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LTP-2257KA 5x7 Punktmatrix LED-Anzeige Datenblatt - 1,97 Zoll Höhe - AlInGaP Rot-Orange - Technisches Dokument

Vollständiges technisches Datenblatt für die LTP-2257KA, eine 5x7 Punktmatrix-LED-Anzeige mit 1,97 Zoll (50,15 mm) Höhe und AlInGaP Rot-Orange-LED-Chips. Enthält Spezifikationen, Pinbelegung, Grenzwerte und Kennlinien.
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1. Produktübersicht

Die LTP-2257KA ist ein einstelliges, alphanumerisches Anzeigemodul für Anwendungen, die eine klare und zuverlässige Zeichenausgabe erfordern. Ihre Kernfunktion ist die visuelle Darstellung von Daten, typischerweise ASCII- oder EBCDIC-codierter Zeichen, über ein Raster einzeln ansteuerbarer Leuchtdioden (LEDs). Das Bauteil ist für den Einsatz in Systemen konzipiert, bei denen niedriger Stromverbrauch, Halbleiterzuverlässigkeit und große Betrachtungswinkel entscheidende Leistungsfaktoren sind.

Der primäre Markt für diese Komponente umfasst Industrie-Bedienfelder, Messgeräte, Kassenterminals, einfache Informationsanzeigen und eingebettete Systeme, bei denen eine einfache, robuste Zeichenanzeige benötigt wird. Ihr stapelbares Design ermöglicht die horizontale Erstellung mehrstelliger Anzeigen und bietet so Flexibilität für die Darstellung von Wörtern oder Zahlen.

Der technologische Kernvorteil liegt in der Verwendung von Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) als Halbleitermaterial für die LED-Chips. Dieses Materialsystem ist für seine hocheffiziente Lichtemission im roten bis bernsteinorangen Spektrum bekannt und bietet gute Sichtbarkeit. Die Anzeige verfügt über eine schwarze Front, die einen hohen Kontrast zu den beleuchteten weißen Punkten bietet und die Lesbarkeit unter verschiedenen Umgebungslichtbedingungen erheblich verbessert.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der im Datenblatt definierten elektrischen, optischen und physikalischen Hauptparameter.

2.1 Photometrische und optische Kenngrößen

Die optische Leistung ist zentral für die Funktion der Anzeige. Die Schlüsselparameter werden unter standardisierten Testbedingungen (Ta=25°C) gemessen, um Konsistenz zu gewährleisten.

2.2 Elektrische Kenngrößen

Die elektrischen Parameter definieren die Schnittstelle und die Leistungsanforderungen des Bauteils.

2.3 Absolute Maximalwerte

Dies sind Belastungsgrenzen, die unter keinen Umständen, auch nicht kurzzeitig, überschritten werden dürfen. Ein Betrieb außerhalb dieser Grenzen kann dauerhafte Schäden verursachen.

3. Binning- und Kategorisierungssystem

Das Datenblatt stellt ausdrücklich fest, dass das Bauteil "nach Lichtstärke kategorisiert" ist. Dies deutet darauf hin, dass Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtausbeute sortiert oder "gebinned" werden. Der Lichtstärkebereich (2100-5000 µcd) stellt wahrscheinlich die Streuung über mehrere Bins dar. Hersteller gruppieren LEDs typischerweise in engere Intensitätsbereiche (z.B. 2100-3000 µcd, 3000-4000 µcd, 4000-5000 µcd). Dies ermöglicht es Kunden, einen Bin für ihre spezifischen Helligkeitsgleichmäßigkeitsanforderungen auszuwählen. Für eine Anzeige mit mehreren Einheiten ist die Verwendung von LEDs aus demselben Intensitäts-Bin wesentlich, um ein einheitliches Erscheinungsbild zu erreichen. Das Datenblatt spezifiziert kein Binning für Durchlassspannung oder Wellenlänge, obwohl die angegebenen Min/Max-Bereiche für VFund λpdie Gesamtstreuung definieren.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf "Typische elektrische / optische Kennlinien". Obwohl die spezifischen Grafiken im Text nicht bereitgestellt werden, können wir ihren Standardinhalt und ihre Bedeutung ableiten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil ist ein Durchsteckbauelement mit einem Standard-DIP-Gehäuse (Dual In-line Package), das für die Leiterplattenmontage geeignet ist.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die wichtigste bereitgestellte Montagespezifikation betrifft den Lötprozess.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

