Техническая документация LTP-2557KS: Матричный светодиодный индикатор 5x7, высота 2 дюйма, желтый AlInGaP

1. Обзор продукта

LTP-2557KS — это однозначный буквенно-цифровой дисплейный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого и разборчивого вывода символов. Его основная функция — визуальное отображение символов, закодированных в ASCII и EBCDIC, с помощью матрицы индивидуально адресуемых светоизлучающих диодов (СИД).

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Это устройство предлагает несколько ключевых преимуществ для разработчиков систем. Его основное преимущество — этонизкое энергопотребление, что делает его подходящим для устройств с батарейным питанием или энергоэффективных приложений.Надежность твердотельной технологииСИД обеспечивает длительный срок службы и устойчивость к ударам и вибрациям по сравнению с дисплеями на нитях накаливания.Широкий угол обзораиодноплоскостная конструкцияобеспечивают одинаковую видимость с различных позиций. Онгоризонтально стыкуемый, что позволяет создавать многосимвольные дисплеи. Наконец, будучибессвинцовым корпусом, соответствующим директиве RoHS, он подходит для современного электронного производства с учетом экологических норм. Целевой рынок включает промышленные панели управления, приборы, испытательное оборудование, POS-терминалы и другие встраиваемые системы, где требуется прочный, энергоэффективный символьный дисплей.

2. Подробный анализ технических характеристик

В этом разделе представлен детальный объективный анализ ключевых параметров производительности устройства, определенных в техническом описании.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

В дисплее используютсяполупроводниковые чипы из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP)для желтых светодиодов. Эта материаловая система известна высокой эффективностью и хорошей чистотой цвета в янтарно-желто-красном спектре. Типичнаяпиковая длина волны излучения (λp)составляет 588 нм, адоминирующая длина волны (λd)— 587 нм, что однозначно определяет его в желтой области. Полуширина спектральной линии (Δλ)составляет 15 нм, что указывает на относительно узкую спектральную полосу, способствующую чистоте цвета.

Ключевым параметром яркости являетсяСредняя сила света (Iv). При указанном тестовом условии пикового тока 32 мА и скважности 1/16, интенсивность варьируется от минимума 800 мккд до максимума 3600 мккд, с указанием типичного значения. В техническом описании также указаноСоотношение соответствия силы светамаксимум 2:1 для точек в пределах аналогичной световой зоны, что является мерой равномерности яркости по всей матрице дисплея.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют пределы и условия работы устройства.Абсолютные максимальные режимыустанавливают границы безопасной работы:70 мВт средней рассеиваемой мощности на точку, 60 мА пикового прямого тока на точку, исредний прямой ток на точку 25 мА при 25°C, с линейным снижением на 0.33 мА/°C при повышении температуры. Максимальноеобратное напряжение на точку составляет 5 В.

В типичных рабочих условияхпрямое напряжение (Vf)для любой отдельной светодиодной точки составляет от 2.05В до 2.6В при токе 20 мА.Обратный ток (Ir)указан как максимальный 100 мкА при подаче 5В в обратном смещении. Диапазон рабочих и температур хранения широкий, от-35°C до +105°C.

2.3 Тепловые характеристики и пайка

Кривая снижения среднего прямого тока является критическим тепловым параметром, указывающим, что максимально допустимый постоянный ток уменьшается при повышении температуры окружающей среды выше 25°C. Для сборки в техническом описании указаны условия пайки: устройство может подвергаться воздействию260°C в течение 3 секунд, измеренному на расстоянии 1/16 дюйма (примерно 1.59 мм) ниже плоскости установки корпуса. Это стандартное руководство по профилю оплавления для бессвинцовой пайки.

3. Объяснение системы бининга

В техническом описании указано, что устройствакатегоризированы по силе света. Это подразумевает процесс бининга, при котором устройства сортируются и маркируются на основе измеренной светоотдачи (Iv) в стандартных тестовых условиях. Разработчики могут выбирать бины для обеспечения одинаковой яркости нескольких дисплеев в системе или для соответствия конкретным требованиям к яркости для приложения. Предоставленный диапазон интенсивности (800-3600 мккд) определяет доступные возможные бины.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в техническом описании упоминаются типичные характеристические кривые, конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте. Обычно такие кривые для светодиодного дисплея включают:

• Кривая "Прямой ток (If) в зависимости от прямого напряжения (Vf)":Показывает экспоненциальную зависимость, критически важную для проектирования схем ограничения тока.
• Кривая "Сила света (Iv) в зависимости от прямого тока (If)":Демонстрирует, как светоотдача увеличивается с током, вплоть до максимального номинала.
• Кривая "Сила света (Iv) в зависимости от температуры окружающей среды (Ta)":Иллюстрирует снижение светоотдачи при повышении температуры перехода, что важно для теплового менеджмента.
• Кривая спектрального распределения:График, отображающий относительную интенсивность в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~588 нм и полуширину 15 нм.

