LTP-747KY LED-Punktmatrix-Display Datenblatt - 0,7-Zoll Zeichenhöhe - AlInGaP Bernstein-Gelb - 2,6V Durchlassspannung - 25mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTP-747KY ist ein kompaktes, leistungsstarkes 5 x 7 Punktmatrix-LED-Displaymodul, das für Anwendungen konzipiert ist, die eine klare, gut lesbare alphanumerische oder symbolische Zeichenausgabe erfordern. Seine Hauptfunktion ist die Bereitstellung visueller Informationen in elektronischen Geräten. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung fortschrittlicher AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie für die LED-Chips, die im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP eine überlegene Effizienz und Farbreinheit bietet. Der Zielmarkt umfasst Industrie-Bedienfelder, Messgeräte, medizinische Geräte, Unterhaltungselektronik und jedes eingebettete System, das eine zuverlässige, stromsparende Informationsanzeige benötigt.

Das Display zeichnet sich durch eine Zeichenhöhe von 0,7 Zoll (17,22mm) aus, was eine ausgezeichnete Lesbarkeit gewährleistet. Es ist durch durchgehend gleichmäßige Segmente charakterisiert, die ein konsistentes und professionelles Erscheinungsbild der Zeichen sicherstellen. Die im Datenblatt hervorgehobenen Hauptverkaufsargumente sind der niedrige Strombedarf, die hohe Helligkeit und der hohe Kontrast, der große Betrachtungswinkel sowie die hohe Zuverlässigkeit der Festkörpertechnologie, was sich in einer langen Betriebsdauer und Haltbarkeit unter verschiedenen Umgebungsbedingungen niederschlägt.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Optoelektronische Eigenschaften

Die optoelektronische Leistung ist zentral für die Funktionalität des Displays. Gemessen bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C sind die wichtigsten Parameter:

• Mittlere Lichtstärke (I_V):Dieser Parameter definiert die wahrgenommene Helligkeit jedes leuchtenden Punkts. Der typische Wert beträgt 3400 µcd (Mikrocandela) unter einer Testbedingung von I_P=32mA mit einem 1/16 Tastverhältnis. Der spezifizierte Mindestwert beträgt 1650 µcd. Die Verwendung eines 1/16 Tastverhältnisses für die Messung ist bei multiplexfähigen Displays Standard und gibt den Spitzenstrom während seines aktiven Zeitfensters an.
• Wellenlängeneigenschaften:
  • Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):595 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung maximal ist, was sie eindeutig in den bernsteingelben Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet.
  • Dominante Wellenlänge (λ_d):592 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die die vom menschlichen Auge wahrgenommene Farbe der LED am besten wiedergibt, sie liegt etwas unterhalb der Spitzenwellenlänge.
  • Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit oder die Streuung des emittierten Lichts um die Spitzenwellenlänge an. Ein Wert von 15 nm ist relativ schmal und trägt zu einer gesättigten, reinen bernsteingelben Farbe bei.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis (I_V-m):Maximal 2:1. Dies ist ein kritischer Parameter für die Gleichmäßigkeit der Anzeige. Er spezifiziert, dass die Helligkeit des schwächsten Punkts im Array nicht weniger als die Hälfte der Helligkeit des hellsten Punkts beträgt, was ein einheitliches Erscheinungsbild über alle Segmente eines Zeichens hinweg sicherstellt.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Spezifikationen definieren die Betriebsgrenzen und Bedingungen für eine sichere und zuverlässige Nutzung.

• Durchlassspannung pro Punkt (V_F):Typischerweise 2,6V, mit einem Maximum von 2,6V bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA. Das Minimum beträgt 2,05V. Diese Spannung ist relativ niedrig und trägt zum niedrigen Stromverbrauch bei.
• Sperrstrom pro Punkt (I_R):Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Dies gibt den Leckstrompegel an, wenn die LED in Sperrrichtung betrieben wird.
• Strombelastbarkeit:
  • Spitzen-Durchlassstrom pro Punkt:60 mA (absolutes Maximum).
  • Mittlerer Durchlassstrom pro Punkt:13 mA (absolutes Maximum bei 25°C). Dieser Wert verringert sich linear um 0,17 mA/°C über 25°C, was bedeutet, dass der zulässige Dauerstrom mit steigender Temperatur abnimmt, um eine Überhitzung zu verhindern.
• Mittlere Verlustleistung pro Punkt:25 mW (absolutes Maximum). Dies ist die maximale Leistung, die jeder einzelne LED-Punkt sicher als Wärme abführen kann.

