LTP-181FFM LED点阵显示屏规格书 - 1.86英寸（47.4毫米）高度 - 绿色与超亮红色 - 16x16点阵 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

LTP-181FFM是一款中等尺寸的双色点阵显示模块，专为需要清晰显示字母数字或符号信息的应用而设计。其核心功能是提供一个由可单独寻址的发光二极管（LED）按网格排列组成的视觉输出接口。

1.1 核心优势与目标市场

该器件设计具备多项关键优势，使其适用于工业、商业和仪器仪表应用。它拥有1.86英寸（47.4毫米）的字符高度，确保了远距离下的出色可读性。显示屏提供高亮度和高对比度，即使在光线充足的环境下也能保证可见性。其宽广的视角允许从显示屏表面的不同位置清晰地查看信息。

从可靠性角度看，它具备LED技术固有的固态可靠性，意味着没有活动部件且使用寿命长。它的功耗要求低，非常节能。一个重要的机械特性是模块可以垂直和水平堆叠，无需复杂的接口即可创建更大的显示面板或多行显示器。LED还经过发光强度分档，确保不同单元之间以及点阵内部亮度一致，这对于外观均匀性至关重要。

目标市场包括公共信息显示屏、工业控制面板、测试测量设备、交通标识以及任何需要坚固、可靠、清晰的状态或数据显示的系统。

2. 技术规格详解

LTP-181FFM是一款16行乘16列的点阵显示屏。它利用两种不同的LED半导体技术实现双色显示能力。

2.1 器件描述与技术

绿色LED芯片采用磷化镓（GaP）衬底上的GaP材料这些额定值定义了超出可能导致器件永久损坏的极限。它们是在环境温度（T铝铟镓磷（AlInGaP）技术，特别标注为“超亮红色”，表示在红色光谱中具有高效率和纯度。这些红色芯片生长在不透明的砷化镓（GaAs）衬底上。显示屏采用黑色面板以通过吸收环境光来增强对比度，并在LED上方添加了扩散膜，将单个光点融合成更均匀的字符外观，减少“点状”观感。

2.2 绝对最大额定值

These ratings define the limits beyond which permanent damage to the device may occur. They are specified at an ambient temperature (T_A）为25°C时指定的。

• 每点平均功耗：绿色：36 mW，超亮红色：40 mW。
• 每点峰值正向电流：绿色：100 mA，超亮红色：90 mA。
• 每点平均正向电流：绿色：13 mA，超亮红色：15 mA。此额定值在25°C以上必须按线性降额，绿色降额率为0.17 mA/°C，红色为0.2 mA/°C。
• 每点反向电压：两种颜色均为5 V。
• 工作与存储温度范围：-35°C 至 +85°C。
• 焊接温度：260°C下持续3秒，测量点在封装安装平面下方1/16英寸（≈1.59毫米）处。

2.3 电气与光学特性

这些是在T_A= 25°C的指定测试条件下保证的性能参数。

2.3.1 绿色LED特性

• 平均发光强度（I_V）：典型值1400 µcd，最小值500 µcd。测试条件：峰值电流（I_p）= 35 mA，占空比1/16。
• 峰值发射波长（λ_p）：565 nm（典型值）。测试条件：正向电流（I_F）= 20 mA。
• 光谱线半宽（Δλ）：30 nm（典型值）。I_F= 20 mA。
• 主波长（λ_d）：569 nm（典型值）。I_F= 20 mA。
• 每点正向电压（V_F）：在I_F=80mA时，典型值2.6 V（最大值3.7 V）；在I_F=20mA时，典型值2.1 V。
• 每点反向电流（I_R）：在V_R= 5V时，最大值100 µA。
• 发光强度匹配比（I_V-m）：任意两点之间最大为1.6:1。测试条件：I_p= 35 mA，占空比1/16。

2.3.2 AlInGaP超亮红色LED特性

• 平均发光强度（I_V）：典型值1500 µcd，最小值500 µcd。测试条件：I_p= 15 mA，占空比1/16。
• 峰值发射波长（λ_p）：650 nm（典型值）。I_F= 20 mA。
• 光谱线半宽（Δλ）：35 nm（典型值）。I_F= 20 mA。
• 主波长（λ_d）：639 nm（典型值）。I_F= 20 mA。
• 每点正向电压（V_F）：在I_F=80mA时，典型值2.8 V（隐含最大值3.7 V）；在I_F=20mA时，典型值2.6 V。
• 每点反向电流（I_R）：在V_R= 5V时，最大值100 µA。
• 发光强度匹配比（I_V-m）：最大1.6:1。测试条件：I_p= 15 mA，占空比1/16。

