LTP-2557KS 5x7 點矩陣 LED 顯示器規格書 - 2 英吋高度 - AlInGaP 黃光 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTP-2557KS 是一款單一位數的英數字元顯示模組，專為需要清晰、易讀字元輸出的應用而設計。其核心功能是透過一個由可獨立定址的發光二極體（LED）所組成的網格，來視覺化呈現 ASCII 和 EBCDIC 編碼字元。

1.1 核心優勢與目標市場

此元件為系統設計師提供了數項關鍵優勢。其主要優點是低功耗需求，使其適用於電池供電或注重能源效率的應用。相較於燈絲型顯示器，LED 技術的固態可靠性確保了長久的運作壽命以及抗衝擊與振動的能力。其寬廣視角與單一平面結構提供了從不同位置觀看時一致的能見度。它能夠水平堆疊，以便建立多位元字元顯示。最後，作為一款符合 RoHS 指令的無鉛封裝產品，使其適合考量環保法規的現代電子製造。目標市場包括工業控制面板、儀器儀表、測試設備、銷售點終端機，以及其他需要耐用、低功耗字元顯示的嵌入式系統。

2. 技術規格深入解析

本節根據規格書，對元件的關鍵性能參數提供詳細、客觀的分析。

2.1 光度學與光學特性

本顯示器採用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料作為其黃光 LED 晶片。此材料系統以在琥珀色/黃色/紅色光譜中具有高效率和良好色彩純度而聞名。典型的峰值發射波長（λp）為 588 nm，其主波長（λd）為 587 nm，明確位於黃色光區域。其譜線半高寬（Δλ）為 15 nm，表示相對較窄的光譜頻寬，這有助於色彩純度。

關鍵的亮度參數是平均發光強度（Iv）。在指定的測試條件下（峰值電流 32 mA，佔空比 1/16），強度範圍從最小值 800 μcd 到最大值 3600 μcd，並提供典型值。規格書亦規定了發光強度匹配比，在相似發光區域內的點之間最大值為 2:1，這是衡量顯示矩陣亮度均勻性的指標。

2.2 電氣參數

電氣特性定義了元件的操作限制與條件。絕對最大額定值設定了安全操作的邊界：每點平均功耗 70 mW, 每點峰值順向電流 60 mA，以及在 25°C 時每點平均順向電流為 25 mA，並隨著溫度升高以 0.33 mA/°C 線性遞減。最大每點逆向電壓為 5 V.

在典型操作條件下，當以 20 mA 驅動時，任何單一 LED 點的順向電壓（Vf）範圍為 2.05V 至 2.6V。當施加 5V 逆向偏壓時，逆向電流（Ir）規定最大值為 100 μA。操作與儲存溫度範圍寬廣，從-35°C 至 +105°C.

2.3 熱特性與焊接

平均順向電流的遞減曲線是一個關鍵的熱參數，表示當環境溫度超過 25°C 時，最大允許的連續電流會隨之降低。對於組裝，規格書規定了焊接條件：元件可承受260°C 持續 3 秒，測量點位於封裝體座平面下方 1/16 英吋（約 1.59 mm）處。這是一個標準的回流焊溫度曲線指南。

3. 分級系統說明

規格書指出，這些元件會根據發光強度進行分類。這意味著一個分級過程，即根據在標準測試條件下測量的光輸出（Iv）對單元進行分類和標記。設計師可以選擇特定等級，以確保系統中多個顯示器之間的亮度一致，或滿足應用程式的特定亮度要求。所提供的強度範圍（800-3600 μcd）定義了可用的可能等級。

4. 性能曲線分析

雖然規格書提及了典型特性曲線，但提供的文本中並未詳細說明具體圖表。通常，LED 顯示器的此類曲線會包括：

• 順向電流（If）對順向電壓（Vf）曲線：顯示指數關係，對於設計限流電路至關重要。
• 發光強度（Iv）對順向電流（If）曲線：展示光輸出如何隨電流增加而增加，直至達到最大額定值。
• 發光強度（Iv）對環境溫度（Ta）曲線：說明當接面溫度升高時，光輸出會下降，這對於熱管理非常重要。
• 光譜分佈曲線：繪製相對強度對波長的圖表，顯示峰值約在 588 nm 以及 15 nm 的半高寬。

這些曲線對於預測非標準條件下的性能以及進行穩健的電路設計至關重要。

5. 機械與封裝資訊

LTP-2557KS 是一款穿孔式封裝。其矩陣高度為 2 英吋（50.8 mm）。封裝具有灰色面板與白色點狀顏色，以在 LED 熄滅時提供最佳對比度。詳細的尺寸圖顯示為 14 腳位雙列直插式封裝。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為 ±0.25 mm。腳位尖端偏移公差規定為 ±0.4 mm，這對於 PCB 孔位設計非常重要。

6. 腳位連接與內部電路

本元件採用5x7 陣列搭配 X-Y 選擇架構。內部電路圖與腳位連接表揭示了其多工設計。腳位被分配給特定的陽極列（1-7）和陰極行（1-5）。這種多工方式將所需的驅動腳位數量從 35 個（個別控制）減少到 12 個（7 列 + 5 行），簡化了介面電路。腳位定義如下：腳位 1：陽極列 5，腳位 2：陽極列 7，腳位 3：陰極行 2，腳位 4：陰極行 3，腳位 5：陽極列 4，腳位 6：陰極行 5，腳位 7：陽極列 6，腳位 8：陽極列 3，腳位 9：陽極列 1，腳位 10：陰極行 4，腳位 11：陰極行 3（註：行 3 出現兩次，可能是規格書的印刷錯誤；其中一個應為行 1 或其他行），腳位 12：陽極列 4（與腳位 5 重複，可能是印刷錯誤），腳位 13：陰極行 1，腳位 14：陽極列 2。正確解讀此表格對於正確的 PCB 佈局和驅動軟體至關重要。

