LTP-2157AKA LED点阵显示屏规格书 - 2.0英寸（50.8毫米）字高 - 超级橙色 - 5x7阵列 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTP-2157AKA是一款单平面、5x7点阵LED显示模块，专为字母数字字符显示而设计。其主要功能是显示来自标准代码集（如USASCII和EBCDIC）的字符。该器件的核心优势在于其采用了AlInGaP（铝铟镓磷）半导体技术制造LED芯片，从而实现了超级橙色的发光效果。显示屏采用灰色面板和白色点阵颜色，增强了对比度，提高了可读性。该器件按发光强度进行了分级，确保不同单元间的亮度一致性。其固态结构提供了高可靠性，低功耗特性使其适用于各种电子应用。

1.1 核心特性与目标应用

定义本产品的关键特性包括2.0英寸（50.8毫米）的点阵字符高度，提供了良好的远距离可视性。它采用单平面设计，并具有宽广的视角，使得显示信息可以从不同位置轻松读取。采用XY选择架构的5x7阵列允许高效的复用控制。一个显著特性是其水平可堆叠性，通过将多个单元并排对齐，可以创建多字符显示屏。该器件直接兼容标准字符代码。这些特性使得LTP-2157AKA非常适合应用于工业仪表盘、销售点终端、基础信息显示屏、测试设备读数以及其他需要可靠、中低复杂度字母数字输出的嵌入式系统。

2. 技术规格与客观解读

本节根据规格书，对器件的电气、光学和物理参数进行详细、客观的分析。

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。这些并非正常工作条件。

• 每点平均功耗：33 mW。这是单个LED点可以安全持续耗散的最大功率。
• 每点峰值正向电流：90 mA。这是一个点可以承受的最大瞬时电流脉冲，通常与复用驱动方案相关。
• 每点平均正向电流：在25°C时为13 mA，以0.17 mA/°C线性降额。这是连续直流工作的关键参数。降额因子对于热管理至关重要；随着环境温度（Ta）升高，必须降低最大允许连续电流以防止过热。
• 每点反向电压：5 V。在反向偏置下超过此电压可能损坏LED结。
• 工作与存储温度范围：-35°C 至 +85°C。该器件额定适用于工业温度范围。
• 焊接温度：在安装平面下方1.6mm处，最高260°C持续3秒。这定义了回流焊接曲线的限制条件。

2.2 电气与光学特性

这些参数是在指定的测试条件下（通常Ta=25°C）测量的，代表典型性能。

• 平均发光强度（I_V）：在测试条件I_p=32mA，占空比1/16下，为2100 μcd（最小值），4600 μcd（典型值）。这表示在复用配置驱动下每个LED点的亮度。宽范围表明存在按强度分级的过程。
• 峰值发射波长（λ_p）：621 nm（典型值）。这是光功率输出最大的波长，定义了"超级橙色"的颜色。
• 谱线半宽（Δλ）：18 nm（典型值）。这衡量了光谱纯度；值越小表示光越接近单色光。
• 主波长（λ_d）：615 nm（典型值）。这是人眼感知到的单一波长，与色点密切相关。
• 正向电压（V_F）任意点：在I_F=20mA时，为2.05V（最小值），2.6V（典型值）；在I_F=80mA时，为2.3V（最小值），2.8V（典型值）。这对于驱动电路设计至关重要，指定了LED导通时的压降。
• 反向电流（I_R）任意点：在V_R=5V时，为100 μA（最大值）。这是LED反向偏置时的漏电流。
• 发光强度匹配比（I_V-m）：2:1（典型值）。这规定了阵列中最亮点和最暗点之间允许的最大比率，确保外观均匀。

3. 分级系统说明

规格书指出该器件"按发光强度分级"。这意味着在制造后存在分级或筛选过程。虽然未列出具体的分级代码，但此类显示器的典型分级涉及根据标准测试条件下测得的发光强度对单元进行分组。这确保了当多个显示器一起使用时，它们之间的亮度差异最小化，提供一致的视觉输出。对于需要匹配亮度的关键应用，设计人员应向供应商核实可用的强度分级。

4. 性能曲线分析

规格书引用了"典型电气/光学特性曲线"。尽管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 vs. 正向电压（I_F-V_F曲线）：显示了指数关系，对于确定给定电流所需的驱动电压至关重要。
• 发光强度 vs. 正向电流（I_V-I_F曲线）：展示了光输出如何随电流增加，通常在工作范围内呈近似线性关系。
• 发光强度 vs. 环境温度：显示了光输出随温度升高而降低的情况，这对于热设计至关重要。
• 光谱分布：相对强度与波长的关系图，显示在~621nm处的峰值和光谱宽度。

这些曲线使设计人员能够预测非标准条件下的性能并优化其驱动电路。

5. 机械与封装信息

器件的封装尺寸以毫米为单位提供，一般公差为±0.25 mm。具体图纸有引用但未在文本中详述。关键的机械方面包括整体尺寸、高度以及14个引脚的间距。引脚排列设计用于在印刷电路板（PCB）上进行通孔安装。灰色面板和白色点阵颜色是封装设计的一部分，旨在提高对比度。

5.1 引脚连接与内部电路

该显示器有14个引脚。内部电路图显示了一种矩阵配置，其中LED的阳极按行连接，阴极按列连接（或反之，根据引脚定义表）。这是一种常见的共阳极或共阴极矩阵架构，最大限度地减少了所需的控制引脚数量（5行 + 7列 = 12条控制线，而不是5*7=35）。引脚定义表指定了每个引脚的功能：

