LTP-2157AKD LED Nokta Matris Ekran Veri Sayfası - 2.0 İnç Yükseklik - 5x7 Dizilim - Hiper Kırmızı (650nm) - 40mW/Nokta - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürüne Genel Bakış

LTP-2157AKD, net, parlak ve güvenilir görsel çıktı gerektiren uygulamalar için tasarlanmış, katı halli bir alfanümerik karakter görüntüleme modülüdür. Temel işlevi, ayrı ayrı adreslenebilen ışık yayan diyotların (LED'ler) bir ızgarasını kullanarak karakter ve semboller görüntülemektir. Başlıca uygulama alanları, endüstriyel kontrol panelleri, ölçüm cihazları, satış noktası terminalleri, tıbbi ekipman ekranları ve basit, tek renkli bir karakter okumasının yeterli olduğu çeşitli tüketici elektroniği ürünlerini içerir.

Temel çalışma prensibi, 5x7 nokta matris konfigürasyonuna dayanır. Bu, her karakterin 5 sütun ve 7 satırdan oluşan LED piksel ızgarası içinde belirli bir desenin aydınlatılmasıyla oluşturulduğu anlamına gelir. Her istenen piksele karşılık gelen anot (satır) ve katot (sütun) hatlarına ileri yönlü voltaj uygulanarak, harf ve rakam gibi tanınabilir şekiller oluşturmak için belirli noktalar açılır. Cihaz, satırların yüksek frekansta sırayla etkinleştirildiği çoklama (multiplexing) sürücü şemasını kullanır. Bu, gerekli sürücü pin sayısını ve güç tüketimini en aza indirirken, kararlı, tamamen aydınlatılmış bir karakter algısı yaratır.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Yorum

2.1 Fotometrik ve Optik Özellikler

Optik performans, ortam sıcaklığının (Ta) 25°C olduğu standart test koşullarında tanımlanır. Anahtar parametre olan Ortalama Işık Şiddeti (Iv), 1/16 görev döngüsünde 32mA tepe akımı (Ip) ile sürüldüğünde tipik olarak 3500 mikrokandela (µcd) değerine sahiptir. Bu, iyi aydınlatılmış ortamlar için uygun yüksek parlaklık çıktısını gösterir. Belirtilen minimum değer 1650 µcd'dir ve bu, ürün için alt performans sınırını tanımlar.

Renk özellikleri, AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfür) yarı iletken malzemesi tarafından belirlenir. Tepe Emisyon Dalga Boyu (λp) tipik olarak 650 nanometredir (nm) ve görünür spektrumun hiper kırmızı bölgesine yerleştirir. Baskın Dalga Boyu (λd) 639 nm olarak belirtilmiştir. Tepe ve baskın dalga boyu arasındaki fark ve 20 nm'lik Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ), spektral saflığı ve yayılan kırmızının özel tonunu tanımlar. 2:1 (maks) Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı belirtilmiştir; bu, bir karakterdeki en sönük parçanın parlaklığının, aynı sürüş koşullarında en parlak parçanın parlaklığının yarısından az olmaması gerektiği anlamına gelir ve bu da düzgün bir görünüm sağlar.

2.2 Elektriksel ve Termal Özellikler

Mutlak Maksimum Değerler, kalıcı hasarın meydana gelebileceği operasyonel limitleri tanımlar. Nokta Başına Ortalama Güç Dağılımı 40 miliwatt (mW) olarak derecelendirilmiştir. Nokta Başına Tepe İleri Akım, darbe işlemi için 90mA'ya ulaşabilirken, Nokta Başına Ortalama İleri Akım, 25°C'de 15mA temel derecelendirmesine sahiptir ve sıcaklık arttıkça 0.2 mA/°C oranında doğrusal olarak düşer. Bu düşürme, termal yönetim ve uzun vadeli güvenilirlik için kritiktir. Nokta Başına Maksimum Ters Voltaj 5V'dur.

Tipik çalışma koşullarında (İleri Akım IF=20mA), Segment Başına İleri Voltaj (VF) 2.1V (min) ile 2.6V (max) arasında değişir. Bu parametre, sürücüdeki akım sınırlayıcı devreyi tasarlamak için esastır. Ters Akım (IR), maksimum 5V ters voltajda tipik olarak 2.3 ila 2.8 mikroamper (µA) arasındadır ve bu da iyi diyot özelliklerini gösterir.

