Техническая документация на светодиодную матрицу LTP-2057AKY - Высота 2.0 дюйма (50.8 мм) - Янтарно-желтый цвет AlInGaP - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70 мВт

1. Обзор продукта

LTP-2057AKY — это монохромный матричный дисплейный модуль, предназначенный для отображения буквенно-цифровых символов. Его основная функция — обеспечение четкого, разборчивого отображения символов и знаков в различных электронных устройствах. Основой технологии данного дисплея является использование полупроводникового материала Aluminium Indium Gallium Phosphide (AlInGaP) для светодиодных чипов, известного своей способностью генерировать высокоэффективный свет в янтарно-желтом спектре. Устройство имеет серую лицевую панель и белые точки, что повышает контрастность и читаемость при различном освещении.

Дисплей построен по матричной схеме 5 столбцов на 7 строк, что в сумме дает 35 индивидуально адресуемых точек. Такая конфигурация является стандартной для отображения символов ASCII и простых знаков. Спецификация "2.0 дюйма" относится к высоте символа, которая составляет 50.8 миллиметра, что делает модуль подходящим для применений, где информацию необходимо считывать с умеренного расстояния. Устройство работает по принципу X-Y (строка-столбец) селекции, позволяя эффективно управлять отдельными точками с помощью мультиплексирования.

2. Подробная интерпретация технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Ключевым фотометрическим параметром является Средняя сила света (Iv), типичное значение которой составляет 3600 микрокандел (µcd) при испытательном условии импульсного тока 32 мА и скважности 1/16. Это указывает на высокий уровень яркости, подходящий для применения внутри помещений и многих наружных применений. Доминирующая длина волны (λd) указана как 592 нанометра (нм), что четко определяет излучаемый свет в янтарно-желтой области видимого спектра. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 15 нм, что описывает спектральную чистоту или узость полосы длин волн излучаемого света; меньшее значение указывает на более монохроматический источник света. Устройство обеспечивает отличный внешний вид символов благодаря высокой яркости и высокому контрасту, как отмечено в его характеристиках.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют рабочие границы и условия для дисплея. Прямое напряжение (Vf) на сегмент обычно составляет 2.6 В при прямом токе (If) 20 мА. При более высоком импульсном токе 80 мА Vf увеличивается до типичных 2.8 В. Такой положительный температурный коэффициент является нормальным для светодиодов. Обратный ток (Ir) для любой точки составляет максимум 100 микроампер (мкА) при обратном напряжении (Vr) 5 В, что указывает на ток утечки в выключенном состоянии. Коэффициент соответствия силы света указан как максимум 2:1, что означает, что разница в яркости между самой яркой и самой тусклой точкой в массиве не должна превышать это соотношение, обеспечивая равномерный внешний вид.

2.3 Предельные эксплуатационные характеристики и тепловые соображения

Эти характеристики определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Средняя рассеиваемая мощность на точку не должна превышать 70 милливатт (мВт). Пиковый прямой ток на точку составляет 60 мА, в то время как средний прямой ток на точку при 25°C равен 25 мА. Критически важно, что этот номинальный средний ток снижается линейно на 0.33 мА на градус Цельсия выше 25°C. Эта кривая снижения мощности необходима для проектирования системы теплового управления; по мере роста температуры окружающей среды максимально допустимый непрерывный ток должен быть уменьшен для предотвращения перегрева и обеспечения долгосрочной надежности. Диапазон рабочих температур и температур хранения составляет от -35°C до +85°C, определяя условия окружающей среды для эксплуатации и хранения. Максимальная температура пайки составляет 260°C в течение не более 3 секунд, что соответствует стандартному требованию профиля оплавления.

3. Механическая и упаковочная информация

Физические размеры корпуса дисплея приведены на подробном чертеже (ссылка в техническом описании). Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Это включает общую длину, ширину, высоту, расстояние между выводами и положение матричной области точек относительно краев корпуса. Корпус содержит матрицу светодиодов 5x7 и обеспечивает механическую структуру и электрические соединения через выводы.

