Техническая документация LTP-1057AHR - Светодиодный индикатор 1.24 дюйма (31.5 мм), матрица 5x7, красно-оранжевый цвет

1. Обзор продукта

LTP-1057AHR представляет собой однозначный алфавитно-цифровой дисплейный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого и разборчивого вывода символов. Его основная функция — визуальное представление данных, обычно символов в кодировках ASCII или EBCDIC, посредством массива индивидуально адресуемых светоизлучающих диодов (СИД).

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Устройство предлагает несколько ключевых преимуществ для интеграции в электронные системы:

• Большой размер символов:Высота матрицы составляет 1.24 дюйма (31.5 мм), что обеспечивает отличную видимость с расстояния и при различном освещении.
• Низкое энергопотребление:Спроектировано для эффективной работы, что делает его подходящим для устройств с питанием от батарей или энергосберегающих применений.
• Отличная читаемость:Обеспечивает однородное отображение с широким углом обзора, красным корпусом и красными точками для высокого контраста.
• Высокая надежность:Как твердотельное устройство, оно обладает длительным сроком службы и устойчивостью к ударам и вибрациям по сравнению с механическими дисплеями.
• Стандартный интерфейс:Матрица 5x7 с архитектурой выбора по строкам и столбцам (X-Y) совместима с распространенными интерфейсами микроконтроллеров и драйверных ИС.
• Гибкость конструкции:Модули можно располагать горизонтально друг за другом, что позволяет создавать многоразрядные индикаторы.
• Контроль качества:Устройства сортируются (биннируются) по световому потоку, что гарантирует единообразие яркости нескольких модулей в сборке.
• Соответствие экологическим нормам:Корпус не содержит свинца и соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

1.2 Целевые применения и рынок

Данный дисплей предназначен для использования в обычном электронном оборудовании различных отраслей. Типичные области применения включают, но не ограничиваются:

• Офисная техника:Панели приборов, индикаторы состояния на принтерах, копировальных аппаратах или факсах.
• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы каналов, уровня сигнала или состояния.
• Промышленные системы управления:Отображение параметров процесса, состояния станков или показаний таймеров.
• Измерительные приборы:Цифровые индикаторы для мультиметров, частотомеров или источников питания.
• Потребительская электроника:Дисплеи для аудиоаппаратуры, бытовых приборов или любительских проектов.

Важно отметить, что данный дисплей не предназначен для применений, где его отказ может напрямую угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинские системы жизнеобеспечения, критические системы управления транспортом) без предварительной консультации и специальной квалификации.

2. Технические характеристики и объективная интерпретация

В данном разделе представлен детальный объективный анализ электрических и оптических параметров устройства.

2.1 Абсолютные максимальные допустимые режимы

Это предельные значения, которые ни при каких условиях, даже кратковременно, не должны быть превышены. Работа за этими пределами может привести к необратимому повреждению.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:75 мВт. Это ограничивает совокупное влияние прямого тока (I_F) и прямого напряжения (V_F).
• Пиковый прямой ток на сегмент:60 мА, но только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Это предназначено для схем мультиплексирования.
• Постоянный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Данный параметр линейно снижается на 0.33 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды (T_a) выше 25°C. Например, при 65°C максимальный постоянный ток составит приблизительно: 25 мА - [ (65°C - 25°C) * 0.33 мА/°C ] = 25 мА - 13.2 мА = 11.8 мА.
• Температурные диапазоны:Рабочая температура и температура хранения указаны в диапазоне от -35°C до +85°C.
• Температура пайки:Максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки устройства. Это критически важно для процессов волновой или конвекционной пайки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при указанных условиях испытаний при температуре окружающей среды (T_a) 25°C.

• Средняя сила света (I_V):Составляет от 1780 мккд (мин.) до 4000 мккд (тип.) при импульсном токе (I_p) 80 мА со скважностью 1/16. Такой высокий импульсный ток обеспечивает яркое восприятие в мультиплексированных приложениях.
• Волновые характеристики:
  • Длина волны пикового излучения (λ_p):630 нм (красно-оранжевый спектр). Измерено при I_F=20мА.
  • Полуширина спектральной линии (Δλ):40 нм. Это указывает на разброс длины волны излучаемого света.
  • Доминирующая длина волны (λ_d):621 нм. Это та длина волны, которую человеческий глаз воспринимает как соответствующий цвет излучаемого света.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):Составляет от 2.0 В (мин.) до 2.6 В (тип.) при I_F=20мА. При проектировании схемы необходимо учитывать этот диапазон для обеспечения стабильного управления током.
• Обратный ток на сегмент (I_R):Максимум 100 мкА при приложенном обратном напряжении (V_R) 5В. В документации явно указано, что этот режим обратного напряжения предназначен только для испытаний, и устройство не должно постоянно работать при обратном смещении.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):Максимум 2:1 между сегментами при I_F=10мА. Это определяет максимально допустимое различие яркости между разными сегментами (точками) в пределах одного дисплейного модуля.