7.2 Designüberlegungen

8. Technischer Vergleich und Abgrenzung

Im Vergleich zu anderen zum Zeitpunkt ihrer Veröffentlichung (2000) verfügbaren Anzeigetechnologien bot die LTP-2257KA spezifische Vorteile:

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese Anzeige mit einem konstanten Gleichstrom auf allen Punkten gleichzeitig ansteuern?

A: Technisch ja, aber es ist höchst ineffizient und würde die Durchschnittsleistungsgrenzwerte überschreiten, wenn alle 35 Punkte eingeschaltet wären. Die Standard- und vorgesehene Methode ist Multiplexing, bei dem die Punkte nacheinander mit hoher Frequenz eine Zeile (oder Spalte) nach der anderen beleuchtet werden, wodurch der Eindruck einer stabilen Anzeige entsteht, während der Durchschnittsstrom drastisch reduziert wird.

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

A: Die Spitzenwellenlänge ist die Stelle, an der die LED die meiste optische Leistung abgibt. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als mit der Farbe der LED übereinstimmend wahrnimmt. Sie sind oft nahe beieinander, aber aufgrund der Asymmetrie des LED-Emissionsspektrums nicht identisch. Die dominante Wellenlänge ist für die Farbwahrnehmung relevanter.

F: Die Durchlassspannung beträgt 2,05-2,6V. Kann ich sie mit einer 3,3V-Logikversorgung betreiben?

A: Ja, absolut. Eine 3,3V-Versorgung ist ausreichend, um die LED in Durchlassrichtung vorzuspannen. Sie müssen den Wert des strombegrenzenden Widerstands basierend auf der niedrigeren Versorgungsspannung neu berechnen (z.B. R = (3,3V - 2,3V) / 0,02A = 50 Ohm).

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

A: Es bedeutet, dass die LED mit einem 32mA-Strom gepulst wurde, der Puls jedoch nur für 1/16 der gesamten Zeitperiode aktiv war. Die gemessene Intensität ist der Durchschnitt über den gesamten Zeitraum. Dies simuliert die Bedingungen in einem 1:16-Multiplex-Treiberschema (z.B. 7 Zeilen + 9 Leerstellen = 16 Zeitschlitze).

10. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fall: Aufbau einer einfachen 4-stelligen Voltmeter-Anzeige.Ein Ingenieur muss eine Spannung von 0,000 bis 9,999 Volt auf einem Panel anzeigen. Er entscheidet sich für vier horizontal gestapelte LTP-2257KA-Module.