注：发光强度测量使用近似于CIE明视觉响应曲线的传感器和滤光片。

3. 分档系统说明

规格书指出LED经过发光强度分档。这是一个关键的分档过程。

• 发光强度分档：指定的最大匹配比1.6:1确保在单个显示模块内，在相同驱动条件下，没有任何一个LED点比最暗的点亮超过60%。这对于实现字符和整个显示区域亮度均匀至关重要，可防止出现“热点”或暗淡的区段。
• 波长：虽然给出了峰值波长（565nm，650nm）和主波长（569nm，639nm）的典型值，但生产差异得到控制，以确保绿色和红色落在可接受的视觉波段内。光谱半宽数据（30nm，35nm）表明了色纯度。
• 正向电压：指定的范围（例如，绿色在高电流下为2.1V至3.7V）考虑了半导体制造中的自然差异。驱动电路必须设计成能适应此范围，以确保亮度一致。

4. 性能曲线分析

规格书引用了典型电气/光学特性曲线。虽然提供的文本未详述具体图表，但此类器件的标准曲线通常包括：

• I-V（电流-电压）曲线：显示单个LED点的正向电流与正向电压之间的关系。它是非线性的，具有一个开启/阈值电压（对于这些颜色约为1.8-2.0V），之后电流随电压小幅增加而迅速增加。此曲线对于设计限流电路至关重要。
• 发光强度 vs. 正向电流（I_F）：显示光输出如何随电流增加。在很大范围内通常是线性的，但在极高电流下会因热效应而饱和。
• 发光强度 vs. 环境温度：显示光输出如何随LED结温升高而降低。此降额与绝对最大额定值中指定的平均电流降额直接相关。
• 光谱分布：相对强度与波长的关系图，显示峰值波长和主波长以及光谱半宽，确认颜色特性。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

规格书包含详细的机械图纸（此处未呈现）。图纸中的关键注释指明所有尺寸均以毫米（mm）为单位，且默认公差为±0.25毫米（0.01英寸），除非特定特征注释另有说明。此图纸定义了整体外形尺寸、安装孔位置、LED点阵可视区域以及48个引脚的精确位置和间距。

5.2 引脚连接与电路图

该器件采用48引脚双列直插式封装。由于采用了复用的16x16点阵，引脚定义较为复杂。引脚被指定为行共阳极或列阴极，并有专门用于绿色和红色LED的引脚。例如，引脚3是绿色第1列阴极，而引脚11是红色第1列阴极。这种排列方式允许控制器选择一行（通过向其共阳极施加正电压），然后通过相应的列阴极引脚吸收电流来点亮该行中特定的绿色或红色点。

规格书引用了内部电路图，该图通常会显示所有256个LED（16x16）的互连，阐明每种颜色的每个特定LED点由哪些阳极行和阴极列控制。

6. 焊接与组装指南

提供的主要指导是焊接温度曲线：260°C下持续3秒，测量点在封装本体下方1/16英寸（1.59毫米）处。这是标准的波峰焊或手工焊接参考点，以防止过热损坏内部LED或塑料封装。对于回流焊，采用峰值温度约260°C的标准无铅曲线是适用的，但应控制液相线以上时间（TAL），以满足引脚层面的3秒指导原则。

操作应遵循半导体器件的标准ESD（静电放电）预防措施。存储应在指定的-35°C至+85°C温度范围内，并在低湿度环境中进行。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

• 工业控制面板：显示机器状态、生产计数、错误代码或设定值。
• 测试测量设备：显示数值读数、单位和模式指示器。
• 信息显示屏：在公共场所用于显示简单消息、排队号码或交通时刻表。
• 堆叠显示系统：多个模块可以组合以显示更长的文本信息、更大的字体或多行数据。

7.2 设计考量

• 驱动电路：需要具有足够I/O引脚或专用LED显示驱动IC（如MAX7219或类似复用驱动器）的微控制器来管理16:1复用（16行）。驱动器必须提供所选点所需的峰值电流（例如，每点80mA，除以占空比）。
• 限流：必须为每个阴极列（或其分组）使用外部限流电阻或恒流驱动器，以防止超过绝对最大电流并设定所需亮度。计算必须使用最大V_F以确保在所有条件下的安全电流。
• 热管理：必须遵守平均电流随温度的降额规定。在高环境温度下，可能需要降低复用占空比或峰值电流，以将结温保持在安全限值内并保持亮度一致性。
• 视角：宽广的视角是有益的，但在机械外壳设计时应予以考虑，以与预期的观察者位置对齐。

8. 技术对比与差异化

与通用的单色或更小的点阵显示屏相比，LTP-181FFM具有明显优势：

• 双色能力：使用专用的绿色和高效率AlInGaP超亮红色LED，允许双色信息呈现（例如，绿色表示正常状态，红色表示警报/警告），增强了信息密度和清晰度。
• 大字符高度（1.86英寸）：与较小的5x7或8x8点阵相比，提供了卓越的远距离可读性，填补了小尺寸指示灯和大型标识之间的空白。
• 强度分档：保证的1.6:1强度匹配比是质量的标志，确保了专业级的显示均匀性，这是廉价、未分档的显示屏可能缺乏的。
• 可堆叠设计：机械设计便于轻松组装多模块显示屏，这一特性在专为独立使用设计的显示屏中并不常见。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1: "峰值"波长和"主"波长有什么区别？