Важное замечание по измерению силы света:Интенсивность измеряется с использованием комбинации сенсора и фильтра, аппроксимирующей кривую спектральной чувствительности глаза CIE, что обеспечивает соответствие значения восприятию яркости человеком.

3. Объяснение системы биннинга

В документации указано, что устройства \"категоризированы по силе света\". Это относится к процессу биннинга или сортировки.

• Биннинг по силе света:После изготовления светодиоды тестируются и сортируются на разные группы (бины) на основе измеренной силы света при стандартном испытательном токе. Это гарантирует, что при выборе компонентов из одного бина дисплеи будут иметь очень схожие уровни яркости. Это критически важно при сборке нескольких дисплеев рядом, чтобы избежать заметной разницы в яркости (\"ярких\" или \"тусклых\" пятен). В документации рекомендуется использовать дисплеи из одного бина для многомодульных применений.
• Биннинг по длине волны/цвету:Хотя в предоставленном отрывке это явно не детализировано, обычной практикой для производителей светодиодов также является биннинг устройств по доминирующей длине волны (λ_d) или цветовым координатам для обеспечения цветовой однородности. Указанное значение λ_d 621 нм, вероятно, является центральным целевым значением для данного продукта.

4. Анализ характеристических кривых

В документации упоминаются \"Типичные электрические/оптические характеристические кривые\". Эти графические представления необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях. Хотя конкретные кривые не приведены в тексте, они обычно включают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Показывает нелинейную зависимость между током и напряжением. Кривая демонстрирует напряжение включения и то, как V_F увеличивается с ростом I_F. Это важно для проектирования схем ограничения тока.
• Сила света в зависимости от прямого тока (I-L кривая):Иллюстрирует, как световой выход увеличивается с ростом тока накачки. Обычно она линейна в определенном диапазоне, но насыщается при очень высоких токах. Это помогает оптимизировать ток накачки для достижения желаемой яркости с учетом эффективности и срока службы.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Показывает, как световой выход уменьшается с ростом температуры перехода светодиода. Эта кривая снижения номинальных характеристик критически важна для применений, работающих при высоких температурах окружающей среды.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~630 нм и полуширину 40 нм.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Устройство имеет определенные физические контуры. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартными допусками ±0.25 мм (0.01 дюйма), если не указано иное. Точный чертеж размеров приведен в документации.

5.2 Распиновка и внутренняя схема

Дисплей имеет 14-выводную конфигурацию, причем выводы 11 и 12 являются \"неиспользуемыми\" (NC). Внутренняя схема показывает архитектуру с общим катодом для строк и индивидуальными анодами для столбцов, формируя матрицу 5x7. Распиновка следующая:

• Вывод 1: Катод строки 5
• Вывод 2: Катод строки 7
• Вывод 3: Анод столбца 2
• Вывод 4: Анод столбца 3
• Вывод 5: Катод строки 4
• Вывод 6: Анод столбца 5
• Вывод 7: Катод строки 6
• Вывод 8: Катод строки 3
• Вывод 9: Катод строки 1
• Вывод 10: Анод столбца 4
• Вывод 11: Не подключен
• Вывод 12: Не подключен
• Вывод 13: Анод столбца 1
• Вывод 14: Катод строки 2

Данное расположение выводов необходимо строго соблюдать для правильной работы дисплея. Конструкция с общим катодом означает, что для зажигания конкретной точки ее соответствующий анод столбца должен быть подан на высокий уровень (с ограничением тока), а катод ее строки должен быть подан на низкий уровень.

6. Рекомендации по пайке, сборке и хранению

6.1 Процесс пайки

В абсолютных максимальных режимах указан температурный профиль пайки: максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренный в точке на 1.6 мм ниже корпуса устройства. Это стандартный параметр для выводных компонентов при волновой пайке. Для конвекционной пайки SMD-вариантов (упомянутых в разделе хранения) потребуется специфический профиль, соответствующий уровню чувствительности к влажности (MSL) корпуса.

6.2 Условия хранения

Правильное хранение необходимо для предотвращения окисления выводов и обеспечения паяемости.

• Для выводных дисплеев (LTP-1057AHR):Хранить в оригинальной упаковке при температуре от 5°C до 30°C и относительной влажности (RH) ниже 60%. Длительное хранение не рекомендуется.
• Для SMD светодиодных дисплеев (упомянутых):
  • В запаянном пакете:5°C до 30°C, ниже 60% RH.
  • После вскрытия пакета:5°C до 30°C, ниже 60% RH, максимум 168 часов (7 дней), если MSL равен Уровню 3. По истечении этого периода перед пайкой рекомендуется прогрев при 60°C в течение 24 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения повреждения \"попкорнингом\" во время конвекционной пайки.
• Общая рекомендация:Быстро расходовать запасы и избегать создания больших долгосрочных складских запасов.

