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

1. 產品概述

LTP-1557AKY是一款單字元英數字顯示模組，專為需要清晰、易讀字符輸出的應用而設計。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，以視覺化方式呈現資訊。

1.1 核心優勢與目標市場

此元件提供多項關鍵優勢，使其適用於各種工業與商業應用。其主要特點包括1.2英吋（30.42公釐）的字元高度，提供優異的遠距離可視性。採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術製造的琥珀黃LED晶片，具有良好的發光效率與獨特、易於辨識的顏色。顯示器運作所需功率低，提升了終端應用的能源效率。其單平面結構提供了寬廣的視角，確保顯示資訊能從不同位置讀取。LED的固態設計保證了高可靠性和長使用壽命，且無活動零件。此裝置與USASCII和EBCDIC等標準字元碼相容，簡化了與數位系統的整合。此外，元件設計為可水平堆疊，允許建構多字元顯示器。顯示器亦根據發光強度進行分級，確保不同生產批次的亮度一致性。此元件的目標市場包括工業控制面板、儀器儀表、銷售點終端機、醫療設備，以及任何需要堅固可靠字元顯示介面的嵌入式系統。

2. 技術參數：深入客觀解讀

LTP-1557AKY的性能由一系列電氣、光學和環境參數所定義，這些參數對於正確的電路設計與應用至關重要。

2.1 光度與光學特性

光學性能是其功能的核心。在峰值電流（Ip）為80mA、工作週期為1/16的測試條件下，每個光點的典型平均發光強度（Iv）為3800 µcd（微燭光）。規格書中規定的最小值為2100 µcd。光點間的發光強度匹配比規定最大值為2:1，確保整個顯示器的亮度均勻。顏色由其波長定義。峰值發射波長（λp）通常為595奈米（nm），位於可見光譜的琥珀黃區域。主波長（λd）通常為592 nm。譜線半寬度（Δλ）通常為15 nm，表示發射光的光譜純度或頻寬。請務必注意，發光強度是使用近似於明視覺（CIE）人眼反應曲線的感測器與濾光片組合進行測量，確保測量值與人類視覺感知相關。

2.2 電氣參數

電氣特性定義了工作條件與限制。任何單一LED光點的正向電壓（Vf）（在輸入電流20mA下）典型值為2.6V，最大值為2.6V，最小值為2.05V。當施加5V反向電壓（Vr）時，任何光點的反向電流（Ir）最大值為100 µA。這些參數對於設計適當的限流電路和確保訊號完整性至關重要。

2.3 絕對最大額定值與熱考量

這些額定值規定了可能導致元件永久損壞的極限。每個光點的平均功率消耗不得超過25 mW。每個光點的峰值正向電流額定值為60 mA，但僅限於特定脈衝條件下：工作週期1/10，脈衝寬度0.1 ms。每個光點的平均正向電流具有降額因子；在25°C時為13 mA，且環境溫度每升高攝氏一度，該值線性減少0.17 mA。可施加於任何光點的最大反向電壓為5V。元件的工作溫度範圍額定為-35°C至+85°C，儲存溫度範圍亦同。對於組裝，最高焊接溫度為260°C，但此溫度應在元件安裝平面下方1.6公釐（1/16英吋）處施加最多3秒，以防止熱損壞。

3. 分級系統說明

規格書指出元件根據發光強度進行分類。這是LED製造中常見的分級做法，根據測量性能將元件分組。雖然此摘要未詳細說明具體的分級代碼，但此做法通常涉及在標準電流下測試每個單元的發光輸出，並將其分類到具有定義的最小和最大強度範圍的分級中（例如，分級A：3000-3500 µcd，分級B：3500-4000 µcd）。這使得設計師能夠選擇確保多單元顯示器亮度一致的零件。發光強度匹配比（最大2:1）的嚴格規格進一步支持了視覺均勻性的目標。

