Техническая спецификация LTP-2157AKS: Матричный светодиодный дисплей 5x7, высота 2.0 дюйма, желтый AlInGaP, прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTP-2157AKS — это монохромный матричный дисплейный модуль, предназначенный для отображения буквенно-цифровых символов. Его основная функция — обеспечение четкого и яркого визуального вывода для приложений, требующих отображения информации, таких как простые индикаторы, считывающие устройства или базовые системы сообщений. Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании технологии светодиодных чипов на основе фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), известной своей высокой эффективностью излучения в янтарно-желто-красном спектре. Дисплей имеет конфигурацию матрицы 5x7, которая является стандартной для представления символов ASCII. Физический дизайн включает черный корпус с белыми точками, что повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения. Этот продукт ориентирован на разработчиков встраиваемых систем, производителей промышленных панелей управления и создателей потребительской электроники, которым требуется надежное и простое дисплейное решение.

2. Глубокое объективное толкование технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Ключевым фотометрическим параметром является средняя сила света (Iv), типичное значение которой составляет 3600 микрокандел (мккд) при испытательном импульсном токе 32 мА и скважности 1/16. Это указывает на высокую яркость, подходящую для использования в помещении и многих наружных применениях. Пиковая длина волны излучения (λp) составляет 588 нм, а доминирующая длина волны (λd) — 587 нм, что четко определяет излучаемый свет в желтой области видимого спектра. Полуширина спектральной линии (Δλ) в 15 нм указывает на относительно чистый цвет с минимальным спектральным разбросом. Коэффициент соответствия силы света между сегментами установлен максимум 2:1, что обеспечивает равномерный вид всего дисплея.

2.2 Электрические параметры

Основной электрической характеристикой является прямое напряжение (Vf) на сегмент, типичное значение которого составляет 2.6В, а максимальное — 2.6В при испытательном токе (If) 20 мА. Это критически важный параметр для проектирования схемы управления. Абсолютные максимальные предельные значения определяют рабочие границы: средний прямой ток на точку — 25 мА (с линейным снижением на 0.28 мА/°C выше 25°C), пиковый прямой ток на точку — 60 мА, обратное напряжение на точку — 5 В. Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению. Обратный ток (Ir) указан максимум 100 мкА при обратном смещении 5В.

2.3 Тепловые и экологические характеристики

Устройство рассчитано на рабочий температурный диапазон от -35°C до +105°C и идентичный диапазон температур хранения. Такой широкий диапазон обеспечивает надежность в суровых условиях. Предел рассеиваемой мощности составляет в среднем 70 мВт на точку. Коэффициент снижения прямого тока (0.28 мА/°C) необходим для расчета безопасных рабочих токов при повышенных температурах окружающей среды, чтобы предотвратить перегрев и обеспечить долгосрочную надежность.

3. Объяснение системы сортировки

Предоставленная спецификация не содержит явного описания формальной системы сортировки по длине волны, световому потоку или напряжению. Однако в спецификациях указаны минимальные, типичные и максимальные значения ключевых параметров, таких как сила света (мин. 2100 мккд, тип. 3600 мккд) и прямое напряжение (мин. 2.05В, тип./макс. 2.6В). На практике производители часто группируют продукты в категории на основе измеренных характеристик, чтобы обеспечить однородность в пределах производственной партии. Разработчикам следует обращаться к производителю за конкретной информацией о сортировке, если для их приложения требуется точное соответствие параметров.

4. Анализ кривых производительности

В спецификации упоминаются «Типичные электрические / оптические характеристические кривые» на последней странице. Хотя конкретные графики не детализированы в тексте, такие кривые обычно включают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (I-V кривая):Этот график показывает нелинейную зависимость между током и напряжением для светодиода. Он имеет решающее значение для проектирования драйверов постоянного тока, поскольку небольшое изменение напряжения может вызвать значительное изменение тока.
• Сила света в зависимости от прямого тока:Эта кривая демонстрирует, как световой выход увеличивается с ростом тока, обычно в пределах рабочего диапазона наблюдается примерно линейная зависимость, прежде чем эффективность падает при очень высоких токах.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Этот график показывает снижение светового выхода при увеличении температуры перехода. Для светодиодов AlInGaP сила света обычно уменьшается с ростом температуры.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик около 588 нм и полуширину 15 нм, что подтверждает чистоту цвета.

