LTP-3862JR LED-Display Datenblatt - 0,3 Zoll Zeichenhöhe - AlInGaP Super Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTP-3862JR ist ein Hochleistungs-Dual-Digit-Alphanumerik-Displaymodul, das für Anwendungen entwickelt wurde, die eine klare Zeichendarstellung erfordern. Seine Kernfunktion besteht darin, alphanumerische Zeichen (Buchstaben und Zahlen) mithilfe einer 17-Segment-Konfiguration pro Ziffer anzuzeigen, was eine größere Flexibilität als bei herkömmlichen 7-Segment-Displays bietet. Das Bauteil nutzt fortschrittliche AS-AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) ROTE SUPER LED-Chips, die epitaktisch auf einem GaAs-Substrat gewachsen sind. Diese Technologie ist für ihre hohe Effizienz und hervorragenden Leuchteigenschaften bekannt. Das visuelle Design zeichnet sich durch eine schwarze Front mit weißen Segmenten aus, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen erheblich verbessert. Das Display ist nach Leuchtstärke kategorisiert, um eine gleichmäßige Helligkeit über alle Produktionschargen hinweg sicherzustellen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieses Displays ergeben sich aus seinem Design und der Halbleitertechnologie. Die durchgehenden, gleichmäßigen Segmente erzeugen ein glattes, ansprechendes Zeichenbild ohne sichtbare Lücken oder Unterbrechungen. Es arbeitet mit geringem Leistungsbedarf und eignet sich somit für batteriebetriebene oder energiebewusste Geräte. Die Kombination aus hoher Helligkeit und hohem Kontrast gewährleistet auch bei heller Umgebungsbeleuchtung eine gute Lesbarkeit. Ein großer Betrachtungswinkel ermöglicht es, die angezeigten Informationen aus verschiedenen Positionen relativ zur Displayoberfläche abzulesen. Die Festkörperzuverlässigkeit der LED-Technologie bietet im Vergleich zu anderen Anzeigetypen wie Vakuum-Fluoreszenz- oder Glühlampen eine lange Betriebsdauer sowie Widerstandsfähigkeit gegenüber Stößen und Vibrationen.

Dieses Produkt richtet sich typischerweise an Märkte und Anwendungen, bei denen kompakte, zuverlässige und klare alphanumerische Anzeigen unerlässlich sind. Häufige Anwendungen umfassen industrielle Instrumententafeln, Prüf- und Messgeräte, medizinische Geräte, Kassenterminals, Anzeigen im Automobilcockpit (für Zusatzinformationen) sowie verschiedene Unterhaltungselektronik, bei der Status- oder numerische Daten präsentiert werden müssen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der im Datenblatt angegebenen Schlüsselparameter.

2.1 Lichttechnische und optische Kenngrößen

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität des Displays. Diedurchschnittliche Lichtstärke pro Segmentwird mit einem Minimum von 200 µcd, einem typischen Wert von 600 µcd und ohne angegebenes Maximum spezifiziert, wenn sie mit einem Durchlassstrom (I_F) von 1mA betrieben wird. Dieser Parameter definiert die wahrgenommene Helligkeit jedes einzelnen Segments. DasLichtstärke-Anpassungsverhältnisist mit maximal 2:1 angegeben. Dies ist ein kritischer Parameter für die Gleichmäßigkeit der Anzeige; es bedeutet, dass die Helligkeit des schwächsten Segments unter gleichen Bedingungen nicht weniger als die Hälfte der Helligkeit des hellsten Segments beträgt, was für ein einheitliches Erscheinungsbild aller Segmente eines Zeichens sorgt.

Die Farbcharakteristika werden durch Wellenlängenparameter definiert, gemessen bei I_F=20mA. DieSpitzen-Emissionswellenlänge (λ_p)beträgt 639 nm, was im roten Bereich des sichtbaren Spektrums liegt. Diedominante Wellenlänge (λ_d)beträgt 631 nm. Die Differenz zwischen Spitzen- und dominanter Wellenlänge bezieht sich auf die Form des Emissionsspektrums. Diespektrale Halbwertsbreite (Δλ)beträgt 20 nm und gibt die spektrale Reinheit oder die Streuung der emittierten Lichtwellenlängen um das Maximum an.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Spezifikationen definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für das Bauteil. DieDurchlassspannung pro Segment (V_F)liegt bei einem Prüfstrom von 20mA im Bereich von 2,0V bis 2,6V. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Treiberschaltung ausreichend Spannung bereitstellen kann, um diese zu überwinden, typischerweise mithilfe eines strombegrenzenden Widerstands oder Konstantstromtreibers. DerSperrstrom pro Segment (I_R)beträgt maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V und gibt das Maß des Leckstroms an, wenn die LED in Sperrrichtung vorgespannt ist.

