LTP-2157AKY LED Ekran Veri Sayfası - 2.0 İnç (50.8mm) Matris Yüksekliği - AlInGaP Kehribar Sarısı - 2.6V İleri Gerilim - 35mW Güç Dağılımı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTP-2157AKY, 2.0 inç (50.8 mm) karakter yüksekliğine sahip, 5 x 7 nokta matrisli bir LED ekran modülüdür. Bu cihaz, net ve parlak alfanümerik veya sembolik bilgi görüntüleme gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır. Temel teknolojisi, kehribar sarısı bir ışık yayılımı üretmek için AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfat) yarı iletken malzemesini kullanır. Görsel sunum, kontrastı ve okunabilirliği artıran beyaz nokta renkli gri ön yüzeye sahiptir. Modül, ortak katot dizisi olarak inşa edilmiştir ve çalışması için harici çoklama sürücü devresine ihtiyaç duyar.

Bu ekranın birincil uygulama alanları arasında endüstriyel ölçüm cihazları, tüketici elektroniği arayüzleri, satış noktası terminalleri, tıbbi ekipman ekranları ve kompakt, güvenilir ve parlak bir okuma gerektiren herhangi bir gömülü sistem bulunur. Katı hal yapısı, vakum floresan veya akkor tip gibi diğer ekran teknolojilerine kıyasla yüksek güvenilirlik ve uzun çalışma ömrü sağlar.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

LTP-2157AKY'nin temel avantajları, AlInGaP LED teknolojisinden ve düşünceli tasarımından kaynaklanır. Parlak aydınlatılmış kapalı ortamlar da dahil olmak üzere çeşitli ortam aydınlatma koşullarında okunabilirlik için kritik olan yüksek parlaklık ve yüksek kontrast sunar. Düşük güç gereksinimi, pil ile çalışan veya enerji tasarruflu uygulamalar için uygun hale getirir. Mükemmel karakter görünümü, ASCII karakterlerini net bir şekilde görüntülemek için standart olan hassas 5x7 nokta matris düzeni ile sağlanır.

Hedef pazar geniştir; basit, uygun maliyetli ve sağlam bir ekran çözümüne ihtiyaç duyan cihazlar üzerinde çalışan OEM'ler (Orijinal Ekipman Üreticileri) ve tasarım mühendislerini kapsar. Özellikleri, daha büyük ve karmaşık grafik ekranların gereksiz veya çok pahalı olduğu durumlarda onu uygun bir seçenek haline getirir.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

LTP-2157AKY ekranının doğru devre tasarımı ve entegrasyonu için elektriksel ve optik parametrelerin kapsamlı bir şekilde anlaşılması esastır.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Cihazın bu sınırlarda veya yakınında sürekli çalıştırılması önerilmez.

• Nokta Başına Ortalama Güç Dağılımı:35 mW. Bu, tek bir LED segmentinin (nokta) termal bozulmaya neden olmadan güvenle dağıtabileceği maksimum sürekli güçtür.
• Nokta Başına Tepe İleri Akımı:60 mA. Bu, tipik olarak çoklamalı sürüş şemalarında kullanılan, darbe çalışması sırasında izin verilen maksimum anlık akımdır.
• Nokta Başına Ortalama İleri Akım:25°C'de 13 mA. Bu değer, 25°C üzerinde 0.17 mA/°C ile doğrusal olarak düşer. Örneğin, 85°C'de izin verilen maksimum ortalama akım yaklaşık olarak şöyle olacaktır: 13 mA - (0.17 mA/°C * (85°C - 25°C)) = 13 mA - 10.2 mA = 2.8 mA. Bu düşürme, termal yönetim için çok önemlidir.
• Nokta Başına Ters Gerilim:5 V. Ters öngerilimde bu gerilimin aşılması LED bağlantısının bozulmasına neden olabilir.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklık Aralığı:-35°C ila +85°C. Bu geniş aralık, zorlu ortamlarda işlevselliği garanti eder.
• Lehimleme Sıcaklığı:Maksimum 260°C, maksimum 3 saniye süreyle, oturma düzleminin 1.6mm altından ölçülür. Bu, paket hasarını önlemek için standart kurşunsuz reflow lehimleme işlemleriyle uyumludur.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Bunlar, belirtilen test koşullarında 25°C ortam sıcaklığında (Ta) ölçülen tipik çalışma parametreleridir.

• Ortalama Işık Şiddeti (I_V):2100 μcd (Min), 3600 μcd (Tip). Test Koşulu: I_p=32mA, 1/16 Görev döngüsü. Bu yüksek parlaklık temel bir özelliktir. Ölçüm, doğruluk için CIE fotopik göz tepki eğrisini yaklaşık olarak temsil eden bir filtre kullanır.
• Tepe Yayılım Dalga Boyu (λ_p):595 nm (Tip). Bu, optik güç çıkışının maksimum olduğu, kehribar sarısı rengi tanımlayan dalga boyudur.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):15 nm (Tip). Bu spektral saflığı gösterir; daha dar bir genişlik daha monokromatik bir renk anlamına gelir.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d):592 nm (Tip). Bu, insan gözü tarafından algılanan ve bu LED tipinin tepe dalga boyuyla yakından eşleşen dalga boyudur.
• Segment Başına İleri Gerilim (V_F):2.05V (Min), 2.6V (Tip). Test Koşulu: I_F=20mA. Tasarımcılar, sürücü devresinin bu gerilimi sağlayabildiğinden emin olmalıdır.
• Ters Akım (I_R):100 μA (Maks). Test Koşulu: V_R=5V. Bu, LED ters öngerilimli olduğunda oluşan sızıntı akımıdır.
• Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı (I_V-m):2:1 (Maks). Test Koşulu: I_F=2mA. Bu parametre, ekran genelinde düzgünlüğü sağlar; en sönük segmentin parlaklığı, en parlak segmentin parlaklığının en az yarısı kadar olacaktır.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, dalga boyu veya akı için çok seviyeli bir sınıflandırma sistemini açıkça detaylandırmaz. Ancak, belirtilen parametreler kontrollü bir üretim sürecini ima eder. Baskın Dalga Boyu (592 nm Tip) ve Işık Şiddeti (2100-3600 μcd) için sıkı aralıklar, parçaların bu minimum ve tipik özellikleri karşılamak üzere seçildiğini gösterir. Tasarımcılar, tüm birimlerde ekran görünürlüğünü ve uygun akım regülasyonunu sağlamak için en kötü durum devre tasarımı için minimum değerleri (I_Vmin 2100 μcd, V_Fmaks 2.6V) göz önünde bulundurmalıdır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası tipik karakteristik eğrilere atıfta bulunur. Metinde sağlanmamış olsa da, standart LED eğrileri çıkarılabilir ve tasarım için kritiktir.

4.1 İleri Akım - İleri Gerilim (I-V Eğrisi)

I-V ilişkisi doğrusal değildir. 20mA'deki tipik V_Fdeğeri 2.6V, temel tasarım noktasıdır. Eğri, LED'in bant aralığı gerilimi (~2V AlInGaP için) civarında keskin bir açılma gösterir, ardından akım gerilimle üstel olarak artar. Bu nedenle, termal kaçakmayı önlemek ve tutarlı parlaklık sağlamak için LED'leri sabit gerilim kaynağı yerine sabit akım kaynağı ile sürmek şiddetle tavsiye edilir.

4.2 Işık Şiddeti - İleri Akım

Işık şiddeti, normal çalışma aralığında (örneğin, derecelendirilmiş ortalama akıma kadar) ileri akımla yaklaşık olarak orantılıdır. Ancak, çok yüksek akımlarda ısınma nedeniyle verim düşebilir. 32mA darbe çalışmasında belirtilen şiddet, çoklamalı ekranlar için optimize edilmiştir.

4.3 Sıcaklık Bağımlılığı

LED karakteristikleri sıcaklığa duyarlıdır. İleri gerilim (V_F), tipik olarak bağlantı sıcaklığı arttıkça azalır (negatif sıcaklık katsayısı). Işık şiddeti de sıcaklık arttıkça azalır. Akım düşürme özelliği (0.17 mA/°C), bu etkilere karşı doğrudan bir tasarım önlemidir ve aşırı ısınmayı ve erken parlaklık düşüşünü önler.

