Техническая спецификация светодиодного индикатора LTP-2857JD - Высота 2.0 дюйма (50.8 мм) - Красный AlInGaP - Матрица 5x7 точек

1. Обзор продукта

LTP-2857JD — это однозначный буквенно-цифровой индикаторный модуль, построенный на основе матричной конфигурации 5x7 точек. Его основная функция — формирование видимых символов и знаков, что делает его подходящим для применений, требующих четкого и разборчивого представления информации в компактном форм-факторе. Основная технология использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для светоизлучающих диодов, известный своей способностью создавать высокоэффективное красное свечение.

Устройство имеет серую лицевую панель с белыми точками, обеспечивающую высококонтрастный фон для светящихся красных светодиодов, что повышает читаемость. Ключевым аспектом конструкции является его способность к горизонтальному соединению, позволяющая размещать несколько модулей рядом для формирования многосимвольных индикаторов без значительных зазоров, что облегчает создание слов или длинных числовых строк.

2. Подробный анализ технических характеристик

2.1 Оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности индикатора. Устройство использует светодиодные чипы AlInGaP, выращенные на непрозрачной подложке GaAs. Типичная средняя сила света (Iv) на точку составляет от 1300 до 3000 микрокандел (мккд) при работе в определенных тестовых условиях: пиковый ток (Ip) 32 мА с коэффициентом заполнения 1/16. Это измерение использует фильтр, аппроксимирующий кривую спектральной чувствительности глаза CIE, что гарантирует соответствие значения человеческому зрительному восприятию.

Цветовые характеристики определяются конкретными длинами волн. Пиковая длина волны излучения (λp) обычно составляет 656 нанометров (нм), в то время как доминирующая длина волны (λd) равна 640 нм, определяющая воспринимаемый красный цвет. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 22 нм, что указывает на спектральную чистоту или узость излучаемой световой полосы.

2.2 Электрические характеристики

Электрические параметры определяют рабочие границы и условия для индикатора. Прямое напряжение (Vf) для любой отдельной светодиодной точки обычно находится в диапазоне от 2,1 до 2,6 вольт при прямом токе (If) 20 мА. Обратный ток (Ir) указан максимальным значением 100 микроампер (мкА) при обратном напряжении (Vr) 5 В, что указывает на ток утечки в выключенном состоянии.

Управление током критически важно. Абсолютные максимальные параметры указывают на среднюю рассеиваемую мощность на точку в 33 милливатта (мВт). Пиковый прямой ток на точку не должен превышать 90 мА. Средний прямой ток на точку составляет 13 мА при 25°C с коэффициентом снижения 0,17 мА/°C, что означает, что допустимый непрерывный ток уменьшается при повышении температуры окружающей среды выше 25°C для предотвращения перегрева и обеспечения долговечности.

2.3 Тепловые и климатические параметры

Устройство предназначено для надежной работы в широком диапазоне условий. Рабочий температурный диапазон составляет от -35°C до +85°C, что позволяет использовать его как в холодных, так и в умеренно жарких средах. Диапазон температур хранения идентичен. Для монтажа температура пайки не должна превышать 260°C в течение максимум 3 секунд, измеренная в точке на 1,6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки компонента, что является стандартным требованием для процессов волновой или конвекционной пайки для предотвращения повреждения светодиодных чипов или корпуса.

3. Объяснение системы сортировки (биннинга)

В спецификации указано, что устройства классифицируются по световой силе. Это подразумевает процесс биннинга, при котором модули сортируются на основе измеренной светоотдачи (например, в диапазоне 1300-3000 мккд). Биннинг обеспечивает однородность в пределах партии, поэтому разработчики могут рассчитывать на предсказуемый уровень яркости при использовании нескольких индикаторов в массиве. Хотя в данном документе явно не детализирована сортировка по длине волны или напряжению, такая классификация является обычной практикой в производстве светодиодов для группировки компонентов с близко совпадающими оптическими и электрическими свойствами.

4. Анализ кривых производительности

В спецификации упоминаются типичные кривые электрических/оптических характеристик, которые необходимы для детального проектирования. Хотя конкретные графики не приведены в тексте, такие кривые обычно включают:

• Зависимость прямого тока от прямого напряжения (I-V кривая):Показывает нелинейную зависимость между током и напряжением, что критически важно для проектирования схемы драйвера с ограничением тока.
• Зависимость световой силы от прямого тока (L-I кривая):Иллюстрирует, как светоотдача увеличивается с ростом тока, помогая оптимизировать ток накачки для достижения желаемой яркости и эффективности.
• Зависимость световой силы от температуры окружающей среды:Демонстрирует, как светоотдача уменьшается с ростом температуры перехода светодиода, что жизненно важно для управления тепловым режимом в приложении.
• Спектральное распределение:График, показывающий относительную интенсивность излучаемого света на разных длинах волн, подтверждающий доминирующую и пиковую длины волн.