7. Рекомендации и предостережения по проектированию применений

В документации приведены важные указания для надежного проектирования схем и использования.

• Метод управления:Настоятельно рекомендуется использовать управление постоянным током, а не постоянным напряжением, чтобы обеспечить стабильную силу света и долговечность, поскольку прямое напряжение светодиода имеет допуск и зависит от температуры.
• Защита схемы:Схема управления должна защищать от обратных напряжений и переходных скачков напряжения во время включения/выключения питания, так как обратное смещение может вызвать миграцию металла и отказ.
• Ограничение тока:Безопасный рабочий ток должен быть выбран с учетом максимальной температуры окружающей среды, применяя коэффициент снижения номинальных характеристик из раздела Абсолютные максимальные режимы.
• Тепловой менеджмент:Избегайте рабочих температур выше рекомендуемых, так как это ускоряет деградацию светового потока (снижение светового потока) и может привести к преждевременному отказу.
• Влияние окружающей среды:Избегайте быстрых перепадов температуры в условиях высокой влажности, чтобы предотвратить образование конденсата на дисплее.
• Механическая обработка:Не прикладывайте аномальное усилие к корпусу дисплея во время сборки. Если используется защитная пленка на лицевой стороне, убедитесь, что она не прижимается плотно к поверхности дисплея, так как клей может вызвать смещение пленки.
• Однородность нескольких дисплеев:Для применений, использующих два или более дисплеев, выбирайте модули из одного бина по силе света, чтобы избежать неравномерности яркости (неравномерности оттенка).

8. Принцип работы

LTP-1057AHR представляет собой матричный светодиодный дисплей. Он состоит из 35 отдельных светодиодных элементов (5 столбцов x 7 строк), расположенных в прямоугольной сетке. Каждый светодиод (точка) представляет собой полупроводниковый p-n переход, который излучает красно-оранжевый свет при прямом смещении — явление, называемое электролюминесценцией. Конкретный цвет определяется шириной запрещенной зоны используемого полупроводникового материала (GaAsP/GaP или AlInGaP/GaAs, как указано). Дисплей мультиплексируется: путем последовательной активации (замыкания на землю) одного катода строки за раз при подаче прямого тока на соответствующие аноды столбцов для этой строки может отображаться целый символ. Это сканирование происходит быстрее, чем может воспринять человеческий глаз, создавая стабильное изображение, одновременно значительно сокращая количество необходимых выводов драйвера по сравнению с индивидуальным управлением каждым из 35 светодиодов.

9. Часто задаваемые вопросы по проектированию

В: Какова цель указания скважности 1/16 для силы света?

О: Дисплей предназначен для мультиплексированной работы. Импульсный ток 80 мА при низкой скважности (например, 1/16) обеспечивает высокую мгновенную яркость. При усреднении по времени и в сочетании с инерцией зрения это создает восприятие яркого, стабильного дисплея, сохраняя при этом среднюю мощность и рассеивание тепла на один светодиод в безопасных пределах.

В: Почему обратное смещение так опасно для этого светодиодного дисплея?

О: Приложение обратного напряжения, превышающего очень низкий максимум (подразумеваемый тестом I_R при 5В), может вызвать пробой полупроводникового перехода. Более коварно то, что даже более низкие обратные напряжения со временем могут вызвать электромиграцию атомов металла внутри кристалла, что приведет к увеличению тока утечки или прямому короткому замыканию, навсегда повреждая сегмент.

В: Как рассчитать необходимый токоограничивающий резистор для сегмента?

О: Используйте наихудшее прямое напряжение (V_F макс. = 2.6 В) из документации. Для источника постоянного напряжения (V_питания) значение резистора R = (V_питания - V_F) / I_F. Выберите I_F на основе желаемой яркости, убедившись, что он ниже сниженного предела постоянного тока для вашей рабочей температуры. Например, при питании 5 В, V_F=2.6 В и I_F=15 мА: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 Ом. Схема драйвера постоянного тока является более надежным решением.

В: Можно ли использовать этот дисплей на улице?

О: Рабочий температурный диапазон (-35°C до +85°C) допускает многие уличные условия. Однако устройство по своей природе не является водонепроницаемым или защищенным от пыли и влаги. Для использования на улице он должен быть размещен в корпусе с соответствующим классом защиты, который защищает его от воздействия окружающей среды, управляет конденсацией и, возможно, включает солнцезащитный козырек для поддержания контраста при прямом солнечном свете.