Эти кривые жизненно важны для понимания поведения устройства в нестандартных условиях и для оптимизации конструкции с точки зрения производительности и долговечности.

5. Механическая и упаковочная информация

LTP-2157AKS представлен в стандартном формате корпуса с двухрядным расположением выводов (DIP), подходящем для монтажа в отверстия печатной платы. Габаритные размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм. Ключевой механической особенностью является допуск смещения кончика вывода ±0.4 мм, что важно для совмещения отверстий на печатной плате во время сборки. Устройство использует бессвинцовый корпус, соответствующий директивам RoHS (Ограничение использования опасных веществ). Внешний вид характеризуется черным корпусом с белыми точками, что служит для поглощения окружающего света и улучшения контрастности за счет затемнения неактивных областей.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Раздел абсолютных максимальных предельных значений содержит конкретные условия пайки: устройство может подвергаться температуре пайки 260°C в течение 3 секунд, измеренной в точке на 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки корпуса. Это критический параметр для процессов волновой или ручной пайки, чтобы предотвратить тепловое повреждение светодиодных чипов или внутренних проводных соединений. Крайне важно не превышать максимальную допустимую температуру в процессе сборки. При обращении с устройством следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD).

7. Упаковка и информация для заказа

Номер детали четко идентифицирован как LTP-2157AKS. В спецификации не указаны детали массовой упаковки, такие как количество на катушке, в тубах или лотках. Для серийного производства инженеры должны связаться с поставщиком, чтобы получить информацию о минимальном количестве заказа, типе упаковки (например, антистатические тубы или лотки) и правилах маркировки. «Spec No.» и «Effective Date» обеспечивают прослеживаемость до конкретной редакции технической документации.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот матричный дисплей 5x7 идеально подходит для приложений, требующих простого, разборчивого вывода символов. Типичные области применения включают: промышленные приборные панели (для отображения уставок, кодов состояния или сообщений об ошибках), бытовую технику (микроволновые печи, стиральные машины), базовые информационные дисплеи в торговых автоматах или терминалах точек продаж, а также образовательные электронные наборы. Его желтый цвет часто выбирают для предупреждающих индикаторов или там, где требуется высокая видимость.

8.2 Соображения по проектированию

Проектирование с использованием этого дисплея требует мультиплексированной схемы управления из-за его архитектуры выбора X-Y (матрицы), как показано на внутренней схеме. Таблица подключения выводов необходима для правильного сопряжения с микроконтроллером или драйверной ИС. Выводы 4 & 11 и 5 & 12 соединены внутри, что необходимо учитывать при разводке печатной платы и в программной процедуре сканирования. Рекомендуется использовать драйвер постоянного тока для поддержания стабильной яркости и защиты светодиодов. Конструкция должна соблюдать абсолютные максимальные предельные значения по току и рассеиваемой мощности, особенно с учетом коэффициента снижения при высоких температурах. Радиатор, как правило, не требуется для этого маломощного устройства в нормальных условиях.

9. Техническое сравнение

По сравнению с другими технологиями отображения, эта светодиодная матрица на основе AlInGaP предлагает явные преимущества. По сравнению со старыми светодиодами GaAsP или GaP, AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу и яркость. По сравнению с простыми семисегментными индикаторами, матрица 5x7 предлагает гораздо большую гибкость в отображении буквенно-цифровых символов и простой графики. В сравнении с современными ЖК-дисплеями или OLED, эта светодиодная матрица превосходит их по углу обзора, яркости и прочности, хотя она потребляет больше энергии для сравнимой площади отображения и ограничена одним цветом. Её основными отличительными чертами являются простота, надежность и высокая видимость при различных условиях освещения без подсветки.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Почему прямой ток указан со скважностью (1/16)?