Cihaz, -35°C ila +85°C arasında bir Çalışma Sıcaklığı Aralığı için derecelendirilmiştir ve aynı Depolama Sıcaklığı Aralığına sahiptir. Bu geniş aralık, onu zorlu ortamlar için uygun kılar. Maksimum lehimleme sıcaklığı, oturma düzleminin 1.6mm (1/16 inç) altında ölçüldüğünde, maksimum 3 saniye süreyle 260°C olarak belirtilmiştir; bu da PCB montaj süreçleri için net kılavuzlar sağlar.

3. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

Ekranın belirtilen matris yüksekliği 2.0 inçtir (50.8 mm). Paket boyutları, tüm ölçümleri milimetre cinsinden olan detaylı bir çizimde sağlanmıştır. Üretim toleransları, çizimde aksi belirtilmedikçe genellikle ±0.25 mm'dir (0.01 inç). Fiziksel paket, LED'ler kapalıyken kontrastı artıran ve açıkken ışığı yayan beyaz nokta rengine sahip gri bir yüze sahiptir.

Pin bağlantı şeması, doğru arayüzleme için çok önemlidir. Cihaz 14 pin konfigürasyonuna sahiptir. Dahili devre, sütunlar için standart ortak katot düzenidir ve 7 satırın anotları ayrı pinlere çıkarılmıştır. Dahili bağlantılara dikkat etmek önemlidir: Pin 4 ve Pin 11 dahili olarak bağlıdır (her ikisi de Sütun 3 için Katottur) ve Pin 5 ve Pin 12 dahili olarak bağlıdır (her ikisi de Satır 4 için Anottur). Bu bağlantılar, dahili bağlantıyı basitleştirmek için yapılmıştır ve harici sürücü mantığını etkilemez.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası tipik elektriksel ve optik karakteristik eğrilerine atıfta bulunur. Belirli grafikler sağlanan metinde detaylandırılmamış olsa da, bu tür cihazlar için standart eğriler genellikle şunları içerir:

• İleri Akım - İleri Voltaj (I-V Eğrisi):Bu grafik, üstel ilişkiyi gösterir ve belirli bir sürücü akımı için gerekli besleme voltajını belirlemek için çok önemlidir.
• Işık Şiddeti - İleri Akım:Bu eğri, ışık çıktısının akımla nasıl arttığını gösterir; tipik olarak, çok yüksek akımlarda verim düşmeden önce çalışma aralığında neredeyse doğrusal bir ilişki vardır.
• Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı:Bu, LED çıktısının jonksiyon sıcaklığı yükseldikçe azaldığı termal söndürme etkisini gösterir. Bunu anlamak, yüksek ortam sıcaklıkları veya zayıf ısı dağıtımı olan uygulamalar için anahtardır.
• Spektral Dağılım:Göreceli yoğunluğun dalga boyuna karşı çizimi, ışık çıktısının tanımlanmış 20nm yarı genişlikle 650nm tepe noktası etrafında yoğunlaştığını gösterir.

Bu eğriler, tasarımcıların performansı optimize etmesine ve parlaklık, verimlilik, sürücü akımı ve termal yönetim arasındaki dengeleri anlamasına olanak tanır.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Montaj, hasarı önlemek için belirtilen lehimleme profilini takip etmelidir. İzin verilen maksimum lehimleme sıcaklığı 260°C'dir ve bileşen bu sıcaklığa 3 saniyeden fazla maruz bırakılmamalıdır. Bu genellikle, sıcaklığı kademeli olarak artıran, tepe noktasında tutan ve belirtilen limitler içinde soğutan bir profille kontrollü reflow lehimleme işlemi kullanılarak elde edilir. Havya ile el lehimlemesi, ısıyı lokalize etmek ve bu parametreleri aşmamak için son derece dikkat gerektirir.

Depolama için, cihaz düşük nemli bir ortamda -35°C ila +85°C arasındaki belirtilen sıcaklık aralığında tutulmalıdır. Bileşenlerin raf ömrü içinde kullanılması ve hassas yarı iletken jonksiyonları korumak için işleme sırasında standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemlerinin takip edilmesi önerilir.

6. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

6.1 Tipik Uygulama Devreleri

LTP-2157AKD harici bir sürücü devresi gerektirir. Yaygın bir tasarım, yeterli G/Ç pinine sahip bir mikrodenetleyici veya özel bir LED ekran sürücü entegresi (MAX7219 veya benzeri) kullanır. Sürücü çoklamayı uygulamalıdır: 7 satır anot hattının her birini sırayla etkinleştirirken, o belirli satır için sütun katot verisini sağlar. Yenileme hızı, görünür titremeyi önlemek için yeterince yüksek olmalıdır (tipik olarak >100Hz). Her sütun hattı için (veya sürücüye entegre edilmiş) akım sınırlayıcı dirençler, ileri akımı istenen değere (örneğin, tipik parlaklık için 20mA) ayarlamak için zorunludur. Direnç değeri için hesaplama şudur: R = (Vcc - Vf - Vdriver_sat) / If, burada Vcc besleme voltajı, Vf LED ileri voltajı (~2.6V maks), Vdriver_sat sürücünün doyum voltajı ve If istenen ileri akımdır.

6.2 Tasarım Hususları

• Güç Kaynağı:Güç kaynağının gerekli tepe akımını sağlayabildiğinden emin olun. Satır başına potansiyel olarak 5 sütun aydınlatıldığında ve nokta başına 20mA'ya kadar tepe akımı olduğunda, tek bir satır 100mA çekebilir. Besleme bu darbe yükünü kaldırabilmelidir.
• Isı Dağılımı:Bireysel noktalar maksimum 40mW dağıtsa da, birçok noktanın sürekli çalışması önemli ısı üretebilir. Yüksek ortam sıcaklıklarında veya maksimum derecelendirmelerde çalışıyorsanız yeterli havalandırma veya soğutucu sağlayın.
• Görüş Açısı ve Kontrast:Gri yüzey/beyaz nokta tasarımı, kapalı durumda iyi kontrast sunar. Ekranı monte ederken amaçlanan görüş açısını göz önünde bulundurun; LED parlaklığı genellikle eksen üzerinde en yüksektir.
• Yazılım:Mikrodenetleyici yazılımı, bir font haritasını (her karakter için 5x7 desenini tanımlayan bir arama tablosu) ve çoklama rutinini içermelidir.

7. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu ekranın birincil farklılaştırıcısı, AlInGaP Hiper Kırmızı LED teknolojisini kullanmasıdır. Eski GaAsP (Galyum Arsenür Fosfür) kırmızı LED'lerle karşılaştırıldığında, AlInGaP önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği sunar, bu da aynı sürücü akımı için daha büyük parlaklık veya daha düşük güçte eşdeğer parlaklık sağlar. Ayrıca sıcaklık ve zaman içinde daha iyi renk saflığı ve kararlılık sunar.

Basit bir 7 segmentli ekranla karşılaştırıldığında, 5x7 nokta matris çok daha fazla esneklik sunar; tam alfanümerik karakter setini (A-Z, 0-9, semboller) ve hatta basit grafikleri görüntüleyebilir, oysa 7 segmentli ekran esas olarak sayılar ve birkaç harfle sınırlıdır. Ödünleşim, hem donanımda (daha fazla sürücü pini) hem de yazılımda (karakter üretimi) artan karmaşıklıktır.

8. Teknik Parametrelere Dayalı Sık Sorulan Sorular

S: Bu ekranı çoklama olmadan sabit bir DC akımla sürebilir miyim?

C: Teknik olarak evet, ancak bu son derece verimsizdir ve önerilmez. 35 noktanın tamamını 20mA'da aynı anda sürmek 700mA akım çekimi ve önemli ısı üretimi gerektirir. Çoklama, standart ve amaçlanan yöntemdir; güç ve pin sayısını azaltır.

S: Tepe Emisyon Dalga Boyu (650nm) ile Baskın Dalga Boyu (639nm) arasındaki fark nedir?

C: Tepe dalga boyu, spektral çıktıdaki maksimum yoğunluk noktasıdır. Baskın dalga boyu, insan gözüne aynı renkte görünecek olan tek renkli ışığın dalga boyudur. Fark, LED'in tek bir saf dalga boyu değil, bir ışık spektrumu (20nm genişliğinde) yaymasından kaynaklanır.

S: Pin çıkışı, Sütun 3 için iki pin ve Satır 4 için iki pin gösteriyor. Her ikisine de bağlanmam gerekiyor mu?

C: Hayır, bu pinler dahili olarak bağlıdır. Herhangi birine bağlanmak yeterlidir. Bu dahili bağlantı, die bağlantısını basitleştirmek için bir üretim özelliğidir. Her ikisine bağlanmak zarar vermez ancak gereksizdir.