• 引脚连接到阳极行1-7和阴极列1-5。
• 重要注意事项：引脚4和11内部连接。引脚5和12内部连接。在PCB布局和驱动设计时必须考虑这种内部桥接，以避免短路。

6. 焊接与组装指南

提供的主要指南是针对焊接过程：器件可承受最高260°C的焊接温度，最长3秒，测量点在安装平面下方1.6毫米（1/16英寸）处。这是一个标准的回流焊曲线限制。对于波峰焊，应遵循通孔元件的标准做法。应遵守对静电敏感器件（ESD）的一般处理预防措施，尽管未针对此LED产品明确说明。存储应在-35°C至+85°C的指定温度范围内，并在干燥环境中进行。

7. 应用建议与设计考量

7.1 典型应用电路

LTP-2157AKA需要外部驱动电路。由于其矩阵结构，复用是标准的驱动方法。这涉及一次顺序激活一行（或一列），同时向列（或行）提供适当的数据信号。通常使用具有足够I/O引脚的微控制器或专用的LED显示驱动器IC（如MAX7219或类似产品）。驱动器必须提供正确的电流，并遵守峰值和平均电流额定值。必须在每条列线或行线上使用限流电阻来设定正向电流（I_F）。电阻值使用公式计算：R = (V_电源- V_F- V_驱动饱和) / I_F.

7.2 设计考量

• 复用频率：必须足够高以避免可见闪烁（通常>60 Hz）。
• 电流计算：对于直流计算，使用平均电流额定值（25°C时最大13mA）。在具有N行的复用模式下，每点的峰值电流可达N * I_平均，但不得超过90mA的峰值额定值。
• 热管理：如果在高环境温度下工作，必须根据0.17 mA/°C的因子对正向电流进行降额。
• 电源电压：必须考虑工作条件下的最高V_F以及驱动电路中的任何压降。
• PCB布局：根据连接表确保正确的引脚映射。注意内部连接的引脚（4-11和5-12），以避免布局错误。

8. 技术对比与差异化

与GaAsP或GaP等旧技术相比，LTP-2157AKA中采用的AlInGaP技术提供了显著更高的发光效率，在相同电流下实现更亮的输出和更好的色纯度。与简单的7段数码管相比，5x7点阵格式提供了真正的字母数字显示能力，可以显示字母、数字和简单符号。2.0英寸的高度比许多常见的字符显示器更大，提供了卓越的可视性。水平可堆叠性是相对于固定多字符模块显示器的关键差异化优势，提供了设计灵活性。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：我可以用恒定的直流电流同时驱动所有点吗？
A：理论上可行但不切实际。这将需要35个独立的限流通道。复用是标准且高效的方法。

Q2：峰值发射波长和主波长有什么区别？
A：峰值波长是发射最多光功率的波长。主波长是人眼感知到的等效单波长。它们通常很接近但不完全相同，特别是对于较宽的光谱。

Q3：如何理解发光强度测试条件中的1/16占空比？
A：该强度是在LED以32mA电流、1/16占空比的波形脉冲驱动时测量的。这模拟了复用驱动方案，其中每行在总周期时间的1/16内处于激活状态。报告的强度值是时间平均值。

Q4：为什么引脚4和11、5和12内部连接？
A：这可能是由于矩阵的内部布局，以简化芯片键合或基板布线。从电气上讲，这意味着这些引脚对是短接在一起的。在您的电路中，必须将它们连接到同一个节点。

10. 实际用例示例

场景：为工业烤箱设计一个简单的4位温度读数显示器。
该系统使用一个带有温度传感器的微控制器。四个LTP-2157AKA显示器水平堆叠。微控制器的固件包含数字0-9、度符号和'C'的字形映射。使用复用例程，它循环扫描四个显示器（作为四组行/列），根据当前要显示的数字计算每行的适当列数据。限流电阻放置在列线上。刷新率设置为100 Hz以消除闪烁。高亮度和宽视角确保了在工厂车间不同位置都能清晰读取温度。显示器的工业温度等级确保了在烤箱附近高温环境下的可靠运行。

11. 工作原理介绍

LTP-2157AKA基于半导体电致发光原理。AlInGaP芯片结构形成一个p-n结。当施加超过结阈值的前向电压时，电子和空穴在有源区复合，以光子的形式释放能量。AlInGaP的特定合金成分决定了带隙能量，这直接对应于发射的橙色光波长（约621 nm）。5x7矩阵由位于基板上行和列导体交叉点处的可单独寻址的LED芯片形成。通过选择性地向特定行和列施加电压，只有该交叉点的LED被正向偏置并发光。

12. 技术趋势与背景

AlInGaP技术代表了红、橙、黄光可见LED效率的重大进步。它已在很大程度上取代了GaAsP等旧技术。当前显示技术的趋势正朝着更高密度的矩阵（例如8x8、16x16）和全彩RGB矩阵发展。然而，对于成本敏感、可靠性要求高且只需显示简单字母数字信息的应用，像5x7这样的单色、低分辨率点阵显示器仍然高度相关。它们的优势包括简单、坚固、低功耗和出色的寿命。矩阵寻址原理仍然是更大、更复杂显示技术（包括OLED和microLED显示器）的基础。