Техническая спецификация светодиодной матрицы LTP-7357JD - Высота 0.678 дюйма (17.22 мм) - Красный AlInGaP - Массив 5x7 - Технический документ

1. Обзор продукта

LTP-7357JD представляет собой одноцветный модуль светодиодной матрицы 5x7, предназначенный для отображения символов и знаков. Его основная функция — обеспечение четкого, легко читаемого алфавитно-цифрового дисплея в различных электронных устройствах. Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании ультраярких высокоэффективных красных светодиодных чипов AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), которые обеспечивают превосходную световую интенсивность и надежность по сравнению со старыми LED-технологиями. Дисплей имеет серую лицевую панель с белыми точками, что повышает контрастность для лучшей читаемости. Он классифицируется по световой интенсивности, что позволяет осуществлять выбор в соответствии с требованиями к яркости. Целевой рынок включает панели управления промышленного оборудования, приборные панели, POS-терминалы, встраиваемые системы и любые приложения, требующие компактного и надежного интерфейса для отображения символов.

1.1 Ключевые особенности и основные преимущества

Устройство включает несколько конструктивных особенностей, способствующих его производительности и универсальности. Высота матрицы 0.678 дюйма (17.22 мм) обеспечивает размер символов, подходящий для просмотра на среднем расстоянии. Низкое энергопотребление делает его пригодным для устройств с батарейным питанием или энергоэффективных приложений. Одноцветная конструкция с широким углом обзора гарантирует видимость с различных позиций. Высокая надежность твердотельной LED-технологии обеспечивает длительный срок службы без движущихся частей. Массив 5x7 с архитектурой X-Y выборки позволяет эффективно управлять мультиплексированием. Совместимость со стандартными кодами символов USASCII и EBCDIC упрощает интеграцию с микроконтроллерами и процессорами. Наконец, штабелируемая горизонтальная конструкция позволяет создавать многосимвольные дисплеи путем выравнивания нескольких модулей бок о бок.

2. Глубокое объективное толкование технических параметров

Рабочие характеристики LTP-7357JD определяются набором электрических, оптических и тепловых параметров, которые разработчики должны учитывать для правильной реализации.

2.1 Абсолютные максимальные значения

Эти значения определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Не рекомендуется непрерывная работа устройства на этих пределах или вблизи них. Ключевые максимальные значения включают среднюю рассеиваемую мощность на точку 33 мВт, пиковый прямой ток на точку 90 мА и средний прямой ток на точку 13 мА при 25°C. Этот средний ток линейно снижается на 0.17 мА/°C при повышении температуры окружающей среды выше 25°C. Максимальное обратное напряжение на сегмент составляет 5 В. Диапазон рабочих температур устройства составляет от -35°C до +85°C, диапазон температур хранения — от -35°C до +85°C. Максимальная температура пайки — 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Средняя световая интенсивность (Iv) варьируется от минимум 500 мккд до максимум 1200 мккд, с указанием типичного значения, при управлении пиковым током (Ip) 32 мА с коэффициентом заполнения 1/16. Такая схема мультиплексирования распространена для снижения энергопотребления и сложности драйверов. Пиковая длина волны излучения (λp) обычно составляет 656 нм, что попадает в красный спектр. Полуширина спектральной линии (Δλ) равна 22 нм, что указывает на спектральную чистоту излучаемого света. Доминирующая длина волны (λd) составляет 640 нм. Прямое напряжение (Vf) для любой точки варьируется от 2.1 В (мин.) до 2.6 В (макс.) при прямом токе (If) 20 мА. Обратный ток (Ir) для любой точки составляет максимум 100 мкА при обратном напряжении (Vr) 5 В. Коэффициент соответствия световой интенсивности (Iv-m) между точками составляет максимум 1.8:1, что обеспечивает относительно равномерную яркость по всему дисплею. Важно отметить, что световая интенсивность измеряется с использованием комбинации датчика и фильтра, приближенной к кривой спектральной чувствительности глаза CIE.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации указано, что LTP-7357JD классифицируется по световой интенсивности. Это подразумевает процесс сортировки или группировки на основе измеренной светоотдачи.

