LTP-537JD LED-Display Datenblatt - 0,5-Zoll Ziffernhöhe - Hyper-Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTP-537JD ist ein hochwertiges Einzelziffern-Alphanumerik-Displaymodul für Anwendungen, die eine klare, helle Darstellung von Zahlen und begrenzten Buchstaben erfordern. Seine Kernfunktion ist die visuelle Ausgabe über einzeln ansteuerbare Segmente, die Zeichen bilden. Das Bauteil ist mit Fokus auf Zuverlässigkeit und optische Leistung für industrielle Steuerungen, Messgeräte und Verbraucherelektronik-Schnittstellen entwickelt.

Das Display nutzt fortschrittliches AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterial für seine Leuchtelemente. Diese Materialtechnologie wurde speziell für ihre Effizienz bei der Erzeugung von hochhelligem Rotlicht gewählt. Die Chips sind auf einem nicht transparenten GaAs (Galliumarsenid) Substrat aufgebracht, was den Kontrast verbessert, indem interne Lichtstreuung und Reflexion verhindert und mehr emittiertes Licht nach vorne durch die Segmente gelenkt wird. Die visuelle Darstellung zeichnet sich durch eine schwarze Frontplatte aus, die den Kontrast durch Absorption von Umgebungslicht deutlich erhöht, kombiniert mit weißen Segmentbereichen, die das emittierte rote Licht durchlassen. Dies ergibt scharfe, klar definierte Zeichen vor dunklem Hintergrund.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieses Displays ergeben sich aus seinem optoelektronischen Design und Aufbau. Der Einsatz von AlInGaP-LEDs bietethohe Leuchtdichteund ausgezeichnete Effizienz im roten Spektrum. DasDesign mit schwarzem Ziffernblatt und weißen Segmentenist ein entscheidendes Merkmal für hohen Kontrast, wodurch die Anzeige unter verschiedenen Lichtverhältnissen, auch bei hellem Umgebungslicht, gut lesbar ist. Diedurchgehend gleichmäßigen Segmentegewährleisten ein konsistentes und professionelles Erscheinungsbild der gebildeten Zeichen, ohne sichtbare Lücken oder Unregelmäßigkeiten in den beleuchteten Bereichen.

Das Bauteil wird nach Leuchtdichte kategorisiert, d.h. Einheiten werden gebinnt oder getestet, um sicherzustellen, dass sie bestimmte Helligkeitsschwellenwerte erfüllen. Dies sorgt für Konsistenz in der Produktion. Seingroßer Betrachtungswinkelstellt die Lesbarkeit auch aus schrägen Positionen sicher, was für frontmontierte Geräte entscheidend ist. Dergeringe Leistungsbedarfpro Segment macht es geeignet für batteriebetriebene oder energiebewusste Anwendungen. Schließlich bedeutet seinehohe Zuverlässigkeit dank Festkörpertechnikeine lange Lebensdauer ohne bewegliche Teile, resistent gegen Stöße und Vibrationen.

Der Zielmarkt für diese Komponente umfasst Industrie-Bedienfelder, Prüf- und Messgeräte, Medizingeräte, Automobilarmaturenbretter (für Zusatzdisplays), Kassensysteme und Haushaltsgeräte, bei denen eine Einzelziffernanzeige für Einstellungen, Zähler oder Statusindikatoren benötigt wird.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die elektrischen und optischen Parameter definieren die Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale des Displays. Ihr Verständnis ist für einen korrekten Schaltungsentwurf und die Integration unerlässlich.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte geben die Grenzen an, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb.

• Verlustleistung pro Segment:70 mW. Dies ist die maximal zulässige Leistung, die von einem einzelnen LED-Segment unter allen Bedingungen als Wärme abgeführt werden darf. Eine Überschreitung kann zu Überhitzung und beschleunigtem Leistungsabfall oder Ausfall führen.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:90 mA. Dieser ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms zulässig. Er ist nützlich für Multiplexing-Verfahren oder um kurzzeitig höhere Helligkeit zu erreichen.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dies ist der empfohlene Maximalstrom für Dauerbetrieb. Ein Derating-Faktor von 0,33 mA/°C ist angegeben, d.h. der maximal zulässige Dauerstrom nimmt linear ab, wenn die Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C steigt, um thermische Überlastung zu verhindern.
• Sperrspannung pro Segment:5 V. Das Anlegen einer Sperrvorspannung höher als dieser Wert kann den PN-Übergang der LED zerstören.
• Betriebs- und Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb und die Lagerung innerhalb dieses breiten Temperaturbereichs ausgelegt, geeignet für die meisten nicht-extremen Umgebungen.
• Löttemperatur:260°C für 3 Sekunden, gemessen an einem Punkt 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses. Dies gibt Richtlinien für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse, um Schäden am Kunststoffgehäuse oder den internen Bondverbindungen zu vermeiden.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen und Maximal-/Minimalwerte unter spezifizierten Testbedingungen (üblicherweise bei Ta=25°C). Sie beschreiben die Leistung des Bauteils im Normalbetrieb.

• Mittlere Lichtstärke (I_V):320 μcd (Min), 700 μcd (Typ) bei I_F=1mA. Dies ist ein Maß für die Lichtausbeute. Die in den Merkmalen erwähnte Kategorisierung gruppiert Bauteile wahrscheinlich basierend auf diesem Parameter (z.B. Standard- und Hochhelligkeits-Bins).
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):650 nm (Typ) bei I_F=20mA. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgangsleistung am stärksten ist, was sie in den Hyper-Rot-Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):639 nm (Typ) bei I_F=20mA. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe definiert. Der Unterschied zwischen Spitzen- und dominanter Wellenlänge ergibt sich aus der Form des Emissionsspektrums.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (Typ) bei I_F=20mA. Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet monochromatischeres Licht. 20 nm ist typisch für AlInGaP-Rot-LEDs.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):2,1V (Min), 2,6V (Typ) bei I_F=20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im leitenden Zustand. Er ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Die Treiber-Versorgungsspannung muss höher als dieser Wert sein.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):100 μA (Max) bei V_R=5V. Dies ist der geringe Leckstrom, der fließt, wenn die LED innerhalb ihrer Maximalwerte in Sperrrichtung vorgespannt ist.
• Lichtstärke-Anpassungsverhältnis (I_V-m):2:1 (Max). Dies spezifiziert das maximal zulässige Verhältnis zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Segment innerhalb eines einzelnen Bauteils bei gleichen Ansteuerbedingungen (I_F=1mA). Ein Verhältnis von 2:1 gewährleistet eine angemessene Gleichmäßigkeit im Erscheinungsbild.

Messhinweis:Die Lichtstärke wird mit einem Sensor und Filter gemessen, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entsprechen, um sicherzustellen, dass die Werte der menschlichen Wahrnehmung entsprechen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Produkt"nach Lichtstärke kategorisiert"ist. Dies impliziert einen Binning- oder Sortierprozess.

• Lichtstärke-Binning:Nach der Fertigung werden einzelne Displays auf ihre Lichtausbeute bei einem Standardstrom (wahrscheinlich 1mA oder 20mA) getestet. Sie werden dann basierend auf ihrem gemessenen I_Vin verschiedene Bins oder Kategorien gruppiert. Zum Beispiel kann ein Bin Bauteile mit I_Vzwischen 320-500 μcd enthalten und ein Premium-Bin Bauteile von 500-700 μcd. Dies ermöglicht Kunden, einen für ihre Anwendung geeigneten Konsistenzgrad auszuwählen und so gleichmäßige Helligkeit über mehrere Ziffern in einem System hinweg sicherzustellen. Das Datenblatt gibt den Gesamt-Min/Typ-Bereich an, aber spezifische Bin-Codes wären typischerweise Teil der vollständigen Bestellinformationen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Kurven für ein solches Bauteil umfassen:

• Strom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Zeigt den exponentiellen Zusammenhang. Die Durchlassspannung (V_F) steigt mit dem Strom (I_F). Die Kurve ist temperaturabhängig, wobei V_Fbei gegebenem Strom mit steigender Sperrschichttemperatur sinkt.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_Vvs. I_F):Zeigt im Allgemeinen einen linearen oder leicht sublinearen Anstieg der Lichtausbeute mit steigendem Strom bis zu einem Punkt, danach sinkt die Effizienz aufgrund thermischer Effekte.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, wie die Lichtausbeute mit steigender Umgebungs- (und damit Sperrschicht-) Temperatur abnimmt. AlInGaP-LEDs haben einen relativ starken negativen Temperaturkoeffizienten für die Lichtausbeute.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die einen Peak bei etwa 650 nm und eine Halbwertsbreite von etwa 20 nm zeigt und damit die Hyper-Rot-Farbe bestätigt.

