Техническая спецификация светодиодного индикатора LTP-1457AKY - Высота матрицы 1.2 дюйма (30.42 мм) - Янтарно-желтый AlInGaP - Матрица 5x7 точек

1. Обзор продукта

LTP-1457AKY — это одноразрядный алфавитно-цифровой дисплейный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого и разборчивого вывода символов. Его ключевой компонент — конфигурация матрицы 5x7 точек, обеспечивающая разрешение, необходимое для стандартных наборов символов ASCII и EBCDIC. Определяющая визуальная характеристика — янтарно-желтое свечение, достигаемое за счет использования светодиодных чипов AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия). Этот полупроводниковый материал известен своей высокой эффективностью и хорошей видимостью. Физическое исполнение включает серую лицевую панель с белыми точками, обеспечивающую высококонтрастный фон для светящихся элементов, что повышает читаемость при различных условиях освещения.

Устройство спроектировано для низкого энергопотребления и надежности твердотельной технологии, что делает его пригодным для интеграции в широкий спектр электронного оборудования. Его однослойная конструкция и широкий угол обзора гарантируют видимость отображаемой информации с разных ракурсов. Ключевая механическая особенность — возможность горизонтального стыкования, позволяющая размещать несколько модулей рядом для формирования многосимвольных индикаторов без значительных зазоров, что важно для создания сообщений или числовых показаний.

2. Подробный анализ технических характеристик

2.1 Оптические характеристики

Оптические параметры являются центральными для функциональности дисплея. Основной источник — чипы AlInGaP, выращенные на непрозрачной подложке GaAs. Типичная пиковая длина волны излучения (λp) составляет 595 нм, с доминирующей длиной волны (λd) 592 нм, что четко определяет выходной сигнал в янтарно-желтом спектре. Полуширина спектральной линии (Δλ) равна 15 нм, что указывает на относительно чистый цвет излучения. Средняя сила света (Iv) на точку составляет минимум 2100 мккд и типичное значение 3800 мккд при условиях тестирования: пиковый ток 80 мА и скважность 1/16. Коэффициент соответствия силы света между точками составляет максимум 2:1, обеспечивая равномерную яркость по всей матрице символов.

2.2 Электрические характеристики

Электрические параметры определяют рабочие границы и условия для дисплея. Прямое напряжение (Vf) для любой отдельной светодиодной точки обычно находится в диапазоне от 2.05В до 2.6В при прямом токе (If) 20 мА. Обратный ток (Ir) ограничен максимумом 100 мкА при обратном напряжении (Vr) 5В. Эти параметры критически важны для проектирования корректной схемы управления, обеспечивающей долговечность и производительность.

2.3 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Средняя рассеиваемая мощность на точку не должна превышать 25 мВт. Пиковый прямой ток на точку составляет 60 мА, но только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Средний прямой ток на точку имеет коэффициент снижения 0.17 мА/°C, начиная с 25°C. Максимальное обратное напряжение на точку — 5В. Диапазон рабочих и температур хранения устройства составляет от -35°C до +85°C. Температура пайки не должна превышать 260°C более 3 секунд в точке на 1.6 мм ниже плоскости установки корпуса во время сборки.

3. Механическая информация и упаковка

3.1 Габаритные размеры

Высота матрицы дисплея составляет 1.2 дюйма (30.42 мм). Общие размеры корпуса приведены на подробном чертеже в спецификации, все измерения указаны в миллиметрах. Стандартные допуски для этих размеров составляют ±0.25 мм, если не указано иное. Конструкция корпуса способствует реализации функции горизонтального стыкования, упомянутой в обзоре.

3.2 Распиновка и внутренняя схема

Интерфейс устройства состоит из 14 выводов. Распиновка следующая: Вывод 1: Катод строки 5; Вывод 2: Катод строки 7; Вывод 3: Анод столбца 2; Вывод 4: Анод столбца 3; Вывод 5: Катод строки 4; Вывод 6: Анод столбца 5; Вывод 7: Катод строки 6; Вывод 8: Катод строки 3; Вывод 9: Катод строки 1; Вывод 10: Анод столбца 4; Вывод 11: Анод столбца 3 (Примечание: Дублирует функцию вывода 4, вероятно, ошибка в спецификации или специфическое внутреннее соединение); Вывод 12: Катод строки 4 (Дублирует вывод 5); Вывод 13: Анод столбца 1; Вывод 14: Катод строки 2.

