Техническая спецификация светодиодного матричного дисплея LTP-14088KD-J - Высота 1.50 дюйма - Гиперкрасный 650нм - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTP-14088KD-J представляет собой твердотельный однорядный светодиодный матричный дисплейный модуль 8x8. Его основная функция — обеспечение возможности отображения буквенно-цифровых и символьных знаков в компактном и надежном формате. Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании передовых светодиодных чипов AS-AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) Hyper Red, выращенных эпитаксиальным методом на подложке из арсенида галлия (GaAs). Эта технология обеспечивает превосходную световую эффективность и чистоту цвета для красного свечения по сравнению с более старыми технологиями, такими как стандартный GaAsP. Дисплей имеет черный лицевой экран с белыми точками, что обеспечивает отличную контрастность для удобочитаемости. Он спроектирован для низкого энергопотребления и обладает широким углом обзора, что делает его подходящим для различных приложений отображения информации, где важна четкая видимость. Устройство классифицируется по световой интенсивности, что гарантирует единообразие яркости между экземплярами, и поставляется в бессвинцовом исполнении, соответствующем директивам RoHS.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности дисплея. При стандартных условиях испытаний — средний прямой ток 32 мА с коэффициентом заполнения 1/16 — типичная средняя сила света на точку составляет 2475 мккд (микрокандел), с минимальным заданным значением 1020 мккд. Пиковая длина волны излучения (λp) обычно составляет 650 нанометров (нм), что попадает в спектр глубокого красного цвета. Основная длина волны (λd) указана как 639 нм. Полуширина спектральной линии (Δλ) равна 20 нм, что указывает на относительно узкую полосу пропускания и чистое цветовое излучение. Критическим параметром для однородности дисплея является Коэффициент соответствия световой интенсивности, который задан как максимум 2:1 для точек в пределах аналогичной световой зоны. Это означает, что самая яркая точка в группе не должна быть более чем в два раза ярче самой тусклой, что обеспечивает приемлемую визуальную согласованность по всей матрице.

2.2 Электрические характеристики

Электрические параметры определяют рабочие границы и требования к питанию. Прямое напряжение (VF) для любой отдельной светодиодной точки находится в диапазоне от 2.1В до 2.8В, в зависимости от тока накачки. При стандартном испытательном токе 20 мА VF варьируется от 2.1В (мин.) до 2.6В (макс.). При более высоком пиковом токе 80 мА этот диапазон смещается до 2.3В–2.8В. Обратный ток (IR) для любого сегмента составляет максимум 100 мкА при приложении обратного напряжения (VR) 5В. Эти параметры имеют решающее значение для проектирования соответствующей схемы управления с постоянным током или мультиплексированием.

2.3 Абсолютные максимальные параметры и тепловые соображения

Соблюдение абсолютных максимальных параметров необходимо для надежности и долговечности устройства. Средняя рассеиваемая мощность на точку не должна превышать 70 милливатт (мВт). Пиковый прямой ток на точку составляет 90 мА, но этот параметр указан для импульсных условий с частотой 1 кГц и коэффициентом заполнения 18%. Средний прямой ток на точку имеет кривую снижения мощности; он составляет 25 мА при 25°C и линейно уменьшается на 0.28 мА при каждом повышении температуры окружающей среды на один градус Цельсия. Устройство может работать и храниться в температурном диапазоне от -35°C до +105°C. Для монтажа условия пайки указаны как 260°C в течение 3 секунд в точке на 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки.

3. Система сортировки и категоризации

LTP-14088KD-J использует систему категоризации в первую очередь для световой интенсивности. Как указано в характеристиках, устройства сортируются на основе измеренной средней световой отдачи. В спецификации указаны минимальное (1020 мккд) и типичное (2475 мккд) значения, что предполагает тестирование и группировку производственных образцов в соответствии с их фактической интенсивностью, вероятно, в различные выходные классы или категории. Это позволяет разработчикам выбирать детали с согласованной яркостью для своего приложения. Хотя в документе не указаны явные категории для длины волны или прямого напряжения, предоставленные минимальные/максимальные диапазоны для этих параметров (например, VF, λp) определяют допустимые пределы для всех поставляемых единиц, гарантируя, что они попадают в функционально совместимое окно.

4. Анализ кривых производительности

В спецификации есть раздел, посвященный типичным электрическим/оптическим характеристическим кривым. Хотя конкретные графики не приведены в текстовом отрывке, такие кривые, обычно включаемые в полные спецификации, жизненно важны для проектирования. Обычно они включают:

• Относительная световая интенсивность в зависимости от прямого тока (I-V кривая):Показывает, как световой выход увеличивается с током, помогая оптимизировать ток накачки для желаемой яркости и эффективности.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Необходимо для расчета рассеиваемой мощности и проектирования источников питания для схемы драйвера.
• Относительная световая интенсивность в зависимости от температуры окружающей среды:Демонстрирует, как световой выход уменьшается с ростом температуры, что критически важно для приложений в различных тепловых условиях.
• Спектральное распределение:График, показывающий интенсивность излучаемого света на разных длинах волн, с центром вокруг пика 650 нм.