О: Дисплей использует мультиплексированную схему управления. Чтобы достичь среднего тока на точку, например, 5 мА, драйвер будет подавать более высокий пиковый ток (например, 80 мА) в течение короткого периода (1/16 цикла сканирования). Это позволяет адресовать все точки последовательно, сохраняя воспринимаемую яркость и оставаясь в пределах ограничений средней рассеиваемой мощности.

В: Могу ли я управлять этим дисплеем от источника постоянного напряжения?

О: Это не рекомендуется. Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Их прямое напряжение имеет допуск и изменяется в зависимости от температуры. Управление постоянным напряжением рискует вызвать перегрузку по току, если Vf находится на нижнем пределе спецификации, что приводит к сокращению срока службы или отказу. Всегда используйте токоограничивающий резистор или, предпочтительно, драйвер постоянного тока.

В: Какова цель внутренне соединенных выводов (4/11 и 5/12)?

О: Эти внутренние соединения упрощают внутреннее соединение полупроводникового кристалла с выводами корпуса и, вероятно, помогают сбалансировать распределение тока внутри матрицы. С точки зрения пользователя, они предоставляют несколько точек подключения для одного и того же электрического узла, что может обеспечить гибкость разводки на печатной плате.

11. Практический пример использования

Рассмотрим проектирование простого контроллера температуры с отображением уставки и фактического значения. LTP-2157AKS может отображать значения, такие как "SET 75" и "ACT 72". Микроконтроллер будет сканировать 7 строк и 5 столбцов. Прошивка будет содержать карту шрифтов, преобразуя каждый символ (например, 'S', 'E', 'T') в определенный паттерн из 35 точек (5x7) для зажигания. Схема управления, возможно состоящая из дискретных транзисторов или специализированной ИС драйвера светодиодов, будет стекать ток через выбранные катоды столбцов и подавать ток на выбранные аноды строк на основе выводов GPIO микроконтроллера. Высокая яркость обеспечивает читаемость дисплея с расстояния на панели управления.

12. Введение в принцип работы

Устройство работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Материальная система AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) является полупроводником с прямой запрещенной зоной. При прямом смещении электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Энергия, выделяемая при этой рекомбинации, излучается в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны и, следовательно, длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае желтый (~587-588 нм). Матрица 5x7 формируется путем расположения 35 отдельных светодиодных чипов (точек) в сетке, с анодами, соединенными в строки, и катодами, соединенными в столбцы. Эта структура матрицы с общим анодом/общим катодом позволяет управлять 35 точками всего с 12 выводами (7 строк + 5 столбцов), что значительно сокращает необходимое количество линий управления по сравнению с индивидуально адресуемыми светодиодами.

13. Тенденции развития

Хотя дискретные светодиодные матричные дисплеи, такие как LTP-2157AKS, остаются актуальными для конкретных применений, общая тенденция в технологии отображения движется в сторону большей интеграции и функциональности. Корпуса для поверхностного монтажа (SMD) становятся более распространенными для автоматизированной сборки. Интегрированные драйверные и управляющие микросхемы часто объединяются со светодиодной матрицей в одном модуле, упрощая интерфейс для системного разработчика (например, связь по SPI или I2C вместо прямого сканирования матрицы). Кроме того, полноцветные RGB светодиодные матрицы становятся все более популярными для динамических вывесок и более сложной графики. Однако для простых, надежных, одноцветных потребностей в отображении символов фундаментальный дизайн, представленный этим продуктом, продолжает оставаться надежным и экономически эффективным решением. Достижения в области материалов также могут привести к еще более высокой эффективности и яркости будущих светодиодов AlInGaP или родственных нитридных (InGaN) светодиодов в янтарно-желтом спектре.