Техническая спецификация LTP-1557KF - Светодиодный индикатор 5x7 точек, 1.2 дюйма, желто-оранжевый цвет

1. Обзор продукта

LTP-1557KF представляет собой однозначный алфавитно-цифровой модуль отображения, выполненный по конфигурации матрицы 5x7 точек. Его основная функция — отображение символов, знаков или простой графики путем выборочного включения отдельных светодиодных точек. Основная технология использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения желто-оранжевого свечения. Устройство характеризуется серой лицевой панелью с белой окраской точек, что повышает контрастность для улучшенной читаемости. Оно предназначено для работы с низким энергопотреблением и обеспечивает широкий угол обзора, что делает его подходящим для различных применений в качестве индикаторов и информационных дисплеев, где требуется четкий монохромный вывод символов.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Ключевые преимущества этого дисплея включают его надежность как твердотельного устройства, низкое энергопотребление и совместимость со стандартными кодами символов, такими как USASCII и EBCDIC. Одноплоскостной дизайн и широкий угол обзора обеспечивают хорошую видимость с разных ракурсов. Устройство также классифицировано по световой интенсивности, что позволяет согласовывать яркость в многомодульных приложениях, и поставляется в бессвинцовом корпусе, соответствующем директивам RoHS. Основные целевые рынки включают панели управления промышленного оборудования, приборы, терминалы точек продаж, базовые информационные дисплеи и встраиваемые системы, где требуется простой, надежный и недорогой символьный дисплей.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена детальная, объективная интерпретация электрических и оптических параметров, указанных в спецификации, с объяснением их значимости для инженеров-конструкторов.

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эти характеристики определяют пределы нагрузок, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:Максимум 70 мВт. Это ограничивает совокупное влияние прямого тока (I_F) и прямого напряжения (V_F) на любой отдельный светодиод.
• Пиковый прямой ток на сегмент:Максимум 60 мА, но только в импульсном режиме (1 кГц, скважность 10%). Это позволяет использовать кратковременные импульсы более высокого тока для мультиплексирования или достижения более высокой мгновенной яркости.
• Постоянный прямой ток на сегмент:Максимум 25 мА при 25°C. Это ключевой параметр для стационарного, неимпульсного режима работы. Коэффициент снижения номинала 0.28 мА/°C указывает, что максимально допустимый постоянный ток должен быть уменьшен при повышении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C для предотвращения перегрева.
• Обратное напряжение на сегмент:Максимум 5 В. Превышение этого значения может привести к пробою PN-перехода светодиода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:От -35°C до +105°C. Это определяет экологические пределы для надежной работы и нерабочего хранения.
• Условия пайки:260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма (приблизительно 1.6 мм) ниже плоскости установки. Это критически важно для процессов волновой или конвекционной пайки, чтобы избежать термического повреждения пластикового корпуса и внутренних соединений.

2.2 Электрические и оптические характеристики (при Ta=25°C)

Это типичные и гарантированные параметры производительности в указанных условиях испытаний.

• Средняя сила света (I_V):От 55 до 170 мккд (мин.), от 99 до 200 мккд (тип.) при I_F=20мА. Такой широкий диапазон указывает на то, что устройства сортируются (биннируются). Конструкторы должны учитывать это различие при планировании яркости системы. Условие испытания было изменено с 1мА на 20мА, что привело спецификацию в соответствие с более стандартным током управления.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):611 нм (тип.). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):17 нм (тип.). Это мера ширины спектра излучения; меньшее значение указывает на более монохроматический (чистый) свет.
• Доминирующая длина волны (λ_d):605 нм (тип.). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет как желто-оранжевый.
• Прямое напряжение на точку (V_F):2.05В (мин.), 2.6В (тип.) при I_F=20мА. Это критически важно для проектирования схемы ограничения тока. Напряжение питания драйвера должно быть выше V_F для правильного регулирования тока.
• Обратный ток на точку (I_R):Максимум 100 мкА при V_R=5В. Желателен низкий обратный ток.
• Коэффициент согласования силы света:Максимум 2:1 для схожей светящейся области. Это означает, что самая яркая точка в массиве не должна быть более чем в два раза ярче самой тусклой точки, обеспечивая равномерный внешний вид.

3. Объяснение системы сортировки (биннинга)

В спецификации указано, что устройство \"Классифицировано по силе света\". Это подразумевает применение системы биннинга, хотя конкретные коды биннов здесь не перечислены.