Эти кривые необходимы для прогнозирования производительности в нестандартных условиях и для надежного проектирования схем.

5. Механическая информация и информация о корпусе

LTP-2557KS — это корпус для монтажа в отверстия.Высота матрицы составляет 2 дюйма (50.8 мм). Корпус имеетсерую лицевую панельибелый цвет точекдля оптимального контраста, когда светодиоды выключены. Детальный чертеж с размерами показывает 14-контактный корпус DIP (Dual In-line Package). Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Допуск смещения кончика вывода указан как ±0.4 мм, что важно для проектирования размещения отверстий на печатной плате.

6. Подключение выводов и внутренняя схема

Устройство используетархитектуру матрицы 5x7 с X-Y выборкой. Внутренняя принципиальная схема и таблица подключения выводов раскрывают мультиплексированную конструкцию. Выводы назначены на определенные анодные строки (1-7) и катодные столбцы (1-5). Это мультиплексирование сокращает количество необходимых выводов драйвера с 35 (для индивидуального управления) до 12 (7 строк + 5 столбцов), упрощая интерфейсные схемы. Распиновка следующая: Вывод 1: Анод Строка 5, Вывод 2: Анод Строка 7, Вывод 3: Катод Столбец 2, Вывод 4: Катод Столбец 3, Вывод 5: Анод Строка 4, Вывод 6: Катод Столбец 5, Вывод 7: Анод Строка 6, Вывод 8: Анод Строка 3, Вывод 9: Анод Строка 1, Вывод 10: Катод Столбец 4, Вывод 11: Катод Столбец 3 (Примечание: Столбец 3 указан дважды, вероятно, опечатка в даташите; один из них должен быть Столбцом 1 или другим столбцом), Вывод 12: Анод Строка 4 (дубликат Вывода 5, вероятно, опечатка), Вывод 13: Катод Столбец 1, Вывод 14: Анод Строка 2. Правильная интерпретация этой таблицы имеет решающее значение для корректной разводки печатной платы и программного обеспечения драйвера.

7. Руководство по пайке и сборке

Согласно Абсолютным максимальным режимам, рекомендуемое условие пайки —260°C в течение 3 секунд, измеренное в точке на 1.59 мм ниже корпуса. Это соответствует типичным профилям бессвинцовой пайки оплавлением. Следует соблюдать осторожность, чтобы не превышать эту температуру или время, чтобы предотвратить повреждение светодиодных чипов или пластикового корпуса. При обращении следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD) для полупроводниковых приборов. Хранение должно осуществляться в пределах указанного температурного диапазона от -35°C до +105°C в среде с низкой влажностью.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Промышленные панели управления:Отображение уставок, кодов состояния или сообщений об ошибках.
• Испытательное и измерительное оборудование:Отображение числовых показаний или идентификаторов каналов.
• Прототипирование встраиваемых систем:В качестве простого вывода для микроконтроллеров.
• Модернизация устаревших систем:Замена старых ламповых накаливания или вакуумно-люминесцентных дисплеев.

8.2 Соображения по проектированию

• Схемы драйверов:Требуется схема мультиплексированного драйвера (например, с использованием транзисторных сборок или специализированных микросхем драйверов СИД), способная обеспечивать/поглощать пиковые токи (до 60 мА на точку, но обычно управляемые меньшим током для мультиплексирования).
• Ограничение тока:Внешние резисторы необходимы для установки прямого тока для каждого столбца или строки, рассчитываемого на основе напряжения питания и прямого напряжения светодиода.
• Частота обновления:Схема мультиплексирования требует достаточно высокой частоты сканирования (обычно >100 Гц), чтобы избежать видимого мерцания.
• Источник питания:Должен выдерживать пиковые токовые нагрузки во время мультиплексирования.
• Программное обеспечение:Требуется карта символов (5x7 пикселей), хранящаяся в памяти, и процедура для последовательной активации правильных строк и столбцов для формирования символов.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с современными матричными дисплеями 5x7, использующими другие технологии, желтый светодиод AlInGaP предлагает явные преимущества. По сравнению со старымикрасными светодиодами GaAsP, AlInGaP обеспечивает более высокую эффективность и яркость. По сравнению сстандартными зелеными или синими светодиодами GaN, желтый цвет обеспечивает отличную видимость в различных условиях окружающего освещения и часто выбирается для предупреждающих или статусных индикаторов. Корпус для монтажа в отверстия отличает его от альтернатив для поверхностного монтажа, делая его подходящим для прототипирования, любительских проектов или применений, где монтаж в отверстия предпочтителен из-за механической надежности.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Что означает "скважность 1/16" в тестовом условии для силы света?

