LTP-1557AKA LED 點矩陣顯示器規格書 - 1.2 英吋 (30.42 公釐) 字高 - AlInGaP 紅橙色 - 5x7 陣列 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTP-1557AKA 是一款單字元、可顯示英數字元的顯示模組，專為需要清晰、可靠字元輸出的應用而設計。其核心功能是透過一個由獨立可控發光二極體（LED）組成的網格，以視覺化方式呈現資訊。

1.1 核心優勢與目標市場

此裝置提供多項關鍵優勢，使其適用於各種工業與商業應用。其主要優點包括低功耗需求，這對於電池供電或對能源敏感的系統至關重要。相較於燈絲型或其他機械式顯示器，LED 技術的固態可靠性確保了長使用壽命以及抗衝擊與振動的能力。其單平面、寬視角設計提供了從不同位置觀看的良好可見度，這對使用者介面至關重要。最後，其與標準字元碼（USASCII 和 EBCDIC）的相容性以及水平可堆疊性，簡化了需要多位數顯示的系統整合。典型的目標市場包括儀表板、銷售點終端機、工業控制系統以及測試設備，這些應用都需要耐用、清晰易讀的字元輸出。

2. 技術規格深入解析

本節提供裝置電氣、光學及物理參數的詳細客觀分析。

2.1 光度與光學特性

光學性能定義於環境溫度（Ta）為 25°C 時。裝置採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料作為其 LED 晶片，這些晶片製作在不透明的 GaAs 基板上。此材料選擇以在紅橙色光譜中具有高效率而聞名。顯示器具有灰色面板與白色點狀顏色以形成對比。

• 平均發光強度（I_V)：範圍從最小值 2100 μcd 到典型值 3800 μcd。此測量是在特定驅動條件下進行：峰值電流（I_p）為 80mA，佔空比為 1/16。強度是使用近似 CIE 明視覺響應曲線的感測器與濾光片測量，確保數值與人眼亮度感知相關。
• 波長特性:
  • 峰值發射波長（λ_p)：典型值為 621 nm，表示在紅橙色區域光發射最強的點。
  • 主波長（λ_d)：典型值為 615 nm。這是人眼感知與光色相匹配的單一波長，可能與峰值波長略有不同。
  • 譜線半高寬（Δλ）：典型值為 18 nm。此參數定義了發射光的頻寬，表示峰值周圍的波長範圍。較窄的半高寬表示光譜顏色更純淨。
• 發光強度匹配比（I_V-m)：最大比值為 2:1。這規定了陣列中最亮與最暗點之間允許的亮度變化，確保外觀均勻。

2.2 電氣參數

所有電氣特性同樣在 Ta=25°C 下指定。

• 每點順向電壓（V_F)：在順向電流（I_F）為 20mA 驅動時，典型值為 2.6V，最大值為 2.6V。這是 LED 點亮時兩端的電壓降。
• 每點逆向電流（I_R)：當施加逆向電壓（V_R）為 5V 時，最大值為 100 μA。這表示 LED 處於逆向偏壓時的漏電流水平。

2.3 絕對最大額定值與熱考量

這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限，並非用於連續操作。

• 每點平均功率損耗：最大值 33 mW。
• 每點峰值順向電流：最大值 90 mA，但僅在脈衝條件下（1/10 佔空比，0.1 ms 脈衝寬度）。這允許更高的瞬時亮度。
• 每點平均順向電流：在 25°C 時額定值為 13 mA。關鍵在於，當環境溫度超過 25°C 時，此額定值會以 0.17 mA/°C 的速率線性遞減。這是熱管理的關鍵設計參數。
• 每點逆向電壓：最大值 5 V。
• 工作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。
• 焊接溫度：裝置可承受最高 260°C 的焊接溫度，最長 3 秒，測量點位於封裝安裝平面下方 1.6mm（1/16 英吋）處。

3. 分級系統說明

規格書指出此裝置根據發光強度進行分類。這指的是製造過程中的分級作業。在生產過程中，LED 的性能會存在自然差異。裝置會根據測量的發光強度進行測試和分類（分級）。這讓客戶可以選擇特定亮度範圍（例如規定的 2100-3800 μcd 範圍）內的元件，確保最終產品亮度的一致性。規格書未針對波長或順向電壓指定獨立的分級，表明主要分類是基於光輸出。

