LTP-1457AKD LED Nokta Matris Ekran Veri Sayfası - 1.2 inç (30.42mm) Yükseklik - AlInGaP Hiper Kırmızı - 5x7 Dizi - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTP-1457AKD, net ve güvenilir karakter çıktısı gerektiren uygulamalar için tasarlanmış, tek haneli, alfanümerik bir gösterge modülüdür. Temel işlevi, tipik olarak ASCII veya EBCDIC kodlu karakterler olan verileri, ayrı ayrı adreslenebilir ışık yayan diyotların (LED'ler) bir ızgarası aracılığıyla görsel olarak temsil etmektir.

Cihaz, 5 sütun x 7 satır (5x7) düzeninde AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit) Hiper Kırmızı LED çiplerinden oluşan bir dizi etrafında inşa edilmiştir. Bu yarı iletken malzeme, optik performansına katkıda bulunan opak olmayan bir Galyum Arsenür (GaAs) alt tabaka üzerinde büyütülür. Görsel sunum, aydınlatılmış kırmızı elemanlar için yüksek kontrast sağlayan, beyaz noktalı gri bir ön panel özelliğine sahiptir. Bu bileşen için birincil tasarım hedefleri, düşük güç tüketimi, katı hal güvenilirliği ve tek düzlemli yapı ile elde edilen geniş bir görüş açısıdır. Işık şiddetine göre kategorize edilir, bu da çok haneli uygulamalarda parlaklık eşleştirmesine olanak tanır ve yatay olarak istiflenebilir, böylece çok karakterli ekranlar oluşturulabilir.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu parametreler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlar altında veya bu sınırlarda çalışma garanti edilmez.

• Nokta Başına Ortalama Güç Dağılımı:40 mW. Bu, her bir LED segmentinin aşırı ısınmadan sürekli olarak kaldırabileceği maksimum güçtür.
• Nokta Başına Tepe İleri Akımı:90 mA. Bu, termal aşırı yüklenmeyi önlemek için yalnızca 1/10 görev döngüsü ve 0.1 ms darbe genişliği ile darbe koşullarında izin verilir.
• Nokta Başına Ortalama İleri Akım:25°C'de 15 mA. Bu akım, 25°C üzerinde 0.2 mA/°C oranında doğrusal olarak azalır. Örneğin, 85°C'de izin verilen maksimum ortalama akım yaklaşık olarak şöyle olacaktır: 15 mA - ((85°C - 25°C) * 0.2 mA/°C) = 3 mA.
• Nokta Başına Ters Gerilim:5 V. Ters öngerilimde bu gerilimin aşılması, eklem bozulmasına neden olabilir.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklık Aralığı:-35°C ila +85°C.
• Lehimleme Sıcaklığı:Paketin oturma düzleminin 1.6mm (1/16 inç) altında ölçüldüğünde, maksimum 3 saniye boyunca 260°C'ye dayanır.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Bunlar, ortam sıcaklığının (Ta) 25°C olduğu belirtilen test koşulları altında garanti edilen performans parametreleridir.

• Ortalama Işık Şiddeti (I_V):800 μcd (min) ile 2600 μcd (tipik) arasında değişir, 1/16 görev döngüsü ile 32 mA tepe akımında (I_p) test edilmiştir. Şiddet, fotopik (CIE) insan gözü tepki eğrisine yaklaşan bir filtre kullanılarak ölçülür.
• Tepe Emisyon Dalga Boyu (λ_p):İleri akım (I_F) 20 mA ile sürüldüğünde tipik olarak 650 nm'dir. Bu, optik güç çıktısının en yüksek olduğu dalga boyudur.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):Tipik olarak 20 nm (I_F=20mA). Bu, yayılan ışığın dalga boyunun tepe noktası etrafındaki yayılımını gösterir.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d):Tipik olarak 639 nm (I_F=20mA). Bu, insan gözü tarafından algılanan tek dalga boyudur ve tepe dalga boyundan biraz farklı olabilir.
• Nokta Başına İleri Gerilim (V_F):Akıma bağlı olarak 2.1V ila 2.8V arasında değişir. I_F=20mA'da: 2.1V (min), 2.6V (tipik). I_F=80mA'da: 2.3V (min), 2.8V (tipik).
• Nokta Başına Ters Akım (I_R):Ters gerilim (V_R) 5V uygulandığında maksimum 100 μA.
• Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı (I_V-m):Maksimum 2:1. Bu, aynı cihaz üzerindeki herhangi iki nokta (veya segment) arasındaki parlaklık farkının, aynı sürüş koşullarında iki katı aşmayacağını belirtir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, cihazın "Işık Şiddeti için Kategorize Edildiğini" belirtir. Bu, üretim sonrası bir sınıflandırma veya ayırma işlemini ima eder. Yarı iletken epitaksiyel büyüme ve çip işlemedeki doğal varyasyonlar nedeniyle, aynı üretim partisinden gelen LED'lerin optik çıktıları biraz farklı olabilir. Özellikle düzgün parlaklığın kritik olduğu çok haneli ekranlarda tutarlılığı sağlamak için, üretilen birimler test edilir ve ölçülen ışık şiddetlerine göre farklı "gruplara" ayrılır. Tasarımcılar daha sonra sipariş verirken bir grup kodu belirterek, montajlarındaki tüm birimlerin dar bir parlaklık aralığında kalmasını garanti edebilir, böylece bazı karakterlerin diğerlerinden daha sönük veya parlak görünmesi önlenir. Bu veri sayfası belirli grup kodlarını veya şiddet aralıklarını listelemezken, bu uygulama görsel kaliteyi sağlamak için standarttır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfasının son sayfası "Tipik Elektriksel / Optik Karakteristik Eğrileri"ne ayrılmıştır. Bu grafikler, tablolarda listelenen tek nokta özelliklerinin ötesinde cihaz davranışını anlamak için paha biçilmezdir. Sağlanan metinde belirli eğriler detaylandırılmamış olsa da, böyle bir cihaz için tipik çizimler şunları içerir:

• İleri Akım - İleri Gerilim (I-V Eğrisi):LED eklemi üzerindeki akım ve gerilim arasındaki doğrusal olmayan ilişkiyi gösterir. Akım sınırlayıcı devre tasarımına yardımcı olur.
• Işık Şiddeti - İleri Akım:Işık çıktısının akımla nasıl arttığını gösterir, tipik olarak yüksek akımlarda ısınma ve verim düşüşü nedeniyle doğrusal altı bir şekilde artar.
• Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı:Eklem sıcaklığı arttıkça ışık çıktısının nasıl azaldığını gösterir, bu geniş bir sıcaklık aralığında çalışan uygulamalar için kritiktir.
• Spektral Dağılım:Göreceli şiddetin dalga boyuna karşı çizimi, yayılan kırmızı ışık spektrumunun şeklini ve genişliğini gösterir.

Bu eğriler, mühendislerin standart test koşullarından farklı olabilecek kendi özel çalışma koşulları altındaki performansı tahmin etmelerine olanak tanır.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

LTP-1457AKD'nin fiziksel yapısı, paket boyutları ve iç devresi ile tanımlanır.

5.1 Paket Boyutları

Cihazın matris yüksekliği 1.2 inç (30.42 mm) dir. Veri sayfasının 2. sayfasında detaylı ölçülü bir çizim sağlanmıştır. Belirli bir özellik farklı bir tolerans gerektirmedikçe, tüm boyutlar milimetre cinsinden belirtilmiştir ve genel tolerans ±0.25 mm (±0.01 inç) dir. Bu çizim, PCB (Baskılı Devre Kartı) ayak izi tasarımı için gereklidir, bileşenin doğru şekilde oturmasını ve kartın lehim pedleriyle hizalanmasını sağlar.

5.2 İç Devre ve Pin Bağlantısı

Ekran, satırlar için ortak katot konfigürasyonu kullanır. İç devre şeması, her LED'in (nokta) bir anot (sütun) hattı ile bir katot (satır) hattının kesişiminde oluştuğu bir 5x7 matris gösterir. Belirli bir noktayı aydınlatmak için, ilgili sütun anodu yüksek seviyeye (uygun akım sınırlaması ile) sürülmeli, satır katodu ise düşük seviyeye çekilmelidir.

Pin bağlantı tablosu arayüz için çok önemlidir:

- Pin 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14 Katot Satırlarına (1-7) bağlanır.

- Pin 3, 4, 6, 10, 11, 13 Anot Sütunlarına (1-5) bağlanır.

Not: Sağlanan listede bir tutarsızlık vardır; Pin 11 "ANOT SÜTUN 3" ve Pin 4 de "ANOT SÜTUN 3" olarak listelenmiştir. 12 pinli (2'si muhtemelen kullanılmayan 14 pin) standart bir 5x7 matriste, bu büyük olasılıkla bir dokümantasyon hatasıdır; biri Sütun 1, 2, 3, 4 veya 5 olmalıdır. Doğru ve net eşleme için gerçek veri sayfası şemasına başvurulmalıdır. Karakter oluştururken hayalet görüntü olmaması için satır ve sütunları sırayla etkinleştiren uygun çoklama sürücü devresi gereklidir.