2.3 Thermische und Umgebungsgrenzwerte

Diese Parameter gewährleisten die Robustheit des Bauteils unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

• Betriebstemperaturbereich:-35°C bis +85°C. Dieser weite Bereich macht es für den Einsatz in rauen Umgebungen geeignet, von eisiger Kälte bis zu heißen industriellen Umgebungen.
• Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C.
• Löttemperatur:Das Bauteil kann einer Löttemperatur von 260°C für 3 Sekunden in einem Abstand von 1/16 Zoll (ca. 1,6mm) unterhalb der Auflageebene standhalten. Dies ist eine Standardspezifikation für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse.

3. Mechanische und Gehäuseinformationen

3.1 Abmessungen

Das Datenblatt enthält eine detaillierte Zeichnung der Gehäuseabmessungen. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25mm angegeben, sofern nicht anders spezifiziert. Die Gesamtgröße, der Pinabstand und die Abmessungen des Segmentfensters sind in dieser Zeichnung definiert, was für das Leiterplattenlayout (PCB) und die mechanische Integration in ein Produktgehäuse entscheidend ist.

3.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil hat eine 12-polige Konfiguration. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1 (Anode Spalte 1), Pin 2 (Kathode Reihe 3), Pin 3 (Anode Spalte 2), Pin 4 (Kathode Reihe 5), Pin 5 (Kathode Reihe 6), Pin 6 (Kathode Reihe 7), Pin 7 (Anode Spalte 4), Pin 8 (Anode Spalte 5), Pin 9 (Kathode Reihe 4), Pin 10 (Anode Spalte 3), Pin 11 (Kathode Reihe 2), Pin 12 (Kathode Reihe 1).

Ein interner Schaltplan wird bereitgestellt, der die Matrixanordnung der 35 LEDs (5 Spalten x 7 Reihen) zeigt. Jede Spalte hat eine gemeinsame Anodenverbindung und jede Reihe eine gemeinsame Kathodenverbindung. Diese Matrixstruktur ist grundlegend für das Multiplexing und ermöglicht die Steuerung von 35 einzelnen Punkten mit nur 12 Pins, was die benötigten Mikrocontroller-I/O-Leitungen erheblich reduziert.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische/optische Kennlinien. Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden Standardkurven für ein solches Bauteil typischerweise umfassen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Dieser Graph zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen der an der LED anliegenden Spannung und dem resultierenden Strom. Er ist wesentlich für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung.
• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Diese Kurve veranschaulicht, wie sich die Helligkeit der LED mit dem Treiberstrom ändert. Sie ist typischerweise über einen Bereich linear, wird aber bei höheren Strömen sättigen.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Dieser Graph zeigt die thermische Degradation der Lichtausbeute. Mit steigender Temperatur nimmt die Lichtausbeute einer LED im Allgemeinen ab.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die glockenförmige Kurve zeigt, die um 595 nm zentriert ist und die spezifizierte Halbwertsbreite von 15 nm aufweist.

Diese Kurven sind für Ingenieure von entscheidender Bedeutung, um die Treiberbedingungen für gewünschte Helligkeit, Effizienz und Lebensdauer unter spezifischen Betriebstemperaturen zu optimieren.

5. Anwendungsvorschläge

5.1 Typische Anwendungsszenarien

Das LTP-747KY ist ideal für Anwendungen, die kompakte, mehrstellige numerische oder begrenzte alphanumerische Anzeigen erfordern. Beispiele hierfür sind:

• Prüf- und Messgeräte:Digitale Multimeter, Frequenzzähler, Netzteile zur Anzeige von Messwerten.
• Industriesteuerungen:Pultinstrumente für Temperatur, Druck, Durchfluss oder Prozessvariablen auf Maschinen.
• Unterhaltungselektronik:Anzeige für Audiogeräte (z.B. Tuner-Frequenz), Küchengeräte oder ältere elektronische Spielzeuge.
• Medizinische Geräte:Einfache Parameteranzeigen auf Monitoren oder Diagnosegeräten, bei denen Zuverlässigkeit von größter Bedeutung ist.

5.2 Designüberlegungen

• Treiberschaltung:Aufgrund seiner Matrixkonfiguration muss das Display multiplexbetrieben werden. Dies erfordert einen Mikrocontroller oder einen dedizierten Treiber-IC, der in der Lage ist, die Spalten und Reihen mit einer ausreichend hohen Frequenz (typischerweise >100Hz) abzutasten, um sichtbares Flackern zu vermeiden. Jede Spaltenanode wird sequentiell angesteuert, während die entsprechenden Reihenkathoden auf Masse gezogen werden, um die gewünschten Punkte zu beleuchten.
• Strombegrenzung:Externe strombegrenzende Widerstände sind für jede Spalten- oder Reihenleitung (abhängig von der Treibertopologie) zwingend erforderlich, um sicherzustellen, dass der Durchlassstrom pro Punkt die absoluten Maximalwerte, insbesondere den Spitzenstrom, nicht überschreitet. Die Berechnungen müssen das Multiplexing-Tastverhältnis (z.B. 1/5 für eine 5-Spalten-Matrix) berücksichtigen.
• Verlustleistung:Die Gesamtverlustleistung des Displays muss basierend auf der Anzahl der gleichzeitig leuchtenden Punkte, der Durchlassspannung und dem Strom berechnet werden. Sorgen Sie für eine angemessene Wärmemanagement, wenn Sie in der Nähe der Maximalwerte oder bei hohen Umgebungstemperaturen arbeiten.
• Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel ist vorteilhaft für Anwendungen, bei denen das Display aus schrägen Positionen betrachtet werden kann.

6. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das Hauptunterscheidungsmerkmal des LTP-747KY ist die Verwendung von AlInGaP-LED-Technologie auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat. Im Vergleich zu älteren roten GaAsP-LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bedeutet, dass bei gleicher elektrischer Eingangsleistung eine hellere Ausgabe erzielt wird. Die bernsteingelbe Farbe (592-595 nm) bietet eine ausgezeichnete Sichtbarkeit und wird bei schlechten Lichtverhältnissen oft als angenehmer für die Augen empfunden als reines Rot. Die graue Front mit weißen Punkten erhöht den Kontrast, indem reflektiertes Umgebungslicht von den inaktiven Bereichen des Displays reduziert wird, was die Lesbarkeit weiter verbessert. Die Kategorisierung der Lichtstärke (gebinned) stellt ein vorhersehbares Mindesthelligkeitsniveau sicher, was ein Vorteil gegenüber nicht gebinnten Teilen ist, bei denen die Helligkeit stärker variieren kann.

7. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Warum ist der Nennwert für den mittleren Durchlassstrom (13mA) niedriger als die Testbedingung (20mA für V_F)?

A: Die 20mA-Testbedingung ist ein Standardpunkt für die Messung von Parametern wie der Durchlassspannung. Der absolute Maximalwert von 13mA ist der höchste zulässige Dauerstrom pro Punkt unter normalen Betriebsbedingungen, um langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten und innerhalb der Verlustleistungsgrenzen zu bleiben. In einer Multiplex-Anwendung kann der Momentanstrom während des aktiven Zeitfensters höher sein (z.B. 32mA gemäß dem I_V-Test), aber der Mittelwert über einen vollständigen Zyklus darf 13mA nicht überschreiten.

F: Was bedeutet "1/16 Duty" in der Lichtstärke-Testbedingung?

A: Es zeigt an, dass das Display in einem Multiplex-Modus betrieben wurde, bei dem jeder spezifische Punkt nur für 1/16 der gesamten Abtastzykluszeit aktiv mit Strom versorgt wird. Die Lichtstärke wird während dieses aktiven Impulses gemessen. Dies ahmt reale Betriebsbedingungen für ein multiplexfähiges Display nach.

F: Wie interpretiere ich das 2:1 Lichtstärke-Abgleichverhältnis?

