Техническая спецификация светодиодной матрицы LTP-181FFM - высота 1.86 дюйма (47.4 мм) - Зеленый и Гипер Красный - Матрица 16x16

1. Обзор продукта

LTP-181FFM — это модуль двухцветной матричной индикации среднего размера, предназначенный для приложений, требующих четкого отображения буквенно-цифровой или символьной информации. Его основная функция — предоставление визуального интерфейса вывода, состоящего из индивидуально адресуемых светоизлучающих диодов (LED), расположенных в виде сетки.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Данное устройство разработано с несколькими ключевыми преимуществами, которые делают его подходящим для промышленных, коммерческих и измерительных применений. Оно имеетвысоту символа 1.86 дюйма (47.4 мм), что обеспечивает отличную читаемость с большого расстояния. Дисплей обеспечиваетвысокую яркость и высокую контрастность, гарантируя видимость даже в хорошо освещенных помещениях.Широкий угол обзорапозволяет четко видеть информацию с различных позиций относительно поверхности дисплея.

С точки зрения надежности, он обладаетнадежностью твердотельной технологии, присущей светодиодам, что означает отсутствие движущихся частей и длительный срок службы. У негонизкие требования к мощности, что делает его энергоэффективным. Важной механической особенностью является то, что модулимогут складываться как вертикально, так и горизонтально, что позволяет создавать большие панели отображения или многострочные дисплеи без сложной коммутации. Светодиоды такжесортированы по световой силе, что обеспечивает одинаковую яркость между разными модулями и внутри самой матрицы, что критически важно для однородного внешнего вида.

Целевой рынок включает такие приложения, как общественные информационные дисплеи, промышленные панели управления, испытательное и измерительное оборудование, транспортные указатели и любые системы, где требуется надежное и четкое представление статуса или данных.

2. Подробный анализ технических характеристик

LTP-181FFM — это матричный дисплей размером 16 строк на 16 столбцов. Для реализации двухцветности используются две различные полупроводниковые технологии светодиодов.

2.1 Описание устройства и технология

Кристаллы зеленых светодиодов изготовлены изфосфида галлия (GaP) на подложке GaP. Кристаллы красных светодиодов используют технологиюфосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), специально обозначенную как "Гипер красный", что указывает на высокую эффективность и чистоту в красном спектре. Эти красные кристаллы выращены нанепрозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs). Дисплей имеетчерную лицевую панельдля повышения контрастности за счет поглощения окружающего света, а такжерассеивающую пленку, нанесенную поверх светодиодов, чтобы смешать отдельные точки в более однородный вид символов, уменьшая "точечный" вид.

2.2 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они указаны при температуре окружающей среды (T_A) 25°C.

• Средняя рассеиваемая мощность на точку:Зеленый: 36 мВт, Гипер Красный: 40 мВт.
• Пиковый прямой ток на точку:Зеленый: 100 мА, Гипер Красный: 90 мА.
• Средний прямой ток на точку:Зеленый: 13 мА, Гипер Красный: 15 мА. Этот параметр должен быть снижен линейно выше 25°C со скоростью 0.17 мА/°C для зеленого и 0.2 мА/°C для красного.
• Обратное напряжение на точку:5 В для обоих цветов.
• Диапазон рабочих и температур хранения:от -35°C до +85°C.
• Температура пайки:260°C в течение 3 секунд, измеренная на расстоянии 1/16 дюйма (≈1.59 мм) ниже плоскости установки корпуса.

2.3 Электрические и оптические характеристики

Это гарантированные параметры производительности при указанных условиях испытаний при T_A= 25°C.

2.3.1 Характеристики зеленого светодиода

• Средняя сила света (I_V):Типичное значение 1400 мккд, минимальное 500 мккд. Условие испытания: Пиковый ток (I_p) = 35 мА, скважность 1/16.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):565 нм (тип.). Условие испытания: Прямой ток (I_F) = 20 мА.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):30 нм (тип.). I_F= 20 мА.
• Доминирующая длина волны (λ_d):569 нм (тип.). I_F= 20 мА.
• Прямое напряжение (V_F) на точку:Типичное 2.6 В (Макс. 3.7 В) при I_F=80мА; Типичное 2.1 В при I_F=20мА.
• Обратный ток (I_R) на точку:Максимум 100 мкА при V_R= 5В.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):Максимум 1.6:1 между любыми двумя точками. I_p= 35 мА, скважность 1/16.