О: Это означает, что каждая светодиодная точка включается только на 1/16 от общего времени цикла измерения. Это характерно для мультиплексированной схемы управления, где в любой момент времени активна только одна строка в системе из 16 строк (или при временном разделении матрицы 5x7). Указанная интенсивность является "средним" значением за полный цикл.

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

О: Технически да, но это крайне неэффективно и не является целевым использованием. Постоянное питание всех 35 точек током 20 мА потребовало бы общего тока 700 мА, что превышает практические пределы и вызывает значительный нагрев. Мультиплексирование является стандартным и эффективным методом.

В: В таблице подключения выводов есть дубликаты (Столбец 3, Строка 4). Это ошибка?

О: Скорее всего, это опечатка в данной версии технического описания. В стандартной матрице 5x7 должно быть 7 уникальных выводов анодных строк и 5 уникальных выводов катодных столбцов, всего 12 уникальных сигнальных выводов плюс, возможно, общие выводы питания. Физическая диаграмма распиновки является авторитетным источником. Всегда сверяйтесь с чертежом корпуса.

11. Пример проекта и использования

Пример: Однозначный дисплей на базе микроконтроллера.Разработчик использует микроконтроллер Arduino для отображения цифр 0-9. 7 анодных строк подключены к микроконтроллеру через 7 токоограничивающих резисторов (по одному на строку). 5 катодных столбцов подключены к 5 транзисторам NPN (или сборке транзисторов, такой как ULN2003), базы которых управляются выводами микроконтроллера. Программное обеспечение выполняет цикл, который: 1) Устанавливает один вывод анодной строки в HIGH (например, Строка 1), 2) Устанавливает соответствующие 5 выводов катодных столбцов в LOW/HIGH в соответствии с пикселями, необходимыми для этой строки нужного символа, 3) Ждет короткое время (например, 2 мс), 4) Выключает Строку 1 и 5) Переходит к Строке 2, повторяя процесс. Это быстро сканирует все 7 строк, создавая устойчивое изображение. Ток для каждого включенного светодиода определяется напряжением питания (например, 5В), прямым напряжением светодиода Vf (~2.3В) и значением последовательного резистора: R = (5В - 2.3В) / 0.020А = 135 Ом (используйте стандартный 150 Ом).

12. Принцип работы

LTP-2557KS работает по принципу мультиплексированной светодиодной матрицы. 35 отдельных светодиодных точек расположены в сетке из 7 горизонтальных строк (аноды) и 5 вертикальных столбцов (катоды). Светодиод на пересечении строки и столбца будет светиться только тогда, когда на эту конкретную строку подано положительное напряжение (анод высокий), а этот конкретный столбец подключен к земле (катод низкий). Последовательно активируя одну строку за раз и устанавливая соответствующие столбцы для этой строки, и делая это достаточно быстро (обычно >60 Гц), человеческий глаз воспринимает стабильный, полностью сформированный символ благодаря инерции зрения. Этот метод резко сокращает количество необходимых линий управления с 35 до 12.

13. Технологические тренды и контекст

Хотя дискретные светодиодные дисплеи 5x7 для монтажа в отверстия, такие как LTP-2557KS, представляют собой зрелую технологию, они по-прежнему актуальны в определенных нишах, требующих высокой надежности, широких углов обзора и простоты. Общий тренд в технологии дисплеев сместился в сторону интегрированных модулей со встроенными контроллерами (например, ЖК-дисплеи на базе HD44780), дисплеев с более высокой плотностью (OLED, TFT LCD) и устройств для поверхностного монтажа для миниатюризации. Однако фундаментальное преимущество светодиодов — их яркость, долговечность и прочность — обеспечивает их continued использование в промышленных, уличных и приложениях с высокой видимостью, где другие технологии могут не справиться. Переход от старых материалов, таких как GaAsP, к AlInGaP отражает постоянное улучшение эффективности и производительности светодиодов даже в рамках этой устоявшейся продуктовой категории.