Техническая спецификация LTP-2157AKA - Матричный светодиодный индикатор 5x7, высота 2.0 дюйма (50.8 мм), цвет Супер-оранжевый

1. Обзор продукта

LTP-2157AKA представляет собой одноцветный матричный светодиодный модуль формата 5x7, предназначенный для отображения буквенно-цифровых символов. Его основная функция — отображение символов из стандартных кодовых наборов, таких как USASCII и EBCDIC. Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании технологии AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для светодиодных кристаллов, что обеспечивает излучение цвета Супер-оранжевый. Индикатор имеет серый корпус и белые точки, что повышает контрастность и улучшает читаемость. Устройство классифицировано по световой интенсивности, что гарантирует единообразие яркости между экземплярами. Его твердотельная конструкция обеспечивает высокую надежность, а низкое энергопотребление делает его подходящим для различных электронных применений.

1.1 Ключевые особенности и целевые применения

К определяющим особенностям данного продукта относятся высота символа матрицы 2.0 дюйма (50.8 мм), обеспечивающая хорошую видимость на расстоянии. Он работает в одном цвете и имеет широкий угол обзора, делая отображаемую информацию доступной с различных позиций. Матрица 5x7 с архитектурой X-Y выборки позволяет эффективно управлять мультиплексированием. Важной особенностью является возможность горизонтального объединения, позволяющая создавать многосимвольные индикаторы путем размещения нескольких модулей рядом. Устройство напрямую совместимо со стандартными кодами символов. Эти характеристики делают LTP-2157AKA идеальным для применений, таких как панели промышленных приборов, POS-терминалы, базовые информационные табло, индикаторы измерительного оборудования и другие встраиваемые системы, требующие надежного буквенно-цифрового вывода низкой и средней сложности.

2. Технические характеристики и объективная интерпретация

В данном разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и физических параметров устройства, определенных в спецификации.

2.1 Абсолютные максимальные допустимые значения

Абсолютные максимальные допустимые значения определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не условия для нормальной работы.

• Средняя рассеиваемая мощность на точку:33 мВт. Это максимальная непрерывная мощность, которую может безопасно рассеивать одна светодиодная точка.
• Пиковый прямой ток на точку:90 мА. Это максимальный импульсный ток, который может выдержать точка, что обычно актуально для схем с мультиплексированным управлением.
• Средний прямой ток на точку:13 мА при 25°C, с линейным снижением на 0.17 мА/°C. Это ключевой параметр для непрерывной работы на постоянном токе. Коэффициент снижения критически важен для управления температурным режимом: при повышении температуры окружающей среды (Ta) максимально допустимый непрерывный ток должен быть уменьшен для предотвращения перегрева.
• Обратное напряжение на точку:5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может повредить светодиодный переход.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство рассчитано на промышленный температурный диапазон.
• Температура пайки:Максимум 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Это определяет ограничения профиля пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измерены в указанных тестовых условиях (обычно Ta=25°C) и представляют типичные показатели.

• Средняя сила света (I_V):2100 мккд (мин.), 4600 мккд (тип.) при тестовом условии I_p=32мА и скважности 1/16. Это указывает на яркость каждой светодиодной точки при управлении в мультиплексированной конфигурации. Широкий диапазон предполагает процесс сортировки по интенсивности.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):621 нм (тип.). Это длина волны, на которой выходная оптическая мощность максимальна, определяющая цвет \"Супер-оранжевый\".
• Полуширина спектральной линии (Δλ):18 нм (тип.). Это измерение спектральной чистоты; меньшее значение указывает на более монохроматический свет.
• Доминирующая длина волны (λ_d):615 нм (тип.). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, тесно связанная с цветовой точкой.
• Прямое напряжение (V_F) любой точки:2.05В (мин.), 2.6В (тип.) при I_F=20мА; 2.3В (мин.), 2.8В (тип.) при I_F=80мА. Этот параметр критически важен для разработки схемы управления, определяя падение напряжения на светодиоде во включенном состоянии.
• Обратный ток (I_R) любой точки:100 мкА (макс.) при V_R=5В. Это ток утечки при обратном смещении светодиода.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):2:1 (тип.). Это определяет максимально допустимое соотношение между самой яркой и самой тусклой точками в матрице, обеспечивая равномерность внешнего вида.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации указано, что устройство \"Классифицировано по силе света\". Это подразумевает процесс сортировки после производства. Хотя конкретные коды сортировки не перечислены, типичная классификация для таких индикаторов включает группировку устройств на основе измеренной силы света в стандартных тестовых условиях. Это гарантирует, что при совместном использовании нескольких индикаторов вариация яркости между ними минимальна, обеспечивая стабильный визуальный вывод. Разработчикам следует уточнять доступные категории интенсивности у поставщика для критически важных применений, требующих согласованной яркости.