4. Распиновка и внутренняя схема

Устройство имеет 14-выводную конфигурацию. Распиновка четко определена: выводы назначены как аноды для определенных столбцов и катоды для определенных строк. Например, вывод 1 — это катод для строки 5, вывод 3 — анод для столбца 2 и так далее. Эта конкретная компоновка критически важна для проектирования внешней схемы управления. Внутренняя схема показывает, что светодиодные точки расположены в матричной конфигурации с общим катодом. Анод каждого светодиода подключен к линии столбца, а его катод подключен к линии строки. Для зажигания конкретной точки соответствующая линия столбца должна быть переведена в высокий уровень (анод положительный), а линия строки — в низкий уровень (катод заземлен).

5. Рекомендации по пайке и монтажу

Техническое описание предоставляет ключевой параметр для процесса сборки: температуру пайки. Устройство может выдерживать максимальную температуру 260°C в течение максимум 3 секунд, измеренную на расстоянии 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки корпуса. Эта информация жизненно важна для настройки профиля печи оплавления. Стандартный бессвинцовый профиль оплавления с пиковой температурой около 250°C, как правило, совместим. Длительное воздействие температур выше этого предела может повредить внутренние проводные соединения, светодиодные чипы или материал пластикового корпуса.

6. Рекомендации по применению

6.1 Типичные сценарии применения

Эта матрица 5x7 идеально подходит для применений, требующих простых, фиксированных буквенно-цифровых индикаторов. Типичные области использования включают промышленные панели управления для отображения уставок, кодов состояния или сообщений об ошибках. Ее можно встретить в контрольно-измерительном оборудовании, бытовой электронике, такой как старая аудиоаппаратура или бытовые приборы, и на различных приборных панелях. Ее янтарно-желтый цвет часто выбирают из-за хорошей видимости и меньшего воспринимаемого напряжения для глаз в условиях слабого освещения по сравнению с чистым зеленым или синим.

6.2 Соображения при проектировании

Проектирование с использованием этого дисплея требует тщательного внимания к схеме управления. Поскольку это мультиплексированная матрица, необходим микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера дисплея для последовательного сканирования строк и столбцов. Ограничивающие ток резисторы обязательны для каждой линии столбца (анода), чтобы установить прямой ток для светодиодов, обычно до рекомендуемых 20 мА в среднем. Кривая снижения мощности для прямого тока должна соблюдаться в зависимости от ожидаемой максимальной температуры окружающей среды внутри корпуса изделия. Радиатор или вентиляция могут потребоваться при работе вблизи верхнего температурного предела. Схема мультиплексирования также влияет на кажущуюся яркость; для компенсации уменьшенного времени включения каждого светодиода может использоваться более высокая скважность или пиковый ток, но всегда в пределах абсолютных максимальных характеристик.

7. Техническое сравнение и дифференциация

Основным дифференцирующим фактором LTP-2057AKY является использование технологии светодиодов AlInGaP. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные светодиоды на основе фосфида галлия (GaP), используемые для янтарного/желтого цвета, AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу. Это означает более высокую яркость при том же токе управления или более низкое энергопотребление при том же уровне яркости. Особенность "высокая яркость и высокий контраст" является прямым результатом этого материального преимущества. Серая лицевая панель с белыми точками дополнительно повышает коэффициент контрастности, делая символы более четкими и определенными, особенно в условиях яркого освещения.

8. Часто задаваемые вопросы на основе технических параметров

В: Какова цель использования скважности 1/16 в условиях испытания силы света?
О: Скважность 1/16 (например, импульс) используется потому, что дисплей предназначен для мультиплексированной работы. В матрице 5x7 общая схема мультиплексирования может сканировать одну строку за раз. Если все 7 строк сканируются равномерно, каждая строка (и, следовательно, каждый светодиод) активна примерно 1/7 времени. Скважность 1/16 в испытании — это стандартизированное условие для измерения пиковой яркости отдельного светодиода, когда он кратковременно включен, что актуально для воспринимаемой яркости в мультиплексированной системе.