3.1 Сортировка по световой интенсивности

Хотя конкретные коды групп не указаны в предоставленном отрывке, указание диапазона (500-1200 мккд) предполагает, что устройства тестируются и группируются в соответствии с их фактической измеренной интенсивностью при работе в стандартных тестовых условиях (Ip=32мА, скважность 1/16). Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие минимальным требованиям к яркости для их приложения, что потенциально влияет на стоимость и доступность. Единообразие внутри группы обеспечивает однородный внешний вид в многоустройственном дисплее.

4. Анализ характеристических кривых

Спецификация включает раздел с типичными кривыми электрических и оптических характеристик. Эти графики имеют решающее значение для понимания поведения устройства в нестандартных условиях.

4.1 Подразумеваемая информация на кривых

Хотя конкретные кривые не детализированы в тексте, типичные графики для таких устройств включали бы зависимость прямого тока от прямого напряжения (I-V кривая), которая показывает нелинейную зависимость и помогает в проектировании схемы ограничения тока. Кривые зависимости световой интенсивности от прямого тока демонстрируют, как светоотдача увеличивается с током, часто сублинейным образом при высоких токах из-за тепловых эффектов. Кривые зависимости световой интенсивности от температуры окружающей среды показывают снижение светоотдачи при повышении температуры, что критично для высокотемпературных сред. Графики спектрального распределения иллюстрировали бы концентрацию излучаемого света вокруг пиковой и доминирующей длин волн.

5. Механическая и упаковочная информация

Физическая конструкция дисплея определяет его совместимость с монтажом и общую надежность.

5.1 Габаритные размеры и допуски

Габаритные размеры устройства приведены на подробном чертеже (упоминается, но не показан в тексте). Все размеры указаны в миллиметрах. Общий допуск для этих размеров составляет ±0.25 мм (эквивалентно ±0.01 дюйма), если специальная примечание к элементу не указывает иное. Разработчики должны обращаться к этому чертежу для получения точной информации о расположении отверстий, общей высоте и расстоянии между выводами для создания точных посадочных мест на печатной плате.

5.2 Подключение выводов и полярность

LTP-7357JD имеет 12-выводную конфигурацию. Распиновка следующая: Вывод 1: Катод столбца 1, Вывод 2: Анод строки 3, Вывод 3: Катод столбца 2, Вывод 4: Анод строки 5, Вывод 5: Анод строки 6, Вывод 6: Анод строки 7, Вывод 7: Катод столбца 4, Вывод 8: Катод столбца 5, Вывод 9: Анод строки 4, Вывод 10: Катод столбца 3, Вывод 11: Анод строки 2, Вывод 12: Анод строки 1. Такое расположение облегчает схему X-Y (строка-столбец) мультиплексирования. Правильная идентификация анодных и катодных выводов критически важна для предотвращения обратного смещения и обеспечения правильной работы.

5.3 Внутренняя принципиальная схема

Внутренняя принципиальная схема (упоминается) раскрывает матричную организацию 35 светодиодов (5 столбцов x 7 строк). Анод каждого светодиода подключен к линии строки, а его катод — к линии столбца. Для зажигания конкретной точки соответствующая линия строки должна быть переведена в высокий уровень (анод положительный), в то время как линия столбца переводится в низкий уровень (катод заземлен), с соответствующим ограничением тока. Такая архитектура с общим катодом на столбец является стандартной для мультиплексированных дисплеев.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение во время сборки необходимо для сохранения целостности и производительности устройства.