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 (кривая I_F-V_F):Показывает экспоненциальную зависимость, критически важную для определения требуемого напряжения управления для заданного тока.
• Зависимость силы света от прямого тока (кривая I_V-I_F):Демонстрирует, как световой выход увеличивается с током, обычно имея почти линейную зависимость в рабочем диапазоне.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Показывает снижение светового выхода с ростом температуры, что жизненно важно для теплового проектирования.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик около 621 нм и спектральную ширину.

Эти кривые позволяют разработчикам прогнозировать производительность в нестандартных условиях и оптимизировать их схемы управления.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Габаритные размеры устройства приведены в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм. Конкретный чертеж указан, но не детализирован в тексте. Ключевые механические аспекты включают общие габариты, высоту и шаг 14 выводов. Расположение выводов предназначено для монтажа в отверстия на печатной плате (PCB). Серый корпус и белый цвет точек являются частью дизайна для улучшения контрастности.

5.1 Подключение выводов и внутренняя схема

Индикатор имеет 14 выводов. Внутренняя схема показывает матричную конфигурацию, где аноды светодиодов соединены по строкам, а катоды — по столбцам (или наоборот, согласно таблице распиновки). Это распространенная архитектура матрицы с общим анодом или общим катодом, которая минимизирует количество необходимых управляющих выводов (5 строк + 7 столбцов = 12 линий управления вместо 5*7=35). Таблица распиновки определяет функцию каждого вывода:

• Выводы подключены к Анодной строке 1-7 и Катодному столбцу 1-5.
• Важные примечания:Выводы 4 и 11 соединены внутри. Выводы 5 и 12 соединены внутри. Это внутреннее соединение должно учитываться при разводке печатной платы и проектировании драйвера, чтобы избежать короткого замыкания.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Основная рекомендация касается процесса пайки: устройство может выдерживать максимальную температуру пайки 260°C не более 3 секунд, измеренную на расстоянии 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки. Это стандартное ограничение профиля оплавления. Для волновой пайки следует соблюдать стандартные практики для компонентов с выводами. Следует соблюдать общие меры предосторожности при обращении с устройствами, чувствительными к статическому электричеству (ESD), хотя для данного светодиодного продукта это явно не указано. Хранение должно осуществляться в пределах указанного температурного диапазона от -35°C до +85°C в сухой среде.

7. Рекомендации по применению и соображения проектирования

7.1 Типовые схемы применения

LTP-2157AKA требует внешней схемы управления. Из-за своей матричной структуры стандартным методом управления является мультиплексирование. Это включает последовательную активацию одной строки (или столбца) за раз при подаче соответствующих сигналов данных на столбцы (или строки). Обычно используется микроконтроллер с достаточным количеством выводов ввода-вывода или специализированная микросхема драйвера светодиодного индикатора (например, MAX7219 или аналогичная). Драйвер должен обеспечивать правильный ток, соблюдая пиковые и средние номинальные значения тока. Ограничивающие ток резисторы обязательны для каждой линии столбца или строки, чтобы установить прямой ток (I_F). Значение рассчитывается по формуле: R = (V_{питания}- V_F- V_{насыщ_драйвера}) / I_F.

