LTP-1557AKD LED 點陣顯示器規格書 - 1.2吋 (30.42mm) 高度 - 超紅光 (650nm) - 每點40mW - 粵語技術文件

1. 產品概覽

LTP-1557AKD 係一個採用5x7點陣AlInGaP（磷化鋁銦鎵）超紅光發光二極管（LED）嘅單字元字母數字顯示模組。呢種配置係顯示ASCII同EBCDIC字符集嘅標準，適合需要清晰單字符讀數嘅應用。裝置採用灰色面殼配白色點，增強對比度以提升可讀性。其核心設計原理基於共陰極列同共陽極行嘅矩陣架構，允許透過多工方式，用較少嘅I/O腳位有效控制個別LED。

1.1 核心優勢同目標市場

呢款顯示器嘅主要優勢包括其固態可靠性、單平面設計帶來嘅寬闊視角，以及低功耗要求。1.2吋（30.42毫米）嘅字符高度提供良好嘅可見度。佢按發光強度分類，允許進行亮度分級。裝置可以水平堆疊，從而創建多字符顯示。其主要目標市場包括工業控制面板、儀器儀表、測試設備、銷售點終端，以及其他需要簡單、可靠同低功耗字符顯示嘅嵌入式系統。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗可能導致裝置永久損壞嘅極限。佢哋唔係用於連續操作。

• 每點平均功耗：40 mW。呢個限制咗每個獨立LED芯片上嘅連續熱負載。
• 每點峰值正向電流：90 mA。呢個只喺脈衝條件下（1/10佔空比，0.1毫秒脈衝寬度）先至允許，用於喺多工方案中實現更高嘅瞬時亮度。
• 每點平均正向電流：基本額定值喺25°C時為15 mA。當環境溫度（Ta）高於25°C時，呢個額定值會以0.2 mA/°C嘅線性速率遞減，呢個係熱管理嘅關鍵考慮因素。
• 每點反向電壓：5 V。超過呢個值可能會擊穿LED嘅PN結。
• 工作及儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。
• 焊接溫度：最高260°C，最多持續3秒，測量位置喺封裝安裝平面下方1.6毫米（1/16吋）處。

2.2 電氣及光學特性

呢啲參數喺環境溫度（Ta）為25°C時測量，定義咗裝置嘅典型性能。

• 平均發光強度（I_V）：範圍由800 µcd（最小值）到2600 µcd（典型值）。喺I_p=32mA同1/16佔空比嘅脈衝條件下測量。寬廣嘅範圍表明咗發光強度分類（分級）嘅影響。
• 峰值發射波長（λ_p）：650 nm（典型值）。呢個將發出光嘅主要顏色定義為超紅光。
• 譜線半寬（Δλ）：20 nm（典型值）。呢個表示發出紅光嘅光譜純度或帶寬。
• 主波長（λ_d）：639 nm（典型值）。呢個係人眼感知到嘅波長，同峰值波長略有不同。
• 正向電壓（V_F）任何點：
  • 2.1V 至 2.6V（典型範圍），喺I_F=20mA時。
  • 2.3V 至 2.8V（典型範圍），喺I_F=80mA（脈衝）時。顯示出LED嘅正溫度係數同動態電阻。
• 反向電流（I_R）任何點：最大100 µA，喺V_R=5V時。
• 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，陣列中最光同最暗LED之間嘅最大允許比率，確保外觀均勻。

測量備註：發光強度係用接近CIE明視覺響應曲線嘅傳感器同濾光片組合測量，確保數值同人類視覺感知相關。

3. 分級系統解釋

份規格書明確指出呢件裝置係按發光強度分類。呢個係一個關鍵嘅分級參數。

• 發光強度分級：典型嘅I_V範圍喺800-2600 µcd，表示有多個亮度級別。設計師必須根據應用嘅亮度要求揀選合適嘅級別，並且喺使用多個顯示器時確保一致性。
• 波長一致性：雖然冇明確按波長分級，但λ_p(650nm) 同 λ_d(639nm) 嘅嚴格典型規格表明製造控制良好，令到唔同裝置嘅紅色保持一致。
• 正向電壓：指定嘅V_F範圍（例如2.1-2.6V）表示有差異。對於使用大量顯示器或者有嚴格電源要求嘅設計，可能需要向製造商查詢電壓分級選項。

