LTP-2058AKD LED顯示模組規格書 - 2.3英吋 (58.42mm) 字高 - 5x8點矩陣 - 超紅光 (650nm) - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTP-2058AKD是一款單字元、可顯示英數字元的顯示模組，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，以視覺方式呈現ASCII或EBCDIC編碼字元。

核心優勢與目標市場：本裝置的主要優勢包括：2.3英吋（58.42毫米）的大字元高度，提供極佳的可視性；其單平面設計帶來寬廣的視角；以及LED技術固有的固態可靠性。其低功耗需求及與標準字元碼的相容性，使其適用於工業控制面板、儀器儀表、銷售點終端機以及其他需要耐用、低維護且易讀顯示器的嵌入式系統。

2. 技術規格深入解析

本節根據規格書內容，客觀分析裝置的關鍵性能參數。

2.1 光度學與光學特性

光學性能是顯示功能的核心。本裝置採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料作為其LED晶片，並製作在不透明的GaAs基板上。此技術以在紅橙色光譜範圍內的高效率而聞名。

• 發光強度（I_V）：在測試條件I_p=32mA及1/16佔空比下，每個點的典型平均發光強度為3500 µcd，最小值為1650 µcd。此參數定義了每個獨立LED點的亮度。
• 波長特性：
  • 峰值發射波長（λ_p）：650奈米。這是LED發射最大光功率的波長。
  • 主波長（λ_d）：639奈米。這是人眼感知到的單一波長，定義了超紅光的顏色。
  • 光譜線半寬度（Δλ）：20奈米。這表示發射光波長的分布範圍，數值越小代表顏色越純淨、飽和度越高。
• 發光強度匹配比（I_V-m）：最大值為2:1。這是顯示均勻度的關鍵參數，規定在相同驅動條件下，陣列中最暗點的亮度不低於最亮點亮度的一半。

2.2 電氣參數

了解電氣極限與工作點對於可靠的電路設計至關重要。

• 絕對最大額定值：這些是絕對不可超過的應力極限，即使是瞬間超過也不行。
  • 每點平均功耗：40毫瓦。
  • 每點峰值順向電流：90毫安培。
  • 每點平均順向電流：在25°C時為15毫安培，超過25°C後線性遞減，遞減率為0.2毫安培/°C。
  • 每點逆向電壓：5伏特。超過此值可能損壞LED接面。
• 電氣/光學特性（在T_A=25°C時）：這些是典型的工作參數。
  • 順向電壓（V_F）：範圍從2.1伏特（最小值）到2.8伏特（最大值），取決於電流大小。典型值為：20毫安培時2.6伏特，80毫安培時2.8伏特。
  • 逆向電流（I_R）：在V_R=5伏特時，最大值為100微安培。

2.3 熱特性

熱管理是透過降額規格與溫度範圍來體現的。

• 工作溫度範圍：-35°C 至 +85°C。本裝置設計在此環境溫度範圍內運作。
• 儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。
• 電流降額：平均順向電流額定值在超過25°C後，每升高攝氏一度線性減少0.2毫安培。這是直接的熱限制，以防止過熱。
• 焊接溫度：在組裝過程中，於安裝平面下方1/16英吋（約1.6毫米）處，可承受260°C達3秒鐘。

3. 分級系統說明

規格書指出本裝置已根據發光強度進行分類。這指的是分級過程，即製造出的單元會根據測量到的發光強度進行分類（分級）。這確保設計師可以為其應用選擇亮度一致的元件，這對於追求外觀均勻的多位數顯示器至關重要。雖然本文件未列出具體的分級代碼，但典型的分級會將具有相似I_V values.