DieAbsolute Maximalwertelegen die Grenzen für den sicheren Betrieb fest. DerDauer-Durchlassstrom pro Segmentbeträgt bei 25°C 25 mA, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C oberhalb dieser Temperatur. Dies bedeutet, dass der maximal zulässige Dauerstrom mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt, um eine Überhitzung zu verhindern. DerSpitzen-Durchlassstrombeträgt 90 mA, jedoch nur unter spezifischen gepulsten Bedingungen: einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1ms. Dies ermöglicht Multiplexing-Verfahren, bei denen ein höherer Momentanstrom verwendet werden kann, um eine wahrgenommene Helligkeit zu erreichen, während die durchschnittliche Verlustleistung niedrig bleibt. DieVerlustleistung pro Segmentist auf 70 mW begrenzt.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Das Bauteil ist für einenBetriebstemperaturbereichvon -35°C bis +105°C und einen identischenLagertemperaturbereichausgelegt. Dieser weite Bereich macht es für Anwendungen in rauen Umgebungen, sowohl industriell als auch automotive, geeignet. Das bereits erwähnte Derating des Durchlassstroms mit der Temperatur ist eine direkte thermische Management-Überlegung. Das Datenblatt spezifiziert auch Lötbedingungen: Das Bauteil kann 260°C für 3 Sekunden in einem Abstand von 1/16 Zoll (ca. 1,59 mm) unterhalb der Auflageebene aushalten, was einer typischen Reflow-Lötprofil-Richtlinie entspricht.

3. Mechanische und Verpackungsinformationen

Das LTP-3862JR ist in einem Standard-LED-Display-Gehäuse erhältlich. Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung (Gehäuseabmessungen). Zu den wichtigsten mechanischen Merkmalen gehören der Gesamtbauraum, die Höhe des Gehäuses, der Abstand zwischen den beiden Ziffern sowie die genaue Position und der Durchmesser der Montagelöcher oder Pins. Die Zeichnung gibt an, dass alle Maße in Millimetern angegeben sind, mit Standardtoleranzen von ±0,25 mm, sofern nicht anders vermerkt. Diese Informationen sind für PCB (Leiterplatten)-Layout-Designer entscheidend, um sicherzustellen, dass der physische Bauraum auf der Platine mit dem Display übereinstimmt und dass ausreichend Freiraum um das Bauteil vorhanden ist.

3.1 Pin-Konfiguration und interner Schaltkreis

Das Bauteil verfügt insgesamt über 20 Pins. Es ist alsMultiplex-Gemeinsame-Anode-Typ konfiguriert. Dies bedeutet, dass die Anoden der LEDs für jede Ziffer intern miteinander verbunden sind. Die gemeinsame Anode von Ziffer 1 befindet sich an Pin 4, und die gemeinsame Anode von Ziffer 2 an Pin 10. Die Kathoden jedes einzelnen Segments (A bis U, plus DP für den Dezimalpunkt) sind auf separate Pins herausgeführt. Diese gemultiplexten Architektur ermöglicht die Steuerung von zwei Ziffern mit weniger Treiberleitungen, als wenn jedes Segment einzeln adressierbar wäre. Ein interner Schaltplan würde typischerweise diese gemeinsamen Anodenverbindungen für jede Ziffer und die Organisation der Segmentkathoden zeigen. Die Pin-Verbindungstabelle ist für die korrekte Verdrahtung des Displays mit einem Mikrocontroller oder Treiber-IC unerlässlich.

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 solche Bauteile Folgendes umfassen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie): Diese Grafik zeigt den nichtlinearen Zusammenhang zwischen der Spannung über der LED und dem durch sie fließenden Strom. Sie hilft Entwicklern, den geeigneten Wert für den strombegrenzenden Widerstand bei einer gegebenen Versorgungsspannung auszuwählen.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom: Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausgabe mit steigendem Treiberstrom zunimmt. Sie ist typischerweise über einen Bereich linear, kann aber bei sehr hohen Strömen sättigen.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur: Diese Grafik zeigt, wie die Lichtausgabe mit steigender Sperrschichttemperatur der LED abnimmt. Das Verständnis dieses Deratings ist für Anwendungen, die bei hohen Umgebungstemperaturen arbeiten, von entscheidender Bedeutung.
• Spektrale Verteilung: Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die Form des emittierten Lichtspektrums zeigt, zentriert um die Spitzenwellenlänge von 639 nm.

Diese Kurven geben Entwicklern ein differenzierteres Verständnis des Verhaltens des Bauteils unter nicht standardmäßigen oder variierenden Bedingungen, die über die Einpunktdaten in den Tabellen hinausgehen.