Эти кривые позволяют инженерам прогнозировать производительность в нестандартных условиях и проектировать надежные системы.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Индикатор имеет высоту матрицы 2,0 дюйма (50,80 мм). Чертеж габаритных размеров (упомянутый, но не детализированный в тексте) показывал бы точную длину, ширину, толщину и шаг выводов. Все размерные допуски составляют ±0,25 мм (0,01 дюйма), если не указано иное. Детали подключения выводов приведены в таблице, сопоставляющей 14 выводов с конкретными анодными столбцами и катодными строками матрицы 5x7. Эта распиновка необходима для проектирования посадочного места на печатной плате и схемы мультиплексированного драйвера.

6. Внутренняя схема и метод управления

Внутренняя схема показывает расположение 35 отдельных светодиодов (5 столбцов x 7 строк). Анод каждого светодиода подключен к линии столбца, а его катод — к линии строки. Эта общая матричная архитектура требует мультиплексированного управления. Индикатор не светится постоянно; вместо этого контроллер быстро перебирает строки (или столбцы), подавая напряжение на соответствующие аноды столбцов для каждой активной катодной строки. Коэффициент заполнения 1/16, упомянутый в тестовом условии, является типичным коэффициентом мультиплексирования. Необходимо правильное проектирование частоты сканирования, чтобы избежать видимого мерцания и обеспечить равномерную яркость.

7. Рекомендации по пайке и сборке

В соответствии с абсолютными максимальными параметрами процесс пайки должен тщательно контролироваться. Максимально допустимая температура пайки составляет 260°C, а время воздействия на вывод не должно превышать 3 секунд. Это необходимо для предотвращения теплового удара по светодиодным чипам, который может вызвать трещины в полупроводниковом материале или ухудшить контактные соединения, приводя к преждевременному отказу. Рекомендуется использовать этап предварительного нагрева при конвекционной пайке для минимизации термических напряжений. Во время сборки всегда следует соблюдать процедуры защиты от электростатического разряда (ЭСР), поскольку светодиоды чувствительны к статическому электричеству.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот индикатор идеально подходит для применений, требующих одного, хорошо видимого символа или знака. Типичные области использования включают:

• Панели управления промышленного оборудования для индикаторов состояния (например, отображение буквы этапа процесса).
• Контрольно-измерительное оборудование для отображения единиц измерения или идентификаторов каналов.
• Бытовая техника, где требуется простой код состояния или идентификатор.
• В качестве строительного блока для многосимвольных индикаторов путем горизонтального соединения нескольких модулей.

8.2 Вопросы проектирования

Проектирование с использованием этого индикатора требует внимания к нескольким факторам:

• Схема драйвера:Требуется микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера светодиодов, способная к мультиплексированию. Схема должна обеспечивать достаточный ток (до пикового значения) в течение активного времени сканирования и включать токоограничивающие резисторы или источник постоянного тока для защиты светодиодов.
• Источник питания:Напряжение питания должно быть достаточно высоким, чтобы преодолеть прямое напряжение светодиодов плюс любые падения в схеме драйвера. Обычно используется напряжение 5 В с соответствующим ограничением тока.
• Тепловой менеджмент:Хотя сам индикатор может не выделять избыточного тепла, необходимо соблюдать кривую снижения мощности. При высоких температурах окружающей среды средний ток должен быть уменьшен. В закрытых пространствах рекомендуется обеспечить хороший воздушный поток вокруг индикатора.
• Программное обеспечение/прошивка:Контроллер должен включать карту символов (совместимую с ASCII или EBCDIC, как указано) и процедуру мультиплексированного сканирования. Частота обновления должна быть достаточно высокой (обычно >60 Гц), чтобы предотвратить заметное мерцание.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевыми отличительными особенностями данного конкретного индикатора, согласно спецификации, являются использование технологии AlInGaP и высота 2,0 дюйма. По сравнению со старыми светодиодами на основе GaAsP или GaP, AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к более яркому свечению при том же входном токе. Высота символа 2,0 дюйма делает его подходящим для применений, где расстояние просмотра составляет несколько метров, обеспечивая лучшую читаемость на большом расстоянии по сравнению с меньшими индикаторами на 0,5 или 1 дюйм. Дизайн с серой панелью и белыми точками улучшает контрастность по сравнению с полностью черными или зелеными корпусами. Его способность к соединению является практичной механической особенностью для многоразрядных конструкций.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Что означает "1/16 Duty" в условиях тестирования световой силы?

