探索OSRAM可编程显示屏：PD243X、PD353X、PD443X的技术剖析

在电子设备的设计中，显示屏作为重要的输出界面，其性能和特性直接影响着用户体验。OSRAM的PD243X、PD353X、PD443X可编程显示屏，凭借其独特的设计和丰富的功能，在众多显示屏产品中脱颖而出。今天，我们就来深入剖析一下这三款显示屏的技术细节。

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产品概述

PD243X、PD353X、PD443X属于四位显示系统模块，采用了最新的固态发光二极管技术构建5x7点阵字符。不同型号的字符尺寸有所差异，PD243X的字符尺寸为5.08 mm x 3.56 mm (0.20" x 0.14")，PD353X为6.86 mm x 5.08 mm (0.27" x 0.20")，PD443X为11.43 mm x 6.86 mm (0.45" x 0.27")。驱动和控制LED阵列的是硅栅CMOS集成电路，该集成电路提供了所有必要的LED驱动器和完整的多路复用控制逻辑。

产品特性

显示特性

• 颜色与尺寸：提供高效红色、红色和亮绿色三种颜色选择，不同型号的字符高度不同，PD2435/6/7为5.08 mm (0.200")，PD3535/6/7为6.86 mm (0.270")，PD4435/6/7为11.43 mm (0.45")。
• 视角：具有宽视角，X轴±55°，Y轴±65°，能满足不同角度的观看需求。
• 发光强度分类：对发光强度进行了分类，确保显示效果的一致性。

功能特性

• 内置功能：内置内存、解码器、多路复用器和驱动器，减少了外部电路的设计复杂度。
• 字符格式：支持128字符ASCII格式，包括大小写字符，满足多样化的显示需求。
• 数据总线：采用8位双向数据总线，具备读写能力，方便与其他设备进行数据交互。
• 软件控制：支持多种软件控制功能，如可编程高亮属性（闪烁、不闪烁）、异步内存清除功能、灯测试、显示空白功能、单字符或多字符闪烁功能以及可编程强度（三个亮度级别）。

电气特性

• 工作温度范围：PD243X和PD353X的工作温度范围为–40°C至 +85°C，PD443X为–40°C至 +70°C，能适应不同的工作环境。
• 电源电压：直流电源电压范围为 -0.5至 +7.0 Vdc，输入电压相对地（所有输入）为 -0.5至VCC +0.5 Vdc。

产品参数

最大额定值

参数	符号	PD243X	PD353X	PD443X	单位
工作温度范围	Top	– 40 … + 85	–40…+70	°C
存储温度范围	Tstg	– 40 … +100			°C
视角（偏离法线轴）	2ϕ	± 55 ± 65	± 55 ± 65	± 40 ± 65	deg
直流电源电压		-0.5至 + 7.0			Vdc
输入电压相对地（所有输入）		-0.5至VCC +0.5			Vdc
焊接温度（座面以下1.59 mm，t < 5.0 s）	Ts	260			°C

特性参数

在TA = 25°C的条件下，不同颜色的显示屏具有不同的特性参数，如峰值发射波长、字符高度、时间平均发光强度等。

参数	高效红色PDx435	红色PDx436	绿色PDx437	单位
峰值发射波长（IF = 50 mA）	630	660	565	nm
字符高度	0.145 3.7	0.145 3.7	0.145 3.7	inch/mm
时间平均发光强度（min.）	90	30	90	µcd/LED
LED到LED强度匹配（max.）	1.8:1.0	1.8:1.0	1.8:1.0
器件到器件（一个分档）（max.）	1.5:1.0	1.5:1.0	1.5:1.0
分档到分档（相邻分档）（max.）	1.9:1.0	1.9:1.0	1.9:1.0

注：峰值发光强度值可通过将这些值乘以7来计算。

引脚分配与定义

该显示屏共有20个引脚，每个引脚都有特定的功能，如RD用于处理器读取显示中的所有寄存器，WR用于将数据写入内存等。详细的引脚分配和定义如下表所示：	引脚	功能	定义	引脚	功能	定义
1	RD	低电平有效，将使处理器能够读取显示屏中的所有寄存器。	11	WR	写入。低电平有效。如果设备被选中，写入输入的低电平将数据加载到内存中。
2	CLK I/O	如果CLK SEL（引脚3）为低电平，则期望此引脚有外部时钟源。如果CLK SEL为高电平，则此引脚将是所有其他CLK SEL为低电平的设备的主时钟源。	12	D7	数据总线位7（MSB）。
3	CLKSEL	时钟选择确定引脚2的操作。	13	D6	数据总线位6。
4	RST	复位。用于同步闪烁。不会清除显示屏。复位脉冲应小于1 ms。	14	D5	数据总线位5。
5	CE1	芯片使能（高电平有效）。	15	D4	数据总线位4。
6	CE0	芯片使能（低电平有效）。	16	D3	数据总线位3。
7	A2	地址输入（MSB）。	17	D2	数据总线位2。
8	A1	地址输入。	18	D1	数据总线位1。
9	A0	地址输入（LSB）。	19	D0	数据总线位0（LSB）。
10	GND	接地。	20	VCC	正电源引脚。

