LTP-1557AKD LED点阵显示屏规格书 - 1.2英寸（30.42毫米）字高 - 超红（650纳米） - 每点40毫瓦 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTP-1557AKD是一款采用5x7点阵排列的AlInGaP（铝铟镓磷）超红光发光二极管（LED）构建的单位数码字符显示模块。这种配置是显示ASCII和EBCDIC字符集的标准方式，适用于需要清晰单字符读数的应用。该器件采用灰色面板配白色光点设计，增强了对比度，提高了可读性。其核心设计原理基于共阴极列和共阳极行的矩阵架构，允许通过复用技术，用较少的I/O引脚数量高效地控制单个LED。

1.1 核心优势与目标市场

该显示屏的主要优势包括固态可靠性高、单平面设计带来的宽视角以及低功耗要求。1.2英寸（30.42毫米）的字符高度提供了良好的可视性。器件按发光强度分档，允许进行亮度分选。该器件可水平堆叠，从而能够创建多字符显示屏。其主要目标市场包括工业控制面板、仪器仪表、测试设备、销售点终端以及其他需要简单、可靠、低功耗字符显示的嵌入式系统。

2. 深入技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的极限条件，并非持续工作条件。

• 每点平均功耗：40毫瓦。这限制了每个独立LED芯片上的持续热负载。
• 每点峰值正向电流：90毫安。此电流仅在占空比为1/10、脉冲宽度为0.1毫秒的脉冲条件下允许，用于在复用方案中实现更高的瞬时亮度。
• 每点平均正向电流：在25°C时的基本额定值为15毫安。当环境温度超过25°C时，此额定值以0.2毫安/°C的速率线性降额，这是热管理的关键考虑因素。
• 每点反向电压：5伏。超过此值可能击穿LED的PN结。
• 工作与存储温度范围：-35°C 至 +85°C。
• 焊接温度：最高260°C，持续时间不超过3秒，测量点为封装安装平面下方1.6毫米（1/16英寸）处。

2.2 电气与光学特性

这些参数在环境温度为25°C时测量，定义了器件的典型性能。

• 平均发光强度（I_V）：范围从800微坎德拉（最小值）到2600微坎德拉（典型值）。在I_p=32毫安、占空比1/16的脉冲条件下测量。宽范围表明了发光强度分档（分选）的影响。
• 峰值发射波长（λ_p）：650纳米（典型值）。这定义了发射光的主色为超红色。
• 光谱线半宽（Δλ）：20纳米（典型值）。这表示发射红光的谱纯度或带宽。
• 主波长（λ_d）：639纳米（典型值）。这是人眼感知的波长，与峰值波长略有不同。
• 任意点的正向电压（V_F）：
  • 在I_F=20毫安时为2.1伏至2.6伏（典型范围）。
  • 在I_F=80毫安（脉冲）时为2.3伏至2.8伏（典型范围）。显示了LED的正温度系数和动态电阻。
• 任意点的反向电流（I_R）：在V_R=5伏时最大为100微安。
• 发光强度匹配比（I_V-m）：最大2:1。此参数规定了在相同驱动条件下，阵列中最亮与最暗LED之间允许的最大亮度比值，确保外观均匀。

测量说明：发光强度使用传感器和滤光片组合进行测量，该组合近似于CIE明视觉响应曲线，确保测量值与人眼视觉感知相关。

3. 分档系统说明

规格书明确指出该器件“按发光强度分档”。这是一个关键的分档参数。

• 发光强度分档：典型的I_V范围在800-2600微坎德拉之间，这表明存在多个强度档位。设计人员必须根据应用亮度要求选择合适的档位，并在使用多个显示屏时确保一致性。
• 波长一致性：虽然未明确按波长分档，但λ_p（650纳米）和λ_d（639纳米）的典型规格范围很窄，表明制造控制良好，从而保证了不同器件间红色的一致性。
• 正向电压：指定的V_F范围（例如2.1-2.6伏）意味着存在一定的分布。对于使用大量显示屏或对电源要求严格的设计，可能需要咨询制造商是否有电压分档选项。

4. 性能曲线分析

规格书引用了“典型电气/光学特性曲线”。虽然文本中未提供具体图表，但此类器件的标准曲线通常包括：

• 正向电流与正向电压关系曲线（I-V曲线）：显示了指数关系，对于设计限流电路至关重要。该曲线会随温度变化而移动。
• 相对发光强度与正向电流关系曲线：表明在正常工作范围内，光输出与电流基本呈线性关系，在极高电流下才会出现效率下降。
• 相对发光强度与环境温度关系曲线：显示了随着结温升高，光输出会下降，突出了热管理的重要性，尤其是在以较高平均电流驱动时。
• 光谱分布图：相对强度与波长的关系图，以650纳米为中心，半宽约20纳米，确认了超红色。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件具有图纸中提供的特定物理尺寸（文本中提及但未详述）。所有尺寸均以毫米为单位，除非另有说明，标准公差为±0.25毫米。这包括总高度、宽度、深度、引脚间距以及灰色面板内点阵的位置。

5.2 引脚连接与内部电路

该器件采用14引脚配置。内部电路图显示了一个标准的5x7矩阵，其中：
- 列（1-5）为共阴极组。
- 行（1-7）为共阳极组。
要点亮特定点（例如，第3行，第2列），必须将相应的行阳极驱动至高电平（带限流），同时将相应的列阴极拉至低电平。引脚定义表对于正确的PCB布局和驱动电路设计至关重要。

