Техническая документация на светодиодный индикатор LTP-2058AKD - Высота символа 2.3 дюйма (58.42 мм) - Матрица 5x8 точек - Гиперкрасный (650 нм)

1. Обзор продукта

LTP-2058AKD — это однозначный буквенно-цифровой модуль индикации, предназначенный для применений, требующих четкого и разборчивого вывода символов. Его основная функция — визуальное отображение символов, закодированных в ASCII или EBCDIC, с помощью матрицы индивидуально адресуемых светоизлучающих диодов (СИД).

Ключевые преимущества и целевой рынок:Основные преимущества устройства включают значительную высоту символа 2.3 дюйма (58.42 мм) для отличной видимости, широкий угол обзора, обеспечиваемый одно-плоскостной конструкцией, и надежность, присущую твердотельной технологии СИД. Низкое энергопотребление и совместимость со стандартными кодами символов делают его подходящим для панелей промышленного управления, приборов, терминалов точек продаж и других встраиваемых систем, где требуются долговечные, не требующие обслуживания и легко читаемые дисплеи.

2. Подробный анализ технических характеристик

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

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функции дисплея. Устройство использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для своих светодиодных чипов, которые изготавливаются на непрозрачной подложке GaAs. Эта технология известна высокой эффективностью в красно-оранжевом спектре.

• Сила света (I_V):Средняя сила света на точку составляет минимум 1650 мккд, типично 3500 мккд, при условиях испытания I_p=32мА и скважности 1/16. Этот параметр определяет яркость каждой отдельной светодиодной точки.
• Волновые характеристики:
  • Пиковая длина волны излучения (λ_p):650 нм (нанометров). Это длина волны, на которой СИД излучает максимальную оптическую мощность.
  • Доминирующая длина волны (λ_d):639 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет как \"Гиперкрасный\".
  • Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм. Это указывает на разброс длины волны излучаемого света, причем меньшее значение представляет более чистый, насыщенный цвет.
• Коэффициент согласования силы света (I_V-m):Максимум 2:1. Это критический параметр для однородности дисплея, указывающий, что яркость самой тусклой точки в массиве будет не менее половины яркости самой яркой точки при одинаковых условиях управления.

2.2 Электрические параметры

Понимание электрических пределов и рабочих точек необходимо для надежного проектирования схемы.

• Абсолютные максимальные допустимые значения:Это пределы нагрузки, которые нельзя превышать, даже кратковременно.
  • Средняя рассеиваемая мощность на точку:40 мВт.
  • Пиковый прямой ток на точку:90 мА.
  • Средний прямой ток на точку:15 мА при 25°C, с линейным снижением на 0.2 мА/°C.
  • Обратное напряжение на точку:5 В. Превышение этого значения может повредить светодиодный переход.
• Электрические/Оптические характеристики (при T_A=25°C):Это типичные рабочие параметры.
  • Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 2.1В (мин.) до 2.8В (макс.) в зависимости от тока. Типично 2.6В при 20мА и 2.8В при 80мА.
  • Обратный ток (I_R):Максимум 100 мкА при V_R=5В.

2.3 Тепловые характеристики

Управление тепловым режимом подразумевается через спецификации снижения номинальных значений и температурные диапазоны.

• Диапазон рабочих температур:от -35°C до +85°C. Устройство предназначено для работы в этом диапазоне температуры окружающей среды.
• Диапазон температур хранения:от -35°C до +85°C.
• Снижение номинального тока:Номинальный средний прямой ток линейно уменьшается на 0.2 мА за каждый градус Цельсия выше 25°C. Это прямое тепловое ограничение для предотвращения перегрева.
• Температура пайки:Выдерживает 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма (приблизительно 1.6мм) ниже плоскости установки во время сборки.

3. Объяснение системы сортировки

В техническом описании указано, что устройство \"категоризировано по силе света\". Это относится к процессу сортировки (биннинга), при котором произведенные единицы сортируются (распределяются по бинам) на основе измеренной силы света. Это гарантирует, что разработчики могут выбирать компоненты с согласованными уровнями яркости для своего применения, что крайне важно для многоразрядных дисплеев, где желателен равномерный внешний вид. Хотя конкретные коды бинов не указаны в этом документе, типичные бины группируют СИД со схожей I_V values.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании упоминаются \"Типичные электрические/оптические характеристические кривые\". Хотя конкретные графики не приведены в тексте, такие кривые обычно включают:

• Вольт-амперная характеристика (I-V кривая):Показывает зависимость между прямым напряжением (V_F) и прямым током (I_F). Она нелинейна, с пороговым напряжением (около 1.8-2.0В для AlInGaP красного), ниже которого протекает очень маленький ток.
• Зависимость силы света от прямого тока:Демонстрирует, как световой выход увеличивается с током, обычно в почти линейной зависимости в рекомендуемом рабочем диапазоне, прежде чем эффективность упадет при очень высоких токах.
• Температурная зависимость:Кривые, показывающие, как прямое напряжение уменьшается, а длина волны может слегка смещаться с увеличением температуры перехода.