В: Как интерпретировать спецификацию прямого напряжения, имеющую два разных значения тока?
О: Прямое напряжение (Vf) не является постоянным; оно увеличивается с током. Техническое описание предоставляет две точки данных: типичное значение при стандартном рабочем токе (20 мА) и другое при более высоком импульсном токе (80 мА), который может использоваться в мультиплексированных системах для достижения более высокой воспринимаемой яркости. Конструкторы должны убедиться, что их схема управления может обеспечить необходимое напряжение, особенно при использовании более высоких импульсных токов.

В: Почему необходимо снижение тока выше 25°C?
О: Светодиоды генерируют тепло внутри. Полупроводниковый переход имеет максимальную рабочую температуру. По мере роста температуры окружающей среды способность корпуса рассеивать это внутреннее тепло уменьшается. Чтобы предотвратить превышение температурой перехода своего безопасного предела, что резко сократит срок службы или вызовет немедленный отказ, максимально допустимый непрерывный ток должен быть уменьшен. Коэффициент снижения 0.33 мА/°C предоставляет руководство для этого уменьшения.

9. Практический пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование простого контроллера температуры с цифровой индикацией. Микроконтроллер будет считывать данные с датчика температуры, выполнять алгоритм управления и управлять дисплеем LTP-2057AKY для отображения текущей температуры (например, "23 C"). Порты ввода-вывода микроконтроллера, настроенные с соответствующими возможностями стока и источника тока, будут подключены к строкам и столбцам дисплея через ограничивающие ток резисторы. Прошивка будет реализовывать процедуру сканирования: она будет устанавливать одну строку в низкий уровень (активную), одновременно подавая шаблон для этой строки на пять линий столбцов, ждать короткое время, затем переходить к следующей строке. Этот цикл быстро повторяется, создавая устойчивое визуальное изображение. Янтарный цвет обеспечивает четкую видимость на панели управления. Конструктор должен рассчитать значения резисторов на основе напряжения питания и желаемого тока светодиода (например, 20 мА), учитывая падение напряжения Vf и выходное напряжение микроконтроллера.

10. Введение в принцип работы

Принцип работы основан на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прямое напряжение, превышающее порог диода, прикладывается к чипу светодиода AlInGaP, электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае, янтарно-желтому при 592 нм. Прозрачная подложка GaAs позволяет большему количеству света выходить, способствуя более высокой внешней эффективности. Матричное расположение 5x7 — это практичный метод формирования символов путем выборочного зажигания подмножества из 35 доступных точек.

11. Тенденции развития

Хотя дискретные матричные дисплеи 5x7, такие как LTP-2057AKY, остаются в использовании для определенных применений, общая тенденция в технологии дисплеев сместилась в сторону интегрированных модулей. К ним относятся ЖК-дисплеи (Liquid Crystal Displays) и OLED-дисплеи (Organic Light-Emitting Diodes), которые предлагают полную графическую адресацию точек, более высокое разрешение и возможность отображения более сложной информации. Для светодиодных буквенно-цифровых индикаторов корпуса для поверхностного монтажа (SMD) и многозначные модули со встроенными контроллерами стали более распространенными, упрощая проектирование и сборку. Однако фундаментальные преимущества светодиодов — высокая яркость, длительный срок службы и надежность — обеспечивают их актуальность, особенно в суровых условиях или там, где требуется видимость при прямом солнечном свете. Сама материальная система AlInGaP претерпела постоянное улучшение эффективности и в значительной степени была заменена еще более эффективными материалами, такими как InGaN для синего/зеленого/белого цвета и AlInGaP для красного/янтарного, но она представляет собой значительный исторический шаг в развитии высокоярких видимых светодиодов.