4.4 Spektral Dağılım

Yayılım spektrumu, tipik yarı genişliği 15 nm olan 595 nm (kehribar sarısı) civarında merkezlenmiştir. Bu, AlInGaP gibi doğrudan bant aralıklı III-V yarı iletkenlerinin karakteristiği olan, iyi renk doygunluğu sağlayan nispeten dar bir banttır.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Fiziksel Boyutlar

Paket çizimi, ekran modülünün genel fiziksel boyutunu gösterir. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsindendir ve standart tolerans ±0.25 mm'dir. Bu bilgi, PCB (Baskılı Devre Kartı) ayak izi tasarımı ve muhafaza uyumu için hayati öneme sahiptir.

5.2 Pin Konfigürasyonu ve Dahili Devre

LTP-2157AKY, 14 pinli bir konfigürasyona sahiptir. Dahili devre şeması, 5x7 matris için ortak katot düzenini gösterir. Sütunlar (dikey hatlar) katotlardır ve satırlar (yatay hatlar) anotlardır. Belirli notlar dahili bağlantıları gösterir: Pin 4 ve Pin 11 bağlıdır (her ikisi de Sütun 3 için Katot), Pin 5 ve Pin 12 bağlıdır (her ikisi de Satır 4 için Anot). Bu dahili bağlantı muhtemelen dahili bağlama teli düzenini basitleştirir. Doğru ekran çalışması için pinout tablosu kesinlikle takip edilmelidir.

5.3 Polarite Tanımlama

Cihaz ortak katot konfigürasyonu kullanır. Katot pinleri sütunlar (1-5) içindir ve anot pinleri satırlar (1-7) içindir. İleri öngerilim uygulamak, istenen satır pinini pozitif bir gerilime (akım sınırlayıcı bir direnç veya sürücü üzerinden) ve istenen sütun pinini toprağa (veya bir alçak taraf sürücü çekicisine) bağlamayı gerektirir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Mutlak maksimum değer, lehimleme profilini belirtir: oturma düzleminin 1.6mm (1/16 inç) altından ölçülen maksimum 260°C sıcaklık, maksimum 3 saniye süreyle. Bu, standart kurşunsuz reflow lehimleme işlemleriyle uyumludur. Taşıma sırasında pinler üzerinde mekanik stres oluşturmaktan kaçınılmalıdır. Depolama için, nem emilimini (reflow sırasında "patlamış mısır" etkisine neden olabilir) ve elektrostatik deşarj hasarını önlemek amacıyla kuru, antistatik bir ortamda -35°C ila +85°C belirtilen aralık önerilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

Parça numarası LTP-2157AKY'dir. Sağlanan içerikte özel paketleme detayları (makara, tepsı, tüp) listelenmemiş olsa da, bu tür ekranlar tipik olarak pinleri ve ekran ön yüzünü korumak için antistatik tüpler veya tepsilerde tedarik edilir. "Spec No.: DS-30-99-106" ve "BNS-OD-FC001/A4" dahili doküman kontrol numaralarıdır.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

LTP-2157AKY harici bir sürücü devresi gerektirir. Yaygın bir tasarım, çoklama yazılımına sahip bir mikrodenetleyici kullanır. Mikrodenetleyicinin I/O portları, genellikle gerekli akımı doğrudan sağlamak/çekmek için yetersiz olduğundan, satır sürücü transistörlerine (örneğin, anotlara akım sağlamak için PNP veya P-kanal MOSFET'ler) ve sütun sürücü transistörlerine veya özel çekici sürücülere (örneğin, katotlardan akım çekmek için NPN, N-kanal MOSFET'ler veya ULN2003 gibi LED sürücü IC'leri) bağlanır. Çoklama rutini, her bir satırı (1-7) hızlı bir şekilde döngüye alır ve istenen karakteri oluşturmak için o satır için uygun sütun katotlarını açar. Test koşulunda bahsedilen 1/16 görev döngüsü, tipik bir çoklama oranıdır. Kesin zamanlama sürücü tasarımına bağlıdır.

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:Her LED segmenti için gereklidir. Dirençler veya sabit akım sürücüler kullanın. Direnç değerini besleme gerilimi (V_CC), LED ileri gerilimi (V_F) ve istenen ileri akım (I_F) temelinde hesaplayın. Çoklamalı çalışma için tepe akımı (I_p) kullanın. Örnek: V_CC=5V, V_F=2.6V, I_p=32mA için, R = (5V - 2.6V) / 0.032A ≈ 75 Ohm.
• Çoklama Frekansı:Görünür titremeyi önlemek için yeterince yüksek olmalıdır (tipik olarak >60 Hz kare hızı). Görüntünün kalıcılığı, hızlı döngü yapan satırları sabit bir görüntüde birleştirecektir.
• Isı Dağılımı:Yüksek ortam sıcaklıklarında akım düşürme eğrisine uyun. Kapalı alanlarda kullanılıyorsa yeterli havalandırma sağlayın.
• Görüş Açısı:Belirtilmemiş olsa da, standart LED matrisler geniş bir görüş açısına sahiptir. Gri ön yüz/beyaz nokta tasarımı, önden görüntüleme için kontrastı optimize eder.

9. Teknik Karşılaştırma

LTP-2157AKY, piyasaya sürüldüğü zaman (2002) mevcut diğer çağdaş ekran teknolojilerine kıyasla belirgin avantajlar sunuyordu:

• Akkor veya Vakum Floresan Ekranlara (VFD) Karşı:LED ekran çok daha güç verimlidir, daha az ısı üretir, daha hızlı tepki süresi sunar ve önemli ölçüde daha uzun ömre sahiptir. Ayrıca kırılgan filament veya cam zarf içermediğinden mekanik olarak daha sağlamdır.
• Erken Dönem LCD'lere Karşı:LED ekran kendinden aydınlatmalıdır, arka ışık olmadan düşük ışık veya doğrudan güneş ışığı koşullarında çok daha yüksek parlaklık ve daha iyi görünürlük sağlar. Ayrıca daha geniş bir çalışma sıcaklığı aralığına sahiptir ve soğuk ortamlarda yavaş tepki sorunları yoktur.
• Diğer LED Renklerine (ör. GaAsP Kırmızı) Karşı:Bu kehribar sarısı LED'de kullanılan AlInGaP teknolojisi, eski GaAsP kırmızı LED'lere göre daha yüksek ışık verimliliği (birim elektrik gücü başına daha fazla ışık çıkışı) ve daha iyi uzun vadeli stabilite sağlar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S1: Bu ekranı anotlara sabit 5V besleme ile sürebilir miyim?

C1: Hayır. LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Seri bir akım sınırlayıcı direnç olmadan sabit bir gerilim uygulamak, aşırı akıma neden olarak LED'i potansiyel olarak tahrip edebilir. Her zaman bir akım sınırlama mekanizması kullanın.

S2: Neden Sütun 3 ve Satır 4 için iki pin var?

C2: Pin 4 ve Pin 11 dahili olarak Katot Sütun 3'e bağlıdır ve Pin 5 ve Pin 12 dahili olarak Anot Satır 4'e bağlıdır. Bu muhtemelen dahili tel bağlama düzeni verimliliği için veya PCB üzerinde yönlendirme kolaylığı için alternatif bağlantı noktaları sağlamak amacıyla yapılmıştır. Elektriksel olarak aynı düğümdürler.

S3: Işık şiddeti test koşulundaki "1/16 Görev" ne anlama geliyor?

C3: LED'in 1/16 (%6.25) görev döngüsü ile darbe verildiği anlamına gelir. Tepe akımı (I_p=32mA), çoklamalı bir sistemde aynı parlaklık algısı için olan ortalama DC akımdan daha yüksektir. Ortalama akım I_p* görev döngüsü = 32mA * 0.0625 = 2mA'dır. Bu darbe çalışması, çoklamalı ekranların test edilmesi için standarttır.

S4: "A" harfi gibi bir karakteri nasıl görüntülerim?