• Сортировка по силе света:Указанный диапазон I_V (55-170 мккд мин., 99-200 мккд тип.) предполагает, что продукты сортируются на группы на основе измеренной светоотдачи при 20мА. Конструкторы, закупающие несколько модулей, должны указывать или учитывать бинн, чтобы обеспечить одинаковую яркость на многоразрядном дисплее.
• Сортировка по длине волны/цвету:Хотя явно не указано, типичное производство светодиодов включает сортировку по доминирующей длине волны (цвету) для обеспечения визуальной однородности. Жесткие спецификации на λ_d (605нм) и λ_p (611нм) указывают на контролируемый процесс.
• Сортировка по прямому напряжению:Реже выделяется для дисплеев, но диапазон V_F (2.05-2.6В) определяет разброс электрического параметра.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации упоминаются \"Типичные электрические/оптические характеристические кривые\" на последней странице. Хотя конкретные графики не предоставлены в тексте, стандартные кривые для таких устройств обычно включают:

• Вольт-амперная характеристика (I-V):Показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением и током. Напряжение колена составляет около 2В, что соответствует технологии AlInGaP.
• Зависимость силы света от прямого тока (I_V от I_F):Показывает, что световой выход приблизительно линейно увеличивается с током до определенного предела, после чего эффективность падает.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды (I_V от T_a):Демонстрирует снижение светового выхода при повышении температуры перехода, подчеркивая важность теплового управления и снижения номинального тока.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик около 611нм и ширину около 17нм на половине максимальной интенсивности.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры и чертеж

Устройство имеет стандартный корпус с двухрядным расположением выводов (DIP). Ключевые размерные примечания из спецификации: все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Конкретное примечание упоминает допуск смещения кончика вывода ±0.4 мм, что важно для размещения отверстий на печатной плате и выхода годных при пайке.

5.2 Внутренняя схема и подключение выводов

Внутренняя схема представляет собой стандартную матрицу 5x7. Строки (аноды) и столбцы (катоды) мультиплексируются. Таблица распиновки необходима для правильной разводки печатной платы и проектирования схемы драйвера:

• Выводы 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14 подключаются к анодным строкам (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
• Выводы 3, 4, 6, 10, 11, 13 подключаются к катодным столбцам (1, 2, 3, 4, 5).

Обратите внимание, что некоторые функции дублируются на разных выводах (например, Анодная строка 4 на выводах 5 и 12, Катодный столбец 3 на выводах 4 и 11), что может обеспечить гибкость разводки. Нумерация выводов, вероятно, соответствует определенной ориентации относительно стороны просмотра матрицы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Основная рекомендация — предельная характеристика для пайки: 260°C в течение 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Это стандартный профиль волновой пайки. Для конвекционной пайки следует использовать стандартный бессвинцовый профиль с пиковой температурой, не превышающей 260°C. Критически важно избегать чрезмерного термического напряжения, чтобы предотвратить растрескивание корпуса или расслоение. Устройства должны храниться в оригинальном влагозащитном пакете до использования, особенно если они не имеют рейтинга чувствительности к влаге (MSL), хотя спецификация не указывает MSL.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

Этот дисплей идеально подходит для приложений, требующих отображения одной строки алфавитно-цифровых символов: индикаторы состояния промышленного оборудования (например, коды ошибок, уставки), бытовая техника, базовое портативное измерительное оборудование, модернизация устаревших систем и образовательные электронные наборы.

7.2 Вопросы проектирования

• Схема управления:Требуется мультиплексирующий драйвер (например, специализированная микросхема дисплея или микроконтроллер с достаточным количеством линий ввода/вывода). Каждый анод строки управляется последовательно, в то время как данные подаются на катоды столбцов.
• Ограничение тока:Внешние токоограничивающие резисторы обязательны для каждой линии столбца (катода), чтобы установить I_F на безопасное значение, обычно 20мА или ниже, в зависимости от требований к яркости и мощности. Значение резистора R = (V_питания - V_F) / I_F.
• Источник питания:Должен обеспечивать напряжение выше максимального V_F (2.6В) плюс падение напряжения на любых транзисторах драйвера. Обычно используется питание 5В.
• Угол обзора:Широкий угол обзора является преимуществом, но следует учитывать положение установки относительно пользователя.
• Однородность яркости:Указывайте бинн по интенсивности, если критически важна равномерность между несколькими модулями.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми матрицами на основе GaAsP или GaP светодиодов, технология AlInGaP в LTP-1557KF предлагает более высокую эффективность и лучшую чистоту цвета (более насыщенный желто-оранжевый). По сравнению с современными боковыми или высокоплотными SMD матрицами, это традиционное устройство в DIP-корпусе для монтажа в отверстия, предлагающее простоту прототипирования и ремонта. Его основное отличие — конкретная высота символа 1.2 дюйма, формат 5x7 и желто-оранжевый цвет, который может быть выбран для совместимости с устаревшими системами, специфических требований к видимости (желтый/оранжевый может быть отличительным) или экономической эффективности для простых приложений, где не требуется полноцветная или графическая возможность.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим дисплеем с постоянным постоянным током на каждой точке?

