mungkin lebih disukai.