LTP-2157AKS 5x7 點矩陣 LED 顯示器規格書 - 2.0 英吋高度 - AlInGaP 黃光 - 2.6V 順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTP-2157AKS 是一款專為顯示英數字元而設計的單色點矩陣顯示模組。其主要功能是為需要資訊顯示的應用，例如簡易讀數、指示燈或基本訊息系統，提供清晰、明亮的視覺輸出。此裝置的核心優勢在於其 LED 晶片採用了磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術，該技術以能在琥珀色/黃色/紅色光譜中產生高效率發光而聞名。顯示器採用 5x7 陣列配置，這是表示 ASCII 字元和符號的標準格式。物理設計採用黑色面板搭配白色光點，增強了在各種照明條件下的對比度和可讀性。本產品主要針對嵌入式系統設計師、工業控制面板製造商以及需要可靠、低複雜度顯示解決方案的消費性電子產品開發人員。

2. 技術參數深度客觀解讀

2.1 光度學與光學特性

關鍵的光度學參數是平均發光強度（Iv），在 32mA 脈衝電流和 1/16 工作週期的測試條件下，其典型值為 3600 微燭光（μcd）。這表示其具有適合室內和許多室外應用的高亮度輸出。峰值發射波長（λp）為 588 nm，主波長（λd）為 587 nm，將發射光牢牢定位在可見光譜的黃色區域。15 nm 的光譜線半寬度（Δλ）表示顏色相對純淨，光譜擴散極小。各發光段之間的發光強度匹配比規定最大值為 2:1，確保整個顯示器的外觀均勻。

2.2 電氣參數

主要的電氣特性是每個發光段的順向電壓（Vf），在 20mA 測試電流（If）下，其典型值為 2.6V，最大值為 2.6V。這是驅動電路設計的關鍵參數。絕對最大額定值定義了操作極限：每個光點的平均順向電流為 25 mA（在超過 25°C 時，每升高 1°C 線性降額 0.28 mA），每個光點的峰值順向電流為 60 mA，每個光點的反向電壓為 5 V。超過這些額定值可能導致永久性損壞。反向電流（Ir）在 5V 反向偏壓下的最大值規定為 100 μA。

2.3 熱與環境特性

此裝置的額定工作溫度範圍為 -35°C 至 +105°C，儲存溫度範圍相同。此寬廣範圍確保了在惡劣環境下的可靠性。每個光點的平均功耗限制為 70 mW。順向電流的降額係數（0.28 mA/°C）對於計算在高環境溫度下的安全工作電流至關重要，以防止過熱並確保長期可靠性。

3. 分級系統說明

提供的規格書並未明確詳述針對波長、光通量或電壓的正式分級系統。然而，規格提供了關鍵參數的最小值、典型值和最大值，例如發光強度（最小值 2100 μcd，典型值 3600 μcd）和順向電壓（最小值 2.05V，典型值/最大值 2.6V）。實際上，製造商通常會根據測量性能將產品分組到不同的等級中，以確保同一生產批次內的一致性。如果應用需要嚴格的參數匹配，設計師應諮詢製造商以獲取具體的分級資訊。

4. 性能曲線分析

規格書在最後一頁引用了典型電氣/光學特性曲線。雖然文中未詳細說明具體圖表，但此類曲線通常包括：

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）：此圖顯示了 LED 電流與電壓之間的非線性關係。對於設計恆流驅動器至關重要，因為電壓的微小變化可能導致電流的大幅變化。
• 發光強度 vs. 順向電流：此曲線展示了光輸出如何隨電流增加，通常在正常工作範圍內大致呈線性關係，然後在極高電流下效率下降。
• 發光強度 vs. 環境溫度：此圖顯示了隨著接面溫度升高，光輸出的降額情況。對於 AlInGaP LED，發光強度通常隨溫度升高而降低。
• 光譜分佈：相對強度與波長的關係圖，顯示峰值約在 588 nm 處以及 15 nm 的半寬度，證實了顏色的純度。

這些曲線對於理解裝置在非標準條件下的行為，以及為性能和壽命優化設計至關重要。

5. 機械與封裝資訊

LTP-2157AKS 採用標準的雙列直插式封裝（DIP）格式，適合通孔 PCB 安裝。封裝尺寸以公釐為單位提供，一般公差為 ±0.25 mm。一個關鍵的機械特徵是引腳尖端的偏移公差為 ±0.4 mm，這對於組裝過程中 PCB 孔的對齊非常重要。該裝置採用符合 RoHS（有害物質限制）指令的無鉛封裝。其外觀特點是黑色面板配白色光點，這有助於吸收環境光，並通過使未點亮區域看起來更暗來提高對比度。

6. 焊接與組裝指南

絕對最大額定值章節提供了具體的焊接條件：裝置可承受 260°C 的焊接溫度，持續 3 秒，測量點位於封裝安裝平面下方 1/16 英吋（約 1.6 mm）處。這是波峰焊或手工焊接製程中的關鍵參數，以防止對 LED 晶片或內部引線鍵合造成熱損壞。在組裝過程中，絕對不能超過最高溫度額定值。處理裝置時應遵守標準的 ESD（靜電放電）預防措施。

