LTP-1457AKD LED 點陣顯示器規格書 - 1.2 吋 (30.42毫米) 高度 - AlInGaP 超紅光 - 5x7 陣列 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

LTP-1457AKD 係一款單字元、字母數字顯示模組，專為需要清晰、可靠字符輸出嘅應用而設計。佢嘅核心功能係透過一個由獨立可尋址發光二極管（LED）組成嘅網格，以視覺方式呈現數據，通常係 ASCII 或 EBCDIC 編碼字符。

呢款裝置圍繞一個 5 列乘 7 行（5x7）嘅 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）超紅光 LED 芯片陣列構建。呢種半導體材料喺非透明嘅砷化鎵（GaAs）基板上生長，有助於其光學性能。視覺呈現採用灰色面板配白色點，為發光嘅紅色元件提供高對比度。呢個元件嘅主要設計目標係低功耗、固態可靠性，以及透過單平面結構實現嘅寬視角。佢根據發光強度進行分類，以便喺多位數應用中匹配亮度，並且可以水平堆疊以形成多字符顯示。

2. 技術參數深入分析

2.1 絕對最大額定值

呢啲參數定義咗壓力極限，超出呢啲極限可能會對裝置造成永久性損壞。喺呢啲極限下或達到呢啲極限時操作並唔保證。

• 每點平均功耗：40 毫瓦。呢個係每個 LED 段喺唔會過熱嘅情況下可以處理嘅最大連續功率。
• 每點峰值正向電流：90 毫安。呢個只允許喺脈衝條件下，佔空比為 1/10 且脈衝寬度為 0.1 毫秒，以避免熱過應力。
• 每點平均正向電流：喺 25°C 時為 15 毫安。呢個電流喺高於 25°C 時以 0.2 毫安/°C 嘅速率線性遞減。例如，喺 85°C 時，最大允許平均電流約為：15 毫安 - ((85°C - 25°C) * 0.2 毫安/°C) = 3 毫安。
• 每點反向電壓：5 伏。喺反向偏壓下超過呢個電壓會導致結擊穿。
• 工作及儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。
• 焊接溫度：可承受 260°C 最多 3 秒，測量點喺封裝座平面下方 1.6 毫米（1/16 吋）處。

2.2 電氣及光學特性

呢啲係喺環境溫度（Ta）為 25°C 嘅指定測試條件下保證嘅性能參數。

• 平均發光強度（I_V）：範圍從 800 μcd（最小）到 2600 μcd（典型），喺峰值電流（I_p）為 32 毫安、佔空比為 1/16 嘅情況下測試。強度係使用一個近似於明視覺（CIE）人眼響應曲線嘅濾光片測量嘅。
• 峰值發射波長（λ_p）：當正向電流（I_F）為 20 毫安時，通常為 650 納米。呢個係光功率輸出最大嘅波長。
• 譜線半寬度（Δλ）：通常為 20 納米（I_F=20毫安）。呢個表示發射光嘅波長圍繞峰值嘅擴散程度。
• 主波長（λ_d）：通常為 639 納米（I_F=20毫安）。呢個係人眼感知嘅單一波長，可能同峰值波長略有不同。
• 每點正向電壓（V_F）：根據電流不同，範圍從 2.1伏 到 2.8伏。喺 I_F=20毫安時：2.1伏（最小），2.6伏（典型）。喺 I_F=80毫安時：2.3伏（最小），2.8伏（典型）。
• 每點反向電流（I_R）：當施加反向電壓（V_R）為 5伏時，最大為 100 微安。
• 發光強度匹配比（I_V-m）：最大 2:1。呢個規定咗喺相同驅動條件下，同一裝置上任何兩點（或段）之間嘅亮度差異唔會超過兩倍。

3. 分級系統解釋

規格書指出該裝置按發光強度分類。呢個意味住製造後有一個分級或篩選過程。由於半導體外延生長同芯片處理中固有嘅差異，同一生產批次嘅 LED 可能會有略微不同嘅光輸出。為確保應用中嘅一致性，特別係喺多位數顯示器中，均勻亮度至關重要，製造出嚟嘅單元會根據其測量到嘅發光強度進行測試並分入唔同嘅級別。設計師可以喺訂購時指定一個級別代碼，以確保其組裝中所有單元都喺一個緊密嘅亮度範圍內，防止某些字符睇起嚟比其他字符暗或亮。雖然呢份規格書冇列出具體嘅級別代碼或強度範圍，但呢種做法係確保視覺質量嘅標準。

4. 性能曲線分析

規格書嘅最後一頁專門用於典型電氣/光學特性曲線。呢啲圖表對於理解表格中列出嘅單點規格之外嘅裝置行為非常寶貴。雖然提供嘅文本中冇詳細說明具體曲線，但呢類裝置嘅典型圖表會包括：