Diese Kurven sind wesentlich für den Entwurf von Treibern, die Temperaturänderungen kompensieren, und für das Verständnis des Helligkeitsverhaltens unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Montage

Das Bauteil verfügt über ein Standard-LED-Displaygehäuse. Wichtige dimensionale Hinweise aus dem Datenblatt sind, dass alle Maße in Millimetern angegeben sind, mit Standardtoleranzen von ±0,25 mm (0,01"), sofern nicht anders angegeben. Der genaue Footprint, der Anschlussabstand, die Ziffernhöhe (12,7 mm) und die Gesamtgehäusegröße sind in der Maßzeichnung definiert, die für das PCB-Layout (Leiterplattenlayout) entscheidend ist, um korrekten Sitz und Ausrichtung im Ausschnitt zu gewährleisten.

5.2 Pinbelegung und Polarität

Das LTP-537JD ist einCommon-Cathode-Display. Das bedeutet, alle 18 Segmente (16 Zeichensegmente plus ein Dezimalpunkt rechts) teilen sich einen gemeinsamen negativen Anschluss (Kathode) auf Pin 18. Jedes einzelne Segment hat seinen eigenen dedizierten Anoden-Pin (Pins 1-17). Diese Konfiguration ist üblich und vereinfacht Multiplexing-Treiberschaltungen, bei denen die gemeinsame Kathode auf Masse geschaltet wird, während die gewünschten Anoden über strombegrenzende Widerstände auf High-Pegel gesetzt werden.

Die Pinbelegung listet explizit die Verbindung für jeden Pin auf und ordnet physikalische Pinnummern Segmentfunktionen zu (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U und D.P. für Dezimalpunkt). Ein internes Schaltbild würde typischerweise diese Common-Cathode-Anordnung zeigen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die primäre bereitgestellte Richtlinie betrifft den Lötprozess selbst:260°C für 3 Sekunden, gemessen an einem Punkt 1/16 Zoll (1,6 mm) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses. Dies ist ein Standard-Rekonfigurationsprofilparameter. Es ist entscheidend, sich daran zu halten, um Folgendes zu verhindern:

• Thermische Schäden am Kunststoff-Epoxidharz des Gehäuses, die Verfärbungen oder Risse verursachen können.
• Überhitzung der internen Bonddrähte, die die LED-Chips mit den Anschlüssen verbinden.
• Aussetzen des Halbleiterchips an übermäßige Temperatur.

Allgemeine Handhabungsvorsichtsmaßnahmen sollten ebenfalls beachtet werden: Vermeiden Sie mechanische Belastung der Anschlüsse, verwenden Sie ESD-Schutzmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) während der Handhabung und lagern Sie es unter geeigneten antistatischen, trockenen Bedingungen innerhalb des spezifizierten Lagerbereichs von -35°C bis +85°C.

7. Anwendungsvorschläge und Entwurfsüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gebräuchlichste Ansteuerungsmethode istMultiplexing. Da es sich um ein Common-Cathode-Bauteil handelt, kann ein Mikrocontroller oder ein dedizierter Treiber-IC Strom durch den gemeinsamen Kathoden-Pin (Pin 18) ziehen, während er Strom zu den spezifischen Anoden-Pins für die zu beleuchtenden Segmente liefert. Mehrere Ziffern können durch schnelles Durchschalten der aktiven Kathode jeder Ziffer multiplexiert werden, während gleichzeitig die entsprechenden Segmentdaten auf den gemeinsamen Anodenleitungen präsentiert werden. Dies reduziert die Anzahl der benötigten Mikrocontroller-I/O-Pins erheblich.

A Ein strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlichfür jede Anodenleitung (oder ein stromgeregelter Treiber). Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Unter Verwendung der typischen V_Fvon 2,6V bei 20mA und einer 5V-Versorgung: R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohm. Ein Standard-120Ω-Widerstand würde verwendet werden. Die Belastbarkeit des Widerstands sollte überprüft werden: P = I²* R = (0,02)²* 120 = 0,048W, daher ist ein Standard-1/8W (0,125W) Widerstand ausreichend.

7.2 Entwurfsüberlegungen

• Wärmemanagement:Während einzelne Segmente wenig Leistung abführen (max. 70mW), muss die kollektive Wärme von mehreren beleuchteten Segmenten oder Betrieb bei hoher Umgebungstemperatur berücksichtigt werden. Sorgen Sie für ausreichende Belüftung und beachten Sie das Strom-Derating über 25°C.
• Betrachtungswinkel und Kontrast:Der große Betrachtungswinkel und das Hochkontrast-Design machen es geeignet für Bedienfelder, bei denen der Benutzer nicht direkt vor dem Gerät sitzt. Die schwarze Front ist besonders vorteilhaft in Umgebungen mit hohem Umgebungslicht.
• Software zur Zeichengenerierung:Eine Nachschlagetabelle in der Firmware des ansteuernden Mikrocontrollers ist erforderlich, um alphanumerische Zeichen (z.B. '0'-'9', 'A', 'C', 'E', 'F') der korrekten Kombination der 16 Segmente zuzuordnen.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Kann ich dieses Display direkt von einem 3,3V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Möglicherweise, aber mit reduzierter Helligkeit. Die typische V_Fbeträgt 2,6V. Bei einer 3,3V-Versorgung beträgt der Spannungsabstand für den strombegrenzenden Widerstand nur 0,7V (3,3V - 2,6V). Um 20mA zu erreichen, bräuchten Sie einen 35Ω-Widerstand (0,7V / 0,02A). Allerdings kann die tatsächliche V_Fbis zu 2,1V betragen, was mit demselben Widerstand zu einem höheren Strom führen und möglicherweise die Grenzwerte überschreiten würde. Für 3,3V-Systeme wird ein Konstantstromtreiber oder eine sorgfältige Charakterisierung empfohlen.

F2: Was ist der Unterschied zwischen "Spitzen"- und "dominanter" Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge ist das physikalische Maximum des Lichtemissionsspektrums. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge von reinem monochromatischem Licht, die für das menschliche Auge die gleiche Farbe wie die LED-Ausgabe hätte. Aufgrund der spektralen Form unterscheiden sie sich oft leicht.

F3: Wie erreiche ich die maximale Helligkeit?

A: Betrieb mit dem maximalenDauer-Stromwert von 25mA pro Segment (bei 25°C Umgebungstemperatur) unter Einhaltung einer ordnungsgemäßen Wärmeableitung. Überschreiten Sie nicht das Verlustleistungslimit von 70mW. Für kurze Pulse könnten Sie den Spitzenstrom von 90mA unter dem spezifizierten Tastverhältnis nutzen.

F4: Warum gibt es ein Lichtstärke-Anpassungsverhältnis?

A: Fertigungstoleranzen verursachen leichte Unterschiede in der Lichtausbeute zwischen Segmenten selbst bei gleichem Strom. Das 2:1-Verhältnis garantiert, dass innerhalb einer Einheit kein Segment mehr als doppelt so hell wie ein anderes ist, was die visuelle Gleichmäßigkeit des Zeichens sicherstellt.

9. Technologieeinführung und Trends

9.1 AlInGaP-LED-Technologie

Das LTP-537JD verwendet AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterial für seine LED-Chips. Dieses Materialsystem ist besonders effizient für die Erzeugung von Licht im bernsteinfarbenen, roten und hyper-roten Wellenlängenbereich (ca. 590-650 nm). Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP (Galliumarsenidphosphid) bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute (mehr Licht pro elektrischem Watt), bessere Temperaturstabilität und eine längere Lebensdauer. Das Wachstum der epitaktischen Schichten auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat, wie hier verwendet, ist ein gängiger Ansatz, der die Lichteinkoppeleffizienz verbessert, indem emittiertes Licht, das sonst im Substrat verloren ginge, zurück durch die Oberseite des Chips reflektiert wird.

9.2 Display-Technologiekontext und Trends

Während mehrstellige Punktmatrix-OLED- und LCD-Displays heute für komplexe Grafiken üblich sind, bleiben segmentierte LED-Displays wie das LTP-537JD für Anwendungen hochrelevant, die extreme Zuverlässigkeit, einen weiten Temperaturbereich, hohe Helligkeit, Einfachheit und niedrige Kosten für die Anzeige von fest formatierten Zahlen und einfachen Buchstaben erfordern. Der Trend bei solchen Displays geht nicht unbedingt zu höherer Auflösung, sondern zu verbesserter Effizienz (niedrigerer Betriebsstrom bei gleicher Helligkeit), höheren Kontrastverhältnissen, größeren Betrachtungswinkeln und manchmal der Integration von Treiberelektronik im Gehäuse. Das grundlegende Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-PN-Übergang bleibt unverändert, aber Materialwissenschaft und Gehäusetechniken verbessern kontinuierlich ihre Leistung.