C4: Her karakter için hangi noktaların (satır, sütun kesişimleri) aydınlatılacağını tanımlayan bir font haritası veya arama tablosuna ihtiyacınız vardır. 5x7 matris için bu, tipik olarak karakter başına 5 baytlık bir dizidir; burada bir bayttaki her bit, bir sütundaki bir satır elemanını temsil eder. Mikrodenetleyici yazılımınız, çoklama taraması sırasında bu haritayı kullanır.

11. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Üç adet LTP-2157AKY ekran kullanarak 3 haneli bir dijital termometre tasarlamayı düşünün. Sistem bir sıcaklık sensörü, bir mikrodenetleyici (örneğin, 8-bit MCU) ve sürücü devresi gerektirecektir. Mikrodenetleyici sensörü okur, değeri BCD'ye veya özel bir font haritasına dönüştürür ve ekranları sürer. Pin sayısı nedeniyle (doğrudan sürülürse 3 ekran * 14 pin = 42 pin), bir çoklama şeması zorunludur. Tasarım şunları içerir: 1) Üç ekranın tüm karşılık gelen satır pinlerini (anotlar) birbirine bağlamak (7 ortak anot hattı oluşturmak). 2) Her ekranın sütun pinlerini (katotlar) ayrı ayrı bağlamak (3 ekran * 5 sütun = 15 katot hattı oluşturmak). 3) Mikrodenetleyiciyi 7+15=22 I/O hattı (veya harici kaydırma yazmaçları veya port genişleticiler ile daha az) kullanarak ortak satırları taramak ve her bir rakam için uygun sütunları yüksek frekansta sırayla etkinleştirmek. Akım sınırlayıcı dirençler ya ortak anot hatlarına ya da bireysel katot hatlarına yerleştirilir.

12. Çalışma Prensibi

LTP-2157AKY, bir yarı iletken P-N bağlantısının elektrolüminesans prensibine dayanır. İleri öngerilim uygulandığında, N-tipi AlInGaP katmanından gelen elektronlar, aktif bölgedeki P-tipi katmandan gelen deliklerle yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme olayı, enerjiyi foton (ışık) formunda serbest bırakır. 595 nm (kehribar sarısı) özel dalga boyu, kristal büyütme işlemi sırasında tasarlanan AlInGaP yarı iletken malzemesinin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Opak GaAs substratı, ışığı yukarı yansıtarak, çipin üst yüzeyinden genel ışık çıkarma verimliliğini artırmaya yardımcı olur.

13. Teknoloji Trendleri

Bu veri sayfasının yayınlanmasından (2002) bu yana, LED ekran teknolojisi önemli ölçüde ilerlemiştir. 5x7 nokta matris formatı basit ekranlar için temel bir çözüm olmaya devam ederken, altta yatan teknoloji gelişmiştir. AlInGaP LED'ler verimlilik ve ömür açısından iyileştirmeler görmüştür. Ayrıca, daha yeni ekran seçenekleri yaygınlaşmıştır: 1)Daha Yüksek Yoğunluklu Matrisler:8x8, 16x16 ve daha büyük grafik matrisler artık yaygın ve ucuzdur. 2)Yüzey Montaj Cihazı (SMD) LED'ler:Modern tasarımlar genellikle bir matris oluşturmak için PCB üzerine yerleştirilmiş bireysel SMD LED'ler kullanır, bu da daha fazla tasarım esnekliği sunar. 3)Organik LED (OLED) Ekranlar:Yüksek kontrast, geniş görüş açıları ve esnek form faktörleri sağlar, ancak farklı ömür ve çevresel kısıtlamalara sahip olabilirler. 4)Entegre Kontrollü Ekranlar:Modern modüller genellikle, arayüz gereksinimlerini sadece birkaç veri ve kontrol hattına indirgeyen dahili bir kontrolcü (karakter LCD'ler için HD44780 veya özel LED matris sürücüleri gibi) içerir. Ancak, LTP-2157AKY için detaylandırıldığı gibi, çoklamalı bir LED dizisini sürmenin temel tasarım prensipleri, birçok modern ayrık LED matris projesi için doğrudan uygulanabilir durumdadır.