Техническая спецификация светодиодного матричного дисплея LTP-2057AKA - Высота символа 2.0 дюйма (50.8 мм) - Супер-оранжевый (621 нм) - 33 мВт на точку

1. Обзор продукта

LTP-2057AKA — это однозначный буквенно-цифровой дисплейный модуль, построенный на основе матрицы 5x7 точек. Его основная функция — визуальное отображение символов и знаков, обычно используемых в качестве индикаторов состояния, простых считывающих устройств и информационных панелей в различных электронных устройствах. Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании технологии светодиодов AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для светоизлучающих элементов, конкретно в цвете "Супер-оранжевый". Эта материаловая система предлагает преимущества с точки зрения эффективности и стабильности цвета по сравнению со старыми технологиями. Дисплей имеет серую лицевую панель с белыми точками, что обеспечивает высококонтрастный фон для излучаемого света, улучшая читаемость. Устройство предназначено для применений, требующих среднего размера, надежного и энергоэффективного символьного дисплея.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функционирования дисплея. Ключевой параметр, Средняя сила света (Iv), задан с минимальным значением 2100 мккд, типичным значением 4600 мккд и без ограничения максимума при условии испытания импульсным прямым током (Ip) 32 мА с коэффициентом заполнения 1/16. Такой импульсный метод управления является стандартным для мультиплексированных дисплеев для достижения воспринимаемой яркости при управлении мощностью и нагревом. Цвет определяется пиковой длиной волны излучения (λp) 621 нанометра (нм), что помещает его в оранжево-красную область спектра. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 18 нм, что указывает на спектральную чистоту или узость полосы излучаемого света. Основная длина волны (λd) равна 615 нм — это длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, и она может незначительно отличаться от пиковой. Задан Коэффициент соответствия силы света 2:1, означающий, что разброс яркости между самыми яркими и самыми тусклыми сегментами в массиве не должен превышать это соотношение, обеспечивая равномерный внешний вид.

2.2 Электрические характеристики

Электрические параметры определяют пределы и условия работы дисплея. Абсолютные максимальные режимы задают границы безопасной работы: средняя рассеиваемая мощность 33 милливатта (мВт) на точку, пиковый прямой ток 90 мА на точку и средний прямой ток на точку, который линейно снижается от 13 мА при 25°C на 0.17 мА/°C. Это снижение номинала критически важно для теплового управления при повышенных температурах окружающей среды. Максимальное обратное напряжение на точку составляет 5 Вольт (В). Прямое напряжение (Vf) для любой отдельной светодиодной точки обычно составляет 2.6 В при 20 мА, с максимумом 2.8 В при более высоком испытательном токе 80 мА. Обратный ток (Ir) составляет максимум 100 микроампер (мкА) при полном обратном смещении 5 В.

2.3 Тепловые и климатические характеристики

Устройство рассчитано на рабочий диапазон температур от -35°C до +85°C и идентичный диапазон температур хранения. Такой широкий диапазон делает его подходящим для промышленных и автомобильных сред, подверженных экстремальным температурам. Критическим параметром сборки является максимальная температура пайки 260°C в течение максимум 3 секунд, измеренная в точке на 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки компонента. Это руководство крайне важно для предотвращения теплового повреждения в процессе пайки оплавлением.

3. Механические данные и информация об упаковке

Заявленная высота матрицы дисплея составляет 2.0 дюйма (50.8 мм). Прилагаемый чертеж габаритных размеров (ссылка в спецификации) детализирует точные физические контуры, расположение выводов и общий размер. Допуски для этих размеров, как правило, составляют ±0.25 мм, если не указано иное. Устройство использует стандартный интерфейс выводов для интеграции в печатную плату.

4. Распиновка и внутренняя схема

LTP-2057AKA имеет 14-выводный интерфейс. Распиновка специально организована для X-Y (матричной) адресации: выводы обозначены либо как аноды для столбцов, либо как катоды для строк. Например, вывод 1 — катод строки 5, вывод 3 — анод столбца 2 и так далее. Такая организация позволяет микроконтроллеру выборочно зажигать любую отдельную точку в сетке 5x7, активируя соответствующие линии столбца (анод) и строки (катод). Внутренняя схема (ссылка в спецификации) визуально изображает эту матричную структуру, показывая 35 отдельных светодиодов (5 столбцов x 7 строк) с их анодами, соединенными в группы по столбцам, и катодами, соединенными в группы по строкам.

