LTP-2157AKY LED顯示屏規格書 - 2.0吋 (50.8毫米) 矩陣高度 - AlInGaP琥珀黃色 - 2.6V正向電壓 - 35mW功耗 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

LTP-2157AKY係一款2.0吋（50.8毫米）字元高度、5x7點矩陣LED顯示模組。呢款裝置專為需要清晰、明亮嘅字母數字或符號資訊顯示嘅應用而設計。其核心技術採用AlInGaP（鋁銦鎵磷）半導體材料，產生琥珀黃色光發射。視覺呈現採用灰色面板配白色點顏色，增強對比度同可讀性。模組採用共陰極陣列結構，需要外部多工驅動電路先至可以運作。

呢款顯示屏主要應用領域包括工業儀錶、消費電子產品介面、銷售點終端機、醫療設備顯示屏，以及任何需要緊湊、可靠同明亮讀數嘅嵌入式系統。相比其他顯示技術（例如真空螢光或白熾燈類型），其固態結構確保咗高可靠性同長使用壽命。

1.1 核心優勢同目標市場

LTP-2157AKY嘅主要優勢源自其AlInGaP LED技術同深思熟慮嘅設計。佢提供高亮度同高對比度，呢啲對於喺各種環境照明條件下（包括光線充足嘅室內環境）嘅可讀性至關重要。低功耗要求令佢適合電池供電或注重能源嘅應用。出色嘅字元外觀係通過精確嘅5x7點矩陣佈局實現嘅，呢個係清晰顯示ASCII字元嘅標準。

目標市場廣泛，涵蓋需要簡單、具成本效益同穩健顯示解決方案嘅設備嘅OEM（原始設備製造商）同設計工程師。其規格令佢成為唔需要或負擔唔起更大、更複雜圖形顯示屏嘅場合嘅可行選擇。

2. 深入技術參數分析

要正確設計電路同整合LTP-2157AKY顯示屏，必須徹底理解其電氣同光學參數。

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗壓力極限，超過呢啲極限可能會對裝置造成永久損壞。唔建議持續喺或接近呢啲極限下操作裝置。

• 每點平均功耗：35 mW。呢個係單個LED段（點）可以安全散發嘅最大連續功率，唔會導致熱降解。
• 每點峰值正向電流：60 mA。呢個係脈衝操作期間允許嘅最大瞬時電流，通常用於多工驅動方案。
• 每點平均正向電流：25°C時為13 mA。呢個額定值喺高於25°C時以0.17 mA/°C線性遞減。例如，喺85°C時，最大允許平均電流約為：13 mA - (0.17 mA/°C * (85°C - 25°C)) = 13 mA - 10.2 mA = 2.8 mA。呢個遞減對於熱管理至關重要。
• 每點反向電壓：5 V。喺反向偏壓下超過呢個電壓可能會擊穿LED結。
• 工作及儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。呢個寬廣範圍確保喺惡劣環境下都能正常運作。
• 焊接溫度：最高260°C，最長3秒，測量位置喺安裝平面下方1.6毫米處。呢個係標準波峰焊或回流焊指引，以防止封裝損壞。

2.2 電氣及光學特性

呢啲係喺環境溫度（Ta）為25°C、指定測試條件下測量嘅典型工作參數。

• 平均發光強度（I_V）：2100 μcd（最小），3600 μcd（典型）。測試條件：I_p=32mA，1/16佔空比。高亮度係一個關鍵特徵。測量使用近似CIE明視覺響應曲線嘅濾光片以確保準確性。
• 峰值發射波長（λ_p）：595 nm（典型）。呢個係光功率輸出最大嘅波長，定義咗琥珀黃色。
• 譜線半寬度（Δλ）：15 nm（典型）。呢個表示光譜純度；寬度越窄，顏色越單色。
• 主波長（λ_d）：592 nm（典型）。呢個係人眼感知嘅波長，同呢款LED類型嘅峰值波長非常匹配。
• 每段正向電壓（V_F）：2.05V（最小），2.6V（典型）。測試條件：I_F=20mA。設計師必須確保驅動電路能夠提供呢個電壓。
• 反向電流（I_R）：100 μA（最大）。測試條件：V_R=5V。呢個係LED處於反向偏壓時嘅漏電流。
• 發光強度匹配比（I_V-m）：2:1（最大）。測試條件：I_F=2mA。呢個參數確保顯示屏嘅均勻性；最暗段嘅亮度至少係最亮段亮度嘅一半。

3. 分級系統說明

規格書冇明確詳細說明波長或光通量嘅多級分級系統。然而，指定嘅參數意味著受控嘅製造過程。主波長（592 nm 典型）同發光強度（2100-3600 μcd）嘅嚴格範圍表明，零件係經過挑選以符合呢啲最小同典型規格。設計師應考慮最小值（I_V最小 2100 μcd，V_F最大 2.6V）進行最壞情況電路設計，以確保所有單元嘅顯示可見性同適當電流調節。