6.1 Параметры процесса пайки

Абсолютное максимальное значение определяет предел температуры пайки: максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренной на расстоянии 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки. Это руководство предназначено для процессов волновой пайки или пайки оплавлением. Для пайки оплавлением весь температурный профиль (предварительный нагрев, выдержка, пик оплавления, охлаждение) должен контролироваться, чтобы гарантировать, что корпус и внутренние проводные соединения не подвергаются термическому удару или чрезмерному времени выше температуры ликвидуса.

6.2 Меры предосторожности при обращении и хранении

Хотя явно не детализировано, при обращении со светодиодным дисплеем следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD), поскольку полупроводниковые переходы могут быть чувствительными. Хранение должно осуществляться в пределах указанного температурного диапазона от -35°C до +85°C в среде с низкой влажностью для предотвращения поглощения влаги и потенциального "взрыва" (popcorning) во время пайки.

7. Рекомендации по применению

LTP-7357JD подходит для различных встраиваемых дисплейных приложений.

7.1 Типичные сценарии применения

Распространенные области применения включают индикаторы состояния на промышленном оборудовании (например, показания температуры, коды ошибок), символьные индикаторы на медицинских устройствах, простые сообщения на бытовых приборах, а также как часть более крупных сегментных дисплеев в розничной торговле или информационных киосках. Его совместимость со стандартными кодами символов делает его идеальным для отображения текстовых сообщений от микроконтроллера.

7.2 Соображения по проектированию и реализация схемы

Разработчики должны реализовать схему мультиплексирующего драйвера. Обычно это включает микроконтроллер с достаточным количеством выводов ввода-вывода или специализированные микросхемы драйверов светодиодов, способные принимать ток для столбцов и выдавать ток для строк. Ограничивающие ток резисторы обязательны для каждой линии столбца или строки (в зависимости от топологии драйвера), чтобы установить прямой ток для каждого сегмента светодиода. Коэффициент заполнения 1/16, упомянутый в тестовом условии, предполагает 4-битное двоичное мультиплексирование (2^4=16 состояний), что является распространенным подходом для матрицы 5x7, часто сканирующей 4 строки одновременно или использующей комбинацию сканирования строк и столбцов. Частота обновления должна быть достаточно высокой (обычно >60 Гц), чтобы избежать видимого мерцания. Следует учитывать рассеивание тепла, если работа ведется вблизи максимальных значений, особенно при высоких температурах окружающей среды.

8. Техническое сравнение и дифференциация

LTP-7357JD предлагает определенные преимущества в своей продуктовой категории.

8.1 Ключевые отличительные особенности

Основным отличием является использование технологии светодиодов AlInGaP. По сравнению со старыми светодиодами GaAsP или GaP, AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к более ярким дисплеям при том же токе или аналогичной яркости при меньшей мощности. Комбинация серой лицевой панели с белыми точками обеспечивает профессиональный внешний вид и высокую контрастность. Широкий угол обзора полезен в приложениях, где пользователь может находиться не прямо перед дисплеем. Классификация по световой интенсивности обеспечивает уровень контроля качества и гибкости выбора, не всегда присутствующий в базовых дисплеях.

9. Часто задаваемые вопросы на основе технических параметров

Вот ответы на распространенные вопросы по проектированию, вытекающие из спецификации.

В: Какова цель коэффициента заполнения 1/16 в условии тестирования световой интенсивности?

А: Это имитирует схему мультиплексированного управления, при которой каждый светодиод питается только 1/16 от общего времени сканирования. Указанная световая интенсивность — это среднее значение, воспринимаемое глазом в этих условиях. Вы должны использовать мультиплексирование или аналогичный коэффициент заполнения для достижения этой яркости без превышения средних номинальных значений тока.

В: Могу ли я управлять светодиодами постоянным током вместо мультиплексирования?

А: Технически да, но вы должны убедиться, что непрерывный прямой ток на точку не превышает средний номинал 13 мА при 25°C (и должен быть снижен для более высоких температур). Это потребовало бы 35 независимых каналов с ограничением тока, что неэффективно. Мультиплексирование является целевым и наиболее эффективным вариантом использования.