5. Анализ характеристических кривых

В спецификации есть раздел для Типичных электрических/оптических характеристических кривых. Эти графики неоценимы для инженеров-проектировщиков. Обычно они включают такие графики, как Прямой ток vs. Прямое напряжение (I-V кривая) для одного светодиодного элемента, показывающая нелинейную зависимость и напряжение включения. Кривые Сила света vs. Прямой ток иллюстрируют, как световой выход увеличивается с током, потенциально показывая эффекты насыщения. Также могут быть кривые, показывающие изменение Силы света или Прямого напряжения от температуры окружающей среды, что критически важно для проектирования стабильных схем в заданном температурном диапазоне. Анализ этих кривых позволяет оптимизировать ток управления для желаемой яркости и понять влияние температуры на производительность.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Как упоминалось в Абсолютных максимальных режимах, основное ограничение при сборке — температурный профиль пайки. Устройство может выдерживать пиковую температуру 260°C до 3 секунд во время пайки оплавлением. Критически важно обеспечить, чтобы температура, измеренная на выводах корпуса, не превышала этот предел, чтобы предотвратить повреждение внутренних проводных соединений, светодиодных кристаллов или пластикового корпуса. Стандартные промышленные профили оплавления для бессвинцовой пайки (с пиком около 240-250°C), как правило, совместимы, но профиль должен быть проверен. Ручная пайка паяльником должна выполняться быстро и с тщательным контролем температуры для локализации нагрева. С компонентами светодиодов всегда следует соблюдать надлежащие процедуры обращения с ЭСР (электростатическим разрядом).

7. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

7.1 Типовые сценарии применения

Этот матричный дисплей 5x7 идеален для применений, требующих одного четкого буквенно-цифрового символа. Типичные области использования включают: панельные измерители для показаний напряжения, тока или температуры; индикаторы состояния на промышленном оборудовании (отображение кодов ошибок или индикаторов режима); бытовые приборы, такие как микроволновые печи или стиральные машины; а также контрольно-измерительные приборы. Его совместимость со стандартными кодами символов ASCII и EBCDIC упрощает программирование с микроконтроллерами.

7.2 Соображения при проектировании

Схема управления:Дисплей требует мультиплексированной управляющей электроники. Необходим микроконтроллер с достаточным количеством линий ввода-вывода или в сочетании с внешними драйверными ИС (такими как сдвиговые регистры или специализированные микросхемы драйверов светодиодов) для последовательного сканирования строк и столбцов. Испытательное условие из спецификации — коэффициент заполнения 1/16 при импульсном токе 32 мА — дает отправную точку для расчета необходимых токоограничивающих резисторов. Средний ток на светодиод будет значительно ниже (например, 32 мА / 16 = 2 мА в среднем, если горит только одна точка, но это масштабируется с количеством одновременно горящих точек в строке).
Источник питания:Прямое напряжение ~2.6 В означает, что напряжение управления должно быть выше этого, обычно используются системы 3.3 В или 5 В. Источник питания должен быть способен выдерживать пиковые токовые нагрузки во время мультиплексирования.
Угол обзора:В спецификации упоминается "широкий угол обзора", что является характеристикой конструкции светодиодного кристалла и рассеивающей линзы. Для оптимального размещения учитывайте основное направление обзора конечного пользователя.
Соединение в ряд:Возможность "горизонтального соединения в ряд" означает, что несколько блоков могут быть размещены рядом для формирования многосимвольных дисплеев. Необходимо проектировать механическое выравнивание и электрическое соединение между модулями.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевым отличием LTP-2057AKA является использование технологии светодиодов AlInGaP для оранжевого цвета. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные красные/оранжевые светодиоды GaAsP (фосфид арсенида галлия), AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу (больше светового потока на единицу электрической мощности) и лучшее поддержание характеристик при повышенных температурах. Длина волны "Супер-оранжевый" 621 нм обеспечивает яркий, хорошо заметный цвет. Серая лицевая панель с белыми точками обеспечивает профессиональный, высококонтрастный внешний вид при выключенном питании, что может быть преимуществом в дизайне по сравнению с полностью черными или красными дисплеями. Высота символа 2.0 дюйма — это конкретный размер, который может быть выбран вместо меньших (например, 0.8 дюйма) или больших дисплеев в зависимости от требований к расстоянию просмотра.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Как рассчитать значение токоограничивающего резистора для этого дисплея?
А: Необходимо проектировать для импульсного (пикового) тока, а не среднего. Используя испытательное условие в качестве эталона (32 мА при Vf типично 2.6 В) и предполагая источник питания 5 В: R = (V_питания - Vf) / I_пик = (5В - 2.6В) / 0.032А = 75 Ом. Для более безопасного и тусклого расчета используйте максимальное Vf (2.8 В): R = (5В - 2.8В) / 0.032А = ~68 Ом. Подойдет стандартный резистор на 68 или 75 Ом. Номинальная мощность резистора должна рассчитываться на основе среднего тока, а не пикового.