• 正向電流 vs. 正向電壓（I-V 曲線）：顯示 LED 結上電流同電壓之間嘅非線性關係。有助於設計限流電路。
• 發光強度 vs. 正向電流：展示光輸出如何隨電流增加，通常喺較高電流時由於發熱同效率下降而呈現次線性方式。
• 發光強度 vs. 環境溫度：說明當結溫升高時光輸出會減少，呢點對於喺寬溫度範圍內運行嘅應用至關重要。
• 光譜分佈：相對強度與波長嘅圖表，顯示發射紅光光譜嘅形狀同寬度。

呢啲曲線讓工程師能夠預測喺其特定操作條件下嘅性能，呢啲條件可能同標準測試條件唔同。

5. 機械及封裝信息

LTP-1457AKD 嘅物理結構由其封裝尺寸同內部電路定義。

5.1 封裝尺寸

該裝置嘅矩陣高度為 1.2 吋（30.42 毫米）。規格書第 2 頁提供咗詳細嘅尺寸圖。所有尺寸均以毫米為單位指定，一般公差為 ±0.25 毫米（±0.01 吋），除非特定特徵要求唔同嘅公差。呢個圖對於 PCB（印刷電路板）佔位面積設計至關重要，確保元件正確安裝並同電路板嘅焊盤對齊。

5.2 內部電路及引腳排列

該顯示器對行使用共陰極配置。內部電路圖顯示一個 5x7 矩陣，其中每個 LED（點）形成於陽極（列）線同陰極（行）線嘅交叉點。要點亮特定點，必須將其對應嘅列陽極驅動至高電平（並有適當嘅限流），同時將其行陰極拉低。

引腳連接表對於接口至關重要：

- 引腳 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14 連接到陰極行（1-7）。

- 引腳 3, 4, 6, 10, 11, 13 連接到陽極列（1-5）。

注意：提供嘅列表中存在不一致，引腳 11 列為ANODE COLUMN 3而引腳 4 亦係ANODE COLUMN 3。喺一個標準嘅 5x7 矩陣中（有 12 個引腳，14 個引腳中可能有 2 個未使用），呢個很可能係文檔錯誤；其中一個應該係列 1, 2, 3, 4 或 5。必須查閱實際規格書圖表以獲得正確、明確嘅映射。需要適當嘅多路復用驅動電路來順序激活行同列以形成字符而無重影。

6. 焊接及組裝指南

提供嘅主要組裝規格係焊接溫度曲線。該裝置可承受 260°C 嘅峰值溫度最多 3 秒。呢個係喺封裝體座平面下方 1.6 毫米處測量嘅，大約對應於 PCB 表面或焊點本身。呢個額定值兼容標準無鉛（SnAgCu）回流焊接工藝。設計師必須確保其回流焊爐曲線唔超過呢個時間-溫度限制，以防止損壞 LED 芯片、內部鍵合線或塑料封裝材料。處理期間應遵守標準 ESD（靜電放電）預防措施。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

呢款顯示器適合需要單個、高度易讀字符或符號嘅應用。其可堆疊特性允許佢用於多字符設置。常見用途包括：

- 儀表板（電壓表、萬用表、頻率計數器）。

- 工業控制系統狀態指示器。

- 銷售點終端顯示器。

- 當多個單元組合時，簡單嘅留言板或記分牌。

- 嵌入式系統用戶界面，用於狀態代碼或單數字輸出。

7.2 設計考慮因素

• 驅動電路：需要一個具有足夠 I/O 引腳嘅微控制器或專用 LED 顯示器驅動器 IC（如 MAX7219 或類似產品）進行多路復用。每個引腳將為多個 LED 灌入或提供電流，因此要確保唔超過 MCU 或驅動器嘅每引腳電流限制。
• 限流：每個陽極列（或恆流驅動器）必須使用外部限流電阻，以將正向電流（I_F）設定為安全值，考慮到隨溫度遞減，連續操作通常喺 10-20 毫安之間。
• 功耗：計算總功耗，特別係當多個點同時點亮時。確保其保持喺裝置同 PCB 嘅熱極限內。
• 視角：寬視角對於可能從側面觀看顯示器嘅應用有益。
• 亮度一致性：為多單元應用訂購時指定強度級別，以確保視覺均勻性。