Эти кривые жизненно важны для проектирования эффективных драйверов постоянного тока и понимания производительности в различных тепловых условиях.

5. Механическая информация и информация о корпусе

Физическая конструкция определяет форм-фактор и интерфейс сборки.

• Тип корпуса:Корпус для сквозного монтажа с 14 выводами.
• Описание матрицы:5 столбцов на 8 строк светодиодных точек, создающих сетку, способную формировать все буквенно-цифровые символы и некоторые знаки.
• Визуальный дизайн:Имеет серую лицевую панель (вероятно, эпоксидная смола корпуса) с белыми сегментами (области светящихся точек), обеспечивая хороший контраст в выключенном состоянии и чистый внешний вид при включении.
• Возможность стыковки:Устройство предназначено для горизонтальной стыковки, что позволяет создавать многосимвольные дисплеи путем размещения блоков рядом друг с другом.
• Габаритные размеры:Все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Точный чертеж размеров приведен в техническом описании.

5.1 Подключение выводов и полярность

14-выводной интерфейс использует схему мультиплексирования анод-столбец и катод-строка для матричной адресации, что сокращает необходимое количество выводов драйвера с 40 (5x8) до 13 (5+8).

Распиновка:Вывод 1: Катод Строка 6 Вывод 2: Катод Строка 8 Вывод 3: Анод Столбец 2 Вывод 4: Анод Столбец 3 Вывод 5: Катод Строка 5 Вывод 6: Анод Столбец 5 Вывод 7: Катод Строка 7 Вывод 8: Катод Строка 3 Вывод 9: Катод Строка 1 Вывод 10: Анод Столбец 4 Вывод 11: Анод Столбец 3 (Примечание: Дублирует функцию вывода 4, вероятно опечатка или специфическое внутреннее соединение) Вывод 12: Катод Строка 4 Вывод 13: Анод Столбец 1 Вывод 14: Катод Строка 2

Внутренняя схема:Внутренняя диаграмма показывает типичную матричную конфигурацию, где каждая светодиодная точка формируется на пересечении линии анодного столбца и линии катодной строки. Чтобы зажечь конкретную точку, соответствующий вывод анода должен быть переведен в высокий уровень (с ограничением тока), в то время как соответствующий вывод катода переводится в низкий уровень.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Ключевой спецификацией сборки является температурный профиль пайки: устройство выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 3 секунд, измеренную на расстоянии 1/16 дюйма (1.6мм) ниже плоскости установки. Это стандартное условие для волновой или конвекционной пайки. Разработчики должны убедиться, что их процесс сборки печатной платы соответствует этому пределу, чтобы предотвратить повреждение корпуса или деградацию СИД.

Условия хранения:Компоненты должны храниться в пределах указанного диапазона температур хранения от -35°C до +85°C в сухой среде, обычно в пакетах для влагочувствительных устройств (MSD), если это требуется.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

• Промышленные HMI:Индикаторы состояния на оборудовании, панели оператора ПЛК.
• Контрольно-измерительное оборудование:Цифровые индикаторы для мультиметров, частотомеров, источников питания.
• Розничная торговля и гостиничный бизнес:Табло цен, системы управления очередью, простые информационные табло.
• Встраиваемые системы:Там, где требуется простой, надежный и энергоэффективный вывод символов.

7.2 Вопросы проектирования

• Схема драйвера:Требуется ИС драйвера матричной развертки или микроконтроллер с достаточным количеством выводов GPIO и возможностью источника/стока тока. Для обеспечения постоянной яркости рекомендуется управление постоянным током.
• Ограничение тока:Внешние резисторы или драйвер постоянного тока обязательны для ограничения тока через каждый сегмент СИД в пределах указанных средних и пиковых пределов.
• Мультиплексирование:Поскольку это матричный дисплей, он работает по принципу мультиплексирования (развертки). Частота обновления должна быть достаточно высокой (обычно >60 Гц), чтобы избежать видимого мерцания. Скважность влияет на воспринимаемую яркость и требования к пиковому току.
• Угол обзора:Широкий угол обзора полезен для применений, где оператор может находиться не прямо перед дисплеем.
• Источник питания:Убедитесь, что напряжение питания достаточно для преодоления прямого напряжения СИД (V_F) плюс падение напряжения на любых компонентах ограничения тока и схеме драйвера.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как лампы накаливания или вакуумно-люминесцентные дисплеи (VFD), эта светодиодная матрица предлагает:

• Превосходная надежность и срок службы:Твердотельная конструкция без нитей накала или стеклянных колб, что приводит к гораздо более длительному сроку службы и устойчивости к вибрации.
• Более низкое энергопотребление:Особенно при низких уровнях яркости.
• Более быстрое время отклика:Мгновенное включение/выключение.
• Более широкий диапазон рабочих температур:Подходит для суровых условий.

