Техническая спецификация светодиодного матричного индикатора LTP-1557AKD - Высота символа 1.2 дюйма (30.42 мм) - Гиперкрасный цвет (650 нм) - Мощность 40 мВт на точку

1. Обзор продукта

LTP-1557AKD — это однозначный буквенно-цифровой индикаторный модуль, построенный на основе матрицы 5x7 из светодиодов (СИД) гиперкрасного свечения на основе AlInGaP (фосфида алюминия-индия-галлия). Такая конфигурация является стандартной для отображения наборов символов ASCII и EBCDIC, что делает её подходящей для приложений, требующих четкого однозначного считывания. Устройство имеет серую лицевую панель с белыми точками, что повышает контраст и улучшает читаемость. Его основной принцип построения основан на архитектуре матрицы с общим катодом по столбцам и общим анодом по строкам, что позволяет эффективно использовать мультиплексирование для управления отдельными светодиодами при уменьшенном количестве линий ввода-вывода.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного индикатора включают его надежность как твердотельного устройства, широкий угол обзора благодаря однослойной конструкции и низкое энергопотребление. Высота символа 1.2 дюйма (30.42 мм) обеспечивает хорошую видимость. Устройство классифицировано по силе света, что позволяет проводить сортировку по яркости. Индикаторы могут располагаться горизонтально в ряд, что позволяет создавать многосимвольные дисплеи. Основные целевые рынки включают промышленные панели управления, приборы, испытательное оборудование, терминалы точек продаж и другие встраиваемые системы, где требуется простой, надежный и энергоэффективный символьный индикатор.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для непрерывной работы.

• Средняя рассеиваемая мощность на точку:40 мВт. Это ограничивает непрерывную тепловую нагрузку на каждый отдельный светодиодный кристалл.
• Пиковый прямой ток на точку:90 мА. Допустим только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс, используется для достижения более высокой мгновенной яркости в схемах с мультиплексированием.
• Средний прямой ток на точку:Базовое значение составляет 15 мА при 25°C. Этот параметр линейно снижается на 0.2 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C, что является критически важным для теплового режима.
• Обратное напряжение на точку:5 В. Превышение этого значения может привести к пробою PN-перехода светодиода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C.
• Температура пайки:Максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеряется на расстоянии 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки корпуса.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измерены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C и определяют типичные характеристики устройства.

• Средняя сила света (I_V):Диапазон от 800 мккд (мин.) до 2600 мккд (тип.). Измеряется в импульсном режиме при I_p=32мА и скважности 1/16. Широкий диапазон указывает на эффект классификации (сортировки) по силе света.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):650 нм (тип.). Определяет основной цвет излучаемого света как гиперкрасный.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (тип.). Указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого красного света.
• Доминирующая длина волны (λ_d):639 нм (тип.). Это длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, немного отличается от пиковой длины волны.
• Прямое напряжение (V_F) любой точки:
  • от 2.1В до 2.6В (типичный диапазон) при I_F=20мА.
  • от 2.3В до 2.8В (типичный диапазон) при I_F=80мА (импульсный). Показывает положительный температурный коэффициент и динамическое сопротивление светодиода.
• Обратный ток (I_R) любой точки:Максимум 100 мкА при V_R=5В.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):Максимум 2:1. Определяет максимально допустимое соотношение между самой яркой и самой тусклой точкой в матрице при одинаковых условиях управления, обеспечивая равномерность внешнего вида.

Примечание к измерениям:Сила света измеряется с помощью комбинации датчика и фильтра, аппроксимирующей кривую спектральной чувствительности глаза CIE, что гарантирует соответствие значений человеческому зрительному восприятию.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации явно указано, что устройство "Классифицировано по силе света". Это критический параметр сортировки.

• Сортировка по силе света:Типичный диапазон I_Vот 800 до 2600 мккд предполагает наличие нескольких градаций интенсивности. Разработчики должны выбирать подходящую градацию, исходя из требований к яркости приложения, и обеспечивать единообразие при использовании нескольких индикаторов.
• Единообразие длины волны:Хотя явной сортировки по длине волны нет, узкие типичные спецификации для λ_p(650 нм) и λ_d(639 нм) указывают на хороший контроль производства, что обеспечивает одинаковый красный цвет на всех устройствах.
• Прямое напряжение:Указанный диапазон V_F(например, 2.1-2.6 В) подразумевает разброс. Для проектов с большим количеством индикаторов или строгими требованиями к питанию может потребоваться консультация с производителем по поводу опций сортировки по напряжению.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации упоминаются "Типичные электрические / оптические характеристические кривые". Хотя конкретные графики не приведены в тексте, стандартные кривые для таких устройств обычно включают:

• Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Показывает экспоненциальную зависимость, критически важную для проектирования схем ограничения тока. Кривая смещается с изменением температуры.
• Зависимость относительной силы света от прямого тока:Демонстрирует, что световой выход относительно линейно зависит от тока в нормальном рабочем диапазоне до снижения эффективности при очень высоких токах.
• Зависимость относительной силы света от температуры окружающей среды:Показывает уменьшение светового выхода при повышении температуры перехода, подчеркивая важность теплового режима, особенно при работе на более высоких средних токах.
• Спектральное распределение:График зависимости относительной интенсивности от длины волны, с центром около 650 нм и полушириной ~20 нм, подтверждающий гиперкрасный цвет.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство имеет конкретные физические размеры, указанные на чертеже (упоминается, но не детализируется в тексте). Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Это включает общую высоту, ширину, глубину, шаг выводов и расположение матрицы точек на серой лицевой панели.

5.2 Распиновка и внутренняя схема

Устройство использует 14-выводную конфигурацию. Внутренняя схема показывает стандартную матрицу 5x7, где:
- Столбцы (1-5) являются группами с общим катодом.
- Строки (1-7) являются группами с общим анодом.
Для зажигания конкретной точки (например, Строка 3, Столбец 2) соответствующий анод строки должен быть переведен в высокий уровень (с ограничением тока), в то время как соответствующий катод столбца переводится в низкий уровень. Таблица распиновки необходима для правильной разводки печатной платы и проектирования схемы управления.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Ключевой спецификацией сборки является профиль пайки.

• Пайка оплавлением:Максимально допустимая температура на корпусе (1.6 мм ниже плоскости установки) составляет 260°C, и эта пиковая температура не должна поддерживаться более 3 секунд. Стандартные профили оплавления для бессвинцовых припоев (SnAgCu) должны тщательно контролироваться, чтобы оставаться в пределах этого лимита и предотвратить повреждение светодиодных кристаллов, внутренних проводных соединений или пластикового корпуса.
• Ручная пайка:При необходимости должна выполняться быстро с помощью паяльника с регулируемой температурой, нагрев прикладывается к контактной площадке печатной платы, а не непосредственно к выводу компонента в течение длительного времени.
• Очистка:Используйте только чистящие средства, совместимые с материалом корпуса светодиода.
• Условия хранения:Храните в сухой, антистатической среде в указанном диапазоне температур от -35°C до +85°C для предотвращения поглощения влаги и повреждения от электростатического разряда.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

• Промышленные индикаторы:Индикаторы состояния, коды ошибок или отображение единичных значений на оборудовании.
• Испытательное и измерительное оборудование:Отображение единиц измерения (В, А, Гц), номеров каналов или простых кодов.
• Потребительская электроника:Часы, индикаторы состояния бытовой техники (хотя сегодня это менее распространено).
• Прототипирование и обучение:Отлично подходит для изучения интерфейсов микроконтроллеров и техник мультиплексирования.

7.2 Вопросы проектирования

• Схема управления:Требуется микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера, способная мультиплексировать 12 линий (5 столбцов + 7 строк). Используйте транзисторы или интегральные драйверы стока/источника для управления требуемым током.
• Ограничение тока:Обязательно для каждой строки или столбца. Рассчитайте значения резисторов на основе желаемого среднего тока (например, 10-15 мА на точку), напряжения питания и прямого напряжения светодиода. Помните, что ток распределяется между несколькими светодиодами в кадре мультиплексирования.
• Частота обновления:Частота сканирования при мультиплексировании должна быть достаточно высокой (обычно >100 Гц), чтобы избежать видимого мерцания. Указанная в спецификациях скважность 1/16 подразумевает, что подходит 16-шаговая схема мультиплексирования.
• Тепловой режим:При работе, близкой к максимальному среднему току или при высоких температурах окружающей среды, обеспечьте адекватную вентиляцию. Снижение параметра I_Fна 0.2 мА/°C критически важно для надежности.
• Угол обзора:Широкий угол обзора является преимуществом, но учитывайте ориентацию установки относительно пользователя.

8. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старыми матрицами на основе красных светодиодов GaAsP или GaP, технология AlInGaP в LTP-1557AKD предлагает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к более ярким дисплеям при том же токе или меньшему энергопотреблению при той же яркости. Длина волны гиперкрасного цвета (650 нм) более насыщенная и отчетливая, чем у стандартного красного. По сравнению с современными графическими OLED или ЖК-дисплеями, это устройство гораздо проще, надежнее, дешевле и работает в более широком диапазоне температур, но ограничено предопределенными символами 5x7. Его ниша — это приложения, требующие исключительной надежности, простоты и низкой стоимости для символьной индикации.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

• В: Могу ли я управлять этим индикатором, подавая постоянный ток на каждую точку?
  О: Технически да, но для этого потребуется 35 независимых драйверов, что неэффективно. Мультиплексирование является стандартным и предпочтительным методом, использующим архитектуру X-Y выборки.
• В: Почему пиковый ток (90 мА) намного выше среднего тока (15 мА)?
  О: При мультиплексировании каждый светодиод питается только часть времени (скважность). Чтобы достичь воспринимаемой средней яркости, эквивалентной 15 мА постоянного тока, используется более высокий импульсный ток в течение его активного временного слота. Параметр 90 мА гарантирует, что светодиод может выдерживать эти кратковременные импульсы.
• В: Что означает "Коэффициент соответствия силы света 2:1" для моего проекта?
  О: Это означает, что самая тусклая точка в матрице может быть в два раза тусклее самой яркой точки при одинаковых условиях управления. Для равномерного отображения символов может потребоваться выбрать устройства из более узкой градации или реализовать программную компенсацию яркости, если ваш драйвер позволяет управлять каждой точкой индивидуально.
• В: Как подключить это 14-выводное устройство к микроконтроллеру с меньшим количеством линий ввода-вывода?
  О: Необходимо использовать внешние сдвиговые регистры (например, 74HC595), расширители ввода-вывода или специализированную микросхему драйвера светодиодов с поддержкой мультиплексирования. Вы не можете уменьшить количество необходимых управляющих линий ниже 12 для полного управления матрицей 5x7.

10. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование однозначного индикатора температуры для контроллера промышленной печи, работающего при температуре окружающей среды до 70°C.

• Яркость:Выберите градацию силы света из верхнего диапазона (например, 2000+ мккд), чтобы обеспечить видимость в потенциально яркой среде.
• Ток управления:Определите сниженный средний ток. При Ta=70°C снижение составляет (70-25)°C * 0.2 мА/°C = 9 мА. Следовательно, максимальный безопасный непрерывный средний ток на точку составляет 15 мА - 9 мА = 6 мА. Конструкция должна использовать импульсный ток в пределах скважности 1/16 для достижения требуемой яркости, сохраняясреднийток на уровне или ниже 6 мА на точку.
• Схема:Используйте микроконтроллер для генерации сигналов мультиплексирования. Примените N-канальные MOSFET нижнего плеча для стока токов столбцов и P-канальные MOSFET верхнего плеча или драйверную микросхему для источника токов строк. Рассчитайте токоограничивающие резисторы на основе напряжения питания (например, 5В), прямого напряжения светодиода V_Fпри импульсном токе и желаемого значения импульсного тока, необходимого для достижения эффективной средней яркости.
• Разводка платы:Расположите индикатор на печатной плате подальше от других теплообразующих компонентов. Убедитесь, что профиль оплавления при сборке строго соответствует ограничению 260°C в течение 3 секунд.

11. Принцип работы

Устройство работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом PN-переходе. Когда прямое смещающее напряжение, превышающее напряжение включения диода (~2.1 В), прикладывается к отдельной светодиодной ячейке (анод строки — высокий уровень, катод столбца — низкий уровень), электроны и дырки рекомбинируют в активной области AlInGaP, высвобождая энергию в виде фотонов с длиной волны около 650 нм (красный свет). Расположение матрицы 5x7 и архитектура с общим анодом/катодом позволяют индивидуально адресовать любую из 35 точек путем выбора соответствующих строк и столбцов, что позволяет формировать символы посредством мультиплексирования.

12. Технологические тренды

Хотя дискретные светодиодные матричные индикаторы, такие как LTP-1557AKD, остаются актуальными для конкретных требовательных к надежности и чувствительных к стоимости приложений, общий тренд движется в сторону интеграции и передовых технологий. Интегрированные символьные ЖК-модули (LCD) и OLED-модули со встроенными контроллерами стали стандартом для более сложных дисплеев. Для приложений, все еще требующих светодиодов, становятся все более популярными матрицы на основе SMD-светодиодов и высокоплотные, многоцветные, адресуемые RGB LED матрицы (например, на основе светодиодов типа WS2812B) благодаря своей гибкости и простоте использования. Однако простота, высокая надежность, широкий температурный диапазон и отчетливый, яркий одноцветный выход традиционных выводных матричных светодиодов обеспечивают их continued использование в промышленных, автомобильных и суровых условиях, где новые технологии могут не удовлетворять всем требованиям.