6. 焊接与组装指南

关键的组装规范是焊接温度曲线。

• 回流焊接：封装本体（安装平面下方1.6毫米处）允许的最高温度为260°C，且此峰值温度持续时间不得超过3秒。必须严格控制标准的无铅（SnAgCu）回流温度曲线，以确保在此限制内，防止损坏LED芯片、内部键合线或塑料封装。
• 手工焊接：如有必要，应使用温控烙铁快速操作，将热量施加到PCB焊盘上，而不是长时间直接加热元件引脚。
• 清洗：仅使用与LED封装材料兼容的清洗剂。
• 存储条件：在规定的-35°C至+85°C温度范围内，储存在干燥、防静电的环境中，以防止吸湿和静电放电损坏。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

• 工业读数显示：机械设备上的状态指示灯、错误代码或单值显示。
• 测试与测量设备：显示单位（伏、安、赫兹）、通道号或简单代码。
• 消费电子产品：时钟显示、电器状态指示灯（尽管现今较少见）。
• 原型制作与教学：非常适合学习微控制器接口和复用技术。

7.2 设计注意事项

• 驱动电路：需要一个能够复用12条线（5列+7行）的微控制器或专用驱动IC。使用晶体管或集成灌电流/拉电流驱动器来处理所需电流。
• 限流：对每一行或每一列都至关重要。根据所需的平均电流（例如，每点10-15毫安）、电源电压和LED正向电压计算电阻值。注意在复用帧中，电流由多个LED共享。
• 刷新率：复用扫描速率必须足够高（通常>100赫兹）以避免可见闪烁。规格书中提到的1/16占空比意味着适合采用16步复用方案。
• 热管理：当在接近最大平均电流或高环境温度下工作时，确保充分通风。I_F的0.2毫安/°C降额对于可靠性至关重要。
• 视角：宽视角是有利的，但需考虑相对于用户的安装方向。

8. 技术对比与差异化

与较旧的GaAsP或GaP红色LED点阵相比，LTP-1557AKD中采用的AlInGaP技术提供了显著更高的发光效率，从而在相同电流下实现更亮的显示，或在相同亮度下功耗更低。超红色（650纳米）波长比标准红色更鲜艳、更分明。与现代图形OLED或LCD相比，该器件更简单、更坚固、成本更低，工作温度范围更宽，但仅限于预定义的5x7字符。其优势在于那些对字符显示要求极高可靠性、简单性和低成本的应用领域。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

• 问：我可以用恒定的直流电流驱动每个点吗？
  答：技术上可以，但这需要35个独立的驱动器，效率低下。复用是标准且推荐的方法，利用了X-Y选择架构。
• 问：为什么峰值电流（90毫安）比平均电流（15毫安）高那么多？
  答：在复用中，每个LED只在部分时间（占空比）内通电。为了达到相当于15毫安直流电的感知平均亮度，在其有效时间段内使用了更高的脉冲电流。90毫安的额定值确保了LED能够承受这些短暂的脉冲。
• 问：“发光强度匹配比为2:1”对我的设计意味着什么？
  答：这意味着在相同的驱动条件下，阵列中最暗的点可能只有最亮点的一半亮度。为了获得外观均匀的字符，您可能需要选择分档更严格的器件，或者如果您的驱动器允许单独控制每个点，则实施软件亮度补偿。
• 问：如何将这个14引脚的器件连接到I/O引脚较少的微控制器？
  答：您必须使用外部移位寄存器（如74HC595）、I/O扩展器或支持复用的专用LED驱动IC。要完全控制5x7矩阵，所需控制线的数量不能少于12条。

10. 实际设计案例分析

场景：为环境温度最高可达70°C的工业烤箱控制器设计一个单位数温度读数显示。

• 亮度：从较高端选择发光强度档位（例如，2000+微坎德拉），以确保在可能明亮的环境中可见。
• 驱动电流：确定降额后的平均电流。在Ta=70°C时，降额为（70-25）°C * 0.2毫安/°C = 9毫安。因此，每点最大安全连续平均电流为15毫安 - 9毫安 = 6毫安。设计必须使用1/16占空比内的脉冲电流，以达到所需的亮度，同时将平均电流保持在每点6毫安或以下。
• 电路：使用微控制器生成复用信号。采用低边N沟道MOSFET来灌入列电流，采用高边P沟道MOSFET或驱动IC来提供行电流。根据电源电压（例如5伏）、脉冲电流下的LED V_F以及产生有效平均亮度所需的脉冲电流值来计算限流电阻。
• 布局：将显示屏放置在PCB上远离其他发热元件的位置。确保组装过程中的回流焊接温度曲线严格遵守260°C持续3秒的限制。

11. 工作原理

该器件基于半导体PN结中的电致发光原理工作。当对单个LED单元（阳极行高电平，阴极列低电平）施加超过二极管开启电压（约2.1伏）的正向偏置电压时，电子和空穴在AlInGaP有源区复合，以波长集中在650纳米（红光）的光子形式释放能量。5x7矩阵排列和共阳极/共阴极架构允许通过选择相应的行线和列线来单独寻址35个点中的任何一个，从而通过复用形成字符。

12. 技术趋势

虽然像LTP-1557AKD这样的分立LED点阵显示屏在特定的坚固耐用和成本敏感的应用中仍然具有价值，但更广泛的趋势是向集成化和先进技术发展。对于更复杂的显示，带有内置控制器的集成字符LCD和OLED模块已成为标准。对于仍需要LED的应用，表面贴装器件（SMD）LED阵列以及高密度、多色、可寻址的RGB LED矩阵（例如使用WS2812B型LED）因其灵活性和易用性而日益流行。然而，传统通孔点阵LED的简单性、高可靠性、宽温度范围以及鲜明、明亮的单色输出，确保了它们在工业、汽车和恶劣环境应用中的持续使用，在这些应用中，新技术可能无法满足所有要求。