LTP-2557JD 5x7 Punktmatrix-LED-Display Datenblatt - 2,0 Zoll Höhe - AlInGaP Rot - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTP-2557JD ist ein einlagiges 5x7 Punktmatrix-LED-Anzeigemodul, das für die Darstellung von Zeichen und Symbolen konzipiert ist. Seine Hauptfunktion besteht darin, eine klare, zuverlässige visuelle Ausgabe in verschiedenen elektronischen Anwendungen zu bieten, die alphanumerische oder einfache grafische Informationen erfordern.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Dieses Bauteil bietet mehrere Schlüsselvorteile, die es für industrielle, kommerzielle und Messtechnik-Anwendungen geeignet machen. Sein geringer Leistungsbedarf ist ein bedeutender Vorteil für batteriebetriebene oder energiebewusste Designs. Die Festkörperbauweise gewährleistet hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer, da es keine beweglichen Teile oder Glühfäden gibt, die versagen können. Der große Betrachtungswinkel, den das einlagige Design bietet, ermöglicht eine klare Sichtbarkeit aus verschiedenen Positionen, was für Benutzerschnittstellen und Statusanzeigen entscheidend ist. Das Bauteil ist nach Lichtstärke kategorisiert, was eine gleichmäßige Helligkeit über alle Produktionschargen hinweg gewährleistet. Seine Kompatibilität mit Standard-Zeichencodes (ASCII und EBCDIC) und die Möglichkeit, es horizontal zu stapeln, machen es vielseitig einsetzbar für die Erstellung von Mehrfachzeichenanzeigen oder einfachen Grafiken. Der Zielmarkt umfasst POS-Terminals, Industrie-Bedienpanels, Prüf- und Messgeräte, Medizingeräte und alle Anwendungen, die eine robuste, einfache Zeichenanzeige erfordern.

2. Detaillierte Analyse der technischen Spezifikationen

Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten technischen Parameter des Bauteils, wie im Datenblatt definiert.

2.1 Photometrische und optische Eigenschaften

Die Anzeige verwendet hocheffiziente rote AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED-Chips. Dieses Halbleitermaterial ist für seine hohe Lichtausbeute und gute Leistung im roten bis bernsteinfarbenen Spektrum bekannt. Die Chips werden auf einem nicht transparenten GaAs (Galliumarsenid)-Substrat gefertigt. Das Gehäuse verfügt über eine graue Front mit weißen Punkten, was den Kontrast und die Lesbarkeit verbessert.

• Durchschnittliche Lichtstärke (I_V)): Liegt zwischen einem Minimum von 1300 µcd und einem typischen Wert von 3000 µcd bei einem Spitzenstrom (I_p) von 32mA mit einem Tastverhältnis von 1/16. Dieser Parameter definiert die wahrgenommene Helligkeit der aktivierten Punkte.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p)): Typisch 656 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die optische Leistungsabgabe maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d)): Typisch 640 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die die vom menschlichen Auge wahrgenommene Farbe am besten beschreibt, nämlich ein gesättigtes Rot.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ)): Typisch 22 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an; ein kleinerer Wert zeigt eine monochromatischere Ausgabe an.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis (I_V-m)): Maximal 2:1. Dies spezifiziert das maximal zulässige Verhältnis zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Punkt im Array und gewährleistet so ein einheitliches Erscheinungsbild.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Eigenschaften definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für das Bauteil.

• Durchlassspannung pro Punkt (V_F)): Typisch 2,6V, maximal 2,6V bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA. Dies ist der Spannungsabfall über einer LED, wenn sie leitet.
• Sperrstrom pro Punkt (I_R)): Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Dies ist der kleine Leckstrom, der fließt, wenn die LED in Sperrrichtung betrieben wird.
• Durchschnittlicher Durchlassstrom pro Punkt): Maximal 13 mA bei 25°C. Dies ist der empfohlene kontinuierliche Gleichstrom für einen zuverlässigen Betrieb.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Punkt): Maximal 90 mA. Dies ist der absolute maximale Momentanstrom, typischerweise relevant für gepulsten Betrieb.

2.3 Absolute Maximalwerte und thermische Aspekte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Ein Betrieb außerhalb dieser Grenzen wird nicht empfohlen.