寄存器与控制字

显示屏内部有五个寄存器，其中四个用于保存四个显示字符的ASCII/属性代码，第五个是控制字寄存器，用于控制整个显示屏的闪烁、空白、清除、调光或更改单个字符的显示属性。

地址分配

A2	A1	A0	内容
0	X	X	控制字
1	0	0	数字0（最右侧）
1	0	1	数字1
1	1	0	数字2
1	1	1	数字3（最左侧）

控制字功能

• 亮度控制（D0, D1）：控制字的低两位用于设置整个显示屏的亮度，从0%到100%。
• 属性控制（D2–D4）：控制那些D7位设置为1的显示数字的视觉属性，如闪烁。
• 闪烁控制（D5）：设置控制字的D5位可使整个显示屏以约2.0 Hz的频率闪烁。
• 灯测试（D6）：设置灯测试位时，整个显示屏的所有点以半亮度点亮。
• 清除（D7 = 1）：将D7设置为1时，显示屏的内存位重置为零，显示屏变为空白。

信息加载与显示

信息加载到显示屏中可以是ASCII数据或控制字数据。以下是一个典型的加载序列示例，以显示“STOP”为例：

1. 设置亮度：将整个显示屏的亮度设置为所需的级别（例如：100%）。
2. 加载四个字符：依次在左侧的数字位置加载“S”、“T”、“O”、“P”。
3. 闪烁单个字符：在右数第二个数字位置加载十六进制代码“CF”，并在控制字寄存器中加载启用闪烁字符的命令，此时显示屏应显示“STOP”，其中“O”闪烁。
4. 添加另一个闪烁字符：在最左侧的数字位置加载十六进制代码“D3”，显示屏应显示“STOP”，其中“O”和“S”闪烁。
5. 交替字符/光标启用：显示屏应显示“STOP”，其中“O”和“S”在字母和光标（所有点点亮）之间交替。
6. 启动四个字符闪烁：加载启用显示屏闪烁的命令，此时整个单词“STOP”应闪烁。

电气与机械考虑

电源管理

• 掉电序列：为避免对内置保护措施造成过度压力，建议先将所有活动信号浮空，然后关闭显示屏的电源。
• 上电序列：先将所有活动信号浮空，然后为显示屏提供VCC和GND，最后根据应用启用所有输入信号。

焊接与清洗

• 焊接：可以使用接地烙铁在260°C下进行手工焊接，也可以进行波峰焊接，但需要满足一定的条件，如预热温度不超过93°C，波峰温度为245°C ±5°C等。
• 清洗：可以使用热去离子水（60°C）清洗不超过15分钟，也可以使用一些溶剂进行清洗，但要注意选择合适的溶剂，避免对封装造成化学攻击。

静电与闩锁保护

• 静电保护：显示屏用户应遵循标准的ESD保护程序，如佩戴接地腕带、避免穿着易产生静电的衣物等。
• 闩锁保护：为防止CMOS IC发生闩锁现象，应避免输入电压超出范围或过大电流，同时可以采用电压瞬态抑制技术和缓冲接口。

光学考虑

可读性与滤光片选择

这些显示屏的字符高度允许在八英尺的距离内可读。通过选择合适的滤光片，可以增强点亮的LED与字符背景之间的对比度，提高不同字符的辨识度。不同颜色的显示屏应匹配不同的滤光片，如高效红色显示屏应匹配570 nm至590 nm范围的长波长通滤光片。

滤光片增强效果

除了普通的塑料带通滤光片，还可以使用带有内置百叶窗的塑料带通滤光片、抗反射涂层的滤光片以及圆偏振、抗反射、带通滤光片等进一步增强对比度。

滤光片安装

在头顶照明的情况下，将显示屏和边框组件凹进安装是一种提供遮光效果的经济方法。

总结

OSRAM的PD243X、PD353X、PD443X可编程显示屏具有丰富的功能和良好的性能，适用于各种电子设备的显示需求。在设计过程中，电子工程师需要充分考虑其电气、机械和光学特性，合理进行电路设计、焊接和滤光片选择，以确保显示屏能够发挥最佳的显示效果。大家在实际应用中有没有遇到过类似显示屏的问题呢？欢迎在评论区分享交流。