В: Прямое напряжение составляет 2.1-2.6В. Какое напряжение питания мне нужно?

А: Напряжение питания должно быть выше максимального прямого напряжения плюс падение напряжения на вашем ограничивающем ток резисторе и схеме драйвера. Распространенным напряжением питания для таких дисплеев является 5В, что обеспечивает достаточный запас.

В: Что означает "коэффициент соответствия световой интенсивности 1.8:1"?

А: Это означает, что самая яркая точка в матрице будет не более чем в 1.8 раза ярче самой тусклой точки при одинаковых условиях управления. Это обеспечивает разумную однородность отображаемого символа.

10. Практический пример реализации

Рассмотрим проектирование простого односимвольного дисплея для термостата на базе микроконтроллера. Цель — отображать установленную температуру от 0 до 9.

Шаги проектирования:1. Микроконтроллер (например, ATmega328P) программируется с данными шрифта для цифр 0-9 в формате растрового изображения 5x7. 2. Пять выводов ввода-вывода настраиваются как драйверы столбцов (подключены к катодам, способны принимать ток). Семь выводов ввода-вывода настраиваются как драйверы строк (подключены к анодам, способны выдавать ток). 3. Ограничивающие ток резисторы устанавливаются на линиях столбцов. Значение резистора рассчитывается на основе напряжения питания (например, 5В), прямого напряжения светодиода (~2.5В) и желаемого пикового тока (например, 32мА для полной яркости): R = (5В - 2.5В) / 0.032А ≈ 78 Ом. Можно использовать стандартный резистор на 75 или 82 Ом. 4. Прошивка реализует процедуру сканирования. Она устанавливает одну линию строки в высокий уровень (активирует аноды для этой строки), затем размещает шаблон для этой строки на пяти линиях столбцов (низкий уровень для включения точки, высокий импеданс или высокий уровень для выключения). Она ждет короткий период (например, 1-2 мс), затем переходит к следующей строке. Сканирование всех 7 строк за ~14 мс обеспечивает частоту обновления >70 Гц, устраняя мерцание. 5. Дисплей показывает стабильную, яркую цифру, указывающую температуру.

11. Введение в принцип работы

LTP-7357JD работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прямое смещающее напряжение, превышающее напряжение включения диода (примерно 2.1-2.6В для этого материала AlInGaP), прикладывается к отдельному светодиоду, электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав материала (AlInGaP) определяет энергию запрещенной зоны и, следовательно, длину волны (цвет) излучаемого света, в данном случае красный (~640-656 нм). Организация матрицы 5x7 — это схема адресации, которая сокращает количество необходимых управляющих выводов с 35 (по одному на светодиод) до 12 (7 строк + 5 столбцов) посредством мультиплексирования. Быстро перебирая строки и представляя соответствующие данные столбцов для каждой строки, инерция зрения человека интегрирует узор в стабильное, казалось бы, статичное изображение.

12. Технологические тренды и контекст

LTP-7357JD представляет собой зрелую технологию на основе AlInGaP, которая была значительным шагом вперед по сравнению с более ранними материалами для красных светодиодов. Современные тенденции в технологии дисплеев в значительной степени сместились в сторону матричных дисплеев с более высокой плотностью, полноценных графических модулей OLED или LCD и светодиодов для поверхностного монтажа (SMD) для непосредственно припаиваемых матриц. Однако выводные корпуса, подобные этому, остаются актуальными для прототипирования, образовательных целей, рынка ремонта и приложений, где чрезвычайная надежность и простота ценятся выше плотности пикселей или цветовых возможностей. Базовая светодиодная технология продолжает развиваться, с постоянными исследованиями таких материалов, как GaN-on-Si, для снижения стоимости и повышения эффективности во всем спектре, но фундаментальные принципы мультиплексирования для матричных дисплеев остаются неизменными.