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型電氣/光學特性曲線。雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但完整規格書中通常包含的此類曲線對設計至關重要。工程師預期會看到：

• 相對發光強度 vs. 順向電流（I-V 曲線）：顯示光輸出如何隨驅動電流增加，有助於設定所需亮度的工作點。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：說明光輸出如何隨溫度升高而降低，對於非恆溫環境中的應用至關重要。
• 順向電壓 vs. 順向電流：提供詳細的 V_F特性，用於精確的驅動器設計。
• 光譜分佈：顯示各波長相對發射功率的圖表，確認峰值與主波長數值。

這些曲線讓設計師能夠預測在表格中單點數據之外的真實、非理想條件下的性能。

5. 機械與封裝資訊

5.1 實體尺寸

裝置描述為具有1.2 英吋（30.42 公釐）矩陣高度。這指的是 5x7 點陣列本身的高度。參考了詳細的封裝尺寸圖，所有尺寸均以公釐為單位，除非另有說明，標準公差為 ±0.25 mm。此圖對於 PCB（印刷電路板）佈局設計和機械整合至關重要。

5.2 接腳連接與內部電路

裝置採用 14 接腳配置。接腳定義表明確說明了每個接腳的功能，指定了與特定陽極行（1-7）和陰極列（1-5）的連接。這種每列共陰極的架構（其中一列中的多個 LED 陽極共用一個陰極接腳）是多工矩陣顯示器的標準配置。參考了內部電路圖，該圖將以視覺方式顯示這種行陽極、列陰極的矩陣排列，確認多工方案。正確解讀此接腳定義對於設計驅動電路至關重要。

6. 焊接與組裝指南

提供的主要組裝規格是迴焊溫度曲線限制：最高溫度 260°C，最長持續時間 3 秒，測量點位於封裝本體下方 1.6mm 處。此資訊對於製程工程師設定焊接爐以防止 LED 晶片或封裝受到熱損壞至關重要。對於儲存，應維持規定的 -35°C 至 +85°C 範圍，以在使用前保持裝置完整性。

7. 應用建議

7.1 典型應用情境

此顯示器非常適合需要單一、高度清晰易讀字元或符號的應用。例如工業機械上的狀態指示器（顯示如 'A'、'C'、'F' 等代碼）、較大多位數顯示器中的數字位置（堆疊時）、測試設備上的簡單讀數，或作為專用設備使用者介面的一部分。

7.2 設計考量

• 驅動電路：需要微控制器或專用顯示驅動器 IC 來執行多工。電路必須依序啟動正確的行陽極和列陰極接腳，以點亮每個字元所需的點陣圖案。必須為每個陽極或列線路設置限流電阻以設定順向電流。
• 電流計算：必須遵守每點的平均電流。對於多工 N 行，瞬時電流可以更高，但隨時間的平均電流不得超過額定的 13 mA（需根據溫度遞減）。例如，使用 1/7 佔空比多工時，峰值電流可達約 91mA 以實現 13mA 的平均值，但這也必須低於 90mA 的峰值額定值。
• 熱管理：如果預期工作環境溫度顯著超過 25°C，則必須在設計中考慮平均順向電流的遞減（0.17 mA/°C）。在高溫環境中，可能需要適當的電路板佈局和可能的散熱措施。
• 視角：利用寬視角，將顯示器定位於目標使用者最佳可見的位置。

8. 技術比較與差異化

與白熾燈或真空螢光顯示器（VFD）等舊技術相比，LTP-1557AKA 提供了更優越的抗衝擊/振動能力, 、更低的功耗以及更長的使用壽命。與其他 LED 點矩陣顯示器相比，其使用AlInGaP

技術實現紅橙色，相較於舊的 GaAsP（磷化鎵砷）紅色 LED，具有更高的效率，並且隨時間和溫度的顏色穩定性可能更好。1.2 英吋字元高度、5x7 解析度以及定義的亮度/強度分級的特定組合，是其在 LED 點矩陣顯示器類別中的關鍵差異化物理與性能規格。