4. 性能曲線分析

份規格書提到典型電氣/光學特性曲線。雖然文中冇提供具體圖表，但呢類裝置嘅標準曲線通常包括：

• 正向電流 vs. 正向電壓（I-V曲線）：顯示指數關係，對於設計限流電路至關重要。條曲線會隨溫度變化而偏移。
• 相對發光強度 vs. 正向電流：表明喺正常操作範圍內，光輸出同電流相對線性，直到喺極高電流時效率下降。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：顯示光輸出隨結溫升高而下降，突顯熱管理嘅重要性，特別係喺以較高平均電流驅動時。
• 光譜分佈：一幅相對強度 vs. 波長嘅圖，中心喺650nm左右，半寬約20nm，確認超紅光顏色。

5. 機械及封裝資料

5.1 封裝尺寸

裝置有圖紙提供嘅特定物理尺寸（文中提及但未詳細說明）。所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為±0.25毫米，除非另有說明。呢個包括總高度、寬度、深度、引腳間距，以及點陣喺灰色面殼內嘅位置。

5.2 腳位連接同內部電路

裝置採用14腳配置。內部電路圖顯示一個標準嘅5x7矩陣，其中：
- 列（1-5）係共陰極組。
- 行（1-7）係共陽極組。
要點亮特定嘅點（例如，第3行，第2列），必須將相應嘅行陽極驅動至高電平（帶限流），同時將相應嘅列陰極拉低。腳位定義表對於正確嘅PCB佈局同驅動電路設計至關重要。

6. 焊接及組裝指引

關鍵嘅組裝規格係焊接溫度曲線。

• 回流焊接：封裝體（安裝平面下方1.6毫米處）嘅最高允許溫度為260°C，呢個峰值溫度唔可以持續超過3秒。必須仔細控制標準無鉛（SnAgCu）回流曲線，以保持喺呢個限制內，防止損壞LED芯片、內部鍵合線或塑膠封裝。
• 手動焊接：如有必要，應使用溫控烙鐵快速進行，將熱量施加喺PCB焊盤上，而唔係長時間直接加熱元件引腳。
• 清潔：只使用同LED封裝材料相容嘅清潔劑。
• 儲存條件：喺指定嘅-35°C至+85°C溫度範圍內，儲存喺乾燥、防靜電嘅環境中，以防止吸濕同靜電放電損壞。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

• 工業讀數：機械上嘅狀態指示器、錯誤代碼或單值顯示。
• 測試及測量設備：顯示單位（V、A、Hz）、通道號碼或簡單代碼。
• 消費電子產品：時鐘顯示、電器狀態指示器（雖然而家較少見）。
• 原型製作及教育：非常適合學習微控制器接口同多工技術。

7.2 設計考慮因素

• 驅動電路：需要一個能夠多工處理12條線路（5列 + 7行）嘅微控制器或專用驅動IC。使用晶體管或集成灌電流/源電流驅動器來處理所需電流。
• 限流：對每一行或每一列線路都必不可少。根據所需嘅平均電流（例如，每點10-15mA）、電源電壓同LED正向電壓計算電阻值。記住，電流喺多工幀中係由多個LED共享嘅。
• 刷新率：多工掃描速率必須足夠高（通常>100Hz）以避免可見閃爍。規格中提到嘅1/16佔空比意味著16步多工方案係合適嘅。
• 熱管理：當喺接近最大平均電流或高環境溫度下操作時，確保足夠嘅通風。I_F嘅0.2 mA/°C遞減對於可靠性至關重要。
• 視角：寬闊嘅視角有好處，但要考慮相對於用戶嘅安裝方向。