7. 包裝與訂購資訊

零件編號明確標識為 LTP-2157AKS。規格書未指定批量包裝細節，例如捲帶數量、管裝數量或托盤配置。對於大量生產，工程師必須聯繫供應商以獲取有關最小訂購量、包裝類型（例如，防靜電管或托盤）和標籤慣例的具體資訊。規格編號和生效日期提供了追溯技術文件特定版本的依據。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

這款 5x7 點矩陣顯示器非常適合需要簡單、清晰字元輸出的應用。常見用途包括：工業儀表板（用於顯示設定值、狀態碼或錯誤訊息）、消費性電器（微波爐、洗衣機）、自動販賣機或銷售點終端機中的基本資訊顯示，以及教育性電子套件。其黃色常被選用於警示指示燈或需要高可見度的場合。

8.2 設計考量

使用此顯示器進行設計需要一個多工驅動電路，因為其採用 XY（矩陣）選擇架構，如內部電路圖所示。引腳連接表對於正確連接微控制器或驅動 IC 至關重要。引腳 4 和 11 以及引腳 5 和 12 在內部相連，這必須在 PCB 佈局和軟體掃描程序中加以考慮。建議使用恆流驅動器以保持一致的亮度並保護 LED。設計必須遵守電流和功耗的絕對最大額定值，特別是在考慮高溫下的降額係數時。在正常條件下，這種低功耗裝置通常不需要散熱片。

9. 技術比較

與其他顯示技術相比，這種基於 AlInGaP 的 LED 矩陣具有明顯優勢。相較於舊式的 GaAsP 或 GaP LED，AlInGaP 提供了顯著更高的發光效率和亮度。與簡單的 7 段顯示器相比，5x7 點矩陣在顯示英數字元和簡單圖形方面提供了更大的靈活性。與現代的 LCD 或 OLED 相比，這種 LED 矩陣在視角、亮度和堅固性方面更為優越，儘管在相同顯示面積下功耗更高且僅限於單色。其主要區別在於簡單性、可靠性以及在各種照明條件下無需背光的高可見度。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：為什麼順向電流要指定工作週期（1/16）？

答：顯示器使用多工驅動方案。為了實現每個光點的平均電流，例如 5 mA，驅動器會在短時間內（掃描週期的 1/16）施加更高的峰值電流（例如 80 mA）。這允許所有光點被依序定址，同時保持感知亮度並保持在平均功耗限制內。

問：我可以用恆壓源驅動此顯示器嗎？

答：不建議這樣做。LED 是電流驅動裝置。其順向電壓有容差且隨溫度變化。如果 Vf 處於規格的低端，使用恆壓驅動有過流的風險，導致壽命縮短或故障。應始終使用限流電阻，或者更理想的是使用恆流驅動器。

問：內部連接的引腳（4/11 和 5/12）的目的是什麼？

答：這些內部連接簡化了半導體晶片到封裝引腳的內部鍵合，並可能有助於平衡矩陣內的電流分佈。從使用者的角度來看，它們為相同的電氣節點提供了多個連接點，這可以在 PCB 上提供佈局靈活性。

11. 實際使用案例

考慮設計一個帶有設定值和實際溫度讀數的簡易溫度控制器。LTP-2157AKS 可以顯示像 "SET 75" 和 "ACT 72" 這樣的值。微控制器將掃描 7 行和 5 列。韌體將包含一個字型映射，將每個字元（例如 'S'、'E'、'T'）轉換為特定的 35 個光點（5x7）圖案來點亮。驅動電路（可能由分立電晶體或專用 LED 驅動 IC 組成）將根據微控制器的 GPIO 引腳，通過選定的列陰極吸收電流，並向選定的行陽極提供電流。高亮度確保了顯示器在控制面板上從遠處即可清晰閱讀。

12. 原理介紹

此裝置基於半導體 p-n 接面的電致發光原理運作。AlInGaP（磷化鋁銦鎵）材料系統是一種直接能隙半導體。當施加順向偏壓時，來自 n 區的電子和來自 p 區的電洞被注入到主動區，在那裡它們重新結合。在此重新結合過程中釋放的能量以光子（光）的形式發射出來。AlInGaP 合金的特定成分決定了能隙能量，從而決定了發射光的波長（顏色）——在本例中為黃色（約 587-588 nm）。5x7 矩陣是通過將 35 個獨立的 LED 晶片（光點）排列成網格形成的，其陽極按行連接，陰極按列連接。這種共陽極/共陰極矩陣結構允許僅用 12 個引腳（7 行 + 5 列）控制 35 個光點，與單獨定址的 LED 相比，顯著減少了所需的驅動線數量。

13. 發展趨勢

雖然像 LTP-2157AKS 這樣的分立式 LED 點矩陣顯示器在特定應用中仍然具有相關性，但顯示技術的更廣泛趨勢正朝著更高整合度和功能性的方向發展。表面黏著裝置（SMD）封裝在自動化組裝中變得越來越普遍。整合驅動器和控制器晶片通常與 LED 陣列結合在單一模組中，簡化了系統設計師的介面（例如，使用 SPI 或 I2C 通訊代替直接矩陣掃描）。此外，全彩 RGB LED 矩陣在動態標誌和更複雜的圖形應用中越來越受歡迎。然而，對於簡單、堅固、單色的字元顯示需求，本產品所代表的基本設計仍然是可靠且具成本效益的解決方案。材料的進步也可能導致未來在琥珀色/黃色光譜中的 AlInGaP 或相關氮化物基（InGaN）LED 具有更高的效率和亮度。