Техническая спецификация светодиодного матричного индикатора LTP-747KY - Высота знака 0.7 дюйма - AlInGaP янтарно-желтый - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 25мВт

1. Обзор продукта

LTP-747KY — это компактный высокопроизводительный модуль светодиодного матричного индикатора 5 x 7, предназначенный для приложений, требующих четкого и разборчивого вывода буквенно-цифровых или символьных знаков. Его основная функция — предоставление визуальной информации в электронных устройствах. Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании передовой технологии AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для светодиодных кристаллов, которая обеспечивает превосходную эффективность и чистоту цвета по сравнению со старыми технологиями, такими как стандартный GaAsP. Целевой рынок включает панели управления промышленного оборудования, приборы, медицинское оборудование, потребительскую электронику и любые встраиваемые системы, требующие надежного, энергоэффективного информационного дисплея.

Индикатор имеет высоту знака 0.7 дюйма (17.22 мм), что обеспечивает отличную читаемость. Он характеризуется непрерывными однородными сегментами, гарантирующими стабильный и профессиональный внешний вид символов. Ключевые преимущества, выделенные в спецификации, — низкое энергопотребление, высокая яркость и контрастность, широкий угол обзора и надежность твердотельной технологии, что означает длительный срок службы и долговечность в различных условиях эксплуатации.

2. Подробный анализ технических характеристик

2.1 Оптоэлектронные характеристики

Оптоэлектронные характеристики являются центральными для функциональности дисплея. Измеренные при температуре окружающей среды (T_A) 25°C, ключевые параметры следующие:

• Средняя сила света (I_V):Этот параметр определяет воспринимаемую яркость каждой светящейся точки. Типичное значение составляет 3400 мккд (микрокандел) при испытательном условии I_P=32мА с коэффициентом заполнения 1/16. Минимальное указанное значение — 1650 мккд. Использование коэффициента заполнения 1/16 для измерений является стандартным для мультиплексированных дисплеев и указывает на пиковый ток в течение его активного временного интервала.
• Волновые характеристики:
  • Пиковая длина волны излучения (λ_p):595 нм. Это длина волны, на которой выходная оптическая мощность максимальна, что помещает ее в янтарно-желтую область видимого спектра.
  • Доминирующая длина волны (λ_d):592 нм. Это единственная длина волны, которая наилучшим образом соответствует воспринимаемому цвету светодиода человеческим глазом, она немного ниже пиковой длины волны.
  • Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм. Это указывает на спектральную чистоту или разброс излучаемого света вокруг пиковой длины волны. Значение 15 нм относительно узкое, что способствует насыщенному, чистому янтарно-желтому цвету.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):Максимум 2:1. Это критически важный параметр для однородности дисплея. Он указывает, что яркость самой тусклой точки в матрице будет не менее половины яркости самой яркой точки, обеспечивая равномерный внешний вид всех сегментов символа.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют пределы и условия безопасной и надежной эксплуатации.

• Прямое напряжение на точку (V_F):Обычно 2.6В, максимум 2.6В при прямом токе (I_F) 20мА. Минимум — 2.05В. Это напряжение относительно низкое, что способствует заявленному низкому энергопотреблению.
• Обратный ток на точку (I_R):Максимум 100 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В. Это указывает на уровень тока утечки, когда светодиод смещен в обратном направлении.
• Токовые характеристики:
  • Пиковый прямой ток на точку:60 мА (абсолютный максимум).
  • Средний прямой ток на точку:13 мА (абсолютный максимум при 25°C). Этот параметр линейно снижается на 0.17 мА/°C выше 25°C, что означает, что допустимый непрерывный ток уменьшается с ростом температуры для предотвращения перегрева.
• Средняя рассеиваемая мощность на точку:25 мВт (абсолютный максимум). Это максимальная мощность, которую каждая отдельная светодиодная точка может безопасно рассеивать в виде тепла.

2.3 Тепловые и климатические характеристики

Эти параметры обеспечивают надежность устройства в различных условиях эксплуатации.

• Диапазон рабочих температур:от -35°C до +85°C. Этот широкий диапазон делает его пригодным для использования в суровых условиях, от сильного холода до горячих промышленных сред.
• Диапазон температур хранения:от -35°C до +85°C.
• Температура пайки:Устройство может выдерживать температуру пайки 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки. Это стандартная спецификация для процессов волновой или конвекционной пайки.

3. Механическая и конструктивная информация

3.1 Габаритные размеры

Спецификация включает подробный чертеж габаритных размеров корпуса. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Общий размер, шаг выводов и размеры окна сегментов определены на этом чертеже, что крайне важно для разводки печатной платы (ПП) и механической интеграции в корпус изделия.

3.2 Распиновка и внутренняя схема

Устройство имеет 12-выводную конфигурацию. Распиновка следующая: Вывод 1 (Анод Колонка 1), Вывод 2 (Катод Строка 3), Вывод 3 (Анод Колонка 2), Вывод 4 (Катод Строка 5), Вывод 5 (Катод Строка 6), Вывод 6 (Катод Строка 7), Вывод 7 (Анод Колонка 4), Вывод 8 (Анод Колонка 5), Вывод 9 (Катод Строка 4), Вывод 10 (Анод Колонка 3), Вывод 11 (Катод Строка 2), Вывод 12 (Катод Строка 1).

Предоставлена внутренняя схема, которая показывает матричное расположение 35 светодиодов (5 столбцов x 7 строк). Каждый столбец имеет общее анодное соединение, а каждая строка — общее катодное соединение. Эта матричная структура является основой мультиплексирования, позволяя управлять 35 отдельными точками с помощью всего 12 выводов, что значительно сокращает количество необходимых линий ввода-вывода микроконтроллера.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены ссылки на типичные электрические/оптические характеристические кривые. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, стандартные кривые для такого устройства обычно включают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Этот график показывает нелинейную зависимость между напряжением, приложенным к светодиоду, и результирующим током. Он необходим для проектирования схемы ограничения тока.
• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Эта кривая иллюстрирует, как яркость светодиода изменяется с током управления. Обычно она линейна в определенном диапазоне, но насыщается при более высоких токах.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Этот график демонстрирует тепловое снижение светового потока. При повышении температуры световая отдача светодиода, как правило, уменьшается.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий колоколообразную кривую с центром около 595 нм с указанной полушириной 15 нм.

Эти кривые жизненно важны для инженеров, чтобы оптимизировать условия управления для достижения желаемой яркости, эффективности и долговечности при определенных рабочих температурах.

5. Рекомендации по применению

5.1 Типовые сценарии применения

LTP-747KY идеально подходит для приложений, требующих компактных, многоразрядных цифровых или ограниченных буквенно-цифровых дисплеев. Примеры включают:

• Контрольно-измерительное оборудование:Цифровые мультиметры, частотомеры, источники питания для отображения показаний.
• Промышленные системы управления:Панельные измерительные приборы для отображения температуры, давления, расхода или технологических переменных на оборудовании.
• Потребительская электроника:Дисплей для аудиоаппаратуры (например, частота тюнера), кухонных приборов или старых электронных игрушек.
• Медицинские приборы:Простые дисплеи параметров на мониторах или диагностическом оборудовании, где надежность имеет первостепенное значение.

5.2 Особенности проектирования

• Схема управления:Из-за своей матричной конфигурации дисплей должен быть мультиплексирован. Для этого требуется микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера, способная сканировать столбцы и строки с достаточно высокой частотой (обычно >100 Гц), чтобы избежать видимого мерцания. Каждый анод столбца включается последовательно, в то время как соответствующие катоды строк подтягиваются к низкому уровню для зажигания нужных точек.
• Ограничение тока:Внешние токоограничивающие резисторы обязательны для каждой линии столбца или строки (в зависимости от топологии управления), чтобы гарантировать, что прямой ток на точку не превышает абсолютные максимальные значения, особенно пиковый ток. При расчетах необходимо учитывать коэффициент заполнения мультиплексирования (например, 1/5 для матрицы из 5 столбцов).
• Рассеиваемая мощность:Общая рассеиваемая мощность дисплея должна быть рассчитана на основе количества одновременно горящих точек, прямого напряжения и тока. Обеспечьте адекватный тепловой режим при работе вблизи максимальных значений или при высоких температурах окружающей среды.
• Угол обзора:Широкий угол обзора полезен для приложений, где дисплей может просматриваться с неосевых позиций.

6. Техническое сравнение и отличия

Основным отличием LTP-747KY является использование технологии светодиодов AlInGaP на непрозрачной подложке GaAs. По сравнению со старыми красными светодиодами GaAsP, AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу, что означает более яркий выход при той же входной электрической мощности. Янтарно-желтый цвет (592-595 нм) обеспечивает отличную видимость и часто считается более щадящим для глаз, чем чистый красный, в условиях слабого освещения. Серая лицевая панель с белыми точками повышает контрастность, уменьшая отраженный окружающий свет от неактивных областей дисплея, что дополнительно улучшает читаемость. Сортировка по силе света (биннинг) гарантирует предсказуемый минимальный уровень яркости, что является преимуществом по сравнению с несортированными компонентами, где яркость может варьироваться в более широких пределах.

7. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Почему номинальный средний прямой ток (13мА) ниже, чем испытательный ток (20мА для V_F)?

О: Испытательное условие 20мА — это стандартная точка для измерения таких параметров, как прямое напряжение. Абсолютный максимальный номинал 13мА — это самый высокий непрерывный ток, допустимый на точку в нормальных рабочих условиях для обеспечения долгосрочной надежности и соблюдения пределов рассеиваемой мощности. В мультиплексированном приложении мгновенный ток в течение активного временного интервала может быть выше (например, 32мА согласно тесту I_V), но среднее значение за полный цикл не должно превышать 13мА.

В: Что означает "Коэффициент заполнения 1/16" в условиях испытания силы света?

О: Это указывает на то, что дисплей управлялся в мультиплексированном режиме, где каждая конкретная точка активно питалась только в течение 1/16 от общего времени цикла сканирования. Сила света измеряется во время этого активного импульса. Это имитирует реальные условия работы мультиплексированного дисплея.

В: Как интерпретировать коэффициент соответствия силы света 2:1?

О: Это параметр контроля качества. Это означает, что в пределах одного модуля дисплея самая тусклая точка будет как минимум в два раза менее яркой, чем самая яркая точка. Более низкое соотношение (ближе к 1:1) указывает на лучшую однородность. Соотношение 2:1 приемлемо для многих приложений, обеспечивая равномерное свечение символов.

8. Практический пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование простого 4-разрядного термометра с использованием LTP-747KY. Потребуется микроконтроллер для считывания данных с датчика температуры, преобразования значения в двоично-десятичный код (BCD) или пользовательскую карту символов и управления дисплеем. Поскольку LTP-747KY является однозначным модулем, четыре модуля будут размещены рядом. Микроконтроллеру потребуется как минимум 12 линий ввода-вывода для прямого управления одним дисплеем. Для эффективного управления четырьмя дисплеями (48 выводов) схема мультиплексирования будет расширена: линии столбцов всех четырех дисплеев могут быть соединены параллельно, а отдельные линии управления строками потребуются для каждого дисплея, или наоборот, используя комбинацию выбора столбца и цифры (модуля). В качестве альтернативы, специализированные микросхемы драйверов светодиодов с последовательными интерфейсами (такими как SPI или I2C) значительно упростят конструкцию, сократив количество выводов микроконтроллера и сложность программного обеспечения. Токоограничивающие резисторы должны быть рассчитаны на основе напряжения питания, прямого напряжения светодиода и желаемого среднего тока на точку с учетом коэффициента заполнения мультиплексирования (например, при сканировании 4 цифр коэффициент заполнения на цифру составляет 1/4).

9. Введение в принцип работы

LTP-747KY работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение диода (около 2В для AlInGaP), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В светодиодах AlInGaP эта рекомбинация высвобождает энергию в основном в виде фотонов (света) с длиной волны, соответствующей ширине запрещенной зоны материала, которая создана для работы в янтарно-желтом диапазоне (примерно 595 нм). Матричное расположение 5x7 является практической реализацией для формирования символов. Избирательно зажигая определенные точки в этой сетке, можно отобразить любую цифру, букву или простой символ. Конфигурация матрицы с общим анодом и общим катодом — это топологическое решение, которое минимизирует количество необходимых соединительных выводов, делая корпус меньше и дешевле в подключении.

10. Тенденции и контекст технологии

Хотя дискретные матричные индикаторы 5x7, такие как LTP-747KY, остаются актуальными для конкретных, чувствительных к стоимости или устаревших конструкций, общая тенденция в технологии дисплеев сместилась в сторону интегрированных решений. Современные приложения часто используют графические OLED, TFT LCD или более крупные, более плотные светодиодные матричные панели, которые предлагают полные графические возможности, более широкую цветовую гамму и более простой интерфейс через стандартные цифровые шины. Однако для приложений, требующих только простого, яркого, высоконадежного и энергоэффективного вывода символов в потенциально суровых условиях, дискретные модули светодиодных матричных индикаторов предлагают явные преимущества. Используемая здесь технология AlInGaP представляет собой зрелую и высокоэффективную материалную систему для красных, оранжевых, янтарных и желтых светодиодов. Будущие разработки в области технологии дисплеев сосредоточены на миниатюризации (микро-светодиоды), гибких подложках и еще более высокой эффективности, но фундаментальные принципы работы и соображения по проектированию для управления матричными дисплеями в основном остаются неизменными.