5. Anwendungsrichtlinien und Designüberlegungen

5.1 Treiberschaltungsdesign

Um dieses gemultiplexten gemeinsame-Anode-Display zu betreiben, ist eine Treiberschaltung erforderlich. Dies beinhaltet typischerweise die Verwendung eines Mikrocontrollers mit ausreichend I/O-Pins oder eines dedizierten LED-Treiber-ICs. Die gemeinsamen Anoden (Pins 4 und 10) würden über stromliefernde Transistoren oder direkt, wenn die MCU-Pins genug Strom liefern können, mit dem Mikrocontroller verbunden. Die Segmentkathoden (Pins 1-3, 5-9, 11-13, 15-20) würden mit stromsenkenden Treibern (wie einem Transistorarray oder Treiber-IC) verbunden. Das Multiplexing wird erreicht, indem nacheinander die gemeinsame Anode einer Ziffer eingeschaltet wird, während gleichzeitig das Segmentmuster für diese Ziffer auf den Kathodenleitungen präsentiert wird. Dieser Zyklus muss schnell genug ablaufen (typischerweise >60 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden. Die Spitzenstrom-Bewertung ermöglicht die Verwendung höherer Momentanströme während der kurzen Einschaltzeit jeder Ziffer, um eine höhere wahrgenommene Durchschnittshelligkeit zu erreichen.

5.2 Thermische und Lötmanagement

Obwohl LEDs effizient sind, kann die abgegebene Verlustleistung (bis zu 70mW pro Segment) zu Erwärmung führen, insbesondere wenn mehrere Segmente gleichzeitig leuchten. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen können für die gemeinsamen Anodenpins in Betracht gezogen werden, um als Kühlkörper zu wirken. Die strikte Einhaltung des Lötprofils (260°C für 3 Sekunden) ist notwendig, um Schäden am internen Epoxid, den Bonddrähten oder dem Halbleiterchip selbst während der Montage zu verhindern.

5.3 Optische Integration

Das Schwarzfront/Weißsegment-Design bietet hohen Kontrast. Zur weiteren Verbesserung bei hellem Umgebungslicht kann ein Kontrastfilter oder ein abgedunkeltes Abdeckfenster verwendet werden. Der große Betrachtungswinkel macht eine präzise Ausrichtung des Betrachters auf die Display-Normale überflüssig. Entwickler sollten die beabsichtigte Betrachtungsentfernung und die Umgebungslichtverhältnisse bei der Auswahl der Treiberströme berücksichtigen, um eine optimale Lesbarkeit ohne unnötigen Stromverbrauch zu gewährleisten.

6. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale des LTP-3862JR sind die Verwendung derAlInGaP Super Rot-Technologie und seine17-Segment-Architektur. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP- oder GaP-LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu helleren Displays bei gleichem Strom oder geringerem Stromverbrauch bei gleicher Helligkeit führt. Das 17-Segment-Format ermöglicht im Vergleich zu einem Standard-7-Segment-Display die lesbare Darstellung des gesamten Alphabets (alphanumerisch) anstatt nur von Ziffern und einigen Buchstaben, was seinen Anwendungsbereich erheblich erweitert. Die Kategorisierung nach Leuchtstärke ist ein weiterer Schlüsselaspekt, der ein Maß an Helligkeitskonsistenz bietet, das für mehrstellige Displays wichtig ist, bei denen ungleichmäßige Helligkeit visuell ablenkend wäre.

7. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was bedeutet ein Lichtstärke-Anpassungsverhältnis von 2:1 für mein Design?

A: Es garantiert visuelle Gleichmäßigkeit. Im schlimmsten Fall wird ein Segment nicht dunkler als die Hälfte der Helligkeit eines anderen, identisch betriebenen Segments sein. Dies verhindert, dass einige Zeichen oder Teile von Zeichen merklich dunkler erscheinen als andere.

F: Kann ich dieses Display direkt mit einem 5V-Mikrocontroller ansteuern?

A: Nicht direkt für die Segmente. Die Durchlassspannung beträgt 2,0-2,6V. Das direkte Anschließen eines 5V-MCU-Pins an eine Segmentkathode (über einen Widerstand) würde der LED, wenn der MCU-Pin auf High ist, eine Sperrspannung von ~5V anlegen, was die Sperrspannungsfestigkeit von 8V überschreitet und die LED beschädigen könnte. Sie müssen geeignete Treiberschaltungen (Transistoren oder Treiber-ICs) verwenden, um die Logikpegel des MCU mit den LED-Stromanforderungen zu verbinden.

F: Wie berechne ich den Wert des strombegrenzenden Widerstands?