A: 峰值波长（λ_p）是发射光强度达到最大值时的波长。主波长（λ_d）是与LED感知颜色相匹配的单色光波长。对于LED，λ_d通常与人类颜色感知更相关。

Q2: 为什么绿色（35mA）和红色（15mA）的发光强度测试电流不同？

A: 这反映了两种半导体技术的不同效率。AlInGaP超亮红色LED效率更高，在比GaP绿色LED达到其典型强度（1400 µcd）所需的驱动电流更低的条件下，就能产生其典型发光强度（1500 µcd）。

Q3: 如何计算列所需的串联电阻？

A: 使用欧姆定律：R = (V_电源- V_F- V_{驱动管压降}) / I_F。使用规格书中的最大V_F（例如，绿色在80mA时为3.7V），以确保即使对于低V_F的LED，电流也永远不会超过限制。考虑列驱动晶体管/MOSFET的压降（V_{驱动管压降}）。电流I_F是所需的每点峰值电流（例如，80mA），但请记住，在复用设计中，此电流由单行时间片内激活的列中所有点共享。

Q4: 测试条件中的"1/16 DUTY"是什么意思？

A: 它表示显示屏以1/16占空比的复用模式驱动。这对于16行点阵是标准的。每行仅在总刷新周期时间的1/16内通电。发光强度是在此条件下测量的，这也是显示屏在实际使用中的方式。"开启"时间内的峰值电流高于平均电流，以补偿低占空比并达到所需的平均亮度。

10. 设计使用案例研究

场景：设计一个多行生产计数器显示屏。

一位工程师需要为工厂车间设计一个显示屏，用于显示机器的当前生产计数和目标值。他们选择垂直堆叠两个LTP-181FFM模块。

实施方案：单个微控制器驱动两个显示屏。固件管理16行复用例程，依次刷新每一行。顶部模块以绿色显示"COUNT: [数字]"。底部模块以绿色显示"TARGET: [数字]"。如果机器因错误停止，相关行或单独的"ERROR"信息可以在相应模块上以红色闪烁。可堆叠设计简化了机械安装。高亮度和宽视角确保操作员可以从车间的不同位置看到信息。强度分档保证两个模块并排时具有一致、均匀的外观。

11. 工作原理简介

LTP-181FFM基于LED点阵复用原理工作。为16x16单色或双色点阵配备256根或更多独立引线是不切实际的。相反，LED排列在网格中，其中单行中所有LED的阳极连接在一起（行共阳极），而特定颜色的单列中所有LED的阴极连接在一起（列阴极）。

要点亮特定点（例如，第5行第3列的绿点），控制器在刷新周期内快速连续执行以下步骤：1）将第5行的共阳极设置为正电压（例如，+5V）。2）将第3列（绿色）的阴极连接到地（0V），完成电路并使电流流过该特定绿色LED。所有其他行关闭，所有其他列线保持高电平（开路）。通过非常快速地扫描所有16行（例如，100Hz或更高），视觉暂留会产生16x16点阵中所有所需点同时点亮的错觉。双色能力只是为红色LED添加了一组独立的阴极引脚，这些引脚被独立控制。

12. 技术趋势

虽然LTP-181FFM使用成熟的GaP（绿色）和AlInGaP（红色）技术，但更广泛的LED显示领域正在发展。趋势包括：

• 更高效率的材料：从GaAs上的AlInGaP转向更高效的结构，或使用基于InGaN的材料制造红色LED（尽管具有挑战性），以提高效率和色域。
• 集成驱动器：较新的显示模块通常将复用驱动IC，有时甚至微控制器接口（如I2C或SPI）直接集成在模块PCB上，与LTP-181FFM这样的裸LED点阵相比，显著简化了外部电路设计。
• 表面贴装技术（SMT）：许多现代LED点阵使用SMT LED和封装，允许更薄的轮廓、自动化组装以及可能更高的分辨率。LTP-181FFM的通孔设计坚固耐用，适用于可能进行手工焊接或维修的应用。
• 全彩RGB点阵：对于更高级的图形或多色文本应用，每个像素集成红、绿、蓝（RGB）LED的点阵正变得越来越普遍，尽管它们需要更复杂的驱动电子设备。

LTP-181FFM代表了其类别中可靠、高性能的解决方案，在尺寸、亮度、双色功能和设计灵活性之间取得了平衡，适用于广泛的嵌入式显示应用。