Внутренняя схема показывает стандартную конфигурацию с общим катодом для матрицы 5x7. Семь строковых линий (катоды) и пять столбцовых линий (аноды) пересекаются в 35 точках светодиодов. Для зажигания конкретной точки соответствующий катод строки должен быть переведен в низкий уровень (заземлен), в то время как анод столбца — в высокий (подается ток через токоограничивающий резистор). Такая матричная организация минимизирует количество необходимых выводов драйвера (12 для матрицы 5x7 вместо 35 для отдельных точек).

4. Рекомендации по применению и особенности проектирования

4.1 Типичные сценарии применения

Этот дисплей идеально подходит для применений, требующих одного, хорошо видимого алфавитно-цифрового символа. Типичные области использования включают индикаторы состояния на промышленных панелях управления, цифровые индикаторы на измерительном оборудовании, односимвольные дисплеи во встраиваемых системах для отладки или индикации режима, а также в качестве строительных блоков для многоразрядных панелей в приборах, таких как часы, счетчики или простые табло.

4.2 Особенности проектирования и управления

Управление матрицей 5x7 требует схемы мультиплексирования. Поскольку одновременно должна быть активна только одна строка для предотвращения "призраков" и чрезмерного потребления тока, необходим микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера дисплея для быстрого циклического переключения между семью строками (обычно со скоростью >60 Гц для избежания мерцания). Данные для столбцов активной строки передаются одновременно. Средний прямой ток на точку должен рассчитываться на основе пикового тока и скважности (1/7 для стандартного мультиплексирования по строкам). Например, для достижения желаемого среднего тока точки 10 мА, пиковый ток во время ее активной строки должен составлять 70 мА (10 мА * 7 строк). Это необходимо проверить на соответствие абсолютному максимальному параметру пикового тока (60 мА при скважности 1/10). Следовательно, тщательный расчет схемы мультиплексирования и токоограничивающих резисторов крайне важен. Широкий диапазон рабочих температур позволяет использовать устройство в некондиционируемых средах.

5. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные электрические/оптические характеристические кривые. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, такие кривые обычно включают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Показывает зависимость тока через светодиод от напряжения на нем. Она нелинейна, с напряжением включения (около 2В для AlInGaP), после которого ток быстро возрастает при небольшом увеличении напряжения. Эта кривая жизненно важна для выбора подходящего значения токоограничивающего резистора в схеме с постоянным напряжением.
• Сила света в зависимости от прямого тока:Эта кривая демонстрирует, как световой выход увеличивается с ростом тока. Обычно она линейна в определенном диапазоне, но насыщается при очень высоких токах. Работа в линейной области важна для управления яркостью с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Показывает снижение светового выхода при увеличении температуры перехода светодиода. Для AlInGaP эффективность обычно снижается с ростом температуры, что означает, что дисплей может казаться тусклее в условиях высокой температуры, если не компенсировать это током управления.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий концентрацию светового выхода вокруг доминирующей длины волны (592 нм) и ширину спектра (полуширина 15 нм).

Конструкторам следует обращаться к этим кривым для оптимизации условий управления с целью достижения яркости, эффективности и долговечности в предполагаемом диапазоне рабочих температур.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Критический параметр для сборки — термостойкость при пайке. Выводы могут выдерживать максимальную температуру 260°C в течение максимум 3 секунд, измеренную в точке на 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки корпуса. Это стандартный параметр для процессов волновой пайки или оплавления. Крайне важно соблюдать этот предел, чтобы предотвратить повреждение внутренних проводных соединений или самих светодиодных чипов. Во время обращения и сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР), поскольку светодиоды чувствительны к статическому электричеству. Хранение должно осуществляться в пределах указанного температурного диапазона от -35°C до +85°C в среде с низкой влажностью.