По сравнению с современными графическими OLED или TFT модулями, он:

• Проще в интерфейсе:Требует меньше линий управления и более простого программного обеспечения.
• Более надежен и экономически эффективендля простых приложений только с символами.
• Высокая читаемостьв условиях высокой внешней освещенности благодаря высокому контрасту и излучающей природе.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Как рассчитать подходящий токоограничивающий резистор для одной точки?О: Используйте закон Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Например, при питании 5В, типичном V_F2.6В при 20мА: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ом. Всегда используйте максимальное V_Fиз технического описания для консервативного проектирования, чтобы гарантировать, что ток не превысит пределы.

В2: Что означает \"1/16 DUTY\" в условиях испытания силы света?A: Это означает, что измерение проводилось при импульсном включении СИД в течение 1/16 от общего времени цикла развертки. В мультиплексированной матрице 5x8 обычная схема развертки активирует одну строку за раз. Если сканируются все 8 строк, каждая строка активна в течение скважности 1/8. Скважность 1/16 предполагает другую схему развертки или условие измерения, при котором пиковый импульсный ток выше, а средняя мощность остается в пределах. Фактическая рабочая скважность зависит от конструкции драйвера.

В3: Могу ли я подключить эти дисплеи параллельно, чтобы создать многоразрядный блок?О: Они предназначены для стыковкигоризонтально, то есть вы размещаете несколько блоков рядом друг с другом на печатной плате. Вы не можете просто соединить выводы параллельно, потому что каждый блок содержит полную матрицу 5x8. Каждый дисплей требует своего набора драйверов столбцов, в то время как драйверы строк часто могут быть общими для всех блоков в многоразрядной конструкции, чтобы упростить схему развертки.

В4: Почему доминирующая длина волны (639нм) отличается от пиковой длины волны (650нм)?О: Это связано со спектральной чувствительностью человеческого глаза. СИД излучает свет в диапазоне длин волн с центром на 650нм (пик). Однако человеческий глаз более чувствителен к длинам волн около 555нм (зеленый) и менее чувствителен к темно-красному. Доминирующая длина волны рассчитывается путем нахождения единственной длины волны чистого монохроматического света, который показался бы стандартному наблюдателю имеющим тот же цвет, что и широкоспектральный выход СИД. Это \"воспринимаемая\" цветовая точка.

10. Введение в принцип работы

LTP-2058AKD — это активный матричный светодиодный дисплей. Его фундаментальный принцип — электролюминесценция из полупроводникового P-N перехода. Когда прямое напряжение, превышающее порог диода, прикладывается между анодом (столбцом) и катодом (строкой), электроны и дырки рекомбинируют в активном слое AlInGaP, высвобождая энергию в виде фотонов (света) на длине волны, определяемой шириной запрещенной зоны материала. Расположение матрицы 5x8 позволяет индивидуально адресовать любую из 40 точек, выбирая правильную комбинацию одного столбца (источник питания) и одной строки (путь к земле). Мультиплексирование быстро сканирует строки, включая необходимые столбцы для каждой строки, чтобы создать иллюзию стабильного, полностью освещенного символа.

11. Технологические тренды

Хотя дискретные светодиодные матричные дисплеи, такие как LTP-2058AKD, остаются актуальными для конкретных надежных или чувствительных к стоимости применений, общая тенденция в технологии дисплеев движется в сторону большей интеграции и функциональности. Массивы светодиодов для поверхностного монтажа (SMD) и интегрированные модули драйверов СИД становятся более распространенными. Кроме того, для приложений, требующих графики или более сложных символов, сегментные светодиодные дисплеи, OLED и небольшие TFT LCD предлагают большую гибкость. Принцип матричной адресации остается фундаментальным, но реализация движется в сторону конструкций типа chip-on-board (COB) и интерфейсов, таких как I2C или SPI, что сокращает количество компонентов и упрощает системное проектирование по сравнению с прямым матричным управлением через GPIO.