Разработчикам следует обращаться к этим кривым, чтобы понять нелинейные зависимости между током, напряжением, температурой и световым выходом, что позволяет создать надежную конструкцию системы.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Физические размеры и допуски

Высота матрицы устройства составляет 1.50 дюйма (37.0 мм). Чертеж корпуса (упомянутый, но не детализированный в тексте) предоставит критические размеры для проектирования посадочного места на печатной плате, включая общую длину, ширину, высоту и шаг выводов. Отмеченные ключевые допуски включают: ±0.25 мм для большинства размеров, допуск на смещение кончика вывода ±0.4 мм, а также ограничения на посторонние материалы, загрязнение чернилами, изгиб и пузыри внутри светодиодных сегментов (указаны в милах). Это обеспечивает механическую надежность и стабильный оптический вид.

5.2 Конфигурация выводов и внутренняя схема

Дисплей имеет 16-выводную конфигурацию. Распиновка четко определена: выводы 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12 и 14 подключены к катодам определенных строк (например, Катод Строки 1, 2, 3...8). Выводы 3, 4, 6, 10, 11, 13, 15 и 16 подключены к анодам определенных столбцов (например, Анод Столбца 1, 2, 3...8). Внутренняя схема показывает стандартную конфигурацию с общим катодом для матрицы 8x8. Каждый из 64 светодиодов (точек) формируется на пересечении одной анодной линии столбца и одной катодной линии строки. Чтобы зажечь конкретную точку, соответствующий анодный вывод должен быть переведен в высокий уровень (через токоограничивающий резистор), а соответствующий катодный вывод должен быть переведен в низкий уровень.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Основная инструкция по сборке касается процесса пайки. Устройство может выдерживать волновую или конвекционную пайку при условии, что температура припоя в точке на 1/16 дюйма (1.6 мм) ниже плоскости установки не превышает 260°C более 3 секунд. Это стандартный профиль, соответствующий IPC, для бессвинцовой пайки. Разработчики должны убедиться, что их процесс сборки печатных плат соответствует этому тепловому профилю, чтобы предотвратить повреждение светодиодных чипов или пластикового корпуса. Широкий диапазон температур хранения и эксплуатации (от -35°C до +105°C) обеспечивает гибкость при обращении и использовании в различных средах, но стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD) всегда должны соблюдаться во время обработки.

7. Рекомендации по применению и соображения по проектированию

7.1 Типичные сценарии применения

Этот матричный дисплей 8x8 идеально подходит для приложений, требующих компактных буквенно-цифровых или простых графических дисплеев с низким и средним разрешением. Типичные области применения включают: индикаторы состояния панелей управления промышленного оборудования, простые табло, дисплеи контрольно-измерительного оборудования, образовательные электронные наборы и прототипы устройств. Его совместимость со стандартными кодами символов (ASCII) упрощает интерфейс с микроконтроллерами для отображения текста.

7.2 Ключевые соображения по проектированию

• Схема управления:Из-за матричной структуры дисплей требует мультиплексированного управления. Необходимо использовать микроконтроллер с достаточным количеством линий ввода-вывода или специализированные микросхемы драйверов светодиодов (такие как MAX7219 или HT16K33) для последовательного сканирования строк и столбцов. В конструкции драйвера необходимо учитывать номинальные значения пикового тока (90 мА в импульсном режиме).
• Ограничение тока:Внешние токоограничивающие резисторы обязательны для каждого анодного столбца (или могут быть интегрированы в драйверную ИС) для установки прямого тока светодиодов, обычно в диапазоне 20–32 мА для средней яркости, в зависимости от коэффициента заполнения.
• Рассеиваемая мощность:Предел в 70 мВт на точку и снижение тока с температурой должны быть рассчитаны для наихудших рабочих условий, особенно если несколько точек горят одновременно в течение длительного времени.
• Угол обзора:Широкий угол обзора является преимуществом, но его следует учитывать при проектировании механического корпуса, чтобы обеспечить правильную ориентацию дисплея для конечного пользователя.
• Соединение в ряд:Возможность горизонтального соединения в ряд подразумевает механическую совместимость для создания более широких многосимвольных дисплеев, что требует тщательного выравнивания и соединения в конструкции печатной платы.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевым отличительным фактором LTP-14088KD-J является использование технологии светодиодов AlInGaP Hyper Red. По сравнению со старыми технологиями красных светодиодов, такими как стандартный GaAsP или GaP, AlInGaP предлагает значительно более высокую световую эффективность. Это означает, что он может производить такую же или большую световую отдачу (измеряемую в мккд) при более низком токе накачки, что напрямую способствует характеристике "низкого энергопотребления". Он также обычно обеспечивает более насыщенный и чистый красный цвет (около 650 нм) с лучшей согласованностью. По сравнению с другими дисплеями 8x8 аналогичного физического размера, его категоризированная световая интенсивность и соответствие RoHS являются дополнительными конкурентными преимуществами для рынков, ориентированных на качество и регулируемых с точки зрения экологии.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чем разница между пиковой длиной волны (650 нм) и основной длиной волны (639 нм)?