  1. Schaltungsdesign:Ein Mikrocontroller mit einem ADC liest die Spannung. Die Firmware wandelt den Messwert in vier Dezimalziffern um. Die I/O-Ports des Mikrocontrollers, kombiniert mit diskreten Transistoren oder einem dedizierten Multiplex-Treiber-IC (wie dem MAX7219), sind konfiguriert, um die vier Anzeigen zu scannen. Die Kathoden-Zeilen jeder Anzeige sind parallel geschaltet, während die Anoden-Spalten jeder Ziffer separat gesteuert werden. Dies erzeugt eine 4-stellige x 7-zeilige Matrix.
  2. Stromeinstellung:Unter Verwendung einer 5V-Versorgung und mit dem Ziel einer hellen Anzeige wählen sie einen Durchschnittsstrom von 15mA pro Punkt. Unter Berücksichtigung des Multiplexings über 4 Ziffern und 7 Zeilen (effektiv ein Tastverhältnis von 1/28 für jeden Punkt, wenn alle eingeschaltet sind), wäre der Spitzenpulsstrom während seines aktiven Zeitschlitzes höher (z.B. 15mA * 28 = 420mA), dies muss jedoch gegen den Spitzenstrom-Nennwert von 100mA geprüft werden. Daher müssten sie die Timing-Einstellungen anpassen oder einen niedrigeren Durchschnittsstrom verwenden, um den Spitzenwert innerhalb der Spezifikation zu halten.
  3. Thermische Überlegung:Das Panel ist für eine Laborumgebung (25°C) vorgesehen. Das Derating des Durchschnittsstroms ist hier kein Problem. Sie stellen jedoch sicher, dass die Leiterplatte eine Massefläche hat, um die Wärmeabfuhr von der Treiberschaltung zu unterstützen.
  4. Ergebnis:Das Endprodukt zeigt eine klare, helle 4-stellige Anzeige mit gutem Betrachtungswinkel und erfüllt die Anforderungen für ein Tischgerät.

11. Funktionsprinzip

Die LTP-2257KA arbeitet nach dem grundlegenden Prinzip einer Leuchtdiode (LED), die in einer passiven Matrix angeordnet ist. Jeder der 35 Punkte, die das 5x7-Raster bilden, ist ein individueller AlInGaP-LED-Chip. Wenn eine Durchlassvorspannung, die das Sperrschichtpotential der Diode (etwa 2V) überschreitet, an ein spezifisches Anoden- (Spalte) und Kathoden- (Zeile) Paar angelegt wird, fließt Strom durch die LED an dieser Kreuzung. Dieser Strom bewirkt, dass sich Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters rekombinieren und Energie in Form von Photonen – Licht – mit einer für das AlInGaP-Material charakteristischen Wellenlänge (Rot-Orange) freisetzen.

Die Matrix-Organisation ist eine clevere Verbindungsmethode. Anstatt 35 separate Drähte zu haben, sind die Anoden aller LEDs in einer vertikalen Spalte miteinander verbunden und die Kathoden aller LEDs in einer horizontalen Zeile miteinander verbunden. Um einen einzelnen Punkt zu beleuchten, wird seine spezifische Spalte positiv angesteuert und seine spezifische Zeile auf Masse gezogen. Um ein Muster (wie ein Zeichen) anzuzeigen, durchläuft ein Scan-Algorithmus schnell die Zeilen (oder Spalten) und schaltet für jede Zeile nacheinander die entsprechenden Spaltentreiber ein. Bei einer ausreichend hohen Frequenz (typischerweise >100Hz) lässt das Nachleuchten des Auges das gesamte Zeichen stabil beleuchtet erscheinen.

12. Technologietrends und Kontext

Die LTP-2257KA repräsentiert eine ausgereifte, etablierte Anzeigetechnologie. Zum Zeitpunkt ihrer Veröffentlichung waren Punktmatrix-LED-Anzeigen eine Mainstream-Lösung für alphanumerische Ausgaben. Der Wechsel zu AlInGaP von älteren Materialien wie GaAsP war ein bedeutender Trend, der verbesserte Effizienz und Farbe bot.

Nachfolgende Trends haben sich in Richtung bewegt:

Oberflächenmontage-Bauteile (SMD):Moderne Äquivalente sind fast ausschließlich SMD-Typen, die eine kleinere, automatisierte Montage ermöglichen.

Höhere Dichte und Vollmatrix-Anzeigen:Das grundlegende 5x7-Format wurde weitgehend durch größere Punktmatrix-Module (z.B. 8x8, 16x16) und vollgrafische Panels verdrängt, die beliebige Formen und Text in mehreren Schriftarten anzeigen können.