О: Технически да, но для этого потребуется 35 независимых источников тока (5x7). Это крайне неэффективно. Мультиплексирование (сканирование) является стандартным и предпочтительным методом, значительно сокращая количество необходимых выводов драйвера и рассеиваемую мощность в микросхеме драйвера.

В: Почему пиковый прямой ток (60мА) намного выше постоянного тока (25мА)?

О: Это позволяет использовать временное мультиплексирование. Точка горит только часть цикла сканирования (например, 1/7 для сканирования 7 строк). Вы можете подавать более высокий ток в течение короткого времени \"включения\", чтобы достичь более высокой воспринимаемой средней яркости, не превышая средние мощностные (тепловые) пределы светодиодного кристалла.

В: Сила света имеет очень широкий диапазон (55-200 мккд). Как мне обеспечить одинаковую яркость в моем изделии?

О: Вы должны либо: 1) Покупать устройства из одной производственной партии или указанного бина по интенсивности, 2) Реализовать программную калибровку или регулировку яркости в вашем драйвере, или 3) Использовать аппаратную регулировку тока для каждого устройства (непрактично для серийного производства). Обсудите доступность кодов бинов с дистрибьютором или производителем.

В: Требуется ли радиатор?

О: Для нормальной работы при токе до 20мА на точку и в пределах диапазона температур окружающей среды, радиатор для самого дисплея обычно не требуется. Однако важна правильная разводка печатной платы для отвода тепла от компонентов драйвера. Соблюдайте кривую снижения номинального тока при работе в условиях высоких температур.

10. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Простой интерфейс с микроконтроллером.Базовый 8-битный микроконтроллер может управлять этим дисплеем напрямую, если у него есть не менее 12 линий ввода/вывода (7 для строк, 5 для столбцов). Строки подключаются через токоограничивающие резисторы к выводам микроконтроллера, сконфигурированным как выходы, подающие ток (аноды). Столбцы подключаются к выводам, сконфигурированным как выходы с открытым стоком или активным низким уровнем (катоды). Прошивка реализует прерывание по таймеру для сканирования строк, поочередно устанавливая одну строку в высокий уровень, в то время как шаблоны столбцов для этой строки берутся из таблицы шрифтов, хранящейся в ПЗУ.

Пример 2: Использование специализированной микросхемы драйвера дисплея.Для систем с ограниченным количеством выводов микроконтроллера или для разгрузки процессора можно использовать микросхему драйвера, такую как MAX7219 или HT16K33. Эти микросхемы обрабатывают все мультиплексирование, декодирование и управление яркостью через простой последовательный интерфейс (SPI или I2C), требуя всего 2-4 вывода от основного контроллера. Они также часто включают такие функции, как мигание символов и каскадирование нескольких разрядов, что соответствует функции этого дисплея \"горизонтальное наращивание\".

11. Введение в принцип работы

LTP-1557KF представляет собой массив из 35 независимых светодиодных кристаллов AlInGaP, расположенных в сетке 5 столбцов и 7 строк, установленных за серой маской с 35 отверстиями (точками). Анод каждого светодиода подключен к общей линии строки, а его катод — к общей линии столбца. Чтобы зажечь конкретную точку, соответствующая линия строки подается на положительное напряжение (через ограничитель тока), а линия столбца подключается к более низкому напряжению (земле). Такая матричная организация сокращает необходимое количество выводов с 35 (по одному на точку) до 12 (7 строк + 5 столбцов). Отображение символа включает быстрое сканирование строк (1-7) и для каждой строки включение соответствующих светодиодов столбцов (1-5), которые формируют часть желаемой формы символа. Это мультиплексирование происходит быстрее, чем может воспринять человеческий глаз, создавая стабильное полное изображение символа.

12. Технологические тренды и контекст

Дисплеи, подобные LTP-1557KF, представляют собой зрелую, устоявшуюся технологию. Современные тенденции в индикаторных и алфавитно-цифровых дисплеях смещаются в сторону корпусов для поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки, модулей с более высокой плотностью и несколькими разрядами, а также интеграции контроллеров непосредственно на плату дисплея (\"интеллектуальные\" дисплеи). Кроме того, полноцветные RGB LED матрицы и OLED дисплеи становятся более конкурентоспособными по цене для приложений, требующих цвета или превосходной контрастности. Однако простые монохромные матричные светодиоды, подобные этому, остаются весьма актуальными благодаря своей исключительной надежности, простоте, низкой стоимости, высокой яркости, широкому диапазону рабочих температур и долговечности — качествам, критически важным в промышленных, автомобильных и уличных применениях. Переход на AlInGaP вместо старых материалов, как видно в этом устройстве, был ключевым шагом в улучшении эффективности и цветовых характеристик в рамках этого классического форм-фактора.