4. 性能曲線分析

規格書參考咗典型特性曲線。雖然文本中冇提供，但可以推斷標準LED曲線，呢啲曲線對於設計至關重要。

4.1 正向電流 vs. 正向電壓（I-V曲線）

I-V關係係非線性嘅。20mA時典型V_F為2.6V係關鍵設計點。曲線顯示喺LED嘅帶隙電壓附近（AlInGaP約為~2V）急劇開啟，之後電流隨電壓呈指數增長。因此，強烈建議使用恆流源驅動LED，而非恆壓源，以防止熱失控並確保亮度一致。

4.2 發光強度 vs. 正向電流

喺正常工作範圍內（例如，直至額定平均電流），發光強度大致與正向電流成正比。然而，喺極高電流下，由於發熱，效率可能會下降。指定嘅32mA脈衝操作強度係針對多工顯示屏優化嘅。

4.3 溫度依賴性

LED特性對溫度敏感。正向電壓（V_F）通常隨結溫升高而降低（負溫度係數）。發光強度亦隨溫度升高而降低。電流遞減規格（0.17 mA/°C）係針對呢啲效應嘅直接設計保護，防止過熱同過早亮度衰減。

4.4 光譜分佈

發射光譜以595 nm（琥珀黃色）為中心，典型半寬度為15 nm。呢個係相對較窄嘅波段，係AlInGaP等直接帶隙III-V族半導體嘅特徵，從而產生良好嘅色彩飽和度。

5. 機械及封裝資訊

5.1 物理尺寸

封裝圖顯示顯示模組嘅整體物理尺寸。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為±0.25毫米。呢個資訊對於PCB（印刷電路板）佔位面積設計同外殼裝配至關重要。

5.2 引腳配置及內部電路

LTP-2157AKY採用14引腳配置。內部電路圖顯示5x7矩陣採用共陰極排列。列（垂直線）係陰極，行（水平線）係陽極。特定註明內部連接：引腳4同引腳11連接（兩者都係第3列嘅陰極），引腳5同引腳12連接（兩者都係第4行嘅陽極）。呢個內部連接可能係為咗簡化內部鍵合線佈局。必須嚴格遵循引腳排列表以確保顯示屏正常運作。

5.3 極性識別

裝置採用共陰極配置。陰極引腳用於列（1-5），陽極引腳用於行（1-7）。施加正向偏壓需要將所需行引腳連接至正電壓（通過限流電阻或驅動器），並將所需列引腳接地（或連接至低側驅動器吸收端）。

6. 焊接及組裝指引

絕對最大額定值指定咗焊接曲線：最高溫度260°C，最長持續時間3秒，測量位置喺安裝平面下方1.6毫米（1/16吋）處。呢個與標準無鉛回流焊工藝兼容（例如，遵循標準IPC/JEDEC J-STD-020曲線）。處理時應小心避免對引腳造成機械應力。對於儲存，建議喺乾燥、防靜電環境中，喺指定範圍-35°C至+85°C內，以防止吸濕（可能導致回流焊期間出現"爆米花"現象）同靜電放電損壞。

7. 包裝及訂購資訊

零件編號係LTP-2157AKY。雖然提供嘅內容中冇列出具體包裝細節（卷盤、托盤、管裝），但呢類顯示屏通常以防靜電管或托盤供應，以保護引腳同顯示面板。"Spec No.: DS-30-99-106"同"BNS-OD-FC001/A4"係內部文件控制編號。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

LTP-2157AKY需要外部驅動電路。常見設計使用帶有多工軟件嘅微控制器。微控制器嘅I/O端口通常不足以直接提供/吸收所需電流，因此連接到行驅動晶體管（例如，用於向陽極提供電流嘅PNP或P通道MOSFET）同列驅動晶體管或專用吸收驅動器（例如，NPN、N通道MOSFET，或類似ULN2003嘅LED驅動IC，用於從陰極吸收電流）。多工例程快速循環掃描每一行（1-7），打開該行相應嘅列陰極以形成所需字元。測試條件中提到嘅1/16佔空比係典型多工比率（例如，喺可能嘅7+?幀中，每次開啟一行；確切時序取決於驅動器設計）。

8.2 設計考慮因素

• 限流：對每個LED段都至關重要。使用電阻或恆流驅動器。根據電源電壓（V_CC）、LED正向電壓（V_F）同所需正向電流（I_F）計算電阻值。對於多工操作，使用峰值電流（I_p）。示例：對於V_CC=5V，V_F=2.6V，I_p=32mA，R = (5V - 2.6V) / 0.032A ≈ 75歐姆。
• 多工頻率：必須足夠高以避免可見閃爍（通常>60 Hz幀率）。視覺暫留會將快速循環嘅行融合成穩定圖像。
• 散熱：喺高環境溫度下遵守電流遞減曲線。如果喺密閉空間使用，確保通風充足。
• 視角：雖然冇指定，但標準LED矩陣具有寬廣視角。灰色面板/白色點設計優化咗正面觀看嘅對比度。