7. 焊接與組裝指南

根據絕對最大額定值，建議的焊接條件為260°C 持續 3 秒，測量點位於封裝體下方 1.59mm 處。這與典型的無鉛回流焊溫度曲線相符。應注意避免超過此溫度或時間，以防止損壞 LED 晶片或塑膠封裝。在處理過程中，應遵循半導體元件的標準 ESD（靜電放電）預防措施。儲存應在規定的溫度範圍 -35°C 至 +105°C 內，並處於低濕度環境中。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 工業控制面板：顯示設定點、狀態碼或錯誤訊息。
• 測試與量測設備：顯示數值讀數或通道識別碼。
• 嵌入式系統原型開發：作為微控制器的簡單輸出。
• 舊系統升級：替換舊的白熾燈或真空螢光顯示器。

8.2 設計考量

• 驅動電路：需要一個多工驅動電路（例如使用電晶體陣列或專用 LED 驅動 IC），能夠提供/吸收峰值電流（每點最高 60 mA，但多工驅動時通常會使用較低的電流）。
• 電流限制：需要外部電阻來設定每行或每列的順向電流，計算基於電源電壓和 LED 順向電壓。
• 刷新率：多工方案需要足夠高的掃描速率（通常 >100 Hz）以避免可見的閃爍。
• 電源供應：必須能夠處理多工期間的峰值電流需求。
• 軟體：需要一個儲存在記憶體中的字元字型對應表（5x7 像素），以及一個依序啟動正確的行與列以形成字元的常式。

9. 技術比較與差異化

與使用不同技術的當代 5x7 點矩陣顯示器相比，AlInGaP 黃光 LED 提供了明顯的優勢。相較於舊式的紅色 GaAsP LED，AlInGaP 提供了更高的效率和更亮的輸出。相較於標準的綠色或藍色 GaN LED，黃色光在各種環境光照條件下具有極佳的能見度，常被選用於警示或狀態指示器。穿孔式封裝使其與表面黏著替代方案區分開來，使其適合原型開發、業餘愛好者專案，或那些因機械穩固性而偏好穿孔組裝的應用。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：在發光強度測試條件中，1/16 佔空比是什麼意思？

答：這意味著每個 LED 點在整個測量週期時間內僅通電 1/16。這代表了多工驅動方案，在一個 16 列的系統中（或 5x7 矩陣的時分多工），任何時候只有一列是啟動的。指定的強度是整個週期內的平均值。

問：我可以用恆定直流電流驅動此顯示器而不使用多工嗎？

答：技術上可以，但效率極低且非預期用途。以 20 mA 連續驅動所有 35 個點將需要總電流 700 mA，超過實用限制並產生大量熱量。多工是標準且高效的方法。

問：腳位連接表有重複項（行 3，列 4）。這是錯誤嗎？

答：這很可能是此版本規格書中的印刷錯誤。在標準的 5x7 矩陣中，應該有 7 個唯一的陽極列腳位和 5 個唯一的陰極行腳位，總共 12 個唯一的訊號腳位，可能再加上共用的電源腳位。實體腳位定義圖是權威來源。請務必與封裝圖核對。

11. 設計與使用案例範例

案例：基於微控制器的單一位數顯示。設計師使用 Arduino 微控制器來顯示數字 0-9。7 個陽極列透過 7 個限流電阻（每列一個）連接到微控制器。5 個陰極行連接到 5 個 NPN 電晶體（或如 ULN2003 的電晶體陣列 IC），其基極由微控制器腳位驅動。軟體執行一個迴圈：1) 將一個陽極列腳位設為 HIGH（例如列 1），2) 根據所需字元該列所需的像素，將對應的 5 個陰極行腳位設為 LOW/HIGH，3) 等待短暫時間（例如 2ms），4) 關閉列 1，5) 移至列 2，重複此過程。這會快速掃描所有 7 列，形成一個持久的影像。每個點亮的 LED 電流由電源電壓（例如 5V）、LED Vf（約 2.3V）和串聯電阻值決定：R = (5V - 2.3V) / 0.020A = 135 歐姆（可使用標準 150 歐姆）。

12. 運作原理

LTP-2557KS 基於多工 LED 矩陣的原理運作。35 個獨立的 LED 點排列成一個 7 個水平列（陽極）和 5 個垂直行（陰極）的網格。位於某列與某行交點的 LED 僅在該特定列被設定為正電壓（陽極高電位）且該特定行連接到地（陰極低電位）時才會點亮。透過依序一次啟動一列，並為該列設定適當的行，並且以足夠快的速度（通常 >60 Hz）執行，由於視覺暫留，人眼會感知到一個穩定、完整形成的字元。這種方法將所需的控制線數量從 35 條大幅減少到 12 條。

13. 技術趨勢與背景

雖然像 LTP-2557KS 這樣的離散式 5x7 穿孔 LED 顯示器代表了一項成熟的技術，但它們在需要高可靠性、寬廣視角和簡單性的特定利基市場中仍然具有相關性。一般顯示技術的趨勢已轉向具有內建控制器的整合模組（例如基於 HD44780 的 LCD）、更高密度的圖形顯示器（OLED、TFT LCD）以及用於小型化的表面黏著元件。然而，LED 的基本優勢——其亮度、壽命和堅固性——確保了它們在工業、戶外和高能見度應用中持續被使用，而其他技術在這些應用中可能會失效。從 GaAsP 等舊材料轉向 AlInGaP，反映了即使在此已確立的產品類別中，LED 效率和性能仍在持續改進。