4. 性能曲線分析

規格書中提及典型電氣/光學特性曲線。雖然文中未提供具體圖表，但此類曲線通常包括：

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示順向電壓（V_F）與順向電流（I_F）之間的關係。它是非線性的，具有一個閾值電壓（AlInGaP紅光約為1.8-2.0伏特），低於此電壓時幾乎沒有電流流動。
• 發光強度 vs. 順向電流：展示光輸出如何隨電流增加而增加，在建議工作範圍內通常呈近線性關係，在極高電流下效率會下降。
• 溫度依賴性：曲線顯示順向電壓如何隨著接面溫度升高而降低，以及波長可能產生的輕微偏移。

這些曲線對於設計高效的恆流驅動器以及了解在不同熱條件下的性能至關重要。

5. 機械與封裝資訊

物理結構決定了外形尺寸與組裝介面。

• 封裝類型：14支腳的穿孔式封裝。
• 矩陣描述：5列乘以8行的LED點陣，形成一個能夠顯示所有英數字元及部分符號的網格。
• 視覺設計：採用灰色面板（可能是封裝環氧樹脂）與白色發光段（發光點區域），在未通電時提供良好對比，通電時則呈現乾淨的外觀。
• 可堆疊性：本裝置設計為可水平堆疊，透過將多個單元並排放置，即可創建多位元字元顯示器。
• 尺寸：所有尺寸單位均為毫米，除非另有說明，一般公差為±0.25毫米。確切的尺寸圖請參閱規格書。

5.1 腳位連接與極性

14支腳介面採用多工陽極列與陰極行的方案進行矩陣定址，這將所需的驅動腳位從40個（5x8）減少到13個（5+8）。

腳位定義：腳位1：陰極行6 腳位2：陰極行8 腳位3：陽極列2 腳位4：陽極列3 腳位5：陰極行5 腳位6：陽極列5 腳位7：陰極行7 腳位8：陰極行3 腳位9：陰極行1 腳位10：陽極列4 腳位11：陽極列3（註：功能與腳位4重複，可能是筆誤或特定的內部連接） 腳位12：陰極行4 腳位13：陽極列1 腳位14：陰極行2

內部電路：內部圖顯示一個常見的矩陣配置，每個LED點形成於陽極列線與陰極行線的交點。要點亮特定點，必須驅動其對應的陽極腳位為高電位（需限流），同時驅動其對應的陰極腳位為低電位。

6. 焊接與組裝指南

提供的主要組裝規格是焊接溫度曲線：本裝置可承受260°C的峰值溫度達3秒鐘，測量點位於安裝平面下方1/16英吋（1.6毫米）處。這是標準的波峰焊或迴流焊條件。設計師應確保其PCB組裝過程遵守此限制，以防止封裝損壞或LED性能劣化。

儲存條件：元件應儲存在指定的儲存溫度範圍（-35°C至+85°C）內的乾燥環境中，如有需要，通常應置於防潮元件（MSD）袋中。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

• 工業人機介面：機械設備上的狀態顯示、可程式邏輯控制器操作員面板。
• 測試與量測設備：三用電錶、頻率計數器、電源供應器的數位讀數顯示。
• 零售與餐旅業：價格顯示、排隊管理系統、簡易資訊看板。
• 嵌入式系統：需要簡單、穩固且低功耗字元輸出的場合。

7.2 設計考量

• 驅動電路：需要矩陣掃描驅動IC或具有足夠GPIO腳位及電流源/汲能力的微控制器。建議使用恆流驅動以確保亮度一致。
• 限流：必須使用外部電阻或恆流驅動器，將流經每個LED段的電流限制在指定的平均值與峰值極限內。
• 多工掃描：由於是矩陣顯示，它基於多工（掃描）原理運作。刷新率必須足夠高（通常>60Hz）以避免可見閃爍。佔空比會影響感知亮度與峰值電流需求。
• 視角：寬廣的視角對於操作員可能不直接面對顯示器的應用非常有利。
• 電源供應：確保電源電壓足以克服LED順向電壓（V_F）加上任何限流元件與驅動電路的壓降。

8. 技術比較與差異化

與白熾燈或真空螢光顯示器等舊技術相比，此LED點矩陣提供：

• 卓越的可靠性與壽命：固態結構，無燈絲或玻璃外殼，帶來更長的工作壽命與抗震性。
• 較低的功耗：特別是在較低亮度等級下。
• 更快的響應時間：即時開/關能力。
• 更寬的工作溫度範圍：適用於惡劣環境。

與現代圖形OLED或TFT模組相比，它：

• 介面更簡單：需要更少的控制線與更簡單的軟體。
• 對於僅需顯示字元的簡單應用，更為堅固耐用且成本效益高。在高環境光條件下，由於其高對比度與自發光特性，具有極高的可讀性。
• 9. 常見問題解答（基於技術參數）Q1: 如何計算單一點的適當限流電阻？