Integrierte Controller:Moderne LED-Matrix-Module enthalten oft den Treiber, Speicher und die Kommunikationsschnittstelle (wie I2C oder SPI) auf einer einzigen Platine, was den Design-Prozess für Ingenieure erheblich vereinfacht.

Alternative Technologien:Für viele Anwendungen, die eine einfache Zeichenausgabe erfordern, sind stromsparende LCDs (mit oder ohne Hintergrundbeleuchtung) und OLED-Anzeigen üblicher geworden, insbesondere dort, wo Stromverbrauch, geringe Bauhöhe oder Grafikfähigkeit Priorität haben.

Trotz dieser Trends bleiben Durchsteck-Punktmatrix-LED-Anzeigen wie die LTP-2257KA in Bildungseinrichtungen, für Hobbyprojekte, bei der Wartung von Altgeräten und in spezifischen industriellen Anwendungen relevant, wo ihre Einfachheit, Robustheit, hohe Helligkeit und großer Temperaturbereich entscheidende Vorteile sind.

LED-Spezifikations-Terminologie

Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe

Photoelektrische Leistung

Begriff Einheit/Darstellung Einfache Erklärung Warum wichtig
Lichtausbeute lm/W (Lumen pro Watt) Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten.
Lichtstrom lm (Lumen) Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. Bestimmt, ob das Licht hell genug ist.
Betrachtungswinkel ° (Grad), z.B. 120° Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit.
Farbtemperatur K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien.
Farbwiedergabeindex Einheitenlos, 0–100 Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet.
Farborttoleranz MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs.
Dominante Wellenlänge nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs.
Spektralverteilung Wellenlänge vs. Intensitätskurve Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität.

Elektrische Parameter

Begriff Symbol Einfache Erklärung Design-Überlegungen
Flussspannung Vf Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs.
Flussstrom If Stromwert für normalen LED-Betrieb. Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer.
Max. Pulsstrom Ifp Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden.
Sperrspannung Vr Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten.
Wärmewiderstand Rth (°C/W) Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung.
ESD-Immunität V (HBM), z.B. 1000V Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs.

Wärmemanagement & Zuverlässigkeit

Begriff Schlüsselmetrik Einfache Erklärung Auswirkung
Sperrschichttemperatur Tj (°C) Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung.
Lichtstromrückgang L70 / L80 (Stunden) Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED.
Lichtstromerhaltung % (z.B. 70%) Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten.
Farbverschiebung Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse Grad der Farbänderung während der Verwendung. Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen.
Thermisches Altern Materialabbau Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen.

Verpackung & Materialien

Begriff Gängige Typen Einfache Erklärung Merkmale & Anwendungen
Gehäusetyp EMC, PPA, Keramik Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer.
Chip-Struktur Front, Flip-Chip Chip-Elektrodenanordnung. Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung.
Phosphorbeschichtung YAG, Silikat, Nitrid Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI.
Linse/Optik Flach, Mikrolinse, TIR Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve.

Qualitätskontrolle & Binning

Begriff Binning-Inhalt Einfache Erklärung Zweck
Lichtstrom-Bin Code z.B. 2G, 2H Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge.
Spannungs-Bin Code z.B. 6W, 6X Nach Flussspannungsbereich gruppiert. Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz.
Farb-Bin 5-Schritt MacAdam-Ellipse Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte.
CCT-Bin 2700K, 3000K usw. Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen.

Prüfung & Zertifizierung

Begriff Standard/Test Einfache Erklärung Bedeutung
LM-80 Lichtstromerhaltungstest Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet.
TM-21 Lebensdauerschätzstandard Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage.
IESNA Beleuchtungstechnische Gesellschaft Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. Industrieanerkannte Testbasis.
RoHS / REACH Umweltzertifizierung Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. Marktzugangsvoraussetzung international.
ENERGY STAR / DLC Energieeffizienzzertifizierung Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit.