LTP-1557TBE 5x7 Punktmatrix Blaue LED-Anzeige Datenblatt - 1,2 Zoll Höhe - 3,6V Durchlassspannung - InGaN Blau-Chip - Deutsche Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Das LTP-1557TBE ist ein alphanumerisches Festkörper-Anzeigemodul, das für Anwendungen entwickelt wurde, die klare, zuverlässige Zeichenausgabe erfordern. Seine Kernfunktion ist die visuelle Darstellung von Daten, typischerweise ASCII- oder EBCDIC-codierte Zeichen, durch eine Matrix einzeln ansteuerbarer Leuchtdioden (LEDs). Der primäre Markt für diese Komponente umfasst Industrie-Bedienfelder, Messgeräte, Kassenterminals und verschiedene eingebettete Systeme, in denen eine einfache, robuste und stromsparende Anzeigelösung benötigt wird.

Der Kernvorteil des Bauteils liegt in der Verwendung von InGaN (Indiumgalliumnitrid) blauen LED-Chips. Diese Halbleitertechnologie bietet eine gute Lichtausbeute und eine markante blaue Farbe. Die Anzeige verfügt über eine graue Front mit weißen Punkten, was den Kontrast und die Lesbarkeit verbessert. Wichtige Merkmale, die zu seiner Nützlichkeit beitragen, sind der niedrige Strombedarf, der große Betrachtungswinkel aufgrund des einflächigen Designs, die Festkörperzuverlässigkeit ohne bewegliche Teile und die Möglichkeit, die Module horizontal für Mehrfachzeichenanzeigen zu stapeln.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

2.1 Photometrische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist unter spezifischen Testbedingungen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. DieDurchschnittliche Lichtstärke (Iv)pro LED-Chip ist mit einem Minimum von 5400 µcd, einem typischen Wert von 13500 µcd und keinem angegebenen Maximum spezifiziert, wenn sie mit einem Durchlassstrom (IF) von 10mA betrieben wird. Dieser Parameter gibt die vom menschlichen Auge wahrgenommene Lichtleistung an, gemessen mit einem Sensor, der auf die CIE photopische Empfindlichkeitskurve abgestimmt ist.

DieSpitzen-Emissionswellenlänge (λp)beträgt typischerweise 468 nm, was die Ausgabe in den blauen Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet. DieSpektrale Halbwertsbreite (Δλ)beträgt 25 nm und gibt die spektrale Reinheit oder die Streuung der emittierten Wellenlängen an. DieDominante Wellenlänge (λd)liegt zwischen 470 nm und 475 nm und repräsentiert die wahrgenommene Farbe des Lichts. DasLichtstärke-Anpassungsverhältnisfür LEDs innerhalb derselben Anzeigefläche beträgt maximal 2:1, was eine akzeptable Gleichmäßigkeit der Helligkeit über die Matrix hinweg gewährleistet.

2.2 Elektrische Eigenschaften

Der wichtigste elektrische Parameter ist dieDurchlassspannung (VF)pro Chip, die bei einem Prüfstrom von 20mA zwischen 3,3V (min) und 3,6V (max) liegt. Dies ist ein kritischer Designparameter für die Auswahl geeigneter strombegrenzender Widerstände oder Treiberschaltungen. DerSperrstrom (IR)ist mit maximal 100 µA spezifiziert, wenn eine Sperrspannung (VR) von 5V angelegt wird. Es ist entscheidend zu beachten, dass dieser Sperrspannungszustand nur für Testzwecke dient; das Bauteil ist nicht für den Dauerbetrieb unter Sperrvorspannung ausgelegt.

2.3 Absolute Maximalwerte und thermische Aspekte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. DerDauer-Durchlassstrompro Chip beträgt 20mA bei 25°C und verringert sich linear um 0,21 mA/°C mit steigender Temperatur. DerSpitzen-Durchlassstrombeträgt 100mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Die maximaleVerlustleistungpro Chip beträgt 70 mW. Das Bauteil ist für einenBetriebs- und Lagertemperaturbereichvon -35°C bis +85°C ausgelegt. DieElektrostatische Entladung (ESD)-Schwelle liegt bei 2000V (Human Body Model), was auf ein mittleres Maß an Empfindlichkeit hinweist, das geeignete Handhabungsverfahren erfordert.

3. Mechanische und Verpackungsinformationen

3.1 Abmessungen und Toleranzen

Das Bauteil hat eine Matrixhöhe von 1,2 Zoll (30,42 mm). Alle Gehäuseabmessungen sind in Millimetern angegeben. Allgemeine Toleranzen betragen ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Ein spezieller Hinweis erwähnt eine Pinspitzenverschiebungstoleranz von ±0,5 mm, was für das PCB-Footprint-Design und die automatisierte Montage wichtig ist.

3.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die Anzeige hat eine 14-polige Konfiguration. Das interne Schaltbild zeigt eine gemultiplexte Matrixstruktur. Die Pins sind den Anoden der Zeilen 1 bis 7 und den Kathoden der Spalten 1 bis 5 zugeordnet. Diese X-Y-Auswahlarchitektur ermöglicht die Steuerung eines einzelnen Punktes (LED) durch Aktivieren der entsprechenden Zeilen- (Anode) und Spalten- (Kathode) Leitungen, was die Anzahl der benötigten Treiberpins im Vergleich zu einem Direktansteuerungsansatz erheblich reduziert.

4. Löt- und Montagerichtlinien

Das Datenblatt gibt eine maximale Löttemperatur von 260°C für eine maximale Dauer von 5 Sekunden an, gemessen 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene. Dies ist eine typische Reflow-Lötprofilbeschränkung für Durchsteckbauteile. Die Einhaltung dieser Grenze ist notwendig, um Schäden an den LED-Chips oder dem Kunststoffgehäuse durch übermäßige thermische Belastung zu verhindern.

5. Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Angesichts der ESD-Empfindlichkeitsklassifizierung werden strenge Handhabungsprotokolle empfohlen, um Schäden durch statische Elektrizität oder Stromspitzen zu verhindern. Dazu gehören: Verwendung eines leitfähigen Handgelenkbands oder antistatischer Handschuhe; Sicherstellen, dass alle Geräte, Arbeitsplätze und Lagerregale ordnungsgemäß geerdet sind; und Einsatz eines Ionengebläses, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich während der Handhabung und Lagerung auf der Kunststofflinsenoberfläche ansammeln können.

6. Anwendungsvorschläge

6.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für Anwendungen, die eine einzelne Zeile oder wenige Zeichen an Informationen benötigen. Häufige Verwendungen sind Statusanzeigen an Maschinen, einfache Anzeigen auf Prüfgeräten, Anzeigetafeln für einfache Unterhaltungselektronik und als Bausteine für größere Mehrfachzeichen-Nachrichtentafeln aufgrund ihres stapelbaren Designs.

6.2 Designüberlegungen

Treiberschaltung:Ein Mikrocontroller oder ein spezieller Displaytreiber-IC ist erforderlich, um die Zeilen und Spalten zu multiplexen. Der Treiber muss den notwendigen Strom (typischerweise 10-20mA pro Segment) liefern und den Durchlassspannungsabfall (~3,6V) bewältigen. Strombegrenzungswiderstände sind für jede Zeilen- oder Spaltenleitung wesentlich, um den Betriebsstrom einzustellen.
Stromversorgung:Die Versorgungsspannung muss höher sein als die LED-Durchlassspannung. Eine 5V-Versorgung ist üblich, wobei Widerstände verwendet werden, um die verbleibende Spannung abzufallen.
Betrachtungswinkel:Das einflächige, großwinklige Design ist vorteilhaft für Anwendungen, bei denen die Anzeige aus nicht zentrierten Positionen betrachtet werden kann.
Umgebung:Der spezifizierte Betriebstemperaturbereich macht es sowohl für Innenräume als auch für viele industrielle Umgebungen geeignet.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Glühlampen- oder Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigen (VFDs) bietet diese LED-Matrix aufgrund ihrer Festkörperkonstruktion einen deutlich geringeren Stromverbrauch, eine längere Lebensdauer und eine überlegene Stoß- und Vibrationsfestigkeit. Innerhalb der Kategorie der LED-Anzeigen bietet die Verwendung von InGaN blauen Chips eine andere Farboption im Vergleich zu den häufigeren roten GaAsP- oder GaP-LEDs. Das 5x7-Format ist ein Standard für die alphanumerische Zeichenerzeugung und bietet einen guten Kompromiss zwischen Auflösung und Pinanzahl. Sein Durchsteckgehäuse unterscheidet es von oberflächenmontierbaren Alternativen, was es besser für Prototypen, Hobbyprojekte oder Anwendungen geeignet macht, bei denen manuelles Löten beteiligt sein könnte.

8. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Was ist der Zweck des 2:1 Lichtstärke-Anpassungsverhältnisses?
A: Dieses Verhältnis stellt sicher, dass der hellste Punkt in der Anzeige unter denselben Ansteuerbedingungen nicht mehr als doppelt so hell ist wie der dunkelste Punkt. Dies ist wichtig, um ein einheitliches Erscheinungsbild über alle Zeichen und Segmente hinweg zu erreichen und zu verhindern, dass einige Punkte merklich dunkler oder heller als andere erscheinen.

F: Kann ich diese Anzeige direkt mit einem 3,3V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?
A: Nein. Die typische Durchlassspannung (3,6V) ist höher als 3,3V. Sie benötigen eine Treiberschaltung (wie eine Transistormatrix), die von einer höheren Versorgungsspannung (z.B. 5V) gespeist wird, um die Zeilen/Spalten zu schalten. Die Mikrocontroller-Pins würden dann diese Treibertransistoren steuern.

F: Warum gibt es einen Hinweis, der angibt, dass die Sperrspannung nur für Tests dient?
A: LEDs sind Dioden und nicht dafür ausgelegt, hohe Sperrspannungen zu blockieren. Das Anlegen einer kontinuierlichen Sperrvorspannung über einem sehr niedrigen Schwellenwert (oft nur wenige Volt) kann zum Durchbruch und zur Beschädigung des Bauteils führen. Die 5V-Testbedingung wird verwendet, um den Leckstrom (IR) unter einer kontrollierten, nicht betrieblichen Belastung zu messen.

F: Wie erstelle ich eine Mehrfachzeichenanzeige?
A: Die Anzeigen sind "horizontal stapelbar". Das bedeutet, Sie können mehrere Einheiten nebeneinander auf einer Leiterplatte platzieren. Ihre Pinbelegungen sind so gestaltet, dass entsprechende Zeilen- und Spaltenleitungen von benachbarten Einheiten parallel geschaltet werden können, wodurch eine einzelne Treiberschaltung eine Zeichenkette steuern kann, indem sie alle ihre Zeilen gleichzeitig scannt und dabei Spaltendaten für jede Position nacheinander sendet.

9. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Fall: Entwurf einer einfachen Temperaturanzeige.Ein Designer muss eine zweistellige Temperatur (z.B. "25") auf einem eingebetteten Controller anzeigen. Er würde zwei LTP-1557TBE-Anzeigen verwenden. Ein Mikrocontroller würde so programmiert, dass er den Temperatursensorwert in ASCII-Codes für die Zahlen '2' und '5' umwandelt. Diese Codes würden mithilfe einer im Speicher des Mikrocontrollers gespeicherten Nachschlagetabelle in das spezifische Muster der leuchtenden Punkte für jedes Zeichen übersetzt. Die I/O-Pins des Mikrocontrollers, wahrscheinlich über externe Stromsenken-Treiber (wie ULN2003-Arrays für Spalten) und Stromquellen-Treiber (wie Transistoren für Zeilen), würden die Anzeigen multiplexen. Er würde schnell durchlaufen, indem er Zeile 1 beider Anzeigen aktiviert, während er die Spaltenmuster für diese Zeile für jedes Zeichen setzt, dann Zeile 2 und so weiter bis Zeile 7. Dies geschieht schneller, als das menschliche Auge wahrnehmen kann, und erzeugt die Illusion stabiler Zeichen. Die graue Front und die weißen Punkte gewährleisten eine gute Lesbarkeit im Umgebungslicht der vorgesehenen Umgebung.

10. Einführung in das Funktionsprinzip

Das grundlegende Funktionsprinzip basiert auf der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassvorspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode (die Durchlassspannung, VF) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-Typ-Gebiet und Löcher aus dem p-Typ-Gebiet in das aktive Gebiet (den Übergang) injiziert. Dort rekombinieren sie und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Das verwendete spezifische Material – in diesem Fall InGaN – bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, die im blauen Spektrum liegt. Die 5x7-Matrixanordnung ist eine praktische Umsetzung, bei der 35 einzelne LED-Chips (Dice) zusammengefasst und in einer Zeilen-Spalten-Matrix miteinander verbunden sind, um die externen Verbindungen zu minimieren.

11. Technologietrends und Entwicklungen

Während diese spezifische Durchsteck-LED-Matrix eine ausgereifte und stabile Technologie darstellt, entwickelt sich das breitere Feld der Displaytechnologie weiter. Trends umfassen die Migration zu oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäusen für automatisierte Montage und kleinere Bauformen. Es gibt auch einen Trend zu höherdichten Matrizen und Vollfarb-RGB-Anzeigen, die fortschrittliche Verpackungstechniken verwenden, um rote, grüne und blaue Chips in einem einzelnen Pixel zu integrieren. Darüber hinaus verzeichnet die zugrunde liegende LED-Chip-Technologie kontinuierliche Verbesserungen in Effizienz (mehr Lichtausbeute pro Watt elektrischer Eingangsleistung) und Zuverlässigkeit. Das grundlegende 5x7-alphanumerische Format bleibt jedoch für unzählige einfache, kostengünstige und zuverlässige Anzeigeanwendungen relevant, bei denen keine hohe Auflösung oder Farbe erforderlich ist.