Техническая спецификация LTP-2557JD: Матричный светодиодный дисплей 5x7 - Высота 2.0 дюйма - Красный AlInGaP - Прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTP-2557JD представляет собой однорядный матричный светодиодный дисплейный модуль 5x7, предназначенный для отображения символов и знаков. Его основная функция — обеспечение четкого и надежного визуального вывода в различных электронных приложениях, требующих отображения буквенно-цифровой или простой графической информации.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Данное устройство предлагает несколько ключевых преимуществ, делающих его подходящим для промышленных, коммерческих и измерительных применений. Его низкое энергопотребление является значительным преимуществом для устройств с батарейным питанием или энергоэффективных конструкций. Полупроводниковая конструкция обеспечивает высокую надежность и длительный срок службы, так как отсутствуют движущиеся части или нити накала, которые могут выйти из строя. Широкий угол обзора, обеспечиваемый однорядной конструкцией, позволяет четко видеть информацию с различных позиций, что критически важно для пользовательских интерфейсов и индикаторов состояния. Устройство классифицировано по световой силе, обеспечивая стабильную яркость между производственными партиями. Его совместимость со стандартными кодами символов (ASCII и EBCDIC) и возможность горизонтального объединения делают его универсальным для создания многосимвольных дисплеев или простой графики. Целевой рынок включает терминалы точек продаж, панели промышленного управления, испытательное и измерительное оборудование, медицинские приборы и любые приложения, требующие надежного и простого символьного дисплея.

2. Подробный анализ технических характеристик

В следующих разделах представлен детальный объективный анализ ключевых технических параметров устройства, определенных в спецификации.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Дисплей использует высокоэффективные красные светодиодные чипы на основе AlInGaP (фосфида алюминия-индия-галлия). Этот полупроводниковый материал известен своей высокой световой отдачей и хорошими характеристиками в красно-оранжевом спектре. Чипы изготовлены на непрозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs). Корпус имеет серую лицевую панель с белыми точками, что повышает контрастность и читаемость.

• Средняя сила света (I_V)): Диапазон от минимум 1300 мккд до типичных 3000 мккд при пиковом токе (I_p) 32 мА и скважности 1/16. Этот параметр определяет воспринимаемую яркость активированных точек.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p)): Обычно 656 нм. Это длина волны, на которой оптическая мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d)): Обычно 640 нм. Это единственная длина волны, которая наилучшим образом описывает цвет, воспринимаемый человеческим глазом — насыщенный красный.
• Полуширина спектральной линии (Δλ)): Обычно 22 нм. Этот параметр указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света; меньшее значение указывает на более монохроматический выход.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m)): Максимум 2:1. Этот параметр определяет максимально допустимое соотношение между самой яркой и самой тусклой точкой в матрице, обеспечивая равномерный внешний вид.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют рабочие границы и условия для устройства.

• Прямое напряжение на точку (V_F)): Обычно 2.6 В, максимум 2.6 В при прямом токе (I_F) 20 мА. Это падение напряжения на светодиоде, когда он проводит ток.
• Обратный ток на точку (I_R)): Максимум 100 мкА при обратном напряжении (V_R) 5 В. Это небольшой ток утечки, протекающий при обратном смещении светодиода.
• Средний прямой ток на точку): Максимум 13 мА при 25°C. Это рекомендуемый постоянный ток для надежной работы.
• Пиковый прямой ток на точку): Максимум 90 мА. Это абсолютный максимальный мгновенный ток, обычно актуальный для импульсного режима работы.

2.3 Абсолютные максимальные параметры и тепловые соображения

Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Работа за пределами этих ограничений не рекомендуется.

• Средняя рассеиваемая мощность на точку): Максимум 33 мВт.
• Диапазон рабочих температур): от -35°C до +85°C. Устройство предназначено для работы в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения): от -35°C до +85°C.
• Снижение номинального тока): Средний прямой ток должен быть линейно снижен с 13 мА при 25°C на 0.17 мА/°C по мере роста температуры окружающей среды. Это критически важно для управления температурным режимом и предотвращения перегрева.
• Температура пайки): Устройство может выдерживать температуру 260°C в течение 3 секунд в точке на 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки во время пайки.

3. Механическая и упаковочная информация

3.1 Физические размеры

Высота матрицы устройства составляет 2.0 дюйма (50.80 мм). Габаритные размеры корпуса приведены в спецификации, все измерения указаны в миллиметрах. Допуски обычно составляют ±0.25 мм, если не указано иное. Точные контуры, расстояние между выводами и общий занимаемый размер критически важны для разводки печатной платы (ПП) и механической интеграции.

3.2 Подключение выводов и внутренняя схема

Дисплей имеет 14-выводную конфигурацию. Распиновка следующая: Вывод 1: Анод строки 5, Вывод 2: Анод строки 7, Вывод 3: Катод столбца 2, Вывод 4: Катод столбца 3, Вывод 5: Анод строки 4, Вывод 6: Катод столбца 5, Вывод 7: Анод строки 6, Вывод 8: Анод строки 3, Вывод 9: Анод строки 1, Вывод 10: Катод столбца 4, Вывод 11: Катод столбца 3 (Примечание: дублирующая функция, вероятно, особенность аннотации спецификации), Вывод 12: Анод строки 4 (Дубликат), Вывод 13: Катод столбца 1, Вывод 14: Анод строки 2.

Внутренняя схема показывает стандартную матричную конфигурацию с общим катодом. Столбцы подключены к катодам, а строки — к анодам. Такая структура позволяет использовать мультиплексирование, при котором в любой момент времени подсвечивается одна точка (пересечение активной строки и заземленного столбца). Быстрое сканирование строк и столбцов создает благодаря инерции зрения иллюзию стабильного символа.

4. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

4.1 Управление дисплеем

Для работы с матрицей 5x7 требуется схема мультиплексирующего драйвера. Обычно это микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера дисплея. Драйвер должен последовательно активировать каждую строку (анод), одновременно предоставляя соответствующие данные для столбцов (катодов) этой строки. Пиковый ток на точку (I_p) 32 мА, упомянутый в условиях испытаний для силы света, достигается при импульсной работе с низкой скважностью (1/16). Средний ток на точку должен оставаться в пределах номинала 13 мА. Например, управление со скважностью 1/8 потребует, чтобы пиковый импульсный ток составлял примерно 104 мА для достижения среднего значения 13 мА, что превышает пиковый номинал 90 мА. Следовательно, тщательный расчет скважности и пикового тока имеет важное значение. Последовательный токоограничивающий резистор обычно требуется для каждой линии столбца или строки для точной установки тока.

4.2 Тепловой режим и пайка

Соблюдение абсолютных максимальных параметров имеет первостепенное значение. Кривая снижения номинального тока должна соблюдаться, если устройство работает при повышенных температурах окружающей среды. Во время сборки печатной платы указанный профиль пайки (260°C в течение 3 секунд) не должен превышаться, чтобы избежать повреждения пластикового корпуса или внутренних проводных соединений. Правильная разводка печатной платы с достаточной площадью меди может помочь рассеивать тепло, особенно если несколько точек подсвечиваются одновременно в течение длительного времени.

4.3 Объединение для многосимвольных дисплеев

В спецификации упоминается, что устройство можно объединять горизонтально. Это означает, что несколько блоков можно разместить рядом для формирования более длинных сообщений. На практике это требует тщательного проектирования печатной платы для выравнивания модулей и схемы драйвера, способной адресовать увеличенное количество строк и столбцов (например, для двух модулей будет по-прежнему 7 строк, но 10 столбцов). Программное обеспечение драйвера должно соответствующим образом управлять расширенным буфером дисплея.

5. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены ссылки на типичные электрические/оптические характеристические кривые. Хотя конкретные графики не предоставлены в тексте, стандартные кривые для таких устройств обычно включают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Кривая I_F-V_F): Показывает экспоненциальную зависимость, критически важную для проектирования схемы управления и выбора соответствующего значения токоограничивающего резистора.
• Сила света в зависимости от прямого тока (Кривая I_V-I_F): Демонстрирует, как световой выход увеличивается с током, обычно в почти линейной зависимости в рабочем диапазоне до снижения эффективности.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды: Иллюстрирует уменьшение светового выхода при повышении температуры перехода, подчеркивая важность управления тепловым режимом.
• Спектральное распределение: График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~656 нм и спектральную ширину.

6. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как красные светодиоды на основе GaAsP (фосфида арсенида галлия), технология AlInGaP, используемая в LTP-2557JD, предлагает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к более яркому выходу при том же входном токе. Корпус с серой лицевой панелью и белыми точками обеспечивает лучшую контрастность, чем полностью красные или прозрачные корпуса, особенно в условиях высокой внешней освещенности. Высота символа 2.0 дюйма является стандартным размером для средней дальности считывания, больше, чем многие модули 0.56 или 1 дюйм, используемые в компактных устройствах, что делает его подходящим для применений, где дисплей необходимо читать с расстояния в несколько футов.

7. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим дисплеем с постоянным током без мультиплексирования?

О: Технически можно непрерывно питать одну точку, но для отображения полного символа мультиплексирование необходимо из-за матричной архитектуры. Одновременное управление всеми 35 точками при их среднем токе потребовало бы очень высокого общего тока и рассеиваемой мощности, что непрактично и, вероятно, превышает пределы корпуса.

В: В чем разница между пиковой длиной волны (656 нм) и доминирующей длиной волны (640 нм)?

О: Пиковая длина волны — это физический пик излучаемого спектра. Доминирующая длина волны — это воспринимаемая цветовая точка на диаграмме цветности CIE. Разница обусловлена формой спектра излучения и нелинейной чувствительностью человеческого глаза (фотопический ответ). Доминирующая длина волны более актуальна для описания цвета, видимого пользователем.

В: Как рассчитать необходимый последовательный резистор?

О: Вам нужно напряжение питания (V_CC), прямое напряжение светодиода (V_F, используйте 2.6 В) и желаемый прямой ток (I_F). Для мультиплексирования используйте пиковый ток (I_p), соответствующий вашей скважности, для достижения желаемого среднего тока. Значение резистора R = (V_CC- V_F) / I_p. Убедитесь, что мощность резистора достаточна для импульсной мощности.

8. Введение в принцип работы

Устройство работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее порог диода, электроны и дырки рекомбинируют в активной области (слой AlInGaP), высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны и, следовательно, длину волны (цвет) излучаемого света. Матричное расположение достигается путем изготовления множества отдельных светодиодных чипов и соединения их анодов и катодов в виде сетки, что позволяет управлять каждым пересечением (точкой) с помощью внешней электроники.

9. Упаковка и информация для заказа

В спецификации указан номер детали LTP-2557JD. Суффикс "JD" может указывать на специфическую сортировку по силе света или другим параметрам. Для точного заказа следует использовать полный номер детали из системы производителя. Стандартная упаковка для таких компонентов обычно представляет собой ленту и катушку для автоматической сборки или лотки/пакеты для ручного прототипирования.