S: Ortalama güç tüketimini nasıl hesaplarım?

C: Çoklanmış bir ekran için ortalama akım kabaca (Tamamen aydınlatılmış bir karakterdeki aydınlatılan nokta sayısı / Toplam nokta sayısı) * Nokta başına akım * Görev Döngüsü'dür. Örneğin, 24 noktası aydınlatılmış, 20mA'de ve 1/7 görev döngüsünde (7 satır) bir karakter için: Ort. Akım ≈ (24/35) * 20mA * (1/7) ≈ karakter başına 2mA. Toplam yük için karakter sayısıyla çarpın.

9. Pratik Uygulama Vaka Çalışması

Senaryo: Endüstriyel bir fırın için basit tek karakterli bir sıcaklık göstergesi tasarlamak.

Gereksinim, 0 ila 199°C arası bir sıcaklığı göstermektir. Bir mikrodenetleyici bir sıcaklık sensörünü okur. Bir LTP-2157AKD ekran kullanılır. Mikrodenetleyicinin sınırlı pini vardır, bu nedenle 5 sütun katodunu sürmek için seri giriş/paralel çıkış kaydırma yazmacı (74HC595 gibi) kullanır ve daha yüksek satır akımını işlemek için transistör anahtarları aracılığıyla satır anotlarını sürmek için kendi 7 G/Ç pinini kullanır.

Yazılım, 0-9 rakamları ve derece sembolü için bir 5x7 font içerir. Çoklama rutini bir zamanlayıcı kesmesi üzerinde çalışır. Ekran, fabrika ortamında birkaç metre uzaktan okunabilen kararlı, parlak kırmızı rakamlar gösterir. Ekranın geniş çalışma sıcaklığı aralığı (-35°C ila +85°C), fırın kontrolcüsünün dış muhafazası ısınsa bile güvenilirliği sağlar. Gri yüzeyin yüksek kontrastı, parlak endüstriyel aydınlatma altında solmayı önler.

10. Teknoloji Prensibi ve Trendler

10.1 Temel Teknoloji Prensibi

Işık üretimi, bir yarı iletken p-n jonksiyonunda elektrolüminesansa dayanır. İleri yönlü bir voltaj uygulandığında, n-tipi AlInGaP katmanından gelen elektronlar, p-tipi katmandan gelen deliklerle yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme olayı, enerjiyi foton (ışık) şeklinde serbest bırakır. AlInGaP malzemesinin spesifik enerji bant aralığı, yayılan fotonların dalga boyunu (rengini) belirler; bu durumda, 650nm civarında kırmızı ışık. Opak GaAs substrat, aşağıya doğru yayılan herhangi bir ışığı emer, daha fazla ışığı cihazın üstünden yansıtarak genel verimliliği artırır. 5x7 dizilim, ortak bir substrat üzerine birden fazla küçük LED çipi veya tek bir desenli die biriktirilip şekillendirilerek, birbirine bağlı anot ve katot hatlarıyla oluşturulur.

10.2 Endüstri Trendleri

LTP-2157AKD gibi ayrık 5x7 nokta matris ekranlar belirli, maliyet duyarlı uygulamalar için geçerliliğini korurken, daha geniş endüstri trendleri entegre çözümlere doğru ilerlemektedir. Bunlar şunları içerir:

- Yüzey Montaj Cihazı (SMD) Dizileri:Daha küçük ayak izi, daha kolay otomatik montaj.

- Entegre Kontrolcü/Sürücü Ekranları:SPI veya I2C üzerinden iletişim kuran dahili kontrolcülü modüller, mikrodenetleyici kaynak yükünü büyük ölçüde azaltır.

- Daha Yüksek Çözünürlük ve Renk:Daha detaylı grafikler için daha ince aralıklı matrisler ve tam renkli RGB ekranlara doğru hareket.

- Alternatif Teknolojiler:Bazı uygulamalarda, OLED (Organik LED) ekranlar genellikle daha yüksek maliyet ve farklı ömür özellikleriyle birlikte üstün kontrast ve görüş açıları sunar.

Bunun gibi ayrık LED matrislerin kalıcı avantajları, aşırı sağlamlıkları, uzun ömürleri, yüksek parlaklıkları, basitlikleri ve tek renkli karakter görüntüleme görevleri için düşük maliyetleridir; bu da endüstriyel ve gömülü sistemlerde kullanımlarının devam etmesini sağlar.