8. 技術比較及差異化

LTP-1457AKD 嘅主要區別在於其使用 AlInGaP 超紅光技術及其特定嘅機械/電氣格式。

• 對比標準 GaAsP 或 GaP 紅光 LED：與舊技術相比，AlInGaP LED 通常提供更高嘅發光效率、更好嘅溫度穩定性同更飽和、純正嘅紅色（主波長約 639 納米），舊技術可能顯得更偏橙色。
• 對比更大或更細嘅點陣顯示器：1.2 吋高度同 5x7 格式代表特定嘅尺寸同分辨率權衡，喺中等距離下提供良好嘅易讀性。更細嘅格式節省空間但降低可讀性；更大嘅格式從遠處更可見但消耗更多功率同電路板面積。
• 對比集成控制器顯示器：呢個係一個原始LED 陣列。帶有集成控制器（I2C、SPI）嘅顯示器簡化咗微控制器接口，但可能靈活性較低或更昂貴。LTP-1457AKD 以更複雜嘅驅動電路為代價提供直接控制。

9. 常見問題（基於參數）

問：我可以用 5V 微控制器直接驅動呢個顯示器嗎？

答：可能可以，但要小心。典型 V_F係 2.1-2.8伏。一個 5V MCU 引腳會向陽極施加 5伏，如果冇限流電阻會損壞 LED。你必須使用串聯電阻。計算公式係：R = (V_電源- V_F) / I_F。對於 5伏 電源，V_F=2.6伏，且 I_F=20毫安，R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω。另外，確保 MCU 可以灌入/提供所需嘅多路復用電流。

問：發光強度測試條件中嘅1/16 佔空比係咩意思？

答：意思係 LED 喺總週期時間嘅 1/16 內脈衝開啟。對於多路復用顯示器，呢係一種常見嘅驅動方法。開啟期間嘅峰值電流（測試中為 32 毫安）高於直流操作可使用嘅電流，以實現相當於較低直流電流嘅感知亮度。平均電流係（峰值電流 * 佔空比）= 32毫安 * (1/16) = 2 毫安。

問：我點樣創建字母同數字等字符？

答：你需要喺軟件中有一個字體表或字符生成器。呢個係一個查找表，定義每個 ASCII 或 EBCDIC 代碼要點亮邊啲點（陽極/列、陰極/行組合）。例如，字符A會映射到 5 列同 7 行上嘅特定圖案。

10. 設計及使用案例研究

場景：為電機控制器設計一個單數字 RPM 指示器。

顯示器需要顯示一個代表速度範圍嘅 0-9 數字。選擇一個具有 12 個 I/O 引腳嘅低成本微控制器。

實施：7 個引腳配置為開漏輸出以驅動陰極行（灌入電流）。5 個引腳配置為數字輸出，透過限流電阻驅動陽極列（提供電流）。韌體包含數字 0-9 嘅 5x7 字體映射。佢運行一個定時器中斷，順序激活每一行（1-7），將其陰極引腳拉低。對於活動行，韌體根據要喺該特定行顯示嘅數字嘅字體圖案將 5 個陽極引腳設為高電平。呢個多路復用發生得比人眼可以感知嘅更快（例如，>100 Hz），從而創建穩定、無閃爍嘅圖像。每個 LED 嘅平均電流保持喺 10 毫安（根據佔空比調整峰值電流），以確保喺功耗限制內嘅長期可靠性。

11. 工作原理

基本原理係半導體 p-n 結中嘅電致發光。AlInGaP 材料具有直接帶隙。當正向偏置（陽極相對於陰極為正電壓）時，電子從 n 型區域注入導帶，空穴從 p 型區域注入價帶。呢啲電荷載流子喺結附近嘅有源區復合。喺像 AlInGaP 咁樣嘅直接帶隙材料中，呢啲復合嘅相當一部分係輻射性嘅，意味住佢哋以光子（光）嘅形式釋放能量。呢種光嘅波長（顏色）由半導體材料嘅帶隙能量（E_g）決定，根據公式 λ ≈ hc/E_g。對於調諧為紅光嘅 AlInGaP，呢個會產生波長約為 650 納米嘅光子。5x7 矩陣排列只係呢啲獨立 p-n 結 LED 嘅網格，其陽極同陰極以交叉模式連接，以最小化所需驅動引腳嘅數量。

12. 技術趨勢

雖然 LTP-1457AKD 代表一種成熟可靠嘅技術，但顯示技術嘅更廣泛領域持續發展。呢類離散 LED 點陣顯示器面臨使用表面貼裝器件（SMD）LED 嘅集成模組嘅競爭，後者可以更細並提供更高分辨率。此外，有機 LED（OLED）同微型 LED 技術正在進步，有望實現更薄、更高效、更高對比度嘅顯示器。對於簡單、堅固、單字符或低分辨率多字符顯示器呢個特定領域，AlInGaP 同類似嘅 III-V 族半導體 LED 由於其經過驗證嘅可靠性、寬廣嘅工作溫度範圍、高亮度以及對於工業同儀器應用嘅成本效益，仍然高度相關。呢個領域嘅趨勢係朝向更高效率（每瓦更多光）同更嚴格嘅顏色同亮度一致性分級。