LTP-2157AKY-01 LED Ekran Veri Sayfası - 2.0 inç (50.8mm) Matris Yüksekliği - Kehribar Sarısı - 5x7 Nokta Dizisi - İngilizce Teknik Belge

1. Ürüne Genel Bakış

LTP-2157AKY-01, 2,0 inç (50,8 mm) matris yüksekliğine sahip, 5x7 nokta matrisli alfanümerik bir görüntüleme modülüdür. Sayısal veya sınırlı alfanümerik çıktı gerektiren uygulamalar için net, yüksek kontrastlı karakter temsili sağlamak üzere tasarlanmıştır. Cihaz, yüksek verimlilikleri ve mükemmel parlaklıkları ile bilinen, GaAs substratı üzerinde büyütülmüş gelişmiş AS-AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit) LED çiplerini kullanır. Görüntüleme, çeşitli aydınlatma koşullarında kontrastı ve okunabilirliği artıran, beyaz noktalı siyah bir yüzeye sahiptir. Başlıca uygulama alanları, kompakt, güvenilir ve düşük güç tüketen bir görüntüleme çözümüne ihtiyaç duyulan endüstriyel enstrümantasyon, tüketici elektroniği ve diğer cihazlardır.

1.1 Temel Avantajlar

• High Brightness & Contrast: AlInGaP teknolojisinin siyah yüzey/beyaz nokta tasarımı ile birleşimi, üstün görünürlük sağlar.
• Düşük Güç Gereksinimi: Verimli çalışma için tasarlanmış olup, pil ile çalışan veya enerji tasarrufunun önemli olduğu uygulamalar için uygundur.
• Katı Hal Güvenilirliği: LED'ler, diğer ekran teknolojilerine kıyasla uzun çalışma ömrü, darbeye dayanıklılık ve tutarlı performans sunar.
• Üstün Karakter Görünümü: 5x7 nokta matris formatı, iyi tanımlanmış ve kolayca tanınabilen karakterler sağlar.
• X-Y Seçim Mimarisi: Matris, satır (anot) ve sütun (katot) konfigürasyonunda düzenlenmiştir; bu, daha az sayıda sürücü pini ile verimli çoklama ve kontrol imkanı tanır.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

Bu bölüm, veri sayfasında belirtilen temel elektriksel ve optik parametrelerin ayrıntılı ve nesnel bir analizini sunar. Bu değerleri anlamak, doğru devre tasarımı ve uzun vadeli güvenilirliği sağlamak için kritik öneme sahiptir.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu derecelendirmeler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırların dışında çalıştırılması tavsiye edilmez.

• Nokta Başına Ortalama Güç Dağılımı: 35 mW. Bu limit, termal yönetim için çok önemlidir. Aşılması, aşırı ısınmaya, ışık çıkışının azalmasına ve LED çipinin hızlanmış bozulmasına yol açabilir.
• Nokta Başına Tepe İleri Akımı: 60 mA (1 kHz'de, %25 görev döngüsü). Bu değer, darbe işletimi içindir. Bu koşullar altındaki ortalama akım 15 mA'dır (60 mA * 0.25) ve bu değer yine de ortalama akım değerinin altında olmalıdır.
• Nokta Başına Ortalama İleri Akım: Temel derecelendirme 25°C'de 13 mA'dır. Önemli olarak, sıcaklık artışına bağlı olarak 0.17 mA/°C oranında azalır. Örneğin, 85°C ortam sıcaklığında (Ta), izin verilen maksimum ortalama akım şöyle olacaktır: 13 mA - [0.17 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 13 mA - 10.2 mA = 2.8 mA. Bu güçlü sıcaklıkla azalma oranı, yüksek sıcaklık ortamlarında dikkatli bir termal tasarım ihtiyacını vurgulamaktadır.
• Reverse Voltage per Dot: 5 V. Bundan daha yüksek bir ters öngerilim uygulamak, eklem bozulmasına neden olabilir.
• Operating & Storage Temperature: -35°C ila +85°C. Cihaz, endüstriyel sıcaklık aralıkları için derecelendirilmiştir.
• Lehimleme Koşulu: 260°C'de 3 saniye, havya ucu oturma düzleminin en az 1/16 inç (yaklaşık 1.6 mm) altında olacak şekilde. Bu, aşırı ısının bacaklardan yukarı ilerleyerek dahili LED çiplerine zarar vermesini önler.