В: Что означает коэффициент заполнения 1/16 для управления этим дисплеем?
А: В мультиплексированной матрице 5x7 один из распространенных методов сканирования — активировать одну строку (катод) за раз, подавая данные на 5 столбцов (анодов) для этой строки. При 7 строках, если каждая строка активируется последовательно и равномерно, коэффициент заполнения для любого отдельного светодиода составляет 1/7. Коэффициент заполнения 1/16 в спецификации предполагает другую или более консервативную схему мультиплексирования, возможно, включающую периоды гашения. Схема управления должна подавать импульсный ток на светодиод с указанным пиковым током (например, 32 мА) в течение отведенного временного интервала для достижения номинальной средней силы света.

В: Могу ли я управлять этим дисплеем постоянным током вместо мультиплексирования?
А: Технически да, но это крайне неэффективно и не рекомендуется. Одновременное управление всеми 35 точками даже при низком токе, например 5 мА, потребует общего тока 175 мА и вызовет значительный нагрев, вероятно, превышающий пределы рассеиваемой мощности корпуса. Мультиплексирование является стандартным и предполагаемым методом работы.

10. Практический пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование простого индикатора температуры, отображающего значение от 0 до 99 градусов Цельсия. Для этого потребуются два дисплея LTP-2057AKA, соединенные горизонтально. Микроконтроллер (например, ATmega328P) будет подключен к 14 выводам каждого дисплея (всего 28 линий ввода-вывода). Для экономии линий ввода-вывода линии столбцов (анодов) обоих дисплеев могут быть соединены параллельно (5 общих линий), а линии строк (катодов) будут управляться отдельно для каждого дисплея (7+7=14 линий). Это использует 19 линий ввода-вывода. В качестве альтернативы можно использовать внешние 8-битные сдвиговые регистры для значительного сокращения требований к линиям ввода-вывода микроконтроллера. Программное обеспечение будет содержать карту шрифтов, преобразующую цифры 0-9 в соответствующий шаблон горящих точек для сетки 5x7. Затем оно будет сканировать 7 строк для каждого дисплея, отправляя соответствующие данные столбцов для строк отображаемых символов. Сканирование должно быть достаточно быстрым (обычно >60 Гц), чтобы избежать видимого мерцания.

11. Введение в принцип работы

LTP-2057AKA работает по принципу пассивной матрицы светодиодов. Он содержит 35 независимых светодиодных переходов AlInGaP, расположенных в сетке 5 столбцов и 7 строк. Каждый светодиод образован на пересечении линии анода столбца и линии катода строки. Когда прямое напряжение, превышающее напряжение включения диода (~2.6 В), прикладывается между конкретным столбцом (положительный) и конкретной строкой (отрицательный), ток протекает через этот единственный светодиод, заставляя его излучать фотоны — свет — с длиной волны приблизительно 621 нм (оранжевый). Быстро переключая, какая строка заземлена (активирован катод) и на какие столбцы подается ток (активирован анод), можно зажигать различные комбинации точек, формируя символы или знаки. Инерция зрения человеческого глаза объединяет эти быстрые вспышки в стабильное изображение.

12. Технологические тренды и контекст

Дисплеи, подобные LTP-2057AKA, представляют собой зрелый и надежный сегмент оптоэлектроники. В то время как новые технологии, такие как органические светодиоды (OLED) или высокоразрешающие ЖК-дисплеи, доминируют в сложных графических дисплеях, простые матричные светодиодные модули остаются крайне актуальными для применений, требующих надежности, долгого срока службы, широкого температурного диапазона, высокой яркости и низкой стоимости за символ. Тренд в этом сегменте направлен на более эффективные материалы светодиодов (такие как используемый здесь AlInGaP и InGaN для синего/зеленого/белого), что позволяет снизить энергопотребление или повысить яркость. Также наблюдается тренд в сторону интегрированных решений, где управляющая электроника встроена в сам дисплейный модуль, упрощая системное проектирование для конечного инженера. Однако базовая архитектура пассивной матрицы, благодаря своей простоте и низкой стоимости, продолжает оставаться основой для одно- и многосимвольных цифровых и буквенно-цифровых дисплеев в промышленных, автомобильных и потребительских контекстах.