LTP-2857JD LED显示屏规格书 - 2.0英寸 (50.8毫米) 高度 - AlInGaP红光 - 5x7点阵 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTP-2857JD是一款基于5x7点阵配置的单位数码字符显示模块。其主要功能是生成可见的字符和符号，适用于需要以紧凑外形呈现清晰、易读信息的应用。其核心技术采用AlInGaP（铝铟镓磷）半导体材料制造发光二极管，该材料以产生高效率红光输出而闻名。

该器件采用灰色面板配白色点阵设计，为点亮的红色LED提供了高对比度的背景，从而增强了可读性。其关键设计特点之一是堆叠性，允许多个单元水平并排放置，形成多字符显示屏且无明显间隙，便于创建单词或更长的数字串。

2. 技术规格详解

2.1 光学特性

光学性能是显示屏功能的核心。该器件使用生长在不透明GaAs衬底上的AlInGaP LED芯片。在特定测试条件下（峰值电流Ip为32mA，占空比1/16），每个点的典型平均发光强度（Iv）范围为1300至3000微坎德拉（µcd）。此测量使用近似于CIE明视觉响应曲线的滤光片，确保该数值与人类视觉感知相关。

颜色特性由特定波长定义。峰值发射波长（λp）通常为656纳米（nm），而主波长（λd）为640纳米，定义了感知到的红色。光谱线半宽（Δλ）为22纳米，表明了发射光带的光谱纯度或窄度。

2.2 电气特性

电气参数定义了显示屏的工作边界和条件。当施加20mA的正向电流（If）时，任何单个LED点的正向电压（Vf）通常在2.1至2.6伏之间。当施加5V的反向电压（Vr）时，反向电流（Ir）规定最大为100微安（µA），这表示关断状态下的漏电流。

电流处理能力至关重要。绝对最大额定值规定每个点的平均功耗为33毫瓦（mW）。每个点的峰值正向电流不得超过90mA。在25°C时，每个点的平均正向电流额定值为13mA，降额系数为0.17 mA/°C，这意味着当环境温度超过25°C时，允许的连续电流会降低，以防止过热并确保使用寿命。

2.3 热与环境额定值

该器件设计用于在各种条件下稳健运行。工作温度范围为-35°C至+85°C，可在寒冷和中等炎热环境中部署。存储温度范围相同。对于组装，焊接温度不得超过260°C，最长持续时间为3秒，此测量点在元件安装平面下方1.6毫米（1/16英寸）处，这是波峰焊或回流焊工艺的标准指南，以防止损坏LED芯片或封装。

3. 分档系统说明

规格书表明器件根据发光强度进行分类。这意味着存在一个分档过程，即根据实测光输出（例如1300-3000 µcd范围）对单元进行筛选。分档确保了同一批次内的一致性，因此当设计师在阵列中使用多个显示屏时，可以预期其亮度水平是可预测的。虽然本文档未明确详述波长或电压的分档，但此类分类在LED制造中很常见，旨在将光学和电气特性紧密匹配的部件归为一组。

4. 性能曲线分析

规格书提到了典型的电气/光学特性曲线，这对于详细设计至关重要。尽管文中未提供具体图表，但此类曲线通常包括：

• 正向电流与正向电压关系曲线（I-V曲线）：显示电流与电压之间的非线性关系，对于设计限流驱动电路至关重要。
• 发光强度与正向电流关系曲线（L-I曲线）：说明光输出如何随电流增加而增加，有助于优化驱动电流以实现所需的亮度和效率。
• 发光强度与环境温度关系曲线：演示当LED结温升高时，光输出如何下降，这对于应用中的热管理至关重要。
• 光谱分布图：显示在不同波长下发射光的相对强度，用以确认主波长和峰值波长。

这些曲线使工程师能够预测非标准条件下的性能，并设计出稳健的系统。

5. 机械与封装信息

该显示屏的点阵高度为2.0英寸（50.80毫米）。封装尺寸图（文中提及但未详述）将显示精确的长度、宽度、厚度和引脚间距。除非另有说明，所有尺寸公差均为±0.25毫米（0.01英寸）。引脚连接详情在表格中提供，将14个引脚映射到5x7点阵的特定阳极列和阴极行。此引脚定义对于设计PCB封装和复用驱动电路至关重要。

6. 内部电路图与驱动方法

内部电路图显示了35个独立LED（5列x7行）的排列方式。每个LED的阳极连接到列线，阴极连接到行线。这种常见的矩阵架构需要复用驱动。显示屏并非持续点亮；相反，控制器快速循环扫描各行（或各列），为每个激活的行阴极激励相应的列阳极。测试条件中提到的1/16占空比是典型的复用比率。必须正确设计扫描速率以避免可见闪烁并确保亮度均匀。

7. 焊接与组装指南

根据绝对最大额定值，必须严格控制焊接工艺。最大允许焊接温度为260°C，引脚处的暴露时间不应超过3秒。这是为了防止LED芯片受到热冲击，热冲击可能导致半导体材料开裂或焊线退化，从而导致过早失效。建议在回流焊过程中使用预热阶段以最小化热应力。组装过程中应始终遵循正确的ESD（静电放电）处理程序，因为LED对静电敏感。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