2.3.2 Характеристики AlInGaP гипер красного светодиода

• Средняя сила света (I_V):Типичное значение 1500 мккд, минимальное 500 мккд. Условие испытания: I_p= 15 мА, скважность 1/16.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):650 нм (тип.). I_F= 20 мА.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):35 нм (тип.). I_F= 20 мА.
• Доминирующая длина волны (λ_d):639 нм (тип.). I_F= 20 мА.
• Прямое напряжение (V_F) на точку:Типичное 2.8 В (подразумевается Макс. 3.7 В) при I_F=80мА; Типичное 2.6 В при I_F=20мА.
• Обратный ток (I_R) на точку:Максимум 100 мкА при V_R= 5В.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):Максимум 1.6:1. I_p= 15 мА, скважность 1/16.

Примечание: Измерения силы света используют датчик и фильтр, приближенные к кривой спектральной чувствительности глаза CIE.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации указано, что светодиодысортированы по световой силе. Это критически важный процесс сортировки.

• Сортировка по силе света:Указанный максимальный коэффициент соответствия 1.6:1 гарантирует, что в пределах одного модуля дисплея ни одна отдельная светодиодная точка не будет более чем на 60% ярче самой тусклой точки при одинаковых условиях управления. Это необходимо для достижения равномерной яркости символов и всей области отображения, предотвращая "горячие точки" или тусклые сегменты.
• Длина волны:Хотя указаны типичные значения пиковой (565нм, 650нм) и доминирующей (569нм, 639нм) длины волны, вариации производства контролируются, чтобы гарантировать, что зеленый и красный цвета попадают в приемлемые визуальные диапазоны. Данные о полуширине спектра (30нм, 35нм) указывают на чистоту цвета.
• Прямое напряжение:Указанные диапазоны (например, от 2.1В до 3.7В для зеленого при высоком токе) учитывают естественные вариации в производстве полупроводников. Схема управления должна быть спроектирована с учетом этого диапазона, чтобы обеспечить одинаковую яркость.

4. Анализ кривых производительности

В спецификации упоминаютсяТипичные кривые электрических/оптических характеристик. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, стандартные кривые для таких устройств обычно включают:

• Вольт-амперная характеристика (I-V):Показывает зависимость прямого тока от прямого напряжения для одной светодиодной точки. Она нелинейна, с напряжением включения/пороговым напряжением (около 1.8-2.0В для этих цветов), после которого ток быстро возрастает при небольшом увеличении напряжения. Эта кривая критически важна для проектирования схемы ограничения тока.
• Зависимость силы света от прямого тока (I_F):Показывает, как световой поток увеличивается с ростом тока. Обычно она линейна в широком диапазоне, но насыщается при очень высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Показывает, как световой поток уменьшается с ростом температуры перехода светодиода. Это снижение прямо связано со снижением среднего тока, указанным в Абсолютных максимальных параметрах.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пиковую и доминирующую длины волн и полуширину спектра, подтверждающий цветовые характеристики.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

Спецификация включает подробный механический чертеж (не представлен здесь). Ключевые примечания из чертежа указывают, чтовсе размеры указаны в миллиметрах (мм)идопуск по умолчанию составляет ±0.25 мм (0.01 дюйма), если иное не указано в примечании к конкретному элементу. Этот чертеж определяет общий контур, положение монтажных отверстий, область видимости матрицы и точное расположение и шаг 48 выводов.

5.2 Распиновка и принципиальная схема

Устройство имеет 48-выводный корпус с двухрядным расположением выводов. Распиновка сложна из-за мультиплексированной матрицы 16x16. Выводы обозначены какОбщий анод для строкилиКатод для столбцов, с отдельными выводами для зеленых и красных светодиодов. Например, вывод 3 — это Катод Столбца 1 для зеленого, а вывод 11 — Катод Столбца 1 для красного. Такое расположение позволяет контроллеру выбирать строку (подавая положительное напряжение на ее общий анод), а затем зажигать определенные зеленые или красные точки в этой строке, замыкая ток через соответствующие катодные выводы столбцов.

Упоминается внутренняя принципиальная схема, которая обычно показывает соединение всех 256 светодиодов (16x16), поясняя, какие анодные строки и катодные столбцы управляют каждой конкретной светодиодной точкой для обоих цветов.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Основное руководство, предоставленное, — этотемпературный профиль пайки: 260°C в течение 3 секунд, измеренный в точке на 1/16 дюйма (1.59 мм) ниже корпуса. Это стандартная контрольная точка для волновой или ручной пайки, чтобы предотвратить повреждение внутренних светодиодов или пластикового корпуса от чрезмерного нагрева. Для пайки оплавлением применим стандартный бессвинцовый профиль с пиковой температурой около 260°C, но конкретное время выше ликвидуса (TAL) должно контролироваться, чтобы соответствовать рекомендации в 3 секунды на уровне выводов.