2.2 Electrical & Optical Characteristics (Ta = 25°C)

Bunlar, belirtilen test koşulları altındaki tipik performans parametreleridir.

• Nokta Başına Ortalama Işık Şiddeti (I_V): 1650 (Min), 3600 (Typ) µcd. Bir tepe akımında (I_p1/16 görev döngüsü ile 32 mA'lik bir tepe akımı. Gerçek ortalama akım 2 mA'dir. Geniş aralık, parlaklık için potansiyel sınıflandırmayı gösterir.
• Tepe Emisyon Dalga Boyu (λ_p): 595 nm (Tipik). Bu, spektral çıkışın maksimum olduğu dalga boyunu tanımlar ve onu görünür spektrumun kehribar-sarı bölgesine yerleştirir.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d): 592 nm (Tipik). Bu, insan gözü tarafından algılanan, tepe dalga boyuyla yakından eşleşen tek dalga boyudur.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ): 15 nm (Tipik). Bu, spektral saflığı gösterir; daha dar bir genişlik daha doygun, saf bir renk anlamına gelir.
• Segment Başına İleri Gerilim (V_F):
  • I_F = 20 mA.
  • 2.3V (Min), 2.8V (Typ) I_F = 80 mA. Akım artışıyla birlikte gerilimdeki artış, diyodun seri direncinden kaynaklanmaktadır.
• Ters Akım (I_R): 100 µA (Max) V_R = 5V. Düşük ters akım tercih edilir.
• Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı (I_V-m): 2:1 (Maks.). Bu, dizideki en parlak ve en sönük noktalar arasındaki izin verilen maksimum oranı belirtir ve düzgün bir görünüm sağlar.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Sağlanan veri sayfası resmi bir ticari binning yapısını detaylandırmasa da, belirtilen parametre aralıkları doğal varyasyonu ima eder. Tasarımcılar, birimler veya üretim partileri arasındaki aşağıdaki potansiyel farklılıkların farkında olmalıdır:

• Wavelength/Color Bin: Tipik baskın dalga boyu 592 nm'dir. Birimler bu değer etrafında hafifçe değişiklik gösterebilir ve bu da kehribar-sarının kesin tonunu etkiler.
• Işık Şiddeti (Parlaklık) Sınıfı: Işık şiddeti minimum 1650 µcd'dir ve tipik değeri 3600 µcd'dir. Bu geniş dağılım, sıkı parlaklık eşleştirmesi gereken uygulamalar için montaj seviyesinde seçim veya sınıflandırma yapılması gerekebileceğini gösterir.
• İleri Voltaj Sınıfı: İleri voltaj aralığı (20mA'de 2.05V ila 2.6V) değişkenlik gösterir. Bu, tüm segmentlerde tutarlı parlaklık sağlamak ve daha yüksek Vf'li LED'leri aşırı zorlamamak için sabit akım sürücüleri tasarlamada önemlidir._F noktalar.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası tipik karakteristik eğrilere atıfta bulunur. Bu grafikler, sağlanan metinde gösterilmese de, cihazın standart olmayan koşullardaki davranışını anlamak için gereklidir.

4.1 İleri Yön Akımı - İleri Yön Gerilimi (I-V Eğrisi)

Bu eğri, bir diyot için tipik olan üstel ilişkiyi gösterecektir. Belirtilen V_F 20mA ve 80mA'daki noktalar iki veri noktası sağlar. Eğri, belirli bir akım için gerekli sürme voltajını belirlemeye ve güç dağılımının (V_F * I_F) hesaplanmasına yardımcı olur.

4.2 Işık Şiddeti vs. İleri Akım

Bu grafik, ışık çıkışının akımla nasıl arttığını göstermektedir. LED'ler için bu ilişki genellikle bir aralıkta doğrusaldır, ancak çok yüksek akımlarda termal ve verim düşüşü nedeniyle doyuma ulaşır. Tipik akım (32mA tepe, 1/16 görev döngüsü özelliğinden türetilmiştir) yakınında çalışmak, optimum verim ve uzun ömür sağlar.

4.3 Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı Grafiği

LED ışık çıkışı, jonksiyon sıcaklığı arttıkça azalır. Bu özellik, güçlü akım düşürme oranı (0.17 mA/°C) ile birleştiğinde, tutarlı parlaklık ve güvenilirliği korumak için cihazın çalışma sıcaklığını yönetmenin kritik önemini vurgular.