О: Пиковая длина волны — это длина волны, на которой излучаемая оптическая мощность наибольшая. Основная длина волны — это единственная длина волны монохроматического света, соответствующая воспринимаемому цвету излучаемого света. Небольшая разница является нормальной и объясняется формой спектра излучения светодиода.

В: Могу ли я управлять этим дисплеем с помощью 5-вольтового микроконтроллера без драйверной ИС?

О: Прямое подключение не рекомендуется. Прямое напряжение составляет около 2.6 В, но вы должны использовать токоограничивающие резисторы. Что более важно, прямое управление матрицей 8x8 с выводов МК неэффективно и превысит возможности МК по выдаче/поглощению тока. Практически всегда требуется специализированный мультиплексирующий драйвер.

В: Что означает "Коэффициент заполнения 1/16" в условиях испытаний световой интенсивности?

О: Это означает, что светодиод включается импульсами на 1/16 времени и выключается на 15/16. Указанная световая интенсивность — это среднее значение, измеренное в этих условиях. В мультиплексированном дисплее 8x8 каждая строка обычно активна 1/8 времени (коэффициент заполнения 1/8), поэтому ток накачки может потребовать корректировки для достижения желаемой средней яркости.

В: Как интерпретировать Коэффициент соответствия световой интенсивности 2:1?

О: Это спецификация однородности. Это означает, что в группе светодиодов (например, всех точках матрицы) самая яркая точка не будет более чем в два раза ярче самой тусклой точки при измерении в одинаковых условиях. Это обеспечивает достаточно равномерный внешний вид.

10. Практический пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование однозначного индикатора для монитора температуры. Микроконтроллер считывает данные с датчика и должен отображать число от 0 до 99. Два дисплея LTP-14088KD-J можно соединить горизонтально. Микроконтроллер через драйвер светодиодов с интерфейсом SPI или I2C мультиплексирует дисплеи. Драйверная ИС управляет сканированием строк и передачей данных столбцов, последовательно переключая катодные строки в низкий уровень, одновременно обеспечивая правильный шаблон анодных токов для каждого столбца на основе шрифта символов, хранящегося в памяти микроконтроллера. Ток накачки устанавливается через внешний резистор, например, на 25 мА в среднем на точку, обеспечивая работу в пределах лимита рассеиваемой мощности 70 мВт. Черный экран обеспечивает хорошую контрастность на внутренней панели. Конструкция должна включать тепловое управление, если корпус может достигать высоких температур окружающей среды, так как световой выход будет уменьшаться, и ток, возможно, потребуется снизить.

11. Введение в принцип работы

LTP-14088KD-J работает на основе фундаментального принципа светоизлучающего диода (LED). Когда прямое напряжение, превышающее пороговое значение диода (приблизительно 2.1–2.6 В), прикладывается к отдельному светодиодному переходу (от анода к катоду), электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового чипа AlInGaP. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов, создавая свет с длиной волны, характерной для запрещенной зоны полупроводникового материала — в данном случае красный свет около 650 нм. Матричная структура 8x8 формируется путем соединения 64 отдельных светодиодных чипов в виде сетки. Внешняя электроника использует технику мультиплексирования для управления этой сеткой. Быстро переключая (сканируя), какая катодная строка активна (подключена к земле) и на какие анодные столбцы подается ток, создается иллюзия стабильного изображения благодаря инерции зрения. Этот метод резко сокращает количество необходимых управляющих выводов с 64 (по одному на светодиод) до всего 16 (8 строк + 8 столбцов).

12. Технологические тренды и контекст

Дискретные светодиодные матричные дисплеи, такие как LTP-14088KD-J, представляют собой зрелую и надежную технологию. В то время как новые технологии отображения, такие как OLED или высокоразрешающие ЖК-дисплеи, предлагают более тонкую детализацию и полный цвет, светодиодные матрицы сохраняют сильные позиции в приложениях, требующих высокой яркости, широких углов обзора, исключительной надежности, длительного срока службы, простоты и работы в широком температурном диапазоне — часто по более низкой цене. Тренд в этом сегменте направлен на светодиоды с более высокой эффективностью (как используемый здесь AlInGaP), более низкое энергопотребление, бессвинцовую и экологически чистую упаковку, а иногда и на корпуса для поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки, хотя выводные типы, подобные этому, остаются популярными для прототипирования и некоторых промышленных применений. Основной принцип мультиплексированного управления остается стандартным, но современные интегрированные драйверные микросхемы предлагают больше функций, таких как встроенные шрифты символов, управление яркостью и более простые цифровые интерфейсы (SPI/I2C).