1. 9. 常見問題（基於技術參數）問：我可以用恆定直流電流驅動每個點嗎？
2. 答：技術上可以，但對於矩陣來說效率極低。這將需要 35 個獨立的限流電路（5x7）。多工是標準且預期的方法，能顯著減少所需的驅動器接腳和元件。問：最大平均電流是 13mA，但我的多工方案使用 1/16 佔空比。我可以使用多大的峰值電流？答：您可以計算允許的峰值電流：I_峰值 = I_平均 / 佔空比。對於 1/16 佔空比，I_峰值 = 13mA / 0.0625 = 208mA。然而，您必須同時確保此峰值電流不超過絕對最大峰值電流額定值 90mA
3. 。因此，在此情況下，90mA 的限制是主導約束條件。問：峰值波長和主波長有什麼區別？
4. 答：峰值波長是 LED 發射最多光功率的物理波長。主波長是人眼感知與所見顏色相匹配的感知單一波長。由於 LED 發射光譜的形狀，它們通常略有不同。問：儲存溫度與工作溫度相同。這是否意味著我可以在 -35°C 下讓它保持通電？

答：工作範圍表示裝置在該範圍內將在規格範圍內運作。然而，性能（如發光強度）會隨溫度變化。儲存範圍僅表示未通電裝置不會受損的條件。在範圍極端值下的可靠運作應在應用中進行驗證。

10. 設計與使用案例研究情境：為工業感測器設計單字元錯誤碼顯示器。 感測器有一個微控制器，用於檢測各種故障狀況（例如，過載、感測器故障、校正錯誤）。每個故障被分配一個英數字元代碼（'O'、'F'、'C'）。選擇 LTP-1557AKA 是因為其在工業環境中的耐用性。微控制器的 I/O 接腳不足以直接驅動 35 個點，因此連接到專用的 LED 驅動器 IC。驅動器處理多工，根據錯誤碼從記憶體中的查找表檢索正確的 5x7 字型圖案。限流電阻網路根據所需亮度、順向電壓、電源電壓和多工佔空比進行計算，仔細確保不超過峰值和平均電流限制。顯示器為維護人員提供即時、清晰的故障類型視覺指示。

11. 工作原理介紹

LTP-1557AKA 是一款被動矩陣 LED 顯示器。它包含 35 個獨立的 AlInGaP LED 晶片，排列成 5 列 7 行的網格。每個 LED 連接在一個行陽極和一個列陰極之間。要點亮特定點，需對其對應的行陽極接腳施加正電壓，同時將其對應的列陰極接腳連接到地（或較低電壓）。每個 LED 晶片的內部半導體結構由 P 型和 N 型 AlInGaP 層組成，形成 PN 接面。當正向偏壓（陽極相對於陰極為正）時，電子和電洞在接面處復合，以 AlInGaP 材料的能隙能量決定的波長釋放光子（光）。顯示器採用多工技術：控制器並非同時點亮所有需要的點，而是快速循環掃描各行（或列），僅點亮屬於該字元且在活動行中的點。這比人眼能感知的速度更快，創造出穩定、完全點亮的字元錯覺，同時將所需的驅動器接腳數量從 35 個大幅減少到 12 個（7 行 + 5 列）。

12. 技術趨勢與背景

像 LTP-1557AKA 這樣的顯示器代表了一種成熟、完善的技術。資訊顯示的趨勢已很大程度上轉向更高密度、多色和圖形化解決方案，如 OLED、TFT LCD 和更細間距的 LED 矩陣。然而，像這樣的單一字元或小型數字顯示器，由於其簡單性、穩健性、高亮度、寬廣的工作溫度範圍以及低成本，在不需要複雜圖形的特定利基應用中仍然高度相關。基礎的 AlInGaP 材料技術本身相較於舊的 GaAsP 是一項重大進步，為紅色、橙色和琥珀色 LED 提供了更高的效率和色彩純度。此領域未來的發展重點在於進一步提高效率（每瓦流明）、改善均勻性，並可能將驅動電子元件與顯示器封裝更緊密地整合，以簡化終端使用者的設計。對於超低功耗或陽光下可讀的應用，與更複雜的顯示技術相比，這類離散式 LED 陣列仍然是首選。