4.4 Spectral Distribution

Bağıl yoğunluğun dalga boyuna karşı çizilen bir grafik, tipik yarı genişliği 15 nm olan yaklaşık 595 nm civarında bir tepe noktası gösterecek ve kehribar-sarı renk noktasını doğrulayacaktır.

5. Mechanical & Package Information

5.1 Paket Boyutları

Görüntü modülünün belirli fiziksel boyutları vardır (orijinal veri sayfasındaki bir diyagramda sağlanmıştır). Aksi belirtilmedikçe, tüm boyutlar milimetre cinsinden olup standart tolerans ±0,25 mm'dir. Tasarımcılar bu boyutları ürün muhafazalarına ve PCB düzenlerine dahil etmelidir.

5.2 Pin Connection & Polarity Identification

Cihaz 14 pinli bir yapılandırmaya sahiptir. Pin çıkışları aşağıdaki gibidir: 1. Anot Satır 5 2. Anot Satır 7 3. Katot Sütun 2 4. Katot Sütun 3 5. Anot Satır 4 6. Katot Sütun 5 7. Anot Satır 6 8. Anot Satır 3 9. Anot Satır 1 10. Katot Sütun 4 11. Katot Sütun 3 (Not: Pin 4 de Katot Sütun 3'tür; bu kaynak metinde muhtemelen bir yazım hatasıdır. Pin 11 büyük olasılıkla Katot Sütun 6 veya başka bir sütundur. Netleştirmek için dahili devre şemasına başvurulmalıdır.) 12. Anot Satır 4 (Pin 5'in tekrarı; muhtemelen bir dokümantasyon hatası) 13. Katot Sütun 1 14. Anot Satır 2

Kritik Not: The provided pin list contains apparent duplicates (Pins 4 & 11 for Column 3, Pins 5 & 12 for Row 4). The İç Devre Şeması Veri sayfasında referans verilen devre şeması, doğru pinden segmente eşleme için yetkili kaynaktır ve tasarımda kullanılmalıdır. Gösterge, \"Katot Sütunu\" ve \"Anot Satırı\" açıklamasına göre ortak katotlu grup konfigürasyonu kullanır.

5.3 İç Devre Şeması

Şematik diyagram, 35 LED'in (5 sütun x 7 satır) elektriksel bağlantısını göstermektedir. Her LED'in anodu bir satır hattına, katodu ise bir sütun hattına bağlanmıştır. Belirli bir noktayı aydınlatmak için, ilgili satır hattının yüksek (anot) ve sütun hattının düşük (katot) seviyede sürülmesi gerekir. Bu matris yapısı, yalnızca 12 hat (5 satır + 7 sütun) ile 35 noktanın kontrol edilmesine olanak tanıyarak verimli bir çoklama sağlar.

6. Soldering & Assembly Guidelines

• Reflow Lehimleme: Belirtilen koşulu takip edin: 260°C'de 3 saniye. Termal şoku önlemek için kontrollü bir ısıl profil kullanın.
• El Lehimleme: Gerekirse, sıcaklık kontrollü bir havya kullanın. Isıyı paket gövdesine değil, pine uygulayın ve ısının ekrana sızmasını önlemek için temas süresini sınırlayın.
• Temizleme: Ekranın malzemeleriyle (muhtemelen epoksi ve plastik) uyumlu uygun çözücüler kullanın. İç bağları hasar görebileceğinden ultrasonik temizlemeden kaçının.
• Depolama Koşulları: Belirtilen sıcaklık aralığında (-35°C ila +85°C) kuru, anti-statik bir ortamda saklayın.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Industrial Panel Meters: Gerilim, akım, sıcaklık, basınç vb. sayısal değerlerin gösterilmesi.
• Test ve Ölçüm Ekipmanları: Multimetreler, osiloskoplar (ayarlar veya temel okumalar için), sinyal jeneratörleri için okuma cihazları.
• Tüketici Cihazları: Zamanlayıcılar, teraziler, ses ekipmanı ekranları.
• Tıbbi Cihazlar: Monitörlerde veya güvenilirliğin kilit önem taşıdığı tanı araçlarında basit sayısal okumalar.
• Perakende Ekipmanları: Fiyat göstergeleri, temel işlem terminalleri.