Обращение должно соответствовать стандартным мерам предосторожности от электростатического разряда (ESD) для полупроводниковых приборов. Хранение должно осуществляться в пределах указанного диапазона температур от -35°C до +85°C в среде с низкой влажностью.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

• Промышленные панели управления:Отображение статуса станка, счетчиков производства, кодов ошибок или заданных значений.
• Испытательное и измерительное оборудование:Показ числовых показаний, единиц измерения и индикаторов режима.
• Информационные дисплеи:В общественных местах для простых сообщений, номеров очереди или расписания транспорта.
• Складываемые системы отображения:Несколько модулей могут быть объединены для отображения более длинных текстовых сообщений, крупных шрифтов или многострочных данных.

7.2 Вопросы проектирования

• Схема управления:Требуется микроконтроллер с достаточным количеством выводов ввода-вывода или специализированные микросхемы драйверов светодиодных дисплеев (такие как MAX7219 или аналогичные мультиплексные драйверы) для управления мультиплексированием 16:1 (16 строк). Драйвер должен обеспечивать пиковый ток, необходимый для выбранных точек (например, 80мА на точку, деленное на скважность).
• Ограничение тока:Внешние токоограничивающие резисторы или драйверы постоянного тока обязательны для каждого катодного столбца (или их групп), чтобы предотвратить превышение Абсолютного максимального тока и установить желаемую яркость. В расчетах необходимо использовать максимальное V_F, чтобы гарантировать безопасный ток при любых условиях.
• Тепловой менеджмент:Необходимо соблюдать снижение среднего тока с температурой. При высоких температурах окружающей среды может потребоваться уменьшить скважность мультиплексирования или пиковый ток, чтобы поддерживать температуру перехода в безопасных пределах и сохранять постоянство яркости.
• Угол обзора:Широкий угол обзора является преимуществом, но его следует учитывать при проектировании механического корпуса, чтобы он соответствовал предполагаемым позициям наблюдателя.

8. Техническое сравнение и отличия

По сравнению с обычными одноцветными или меньшими матричными дисплеями, LTP-181FFM предлагает явные преимущества:

• Двухцветная возможность:Использование специальных зеленых и высокоэффективных AlInGaP гипер красных светодиодов позволяет представлять информацию в двух цветах (например, зеленый для нормального статуса, красный для тревог/предупреждений), повышая плотность и четкость информации.
• Большая высота символа (1.86\"):Обеспечивает превосходную читаемость на большом расстоянии по сравнению с меньшими матрицами 5x7 или 8x8, занимая нишу между маленькими индикаторами и крупными вывесками.
• Сортировка по интенсивности:Гарантированный коэффициент соответствия силы света 1.6:1 является признаком качества, обеспечивая профессиональную однородность отображения, которой могут не обладать более дешевые, несортированные дисплеи.
• Складываемая конструкция:Механическая конструкция облегчает простую сборку многомодульных дисплеев, что не всегда присутствует в дисплеях, предназначенных для автономного использования.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: В чем разница между "пиковой" и "доминирующей" длиной волны?

О: Пиковая длина волны (λ_p) — это длина волны, на которой излучаемый свет имеет максимальную интенсивность. Доминирующая длина волны (λ_d) — это длина волны монохроматического света, соответствующего воспринимаемому цвету светодиода. Для светодиодов λ_dчасто более актуальна для восприятия цвета человеком.

В2: Почему испытательный ток для силы света разный для зеленого (35мА) и красного (15мА)?

О: Это отражает различную эффективность двух полупроводниковых технологий. AlInGaP гипер красный светодиод более эффективен и производит свою типичную силу света (1500 мккд) при более низком токе управления, чем требуется GaP зеленому светодиоду для его типичной интенсивности (1400 мккд).

В3: Как рассчитать необходимый последовательный резистор для столбца?

О: Используйте закон Ома: R = (V_{питания}- V_F- V_{падения_драйвера}) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз спецификации (например, 3.7В при 80мА для зеленого), чтобы гарантировать, что ток никогда не превысит предел даже при светодиоде с низким V_F. Учитывайте падение напряжения на транзисторе/МОП-транзисторе драйвера столбца (V_{падения_драйвера}). Ток I_F— это желаемый пиковый ток на точку (например, 80мА), но помните, что этот ток распределяется между всеми точками в столбце, которые активны в течение временного интервала одной строки в мультиплексной схеме.