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型的電氣/光學特性曲線，儘管提供的文本中未顯示這些曲線。根據標準LED行為，預期會看到說明正向電流（If）與正向電壓（Vf）之間關係的曲線，該關係呈指數性。另一個關鍵曲線將顯示發光強度（Iv）作為正向電流（If）的函數，通常在操作範圍內呈現近乎線性的關係。第三個重要曲線將描述發光強度隨環境溫度（Ta）的變化，顯示輸出隨溫度升高而降低。這些曲線對於理解元件在非標準條件下的行為，以及優化驅動電路以提高效率和壽命至關重要。

5. 機械與封裝資訊

LTP-1557AKY採用標準LED顯示器封裝。提供的內容提到一個封裝尺寸圖（未顯示），所有尺寸均以公釐為單位指定，標準公差為±0.25公釐，除非另有說明。物理描述指出該裝置具有灰色面板和白色光點顏色，分別指塑膠外殼的顏色和每個LED上方的擴散透鏡顏色，以增強對比度。

5.1 接腳連接與內部電路

此裝置採用14接腳配置。接腳定義明確：接腳被指定為特定列（1, 2, 3, 4, 5, 6, 7）的陽極和特定行（1, 2, 3, 4, 5）的陰極。這是一種共陽極配置，意味著要點亮特定光點，必須將對應的行陰極驅動為低電位（吸入電流），同時將對應的列陽極驅動為高電位（提供電流）。內部電路圖（有提及但未顯示）通常會說明這種5x7矩陣排列，顯示每個LED如何連接在列（陽極）線和行（陰極）線的交點處。這種矩陣結構將所需的驅動接腳數量從35個（用於獨立定址光點）顯著減少到12個（5行 + 7列）。

6. 焊接與組裝指南

提供的主要組裝指南與焊接溫度有關。絕對最大額定值規定焊接溫度不應超過260°C，且此溫度的施加時間最長為3秒。此溫度的測量點至關重要：位於元件安裝平面下方1.6公釐（1/16英吋）處。此指南旨在防止過多熱量傳遞到LED晶片和內部接合線，這可能導致性能退化或故障。對於現代組裝，這表明只要溫度曲線被仔細控制在這些限制內，該裝置就適合迴流焊接製程。在處理過程中應遵守標準的ESD（靜電放電）預防措施。當元件未使用時，也應遵守儲存溫度範圍（-35°C至+85°C）。

7. 應用建議

7.1 典型應用情境

LTP-1557AKY非常適合需要顯示英數字元、符號或簡單圖形的應用。常見用途包括：工業機械上的狀態顯示（顯示錯誤代碼、機器狀態或簡單計數）、測試與測量設備上的讀數、銷售點系統中的顯示面板、醫療設備中的資訊顯示，以及作為家電或消費性電子產品中嵌入式系統的一部分。其可堆疊性使其可用於多位數顯示器，例如時鐘、計數器或簡單的訊息看板。

7.2 設計考量與電路介面

使用此顯示器進行設計需要一個能夠進行多工掃描的微控制器或專用驅動IC。由於它是矩陣顯示器，通常一次只啟動一列，依序掃描。視覺暫留創造出穩定影像的錯覺。驅動電路必須能夠為啟動的列陽極提供足夠的電流，並為啟動的行陰極吸入所需的電流。每個行陰極線路（或每個LED，取決於驅動器架構）必須使用限流電阻來設定工作電流，對於連續操作，每個光點通常約為20mA，但可根據所需的亮度和多工工作週期進行調整。設計多工方案時必須遵守峰值電流額定值。例如，在1/7工作週期（一次啟動七列中的一列）下，每個光點的瞬時電流可以更高以達到相同的平均亮度，但在脈衝條件下不得超過60mA的峰值電流額定值。如果在接近最大額定值或高環境溫度下操作，應考慮散熱問題。

8. 技術比較與差異化

與LCD或真空螢光顯示器（VFD）等其他顯示技術相比，這種LED點矩陣具有明顯優勢：在低光和高環境光條件下均具有卓越的亮度和可視性、更寬的工作溫度範圍、更快的響應時間，以及因其固態特性而具有更高的可靠性。在LED點矩陣類別中，使用AlInGaP技術製造琥珀黃LED，與GaAsP等舊技術相比，提供了更好的效率和顏色穩定性。特定的1.2英吋高度、5x7陣列和琥珀色使其與更小或更大的顯示器，或具有不同顏色（例如紅色、綠色）或陣列配置（例如5x8、8x8）的顯示器區分開來。