7.2 Tasarım Hususları

• Sürücü Devresi: Yeterli GPIO pinine sahip bir mikrodenetleyici veya çoklama desteği olan özel bir LED sürücü entegresi gereklidir. Sürücü, anot satırları için akım kaynağı, katot sütunları için ise akım çekme kapasitesine sahip olmalıdır. İleri akımı ayarlamak için her satır veya sütun hattında akım sınırlama dirençleri zorunludur.
• Akım Hesaplaması: Çoklama nedeniyle, LED başına anlık (tepe) akımı, istenen ortalama akımdan daha yüksek olacaktır. N çoklamalı satır için, tepe akımı yaklaşık olarak istenen ortalama akımın N katı olmalıdır. Bu tepe akımının 60 mA mutlak maksimum değerini aşmadığından emin olun.
• Termal Yönetim: Akım düşürme eğrisine uyun. Yüksek ortam sıcaklıklarında, sürücü akımını azaltın veya havalandırmayı iyileştirin. Siyah yüzey daha fazla ortam ısısı emebilir.
• Görüş Açısı: Hedeflenen izleme konumunu göz önünde bulundurun. LED nokta matris ekranlar genellikle sınırlı bir optimal görüş açısına sahiptir.
• ESD Koruması: Kontrol hatlarına, özellikle ekran kullanıcı tarafından erişilebilir durumdaysa, standart ESD koruması uygulayın.

8. Technical Comparison & Differentiation

Kendi dönemindeki diğer ekran teknolojilerine (vakum floresan ekranlar (VFD) veya daha küçük LCD'ler gibi) kıyasla, LTP-2157AKY-01 belirgin avantajlar sunar:

• vs. VFDs: Daha düşük çalışma voltajı, filaman veya yüksek voltaj sürücüsü gerektirmez, daha sağlam, daha uzun ömürlü ve düşük sıcaklık ortamlarında daha iyi performans.
• vs. LCDs: Çok daha yüksek parlaklık ve kontrast, kendi kendine ışık yayma (arka aydınlatmaya gerek yok), daha geniş çalışma sıcaklığı aralığı ve daha hızlı tepki süresi. Karşılığında daha yüksek güç tüketimi ve karmaşık grafikleri görüntüleme yeteneğinin sınırlı olmasıdır.
• Standart GaP veya GaAsP LED'lere Karşı: AlInGaP teknolojisinin kullanımı, önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği ve parlaklık sağlayarak, aydınlık koşullarda daha iyi görünürlük elde edilmesini sağlar.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S1: Bu ekranı nokta başına sabit 20mA ile sürebilir miyim?
C: Tüm noktalar için aynı anda statik modda doğrudan sürülemez, çünkü bu ortalama güç dağılımı limitini aşar (35 mW/nokta * 35 nokta = 1.225W ve 20mA * 2.6V = 52mW/nokta). Çoklama (multiplexing) kullanmalısınız. 1/7 görev döngülü çoklamada (aynı anda bir satırı aydınlatarak), 20mA ortalama akım elde etmek için nokta başına tepe akımı ~140mA olabilir, bu da 60mA'lik tepe akım derecesini aşar. Bu nedenle, hem ortalama hem de tepe limitleri dahilinde kalmak için çoklama şemasını ve tepe akımını dikkatlice tasarlamalısınız.

S2: Listede neden yinelenen pin atamaları var?
C: Sağlanan içerikteki metinsel pin listesi muhtemelen dokümantasyon hataları içermektedir. Kesin referans, orijinal veri sayfasındaki şemadır. İç Devre Şeması PCB tasarımınız için her zaman şemayı kullanın.

Q3: Gerekli akım sınırlayıcı direnci nasıl hesaplarım?
A: Sabit bir voltaj kaynağı (V_CC) için Ohm Kanunu'nu kullanın: R = (V_CC - V_F - V_{CE(doygunluk)}) / I_F. Burada V_F LED'in ileri yönlü voltajıdır (güvenlik için maksimum değer kullanın, örn. 2.8V), V_{CE(doygunluk)} sütun sürücü transistörünün (eğer kullanılıyorsa) doyum voltajıdır ve I_F istenen ileri akımdır. Çoklama tasarımı için, I_F 'dir tepe mevcut.

Q4: Tepe dalga boyu ile baskın dalga boyu arasındaki fark nedir?
C: Tepe dalga boyu (λ_p) spektral emisyonun fiziksel maksimum noktasıdır. Baskın dalga boyu (λ_d) psikofiziksel karşılıktır ve algılanan rengi eşleştirecek tek dalga boyunu temsil eder. Tek renkli LED'ler için genellikle birbirlerine çok yakındırlar.

10. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo: LTP-2157AKY-01 kullanarak, 50°C'ye kadar ortamlarda çalışan 5V mikrodenetleyici sistemiyle sürülen basit bir dijital voltmetre göstergesi tasarlama.

1. Sürücü Seçimi: En az 12 boş GPIO pini olan bir mikrodenetleyici seçin veya satır/sütun sürücülüğü için seriden-paraleye kaydırma yazmacı ve transistör dizileri ile daha küçük bir MCU'yu eşleştirin.
2. Akım Sınırı: Nokta başına maksimum ortalama akımı 50°C'de belirleyin: 13 mA - [0.17 mA/°C * (50-25)] = 13 mA - 4.25 mA = 8.75 mA.
3. Çoklama Şeması: 1:7 satır çoğullama kullanın. Ortalama 8.75 mA elde etmek için, aktif satır süresi boyunca tepe akımı ~61.25 mA (8.75 * 7) olmalıdır. Bu, 60 mA tepe değerinin biraz üzerindedir. Bu nedenle, hedef ortalamayı ~8.5 mA'ye düşürün, bu da 59.5 mA tepe değeri sağlar.
4. Direnç Hesaplama: Bir sütun sürücü V'si varsayılarak_{CE(doygunluk)} 0.2V ve bir V_F(maks) 2.8V. Anodu süren 5V besleme için: R = (5V - 2.8V - 0.2V) / 0.0595 A ≈ 33.6Ω. Standart 33Ω direnç kullanın. Güç değeri: P = I² * R = (0.0595)² * 33 ≈ 0.117W. 1/4W'lık bir direnç yeterlidir.
5. Yazılım: Karakter font haritasına göre her satır için uygun sütun sürücülerini açarak 7 satır arasında döngü yapmak için bir zamanlayıcı kesmesi uygulayın.

11. Çalışma Prensibi

Cihaz, bir yarı iletken p-n ekleminde elektrolüminesans prensibiyle çalışır. Tek bir LED hücresine (anot satırı pozitif, katot sütunu negatif olacak şekilde) diyotun iletime geçme voltajını aşan bir ileri öngerilim voltajı uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif AlInGaP bölgesinde yeniden birleşir ve malzemenin bant aralığı (~592-595 nm, kehribar-sarı) tarafından belirlenen bir dalga boyunda fotonlar şeklinde enerji açığa çıkarır. 5x7 matris, her seferinde bir satırı (anotu) seçici olarak aktifleştirirken, o satırda aydınlatılması gereken noktalar için sütunlarda (katotlar) akım yolu sağlanarak adreslenir. Bu işlem (çoğullama) insan gözünün algılayabileceğinden daha hızlı gerçekleşir ve tüm istenen noktaların sabit bir görüntüsünü oluşturur.

12. Teknoloji Eğilimleri

Bu spesifik ürün olgun AlInGaP-on-GaAs teknolojisini kullanırken, LED ekranların daha geniş alanı önemli ölçüde gelişti. Bu ürün kategorisiyle ilgili güncel eğilimler şunları içerir:

• Miniaturizasyon: Dot matrix ekranlar, çok daha küçük piksel aralıklarında ve paket boyutlarında mevcuttur.
• Tam Renkli RGB Matrisler: Modern ekranlar, genellikle her pikselde kırmızı, yeşil ve mavi LED'leri entegre ederek tam renkli grafikleri mümkün kılar.
• Entegre Sürücüler: Daha yeni modüller genellikle üzerinde sürücü IC ve denetleyiciyi barındırır, seri arayüzler (I2C, SPI) üzerinden iletişim kurarak, doğrudan GPIO çoğullamaya kıyasla ana sistem tasarımını büyük ölçüde basitleştirir.
• Daha Yüksek Verimli Malzemeler: Belirli renkler için AlInGaP'ten InGaN gibi daha verimli malzemelere geçiş ve iç kuantum verimliliği ile ışık çıkarma konusundaki devam eden iyileştirmeler.
• Alternatif Teknolojiler: Alfanümerik ekranlar için, OLED (Organik LED) teknolojisi, tarihsel olarak farklı ömür ve maliyet değerlendirmeleri olsa da, potansiyel olarak daha ince form faktörleri ve daha geniş görüş açıları ile benzer kendinden yayıcı faydalar sunar.

LTP-2157AKY-01, boyut, renk, sadelik ve güvenilirliğin belirli kombinasyonunun tasarım gereksinimlerini karşıladığı uygulamalar için sağlam, kanıtlanmış bir çözümü temsil eder.