A: 使用歐姆定律：R = (V

電源- V_{) / I}。例如，使用5V電源，在20mA時典型V_F為2.6V：R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω。為確保設計保守，電流不超過極限，應始終使用規格書中的最大V_F值進行計算。_FQ2: 發光強度測試條件中的1/16 DUTY是什麼意思？_FA: 這表示測量是在LED脈衝開啟時間佔總掃描週期時間1/16的條件下進行的。在一個多工的5x8矩陣中，常見的掃描方案是每次啟動一行。如果掃描全部8行，則每行的佔空比為1/8。1/16的佔空比表示採用不同的掃描模式，或是在測量條件下使用較高的峰值脈衝電流，同時將平均功率保持在限制範圍內。實際的工作佔空比取決於驅動器設計。

Q3: 我可以並聯這些顯示器來製作多位數單元嗎？A: 它們設計為可水平堆疊，意味著您可以將多個單元並排放置在PCB上。您不能簡單地將腳位並聯，因為每個單元都包含一個完整的5x8矩陣。每個顯示器都需要自己的一組列驅動器，而在多位數設計中，行驅動器通常可以在所有單元之間共享，以簡化掃描電路。

Q4: 為什麼主波長（639nm）與峰值波長（650nm）不同？A: 這是由於人眼的光譜響應所致。LED發射的光波長範圍以650nm（峰值）為中心。然而，人眼對約555nm（綠色）的波長更敏感，對深紅色較不敏感。主波長是透過計算出一個單一波長的純單色光，對於標準觀察者而言，其顏色與LED的寬光譜輸出看起來相同。它是感知到的色點。10. 工作原理簡介LTP-2058AKD是一種主動矩陣LED顯示器。其基本原理是半導體P-N接面的電致發光。當在陽極（列）與陰極（行）之間施加超過二極體閾值的順向電壓時，電子與電洞在AlInGaP主動層中復合，以光子（光）的形式釋放能量，其波長由材料的能隙決定。5x8的矩陣排列允許透過選擇正確的一列（電源）與一行（接地路徑）的組合，來獨立定址40個點中的任何一個。多工掃描快速掃過各行，為每一行開啟必要的列，從而創造出穩定、完全點亮的字元視覺效果。

11. 技術趨勢雖然像LTP-2058AKD這樣的離散式LED點矩陣顯示器在特定的堅固或成本敏感應用中仍然有其地位，但顯示技術的總體趨勢是朝向更高的整合度與功能性發展。表面黏著元件（SMD）LED陣列與整合式LED驅動模組正變得越來越普遍。此外，對於需要圖形或更複雜字元的應用，分段式LED顯示器、OLED以及小型TFT LCD提供了更大的靈活性。矩陣定址的原理仍然是基礎，但實現方式正朝著板上晶片（COB）設計以及I2C或SPI等介面發展，與直接GPIO矩陣驅動相比，減少了元件數量並簡化了系統設計。

. Operating Principle Introduction

The LTP-2058AKD is an active matrix LED display. Its fundamental principle is electroluminescence from a semiconductor P-N junction. When a forward voltage exceeding the diode's threshold is applied across an anode (column) and cathode (row), electrons and holes recombine in the active AlInGaP layer, releasing energy in the form of photons (light) at a wavelength determined by the material's bandgap. The 5x8 matrix arrangement allows any of the 40 dots to be individually addressed by selecting the correct combination of one column (power source) and one row (ground path). Multiplexing scans through rows rapidly, turning on the necessary columns for each row, to create the illusion of a stable, fully lit character.

. Technology Trends

While discrete LED dot matrix displays like the LTP-2058AKD remain relevant for specific rugged or cost-sensitive applications, the broader trend in display technology is towards higher integration and functionality. Surface-mount device (SMD) LED arrays and integrated LED driver modules are becoming more common. Furthermore, for applications requiring graphics or more complex characters, segmented LED displays, OLEDs, and small TFT LCDs offer greater flexibility. The principle of matrix addressing remains fundamental, but implementation moves towards chip-on-board (COB) designs and interfaces like I2C or SPI, reducing the component count and simplifying system design compared to direct GPIO matrix driving.