7.2 Соображения проектирования

• Частота мультиплексирования:Должна быть достаточно высокой, чтобы избежать видимого мерцания (обычно >60 Гц).
• Расчет тока:Используйте номинальный средний ток (13 мА макс. при 25°C) для расчетов на постоянном токе. В мультиплексированном режиме с N строками пиковый ток на точку может достигать N * I_ср, но не должен превышать пиковый номинал 90 мА.
• Тепловое управление:При работе при высоких температурах окружающей среды прямой ток должен быть снижен в соответствии с коэффициентом 0.17 мА/°C.
• Источник питания:Должен учитывать максимальное V_Fв рабочих условиях и любые падения в схеме драйвера.
• Разводка печатной платы:Обеспечьте правильное соответствие выводов согласно таблице подключений. Обратите внимание на внутренне соединенные выводы (4-11 и 5-12), чтобы избежать ошибок разводки.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старой технологией, такой как стандартные светодиоды GaAsP или GaP, технология AlInGaP в LTP-2157AKA предлагает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к более яркому выходу при том же токе и лучшей цветовой чистоте. По сравнению с простыми семисегментными индикаторами, формат матрицы 5x7 обеспечивает истинную буквенно-цифровую возможность, позволяя отображать буквы, цифры и простые символы. Высота 2.0 дюйма больше, чем у многих распространенных символьных индикаторов, обеспечивая превосходную видимость. Возможность горизонтального объединения является ключевым отличием от индикаторов с фиксированными многосимвольными модулями, обеспечивая гибкость проектирования.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я управлять этим индикатором постоянным током на всех точках одновременно?
О: Теоретически возможно, но непрактично. Это потребовало бы 35 независимых каналов с ограничением тока. Мультиплексирование является стандартным и эффективным методом.

В2: В чем разница между пиковой длиной волны излучения и доминирующей длиной волны?
О: Пиковая длина волны — это та, на которой излучается наибольшая оптическая мощность. Доминирующая длина волны — это эквивалентная единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом. Они часто близки, но не идентичны, особенно для более широких спектров.

В3: Как интерпретировать скважность 1/16 в тестовом условии для силы света?
О: Интенсивность измеряется, когда светодиод импульсно управляется током 32 мА в форме сигнала со скважностью 1/16. Это имитирует схему мультиплексированного управления, где каждая строка активна в течение 1/16 общего времени цикла. Указанное значение интенсивности является усредненным по времени.

В4: Почему выводы 4 & 11 и 5 & 12 соединены внутри?
О: Вероятно, это связано с внутренней разводкой матрицы для упрощения монтажа кристалла или трассировки подложки. Электрически это означает, что эти пары выводов замкнуты вместе. В вашей схеме вы должны подключить их к одному узлу.

10. Пример практического использования

Сценарий: Проектирование простого 4-разрядного индикатора температуры для промышленной печи.
Система использует микроконтроллер с датчиком температуры. Четыре индикатора LTP-2157AKA объединены горизонтально. Прошивка микроконтроллера содержит карту шрифтов для цифр 0-9, символа градуса и 'C'. Используя процедуру мультиплексирования, она циклически перебирает четыре индикатора (работающих как четыре набора строк/столбцов), вычисляя соответствующие данные для столбцов каждой строки на основе текущей отображаемой цифры. Ограничивающие ток резисторы установлены на линиях столбцов. Частота обновления установлена на 100 Гц для устранения мерцания. Высокая яркость и широкий угол обзора обеспечивают читаемость температуры с различных позиций на заводском цеху. Промышленный температурный рейтинг индикатора гарантирует надежную работу в горячей среде рядом с печью.

11. Введение в принцип работы

LTP-2157AKA основан на полупроводниковой электролюминесценции. Структура кристалла AlInGaP формирует p-n переход. Когда приложено прямое напряжение, превышающее пороговое значение перехода, электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует оранжевой длине волны излучаемого света (~621 нм). Матрица 5x7 образована индивидуально адресуемыми светодиодными кристаллами, размещенными на пересечениях проводников строк и столбцов на подложке. Избирательно подавая напряжение на конкретную строку и столбец, только светодиод на этом пересечении получает прямое смещение и загорается.

12. Технологические тренды и контекст

Технология AlInGaP представляет собой значительный прогресс в эффективности видимых светодиодов красного, оранжевого и желтого цветов. Она в значительной степени заменила более старые технологии, такие как GaAsP. Современные тренды в технологии дисплеев движутся в сторону матриц с более высокой плотностью (например, 8x8, 16x16) и полноцветных RGB матриц. Однако одноцветные матричные индикаторы низкого разрешения, такие как 5x7, остаются высоко актуальными для экономически чувствительных применений, критичных к надежности, где достаточно простой буквенно-цифровой информации. Их преимущества включают простоту, надежность, низкое энергопотребление и отличный срок службы. Принцип матричной адресации остается фундаментальным для более крупных и сложных технологий дисплеев, включая OLED и microLED дисплеи.