8. 技術比較及差異

同舊式GaAsP或GaP紅色LED點陣相比，LTP-1557AKD中嘅AlInGaP技術提供顯著更高嘅發光效率，從而喺相同電流下實現更光嘅顯示，或者喺相同亮度下功耗更低。超紅光（650nm）波長比標準紅色更鮮艷同分明。同現代圖形OLED或LCD相比，呢款裝置簡單得多、更堅固、成本更低，並且喺更寬嘅溫度範圍內工作，但僅限於預定義嘅5x7字符。其利基市場喺於需要極高可靠性、簡單性同低成本進行字符顯示嘅應用。

9. 常見問題（基於技術參數）

• 問：我可唔可以用恆定直流電流驅動每個點？
  答：技術上可以，但需要35個獨立驅動器，效率低。多工係標準同預期嘅方法，利用X-Y選擇架構。
• 問：點解峰值電流（90mA）比平均電流（15mA）高咁多？
  答：喺多工中，每個LED只喺一小部分時間（佔空比）通電。為咗實現相當於15mA直流嘅感知平均亮度，會喺其活動時段使用更高嘅脈衝電流。90mA額定值確保LED能夠處理呢啲短暫脈衝。
• 問：發光強度匹配比為2:1對我嘅設計意味住乜？
  答：意味住喺相同驅動條件下，陣列中最暗嘅點可能只有最光點一半咁光。為咗外觀均勻嘅字符，你可能需要揀選更嚴格級別嘅裝置，或者如果驅動器允許個別點控制，則實施軟件亮度補償。
• 問：我點樣將呢個14腳裝置連接到I/O腳位較少嘅微控制器？
  答：你必須使用外部移位寄存器（例如74HC595）、I/O擴展器，或者具有多工支持嘅專用LED驅動IC。你無法將控制線數量減少到低於12條來完全控制5x7矩陣。

10. 實用設計案例分析

場景：為一個環境溫度高達70°C嘅工業烤箱控制器設計一個單字元溫度讀數顯示。

• 亮度：從較高級別（例如2000+ µcd）揀選一個發光強度級別，以確保喺可能明亮嘅環境中可見。
• 驅動電流：確定遞減後嘅平均電流。喺Ta=70°C時，遞減量為（70-25）°C * 0.2 mA/°C = 9 mA。因此，每點最大安全連續平均電流為15 mA - 9 mA = 6 mA。設計必須使用1/16佔空比內嘅脈衝電流，以實現所需亮度，同時保持平均電流喺每點6mA或以下。
• 電路：使用微控制器產生多工信號。使用低側N溝道MOSFET來灌入列電流，使用高側P溝道MOSFET或驅動IC來提供行電流。根據電源電壓（例如5V）、脈衝電流下嘅LED V_F，以及產生有效平均亮度所需嘅脈衝電流值來計算限流電阻。
• 佈局：將顯示器放喺PCB上遠離其他發熱元件嘅位置。確保組裝期間嘅回流焊接曲線嚴格遵守260°C持續3秒嘅限制。

11. 工作原理

裝置基於半導體PN結中嘅電致發光原理工作。當正向偏壓（超過二極管導通電壓~2.1V）施加到個別LED單元（陽極行高電平，陰極列低電平）時，電子同空穴喺活性AlInGaP區域復合，以波長中心喺650 nm（紅光）嘅光子形式釋放能量。5x7矩陣排列同共陽極/共陰極架構允許通過選擇適當嘅行同列線路來單獨尋址35個點中嘅任何一個，從而透過多工形成字符。

12. 技術趨勢

雖然像LTP-1557AKD咁樣嘅分立LED點陣顯示器對於特定嘅堅固同成本敏感應用仍然相關，但更廣泛嘅趨勢係朝向集成同先進技術。對於更複雜嘅顯示，具有內置控制器嘅集成字符LCD同OLED模組已成為標準。對於仍然需要LED嘅應用，表面貼裝器件（SMD）LED陣列同高密度、多色、可尋址RGB LED矩陣（例如使用WS2812B型LED）因其靈活性同易用性而越來越受歡迎。然而，傳統通孔點陣LED嘅簡單性、高可靠性、寬溫度範圍同分明、光亮嘅單色輸出，確保咗佢哋喺工業、汽車同惡劣環境應用中嘅持續使用，呢啲應用中新技術可能無法滿足所有要求。