• Durchschnittliche Verlustleistung pro Punkt): Maximal 33 mW.
• Betriebstemperaturbereich): -35°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich): -35°C bis +85°C.
• Strom-Derating): Der durchschnittliche Durchlassstrom muss linear von 13 mA bei 25°C um 0,17 mA/°C reduziert werden, wenn die Umgebungstemperatur steigt. Dies ist entscheidend für das thermische Management und die Vermeidung von Überhitzung.
• Löttemperatur): Das Bauteil kann beim Löten 260°C für 3 Sekunden an einem Punkt 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene aushalten.

3. Mechanische und Verpackungsinformationen

3.1 Physikalische Abmessungen

Das Bauteil hat eine Matrixhöhe von 2,0 Zoll (50,80 mm). Die Gehäuseabmessungen sind im Datenblatt mit allen Maßen in Millimetern angegeben. Toleranzen betragen typischerweise ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Der genaue Umriss, der Pinabstand und der gesamte Platzbedarf sind entscheidend für das PCB-Layout (Leiterplattenlayout) und die mechanische Integration.

3.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die Anzeige hat eine 14-polige Konfiguration. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1: Anode Reihe 5, Pin 2: Anode Reihe 7, Pin 3: Kathode Spalte 2, Pin 4: Kathode Spalte 3, Pin 5: Anode Reihe 4, Pin 6: Kathode Spalte 5, Pin 7: Anode Reihe 6, Pin 8: Anode Reihe 3, Pin 9: Anode Reihe 1, Pin 10: Kathode Spalte 4, Pin 11: Kathode Spalte 3 (Hinweis: Doppelte Funktion, wahrscheinlich eine Anmerkung im Datenblatt), Pin 12: Anode Reihe 4 (Doppelt), Pin 13: Kathode Spalte 1, Pin 14: Anode Reihe 2.

Das interne Schaltbild zeigt eine Standard-Kathoden-Matrix-Konfiguration. Die Spalten sind mit den Kathoden verbunden, die Reihen mit den Anoden. Diese Struktur ermöglicht Multiplexing, bei dem zu jedem Zeitpunkt ein einzelner Punkt (der Schnittpunkt einer mit Spannung versorgten Reihe und einer geerdeten Spalte) beleuchtet wird. Durch schnelles Abtasten der Reihen und Spalten erzeugt das Nachleuchten des Auges die Illusion eines stabilen Zeichens.

4. Anwendungsrichtlinien und Designüberlegungen

4.1 Ansteuerung der Anzeige

Zum Betrieb der 5x7-Matrix ist eine Multiplexing-Treiber-Schaltung erforderlich. Dies beinhaltet typischerweise einen Mikrocontroller oder einen dedizierten Display-Treiber-IC. Der Treiber muss jede Reihe (Anode) sequentiell aktivieren und dabei die entsprechenden Spaltendaten (Kathode) für diese Reihe liefern. Der Spitzenstrom pro Punkt (I_p) von 32mA, der in der Testbedingung für die Lichtstärke erwähnt wird, wird durch gepulsten Betrieb mit einem niedrigen Tastverhältnis (1/16) erreicht. Der Durchschnittsstrom pro Punkt muss innerhalb des Nennwerts von 13 mA gehalten werden. Beispielsweise würde das Ansteuern mit einem Tastverhältnis von 1/8 erfordern, dass der Spitzenpulsstrom etwa 104 mA beträgt, um einen Durchschnitt von 13 mA zu erreichen, was den Spitzen-Nennwert von 90 mA überschreitet. Daher ist eine sorgfältige Berechnung von Tastverhältnis und Spitzenstrom unerlässlich. Ein serieller strombegrenzender Widerstand ist typischerweise für jede Spalten- oder Reihenleitung erforderlich, um den Strom genau einzustellen.

4.2 Thermomanagement und Löten

Die Einhaltung der absoluten Maximalwerte ist von größter Bedeutung. Die Strom-Derating-Kurve muss befolgt werden, wenn das Bauteil bei erhöhten Umgebungstemperaturen betrieben wird. Während der Leiterplattenmontage sollte das spezifizierte Lötprofil (260°C für 3 Sekunden) nicht überschritten werden, um das Kunststoffgehäuse oder die internen Bonddrähte nicht zu beschädigen. Ein ordnungsgemäßes Leiterplattenlayout mit ausreichender Kupferfläche kann helfen, Wärme abzuführen, insbesondere wenn mehrere Punkte gleichzeitig über längere Zeit beleuchtet werden.