7. Техническое сравнение и отличия

Основными отличительными особенностями LTP-1457AKY являются использование технологии AlInGaP и его специфический механический форм-фактор. По сравнению со старыми технологиями светодиодов на основе GaAsP или GaP, AlInGaP предлагает более высокую световую эффективность, что приводит к более яркому выходному сигналу при том же электрическом входе, и лучшую чистоту цвета. Янтарно-желтый цвет часто выбирают из-за его высокой визуальной заметности и воспринимаемой яркости человеческим глазом. Высота символа 1.2 дюйма — это конкретный размер, который может быть больше, чем у распространенных дисплеев 0.56 или 0.8 дюйма, что делает его подходящим для применений с большим расстоянием просмотра или где видимость имеет первостепенное значение. Возможность горизонтального стыкования — это практичная функция, не всегда присутствующая в аналогичных дисплеях, упрощающая проектирование многосимвольных массивов.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Как управлять этим дисплеем с помощью микроконтроллера?

О: Вам потребуется как минимум 12 выводов GPIO (7 для строк, 5 для столбцов). Реализуйте процедуру сканирования, которая активирует одну строку (катод в низком уровне) за раз, одновременно подавая шаблон для этой строки на 5 выводов столбцов (анодов) через токоограничивающие резисторы. Сканирование должно быть достаточно быстрым, чтобы избежать мерцания (частота кадров >60 Гц).

В: Какое значение токоограничивающего резистора следует использовать?

О: Это зависит от вашего напряжения питания (Vcc) и желаемого рабочего тока. Используйте формулу: R = (Vcc - Vf) / If. Для питания 5В и типичного Vf 2.3В при 20 мА, R = (5 - 2.3) / 0.02 = 135 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 130 Ом или 150 Ом). Помните, что это для постоянного включения; для мультиплексированного режима пиковый ток будет выше.

В: Можно ли использовать этот дисплей на улице?

О: Диапазон рабочих температур (-35°C до +85°C) довольно широк, что говорит о надежности. Однако в спецификации не указан класс защиты IP от влаги и пыли. Для уличного использования дисплей, вероятно, потребуется разместить за защитным стеклом или в герметичном корпусе, чтобы предотвратить попадание влаги и грязи, которые могут повредить электронику или затруднить обзор.

В: Почему есть дублирующие функции выводов (например, выводы 4 и 11, выводы 5 и 12)?

О: Вероятно, это ошибка в предоставленном отрывке таблицы соединений. В стандартной матрице 5x7 требуется только 12 уникальных сигналов (5 столбцов + 7 строк). Дубликаты могут быть внутренне соединены с одним узлом для предоставления альтернативных вариантов трассировки печатной платы или могут быть ошибкой в документации. Внутренняя схема соединений является авторитетным источником информации о подключении.

9. Введение в принцип работы

Основной принцип основан на полупроводниковой электролюминесценции. Когда прямое напряжение, превышающее напряжение включения диода, прикладывается к p-n переходу AlInGaP, электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав слоев алюминия, индия, галлия и фосфида определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую коррелирует с длиной волны (цветом) излучаемого света — в данном случае, янтарно-желтого. Матрица 5x7 — это метод адресации, который сокращает количество необходимых линий управления с 35 (по одной на точку) до 12 (строки + столбцы) путем расположения светодиодов в сетке. Свечение управляется путем выборочной активации точек пересечения активных строк и столбцов.

10. Технологические тренды и контекст

Дисплеи, подобные LTP-1457AKY, представляют собой зрелую, надежную технологию для одно- и малоразрядного алфавитно-цифрового вывода. Хотя для сложной информации стали преобладать большие графические дисплеи и OLED, дискретные матричные светодиодные модули остаются высоко актуальными в промышленных, измерительных и встраиваемых приложениях благодаря своей простоте, надежности, высокой яркости, широким углам обзора и отличному сроку службы. Переход от старых материалов светодиодов к AlInGaP, как видно в этом устройстве, был значительным трендом, улучшившим эффективность и цветовой диапазон. Современные тренды в аналогичных сегментах дисплеев могут включать интеграцию схемы драйвера в сам модуль (требуя только последовательных данных и питания), использование еще более эффективных материалов, таких как InGaN, для разных цветов, и конструкции, оптимизированные для автоматизированных процессов сборки. Ключевые преимущества твердотельной надежности, низкого энергопотребления и высокой видимости обеспечивают продолжение использования этой технологии в определенных нишах.