9. 基於技術參數的常見問題

問：在發光強度測試條件中提到的1/16工作週期目的是什麼？

答：1/16工作週期（短脈衝）在測試中使用，以防止LED接面發熱，這會降低輸出。它允許在特定電流下測量無熱效應影響的固有亮度。在實際的多工操作中，會使用類似的脈衝驅動。

問：我可以用恆定直流電流驅動此顯示器而不進行多工掃描嗎？

答：從技術上講可以，透過持續點亮每個所需的光點。然而，這將需要35個獨立的驅動通道，並且會消耗顯著更多的功率。多工掃描是標準且高效的方法。

問：接腳列表顯示有兩個接腳用於陽極列4（接腳5和12）和兩個用於陰極行3（接腳4和11）。這是錯誤嗎？

答：這很可能不是錯誤，而是一種設計特點。在矩陣顯示器中，為相同的電氣節點（列或行）設置多個接腳很常見。它們的作用是降低單一接腳/連接器的電流密度、提高可靠性，並在封裝中提供機械對稱性。在內部，這些接腳是連接在一起的。

問：如何計算適當的限流電阻值？

答：您需要電源電壓（Vcc）、每個光點所需的順向電流（If，例如20mA）以及LED的典型順向電壓（Vf，例如2.6V）。公式為 R = (Vcc - Vf) / If。請記住，在多工電路中，Vcc是施加到啟動列陽極的電壓，而電阻放置在行陰極側。

10. 實務設計與使用案例

考慮使用四個LTP-1557AKY顯示器設計一個簡單的4位數計數器。顯示器將水平堆疊。將對微控制器進行編程以管理多工掃描。它將有7個輸出接腳並聯連接到所有顯示器的列陽極。它將有4組5個行陰極接腳（總共20個接腳），但這些可以透過外部移位暫存器或埠擴展器來管理，以節省微控制器I/O。韌體將依序啟動7列中的每一列。對於每一列，它會將該列在所有四個數字上的圖案輸出到行驅動器。這個過程發生得非常快（例如，每秒掃描所有7列100次），以至於人眼會感知到一個穩定的四位數數字。每個行的電流將由電阻設定以達到所需的亮度，同時考慮到每個光點的1/7工作週期。設計必須確保每個光點在其啟動脈衝期間的峰值電流不超過60mA的額定值。

11. 工作原理介紹

LTP-1557AKY基於半導體p-n接面中的電致發光原理運作，特別是使用AlInGaP材料。當施加超過二極體閾值的正向電壓時，電子和電洞在主動區複合，以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP層的特定成分決定了發射光的波長（顏色），在此例中為琥珀黃色。5x7矩陣排列是一種高效的電氣配置。每個LED連接在七條列線（陽極）之一和五條行線（陰極）之一之間。透過選擇性地對特定列施加正電壓並將特定行接地，只有該交點的LED會點亮。控制器為所有所需的光點快速依序執行此過程以形成字元。

12. 技術趨勢與背景

儘管像LTP-1557AKY這樣的獨立LED點矩陣顯示器在需要高亮度和堅固性的特定（通常是工業）應用中仍然具有相關性，但更廣泛的顯示技術已經發展。表面黏著元件（SMD）LED陣列和具有內建控制器（I2C、SPI）的整合式LED顯示模組現在很常見，它們在更小的封裝中提供了更容易的整合和更高的解析度。此外，有機LED（OLED）和微型LED技術正在發展，用於高密度、可撓式顯示器。然而，對於惡劣環境中簡單、可靠、低成本的字符顯示需求，像這樣的傳統穿孔式LED點矩陣仍然是可行且可靠的解決方案。這裡使用的AlInGaP技術代表了對舊LED材料的進步，提供了更好的效率和色彩性能。