9. 技術比較

與其發佈時間（2002年）其他當代顯示技術相比，LTP-2157AKY提供咗明顯優勢：

• 對比白熾燈或真空螢光顯示屏（VFDs）：LED顯示屏嘅能效高得多，產生熱量更少，響應時間更快，使用壽命顯著更長。由於冇脆弱嘅燈絲或玻璃外殼，機械強度亦更高。
• 對比早期LCD：LED顯示屏係自發光，喺低光或陽光直射條件下無需背光即可提供更高亮度同更好可見性。佢仲具有更寬嘅工作溫度範圍，並且喺寒冷環境中冇慢響應問題。
• 對比其他LED顏色（例如GaAsP紅色）：呢款琥珀黃色LED採用嘅AlInGaP技術比舊式GaAsP紅色LED提供更高發光效率（每單位電功率更多光輸出）同更好長期穩定性。

10. 常見問題解答（FAQs）

Q1：我可以用恆定5V電源驅動陽極嚟驅動呢個顯示屏嗎？

A1：唔可以。LED係電流驅動裝置。施加恆定電壓而冇串聯限流電阻會導致過大電流流過，可能損壞LED。務必使用限流機制。

Q2：點解第3列同第4行有兩個引腳？

A2：引腳4同11內部都連接到陰極第3列，引腳5同12內部都連接到陽極第4行。咁樣做可能係為咗內部鍵合線佈局效率，或者為PCB上提供替代連接點以便佈線。電氣上，佢哋係同一個節點。

Q3：發光強度測試條件中"1/16 Duty"係咩意思？

A3：意思係LED以1/16（6.25%）嘅佔空比脈衝驅動。峰值電流（I_p=32mA）高於多工系統中達到相同亮度感知所需嘅平均直流電流。平均電流係I_p* 佔空比 = 32mA * 0.0625 = 2mA。呢種脈衝操作係測試多工顯示屏嘅標準方法。

Q4：點樣顯示像字母"A"咁樣嘅字元？

A4：你需要一個字型映射或查找表，定義每個字元要點亮邊啲點（行、列交點）。對於5x7矩陣，通常每個字元係一個5字節數組，其中字節中嘅每個位代表一列中嘅一個行元素。你嘅微控制器軟件喺多工掃描期間使用呢個映射。

11. 實用設計案例研究

考慮使用三個LTP-2157AKY顯示屏設計一個具有3位數讀數嘅簡單數字溫度計。系統需要溫度傳感器、微控制器（例如8位MCU）同驅動電路。微控制器讀取傳感器，將值轉換為BCD或自定義字型映射，並驅動顯示屏。由於引腳數量多（如果直接驅動，3個顯示屏 * 14引腳 = 42引腳），必須採用多工方案。設計將涉及：1）將三個顯示屏所有對應嘅行引腳（陽極）連接埋一齊（創建7條公共陽極線）。2）分別連接每個顯示屏嘅列引腳（陰極）（創建3個顯示屏 * 5列 = 15條陰極線）。3）使用具有7+15=22條I/O線（或使用外部移位寄存器或端口擴展器更少）嘅微控制器，以高頻率順序掃描公共行並為每個數字激活適當嘅列。限流電阻可以放置喺公共陽極線或單個陰極線上。

12. 工作原理

LTP-2157AKY基於半導體P-N結嘅電致發光原理。當正向偏壓時，來自N型AlInGaP層嘅電子同來自P型層嘅空穴喺有源區複合。呢個複合事件以光子（光）形式釋放能量。595 nm（琥珀黃色）嘅特定波長由AlInGaP半導體材料嘅帶隙能量決定，呢個係喺晶體生長過程中設計嘅。不透明嘅GaAs襯底有助於將光向上反射，提高芯片頂面嘅整體光提取效率。

13. 技術趨勢

自呢份規格書發佈（2002年）以來，LED顯示技術已取得顯著進步。雖然5x7點矩陣格式仍然係簡單顯示屏嘅主力，但底層技術已經演變。AlInGaP LED嘅效率同使用壽命都有所提高。此外，更新嘅顯示選項已變得普遍：1）更高密度矩陣：8x8、16x16及更大嘅圖形矩陣現已常見且價格低廉。2）表面貼裝器件（SMD）LED：現代設計通常使用單個SMD LED放置喺PCB上形成矩陣，提供更多設計靈活性。3）有機LED（OLED）顯示屏：提供高對比度、寬廣視角同靈活外形，儘管佢哋可能有不同嘅使用壽命同環境限制。4）集成控制器顯示屏：現代模組通常包含內置控制器（例如用於字符LCD嘅HD44780或專用LED矩陣驅動器），將介面要求簡化為僅幾條數據同控制線。然而，驅動多工LED陣列嘅基本設計原則，正如為LTP-2157AKY詳細說明嘅，仍然直接適用於許多現代分立LED矩陣項目。