В4: Что означает "1/16 DUTY" в условиях испытаний?

О: Это указывает, что дисплей управляется в мультиплексном режиме со скважностью 1/16. Это стандартно для матрицы с 16 строками. Каждая строка включается только на 1/16 от общего времени цикла обновления. Сила света измеряется в этом условии, что соответствует практическому использованию дисплея. Пиковый ток во время "включения" выше среднего тока, чтобы компенсировать низкую скважность и достичь желаемой средней яркости.

10. Пример проекта и использования

Сценарий: Проектирование многострочного дисплея счетчика производства.

Инженеру нужен дисплей для цеха, показывающий текущий счетчик производства и цель для станка. Он выбирает два модуля LTP-181FFM, сложенных вертикально.

Реализация:Один микроконтроллер управляет обоими дисплеями. Прошивка управляет процедурой мультиплексирования 16 строк, последовательно обновляя каждую строку. Верхний модуль отображает "СЧЕТ: [число]" зеленым цветом. Нижний модуль отображает "ЦЕЛЬ: [число]" зеленым цветом. Если станок останавливается из-за ошибки, соответствующая строка или отдельное сообщение "ОШИБКА" может мигать красным на соответствующем модуле. Складываемая конструкция упрощает механическое крепление. Высокая яркость и широкий угол обзора обеспечивают видимость информации операторам с различных точек цеха. Сортировка по интенсивности гарантирует, что оба модуля имеют одинаковый, однородный внешний вид рядом.

11. Введение в принцип работы

LTP-181FFM работает по принципумультиплексирования светодиодной матрицы. Непрактично иметь 256 отдельных проводов (для монохромной 16x16) или больше для двухцветности. Вместо этого светодиоды расположены в сетке, где аноды всех светодиодов в одной строке соединены вместе (Общий анод строки), а катоды всех светодиодов в одном столбце для определенного цвета соединены вместе (Катод столбца).

Чтобы зажечь конкретную точку (например, зеленую точку в Строке 5, Столбце 3), контроллер выполняет эти шаги в быстрой последовательности в течение цикла обновления: 1) Устанавливает Общий анод для Строки 5 на положительное напряжение (например, +5В). 2) Подключает Катод для Столбца 3 (Зеленый) к земле (0В), замыкая цепь и позволяя току течь через этот конкретный зеленый светодиод. Все остальные строки выключены, а все остальные линии столбцов удерживаются на высоком уровне (разомкнутая цепь). Очень быстро сканируя все 16 строк (например, на частоте 100Гц или выше), инерция зрения создает иллюзию, что все желаемые точки в матрице 16x16 горят одновременно. Двухцветная возможность просто добавляет отдельный набор катодных выводов для красных светодиодов, которые управляются независимо.

12. Тенденции в технологиях

Хотя LTP-181FFM использует устоявшиеся технологии GaP (Зеленый) и AlInGaP (Красный), область светодиодных дисплеев в целом развивается. Тенденции включают:

• Материалы с более высокой эффективностью:Переход от AlInGaP на GaAs к еще более эффективным структурам или использование материалов на основе InGaN для красных светодиодов (хотя это сложно) для повышения эффективности и цветового охвата.
• Интегрированные драйверы:Новые модули дисплеев часто включают микросхему мультиплексного драйвера, а иногда даже интерфейс микроконтроллера (например, I2C или SPI) непосредственно на печатной плате модуля, что значительно упрощает внешнюю схему по сравнению с голыми светодиодными матрицами, такими как LTP-181FFM.
• Технология поверхностного монтажа (SMT):Многие современные светодиодные матрицы используют SMT светодиоды и корпуса, что позволяет получить более низкий профиль, автоматизировать сборку и потенциально повысить разрешение. Сквозная конструкция LTP-181FFM надежна и подходит для применений, где может потребоваться ручная пайка или ремонт.
• Полноцветные RGB матрицы:Для более продвинутых графических или многоцветных текстовых приложений становятся более распространенными матрицы с интегрированными красными, зелеными и синими (RGB) светодиодами в каждом пикселе, хотя они требуют более сложной электроники управления.

LTP-181FFM представляет собой надежное, высокопроизводительное решение в своем классе, балансируя размер, яркость, двухцветную функциональность и гибкость проектирования для широкого спектра встраиваемых дисплейных приложений.