此显示屏非常适合需要单个高可见度字符或符号的应用。常见用途包括：

• 工业控制面板的状态指示灯（例如，显示工序步骤字母）。
• 测试和测量设备，用于显示单位或通道标识符。
• 需要简单状态码或标识符的消费类电器。
• 作为多字符显示屏的构建模块，通过水平堆叠多个单元实现。

8.2 设计注意事项

使用此显示屏进行设计需要注意以下几个因素：

• 驱动电路：需要能够进行复用的微控制器或专用LED驱动IC。电路必须在有效扫描时间内提供足够的电流（最高可达峰值额定值），并包含限流电阻或恒流源以保护LED。
• 电源：电源电压必须足够高，以克服LED的正向电压加上驱动电路中的任何压降。通常使用5V电压并配合适当的限流措施。
• 热管理：虽然显示屏本身可能不会产生过多热量，但必须遵守降额曲线。在高环境温度下，必须降低平均电流。建议在密闭空间内确保显示屏周围有良好的空气流通。
• 软件/固件：控制器需要包含字符字体映射（兼容ASCII或EBCDIC，如所述）和复用扫描例程。刷新率应足够高（通常>60 Hz）以防止可察觉的闪烁。

9. 技术对比与差异化

根据规格书，此特定显示屏的关键差异化在于其采用AlInGaP技术和2.0英寸高度。与较旧的GaAsP或GaP LED相比，AlInGaP提供了显著更高的发光效率，从而在相同输入电流下实现更亮的输出。2.0英寸的字符高度使其适用于观看距离为数米的应用，比0.5英寸或1英寸等更小的显示屏具有更好的远距离可读性。灰色面板/白色点阵设计相比全黑或全绿封装增强了对比度。其堆叠性是用于多位数设计的实用机械特性。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：发光强度测试条件中的“1/16占空比”是什么意思？

答：这意味着在测量期间，每个单独的LED点仅在总扫描周期时间的1/16内通电。指定的强度是整个周期内的平均值。在实际使用中，您必须设计复用驱动器以实现类似或更高的有效占空比，以达到额定亮度。

问：我可以用恒定的直流电流驱动此显示屏而不使用复用吗？

答：从技术上讲，可以，通过将35个LED中的每一个都通过自己的限流电阻连接到电源。然而，这将需要35个驱动通道，这在元件数量和功率方面效率极低。复用是标准且预期的方法，可大幅减少所需的控制引脚数量并简化设计。

问：引脚连接表似乎有重复项（例如，引脚4和11上的阳极列3）。这是错误吗？

答：这可能不是错误，而是内部矩阵布线的一个特性。这可能表明某些列线或行线被引出到封装上的多个引脚。这可以为PCB布局提供灵活性，允许设计者选择最方便的引脚进行连接。请务必参考内部电路图以验证连接。

问：如何为我的驱动器计算合适的限流电阻？

答：您需要知道您的电源电压（Vs）、LED正向电压（Vf，为安全起见使用最大值2.6V）和所需的正向电流（If，不超过您工作温度下的平均额定值13mA）。电阻值 R = (Vs - Vf) / If。请记住，在复用设置中，有效扫描时间内的峰值电流将高于平均电流。确保峰值电流不超过90mA。

11. 设计使用案例

场景：为工厂工作站构建一个4位生产计数器。

四个LTP-2857JD显示屏水平堆叠在PCB上。使用一个低成本8位微控制器作为控制器。该微控制器有足够的I/O引脚来直接驱动行（7个引脚）和列（每个数字5个引脚，但由于它们堆叠在一起，所有数字的列线连接在一起，总共只需要5个列引脚）。微控制器运行一个例程，该例程：

1. 扫描七条行线，每次激活一条。
2. 对于激活的行，根据要显示的字符（例如数字）设置4个数字中每个数字的5条列线的状态。
3. 以200 Hz的速率重复此扫描，使闪烁不可察觉。
4. 计数值由外部传感器输入递增。

限流电阻与每条列线串联。电源为5V。每个LED点的平均电流保持在10mA以下，以提供低于13mA额定值的安全裕量并确保长期可靠性。

12. 工作原理简介

基本原理是半导体p-n结中的电致发光。当施加超过二极管阈值电压的正向电压时，来自n型区域的电子和来自p型区域的空穴在有源区（AlInGaP层）复合。这种复合以光子（光粒子）的形式释放能量。AlInGaP合金的具体成分决定了带隙能量，进而决定了发射光的波长（颜色）——在本例中为红色。5x7点阵是通过将35个这种微小的p-n结以精确的网格图案放置而成。灰色面板充当漫射器和对比度增强器，而白色点阵则定义了点亮时变得可见的段。

. Technology Trends and Context

像LTP-2857JD这样的显示屏代表了用于基于字符的信息显示的成熟、可靠技术。虽然现代图形OLED或TFT LCD在显示任意图形方面提供了更大的灵活性，但5x7及类似的点阵LED显示屏在特定领域仍保持优势：极端环境下的鲁棒性（宽温度范围）、用于日光下可读性的极高亮度、接口简单以及无需背光的长使用寿命。正如本器件所示，从较旧的LED材料转向AlInGaP是提高效率和亮度的主要趋势。当前趋势可能涉及将驱动电子设备与显示模块更紧密地集成，或探索更高效的材料（如用于不同颜色的InGaN），但基本的复用矩阵架构对于许多工业和仪器仪表应用来说，仍然是一种经过验证且有效的解决方案。