4.3 Stapeln für Mehrfachzeichenanzeigen

Das Datenblatt erwähnt, dass das Bauteil horizontal stapelbar ist. Dies bedeutet, dass mehrere Einheiten nebeneinander platziert werden können, um längere Nachrichten zu bilden. In der Praxis erfordert dies ein sorgfältiges Leiterplattendesign, um die Module auszurichten, und eine Treiberschaltung, die die erhöhte Anzahl von Reihen und Spalten ansteuern kann (z.B. für zwei Module hätte man immer noch 7 Reihen, aber 10 Spalten). Die Treibersoftware muss den erweiterten Display-Puffer entsprechend verwalten.

5. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische/optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Grafiken im Text nicht bereitgestellt werden, würden Standardkurven für solche Bauteile typischerweise Folgendes umfassen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I_F-V_F-Kurve): Zeigt die exponentielle Beziehung, die entscheidend für das Design der Treiberschaltung und die Auswahl des geeigneten strombegrenzenden Widerstandswerts ist.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_V-I_F-Kurve): Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einem nahezu linearen Verhältnis innerhalb des Betriebsbereichs, bevor der Wirkungsgrad abfällt.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur: Veranschaulicht die Abnahme der Lichtausgabe bei steigender Sperrschichttemperatur und unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements.
• Spektrale Verteilung: Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~656 nm und die spektrale Breite zeigt.

6. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs bietet die im LTP-2557JD verwendete AlInGaP-Technologie eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu einer helleren Ausgabe bei gleichem Eingangsstrom führt. Das graue Frontgehäuse mit weißen Punkten bietet einen besseren Kontrast als komplett rote oder klare Gehäuse, insbesondere bei hohen Umgebungslichtverhältnissen. Die Zeichenhöhe von 2,0 Zoll ist eine Standardgröße für mittlere Lesbarkeitsentfernungen, größer als viele 0,56-Zoll- oder 1-Zoll-Module, die in kompakten Geräten verwendet werden, und macht sie für Anwendungen geeignet, bei denen die Anzeige aus einer Entfernung von mehreren Metern gelesen werden muss.

7. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese Anzeige mit einem konstanten Gleichstrom ohne Multiplexing ansteuern?

A: Technisch gesehen könnte man einen Punkt kontinuierlich mit Strom versorgen, aber um ein vollständiges Zeichen anzuzeigen, ist Multiplexing aufgrund der Matrixarchitektur notwendig. Das gleichzeitige Ansteuern aller 35 Punkte mit ihrem Durchschnittsstrom würde einen sehr hohen Gesamtstrom und eine hohe Verlustleistung erfordern, was unpraktisch ist und wahrscheinlich die Gehäusegrenzen überschreitet.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (656 nm) und dominanter Wellenlänge (640 nm)?

A: Die Spitzenwellenlänge ist das physikalische Maximum des emittierten Spektrums. Die dominante Wellenlänge ist der wahrgenommene Farbpunkt im CIE-Farbdiagramm. Der Unterschied ergibt sich aus der Form des Emissionsspektrums und der nichtlinearen Empfindlichkeit des menschlichen Auges (photopische Reaktion). Die dominante Wellenlänge ist relevanter für die Beschreibung der vom Benutzer gesehenen Farbe.

F: Wie berechne ich den benötigten Serienwiderstand?

A: Sie benötigen die Versorgungsspannung (V_CC), die Durchlassspannung der LED (V_F, verwenden Sie 2,6V) und den gewünschten Durchlassstrom (I_F). Für Multiplexing verwenden Sie den Spitzenstrom (I_p), der Ihrem Tastverhältnis entspricht, um den gewünschten Durchschnittsstrom zu erreichen. Der Widerstandswert R = (V_CC- V_F) / I_p. Stellen Sie sicher, dass die Leistungsfähigkeit des Widerstands für die gepulste Leistung ausreicht.

8. Einführung in das Funktionsprinzip

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich (der AlInGaP-Schicht) und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. Die Matrixanordnung wird erreicht, indem mehrere einzelne LED-Chips gefertigt und ihre Anoden und Kathoden in einem Gittermuster verbunden werden, wodurch die Steuerung jedes Schnittpunkts (Punkts) über externe Elektronik ermöglicht wird.

9. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Datenblatt gibt die Artikelnummer als LTP-2557JD an. Das Suffix "JD" kann eine spezifische Binning-Klasse für Lichtstärke oder andere Parameter anzeigen. Für eine genaue Bestellung sollte die vollständige Artikelnummer aus dem System des Herstellers verwendet werden. Die Standardverpackung für solche Komponenten ist typischerweise Band und Rolle für die automatisierte Montage oder Schalen/Beutel für manuelle Prototypen.