6. Lehimleme ve Montaj Yönergeleri

Sağlanan temel montaj özelliği, lehimleme sıcaklık profilidir. Cihaz, maksimum 3 saniye süreyle 260°C tepe sıcaklığına dayanabilir. Bu, paket gövdesinin oturma düzleminin 1.6mm altındaki bir noktada ölçülür, bu da kabaca PCB yüzeyine veya lehim bağlantısının kendisine karşılık gelir. Bu değer, standart kurşunsuz (SnAgCu) reflow lehimleme işlemleriyle uyumludur. Tasarımcılar, reflow fırın profilinin bu sıcaklık-zaman sınırını aşmadığından emin olmalıdır, aksi takdirde LED çiplerine, iç tel bağlantılarına veya plastik paket malzemesine zarar verebilir. İşleme sırasında standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemleri alınmalıdır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu ekran, tek, yüksek okunabilirliğe sahip bir karakter veya sembol gerektiren uygulamalar için uygundur. İstiflenebilir yapısı, çok karakterli kurulumlarda kullanılmasına olanak tanır. Yaygın kullanımları şunları içerir:

- Enstrümantasyon panelleri (voltmetreler, multimetreler, frekans sayaçları).

- Endüstriyel kontrol sistemi durum göstergeleri.

- Satış noktası terminal ekranları.

- Birden fazla birim birleştirildiğinde basit mesaj panoları veya skorboardlar.

- Durum kodları veya tek haneli çıktı için gömülü sistem kullanıcı arayüzleri.

7.2 Tasarım Hususları

• Sürücü Devresi:Çoklama için yeterli G/Ç pinine sahip bir mikrodenetleyici veya özel bir LED ekran sürücü entegresi (MAX7219 veya benzeri) gereklidir. Her pin birden fazla LED için akım çekecek veya sağlayacaktır, bu nedenle mikrodenetleyici veya sürücünün pin başına akım sınırlarının aşılmadığından emin olun.
• Akım Sınırlama:Her bir anot sütunu için harici akım sınırlayıcı dirençler (veya sabit akım sürücüsü) zorunludur, ileri akımı (I_F) güvenli bir değere ayarlamak için, tipik olarak sürekli çalışma için 10-20 mA arasında, sıcaklıkla azalma dikkate alınarak.
• Güç Dağılımı:Özellikle birden fazla nokta aynı anda aydınlatıldığında toplam güç dağılımını hesaplayın. Cihazın ve PCB'nin termal sınırları içinde kaldığından emin olun.
• Görüş Açısı:Geniş görüş açısı, ekranın yandan görülebildiği uygulamalar için faydalıdır.
• Parlaklık Tutarlılığı:Çok birimli uygulamalar için sipariş verirken bir şiddet grubu belirtin, böylece görsel düzgünlük sağlanır.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

LTP-1457AKD'nin birincil farklılaştırıcıları, AlInGaP Hiper Kırmızı teknolojisini kullanması ve spesifik mekanik/elektriksel formatıdır.

• Standart GaAsP veya GaP Kırmızı LED'lere Karşı:AlInGaP LED'ler genellikle daha yüksek ışık verimliliği, daha iyi sıcaklık stabilitesi ve daha doygun, saf kırmızı renk (baskın dalga boyu ~639nm) sunar, eski teknolojiler daha turuncu görünebilir.
• Daha Büyük veya Daha Küçük Nokta Matris Ekranlara Karşı:1.2" yükseklik ve 5x7 format, belirli bir boyut ve çözünürlük dengesini temsil eder, orta mesafede iyi okunabilirlik sunar. Daha küçük formatlar yerden tasarruf sağlar ancak okunabilirliği azaltır; daha büyük formatlar uzaktan daha görünürdür ancak daha fazla güç ve kart alanı tüketir.
• Entegre Kontrollü Ekranlara Karşı:Bu "ham" bir LED dizisidir. Entegre kontrolcülü (I2C, SPI) ekranlar mikrodenetleyici arayüzünü basitleştirir ancak daha az esnek veya daha pahalı olabilir. LTP-1457AKD, daha karmaşık sürücü devresi pahasına doğrudan kontrol sunar.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Parametrelere Dayalı)

S: Bu ekranı 5V'luk bir mikrodenetleyici ile doğrudan sürebilir miyim?

A: Muhtemelen, ancak dikkatli olunmalıdır. Tipik V_F 2.1-2.8V'dur. Bir 5V MCU pini, akım sınırlayıcı direnç olmadan anoda 5V uygular, bu da LED'i tahrip eder. Seri bir direnç kullanmalısınız. Hesaplama şöyledir: R = (V_besleme- V_F) / I_F. 5V besleme için, V_F=2.6V ve I_F=20mA ise, R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. Ayrıca, MCU'nun gerekli çoklanmış akımı çekebildiğinden/sağlayabildiğinden emin olun.

S: Işık şiddeti test koşulundaki "1/16 Görev Döngüsü" ne anlama geliyor?