A: Dies ist ein Qualitätskontrollparameter. Es bedeutet, dass innerhalb einer einzelnen Displayeinheit der schwächste Punkt mindestens halb so hell wie der hellste Punkt sein wird. Ein niedrigeres Verhältnis (nahe 1:1) zeigt eine bessere Gleichmäßigkeit an. Ein Verhältnis von 2:1 ist für viele Anwendungen akzeptabel und stellt sicher, dass Zeichen gleichmäßig beleuchtet erscheinen.

8. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen 4-stelligen Temperaturmessgeräts mit dem LTP-747KY. Ein Mikrocontroller wäre erforderlich, um einen Temperatursensor auszulesen, den Wert in BCD (Binary-Coded Decimal) oder eine benutzerdefinierte Schriftartkarte umzuwandeln und das Display anzusteuern. Da das LTP-747KY ein einstelliges Modul ist, würden vier Einheiten nebeneinander platziert. Der Mikrocontroller bräuchte mindestens 12 I/O-Pins, um ein Display direkt zu steuern. Um vier Displays effizient zu steuern (48 Pins), müsste ein Multiplexing-Schema erweitert werden: Die Spaltenleitungen aller vier Displays könnten parallel geschaltet werden, und separate Reihensteuerleitungen wären für jedes Display erforderlich, oder umgekehrt, unter Verwendung einer Kombination aus Spalten- und Ziffern-(Modul-)Auswahl. Alternativ würden dedizierte LED-Treiber-ICs mit seriellen Schnittstellen (wie SPI oder I2C) das Design erheblich vereinfachen, die Anzahl der Mikrocontroller-Pins und die Softwarekomplexität reduzieren. Die strombegrenzenden Widerstände müssen basierend auf der Versorgungsspannung, der LED-Durchlassspannung und dem gewünschten mittleren Strom pro Punkt berechnet werden, wobei das Multiplexing-Tastverhältnis berücksichtigt wird (z.B. bei der Abtastung von 4 Ziffern beträgt das Tastverhältnis pro Ziffer 1/4).

9. Einführung in das Funktionsprinzip

Das LTP-747KY arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode (bei AlInGaP etwa 2V) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Bei AlInGaP-LEDs setzt diese Rekombination Energie hauptsächlich in Form von Photonen (Licht) mit einer Wellenlänge frei, die der Bandlückenenergie des Materials entspricht, die für den bernsteingelben Bereich (ca. 595 nm) ausgelegt ist. Die 5x7-Matrixanordnung ist eine praktische Implementierung zur Bildung von Zeichen. Durch selektives Ansteuern spezifischer Punkte in diesem Raster kann jede Ziffer, jeder Buchstabe oder jedes einfache Symbol angezeigt werden. Die Common-Anode-, Common-Cathode-Matrixkonfiguration ist ein topologisches Design, das die Anzahl der benötigten Anschlusspins minimiert, wodurch das Gehäuse kleiner und die Schnittstelle kostengünstiger wird.

10. Technologietrends und Kontext

Während diskrete 5x7 Punktmatrix-Displays wie das LTP-747KY für spezifische, kostenbewusste oder Alt-Designs weiterhin relevant bleiben, hat sich der breitere Trend in der Displaytechnologie hin zu integrierten Lösungen verschoben. Moderne Anwendungen verwenden oft grafische OLEDs, TFT-LCDs oder größere, höher auflösende LED-Matrix-Panels, die volle Grafikfähigkeiten, einen breiteren Farbraum und eine einfachere Anbindung über standardisierte digitale Busse bieten. Für Anwendungen, die jedoch nur einfache, helle, hochzuverlässige und stromsparende Zeichenausgaben in potenziell rauen Umgebungen benötigen, bieten diskrete LED-Punktmatrix-Module deutliche Vorteile. Die hier verwendete AlInGaP-Technologie stellt ein ausgereiftes und hocheffizientes Materialsystem für rote, orange, bernsteingelbe und gelbe LEDs dar. Zukünftige Entwicklungen in der Displaytechnologie konzentrieren sich auf Miniaturisierung (Micro-LEDs), flexible Substrate und noch höhere Effizienz, aber die grundlegenden Betriebsprinzipien und Designüberlegungen für die Ansteuerung von Matrixdisplays bleiben weitgehend gleich.