A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Für eine 5V-Versorgung, eine typische V_Fvon 2,3V und einen gewünschten I_Fvon 20mA: R = (5 - 2,3) / 0,02 = 135 Ohm. Verwenden Sie den nächsthöheren Standardwert (z.B. 150 Ohm), was einen etwas niedrigeren Strom ergibt, der sich gut im sicheren Betriebsbereich befindet.

F: Was ist der Zweck der Spitzen-Durchlassstrom-Bewertung?

A: Sie ermöglicht Multiplexing. In einer gemultiplexten Anordnung ist jede Ziffer nur einen Bruchteil der Zeit eingeschaltet (z.B. 1/2 Tastverhältnis für zwei Ziffern). Um eine gewünschte Durchschnittshelligkeit zu erreichen, kann während ihrer kurzen Einschaltzeit ein höherer Momentanstrom verwendet werden. Die Spitzenstrom-Bewertung von 90mA (bei 0,1ms Puls, 1/10 Tastverhältnis) erlaubt dies. Der Durchschnittsstrom muss über die Zeit betrachtet immer noch die Dauerstrom-Bewertung einhalten.

8. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines einfachen zweistelligen Zählers mit Mikrocontroller-Schnittstelle.

Ein Entwurfsfall würde einen 8-Bit-Mikrocontroller (z.B. einen ATmega328P) beinhalten. Zwei seiner I/O-Pins würden als Ausgänge konfiguriert, um über kleine NPN-Transistoren (z.B. 2N3904) die gemeinsamen Anoden (Ziffer 1 und Ziffer 2) anzusteuern und den erforderlichen Strom für alle leuchtenden Segmente einer Ziffer zu liefern. Acht andere I/O-Pins würden verwendet, um die Segmentkathoden über einen stromsenkenden Treiber-IC wie ein ULN2003A-Darlington-Array anzusteuern, das die kombinierten Segmentströme bewältigen kann. Die Firmware würde eine Zählervariable verwalten. Sie würde die Zehner- und Einerstellen trennen, jede in ein 17-Segment-Muster umwandeln (mithilfe einer Nachschlagetabelle) und dann abwechselnd den Transistor für Ziffer 1 aktivieren, während das Einerstellenmuster ausgegeben wird, und dann Ziffer 2 aktivieren, während das Zehnerstellenmuster ausgegeben wird, in einer kontinuierlichen Schleife mit einer kurzen Verzögerung. Die strombegrenzenden Widerstände könnten entweder auf der gemeinsamen Anodenseite (einfacher, ein Widerstand pro Ziffer) oder auf der Segmentkathodenseite (präzisere Steuerung pro Segment, mehr Widerstände) platziert werden.

9. Einführung in das Funktionsprinzip

Das grundlegende Funktionsprinzip basiert auf der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das AlInGaP-Halbleitermaterial hat eine spezifische Bandlückenenergie. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung des Übergangs (die Durchlassspannung V_F) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich über den Übergang injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie frei. In einem direkten Bandlückenhalbleiter wie AlInGaP wird diese Energie hauptsächlich als Photonen (Licht) freigesetzt. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Materials bestimmt. Das 17-Segment-Layout ist eine geometrische Anordnung einzelner LED-Chips oder Chipbereiche innerhalb des Gehäuses, die jeweils einem Segment des Zeichens entsprechen. Elektrische Verbindungen werden über Bonddrähte zu den Anoden- und Kathodenkontakten hergestellt, die zu den externen Pins des Gehäuses geführt werden.

10. Technologietrends

Die Displaytechnologie entwickelt sich kontinuierlich weiter. Während die AlInGaP-Technologie in diesem Datenblatt eine Hochleistungslösung für rote/orange/gelbe Farben darstellt, umfassen breitere Trends die Einführung noch effizienterer Materialien und Strukturen. Für Vollfarb- oder Weißdisplays sind auf InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) basierende blaue und grüne LEDs dominant. Es gibt einen ständigen Drang zu höherer Lichtausbeute (mehr Lumen pro Watt), was hellere Displays oder geringeren Energieverbrauch ermöglicht. Miniaturisierung ist ein weiterer Trend, wobei Chip-Scale-Packaging und kleinere Chipgrößen Displays mit höherer Auflösung oder derselben Auflösung auf kleinerem Bauraum ermöglichen. Darüber hinaus werden integrierte Lösungen immer häufiger, bei denen die LED-Treiberschaltung, der Mikrocontroller und manchmal sogar das Display selbst in einem einzigen Modul oder Smart-Display kombiniert werden, was den Designprozess für Endprodukthersteller vereinfacht. Die Kernvorteile der Festkörperzuverlässigkeit, des geringen Stromverbrauchs und des großen Betrachtungswinkels bleiben grundlegend und werden durch diese Material- und Integrationsfortschritte weiter verbessert.