О: Это означает, что каждая отдельная светодиодная точка включается только на 1/16 от общего времени цикла сканирования во время измерения. Указанная интенсивность — это среднее значение за полный цикл. При фактическом использовании вы должны спроектировать свой мультиплексированный драйвер так, чтобы достичь аналогичного или более высокого эффективного коэффициента заполнения для достижения номинальной яркости.

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

О: Технически, вы могли бы, подключив каждый из 35 светодиодов через свой собственный токоограничивающий резистор к источнику питания. Однако для этого потребовалось бы 35 каналов управления, что крайне неэффективно с точки зрения количества компонентов и энергопотребления. Мультиплексирование является стандартным и предпочтительным методом, который значительно сокращает необходимое количество управляющих выводов и упрощает конструкцию.

В: В таблице подключения выводов, кажется, есть дубликаты (например, анодный столбец 3 на выводах 4 и 11). Это ошибка?

О: Скорее всего, это не ошибка, а особенность внутренней разводки матрицы. Это может указывать на то, что определенные линии столбцов или строк выведены на более чем один вывод корпуса. Это может обеспечить гибкость разводки на печатной плате, позволяя разработчику выбрать наиболее удобный вывод для подключения. Всегда обращайтесь к внутренней схеме для проверки соединений.

В: Как рассчитать подходящий токоограничивающий резистор для моего драйвера?

О: Вам необходимо знать напряжение вашего источника питания (Vs), прямое напряжение светодиода (Vf, для безопасности используйте максимум 2,6 В) и желаемый прямой ток (If, не превышающий средний номинал 13 мА при вашей рабочей температуре). Значение резистора R = (Vs - Vf) / If. Помните, что в мультиплексированной схеме пиковый ток во время активного сканирования будет выше среднего тока. Убедитесь, что пиковый ток не превышает 90 мА.

11. Пример проекта и использования

Сценарий: Создание 4-разрядного счетчика продукции для рабочего места на заводе.

Четыре индикатора LTP-2857JD соединены горизонтально на печатной плате. В качестве контроллера используется недорогой 8-битный микроконтроллер. У микроконтроллера достаточно линий ввода/вывода для непосредственного управления строками (7 выводов) и столбцами (5 выводов на цифру, но поскольку они соединены, линии столбцов всех цифр соединены вместе, требуя всего 5 выводов для столбцов). Микроконтроллер выполняет процедуру, которая:

1. Последовательно сканирует семь строк, активируя по одной за раз.
2. Для активной строки устанавливает состояние 5 линий столбцов для каждой из 4 цифр на основе отображаемого символа (например, числа).
3. Повторяет это сканирование с частотой 200 Гц, делая мерцание незаметным.
4. Значение счетчика увеличивается по входному сигналу от внешнего датчика.

Токоограничивающие резисторы включены последовательно с каждой линией столбца. Источник питания — 5 В. Средний ток на светодиодную точку поддерживается ниже 10 мА, чтобы обеспечить запас ниже номинала 13 мА и гарантировать долгосрочную надежность.

12. Введение в принцип работы

Основной принцип — электролюминесценция в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение диода, электроны из n-области и дырки из p-области рекомбинируют в активной области (слое AlInGaP). Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (частиц света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет ширину запрещенной зоны, которая, в свою очередь, диктует длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае красного. Матрица 5x7 формируется путем размещения 35 этих микроскопических p-n переходов в точной сетке. Серая лицевая панель действует как рассеиватель и усилитель контраста, а белые точки определяют сегменты, которые становятся видимыми при освещении.

13. Технологические тренды и контекст

Индикаторы, подобные LTP-2857JD, представляют собой зрелую, надежную технологию для отображения символьной информации. В то время как современные графические OLED или TFT LCD предлагают гораздо большую гибкость для отображения произвольной графики, 5x7 и подобные матричные светодиодные индикаторы сохраняют преимущества в определенных нишах: исключительная надежность в жестких условиях (широкий температурный диапазон), очень высокая яркость для читаемости при солнечном свете, простота интерфейса и длительный срок службы без подсветки, которая может выйти из строя. Переход от старых материалов светодиодов к AlInGaP, как видно в этом устройстве, был основным трендом, повысившим эффективность и яркость. Современные тенденции могут включать более тесную интеграцию электроники драйвера с модулем индикатора или исследование еще более эффективных материалов, таких как InGaN, для разных цветов, но базовая мультиплексированная матричная архитектура остается проверенным и эффективным решением для многих промышленных и измерительных применений.