A: LED'in toplam döngü süresinin 1/16'sı kadar süreyle darbe şeklinde açık olduğu anlamına gelir. Çoklanmış ekranlar için bu yaygın bir sürüş yöntemidir. Açık süre boyunca tepe akımı (testte 32 mA), daha düşük bir DC akıma eşdeğer algılanan bir parlaklık elde etmek için DC çalışmada kullanılabilecek olandan daha yüksektir. Ortalama akım (Tepe Akım * Görev Döngüsü) = 32mA * (1/16) = 2 mA'dır.

S: Harf ve rakam gibi karakterleri nasıl oluştururum?

A: Yazılımınızda bir font tablosuna veya karakter üreticisine ihtiyacınız vardır. Bu, her ASCII veya EBCDIC kodu için hangi noktaların (anot/sütun, katot/satır kombinasyonları) aydınlatılacağını tanımlayan bir arama tablosudur. Örneğin, "A" karakteri, 5 sütun ve 7 satır boyunca belirli bir desene karşılık gelir.

10. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: Bir Motor Kontrolcüsü için Tek Haneli RPM Göstergesi Tasarımı.

Ekranın, bir hız aralığını temsil eden 0-9 arası bir sayı göstermesi gerekmektedir. 12 G/Ç pinine sahip düşük maliyetli bir mikrodenetleyici seçilmiştir.

Uygulama:7 pin, katot satırlarını sürmek (akım çekmek) için açık drenaj çıkışları olarak yapılandırılır. 5 pin, akım sınırlayıcı dirençler üzerinden anot sütunlarını sürmek (akım sağlamak) için dijital çıkışlar olarak yapılandırılır. Firmware, 0-9 rakamları için bir 5x7 font haritası içerir. Katot pinini düşük seviyeye çekerek her bir satırı (1-7) sırayla etkinleştiren bir zamanlayıcı kesmesi çalıştırır. Etkin satır için, firmware, o belirli satırda görüntülenecek rakamın font desenine göre 5 anot pinini yüksek seviyeye ayarlar. Bu çoklama, insan gözünün algılayabileceğinden daha hızlı (örneğin, >100 Hz) gerçekleşir, böylece kararlı, titreme olmayan bir görüntü oluşturur. Her LED için ortalama akım, güç dağılımı sınırları içinde uzun vadeli güvenilirliği sağlamak için 10 mA'de tutulur (görev döngüsü için ayarlanmış tepe akımı).

11. Çalışma Prensibi

Temel prensip, bir yarı iletken p-n ekleminde elektrolüminesanstır. AlInGaP malzemesi doğrudan bant aralığına sahiptir. İleri öngerilim uygulandığında (anot katoda göre pozitif gerilim), elektronlar n-tipi bölgeden iletim bandına enjekte edilir ve delikler p-tipi bölgeden değerlik bandına enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları, eklem yakınındaki aktif bölgede yeniden birleşir. AlInGaP gibi doğrudan bant aralıklı bir malzemede, bu yeniden birleşmelerin önemli bir kısmı radyatifdir, yani enerjiyi foton (ışık) şeklinde salarlar. Bu ışığın dalga boyu (renk), yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi (E_g) ile belirlenir, denklem λ ≈ hc/E_g ile ifade edilir. Kırmızı ışık için ayarlanmış AlInGaP için bu, yaklaşık 650 nm dalga boyuna sahip fotonlarla sonuçlanır. 5x7 matris düzeni, basitçe bu bireysel p-n eklem LED'lerinin bir ızgarasıdır, anotları ve katotları gerekli sürücü pin sayısını en aza indirmek için çapraz bir desende bağlanmıştır.

12. Teknoloji Trendleri

LTP-1457AKD olgun ve güvenilir bir teknolojiyi temsil ederken, ekran teknolojisinin daha geniş alanı gelişmeye devam etmektedir. Bu tür ayrık LED nokta matris ekranlar, daha küçük olabilen ve daha yüksek çözünürlük sunan yüzey montaj cihaz (SMD) LED'ler kullanan entegre modüllerle rekabet etmektedir. Ayrıca, organik LED (OLED) ve mikro-LED teknolojileri ilerlemekte, daha ince, daha verimli ve daha yüksek kontrastlı ekranlar vaat etmektedir. Basit, sağlam, tek karakterli veya düşük çözünürlüklü çok karakterli ekranların spesifik nişi için, AlInGaP ve benzeri III-V yarı iletken LED'ler, kanıtlanmış güvenilirlikleri, geniş çalışma sıcaklığı aralıkları, yüksek parlaklıkları ve endüstriyel ve enstrümantasyon uygulamaları için maliyet etkinlikleri nedeniyle oldukça geçerliliğini korumaktadır. Bu segmentteki trend, daha yüksek verimlilik (watt başına daha fazla ışık) ve renk ve parlaklık tutarlılığı için daha sıkı sınıflandırmadır.