LTP-1557AKA LED-Punktmatrix-Display Datenblatt - 1,2 Zoll (30,42 mm) Höhe - AlInGaP Rot-Orange - 5x7 Array - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTP-1557AKA ist ein einstelliges alphanumerisches Displaymodul für Anwendungen, die eine klare und zuverlässige Zeichenausgabe erfordern. Seine Kernfunktion ist die visuelle Darstellung von Informationen über ein Raster aus einzeln ansteuerbaren Leuchtdioden (LEDs).

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Dieses Bauteil bietet mehrere Schlüsselvorteile, die es für eine Reihe industrieller und kommerzieller Anwendungen geeignet machen. Zu den Hauptvorteilen zählt eingeringer Leistungsbedarf, der für batteriebetriebene oder energieempfindliche Systeme wesentlich ist. Dierobuste Zuverlässigkeitder LED-Technologie gewährleistet im Vergleich zu Glühfaden- oder anderen mechanischen Anzeigen eine lange Lebensdauer sowie Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Vibrationen. Daseinplanige Design mit großem Betrachtungswinkelbietet gute Sichtbarkeit aus verschiedenen Positionen, was für Benutzerschnittstellen entscheidend ist. Schließlich vereinfachen seineKompatibilität mit Standard-Zeichencodes (USASCII und EBCDIC)sowie diehorizontale Stapelbarkeitdie Integration in Systeme, die mehrstellige Anzeigen erfordern. Typische Zielmärkte sind Instrumententafeln, Kassenterminals, industrielle Steuerungssysteme und Prüfgeräte, wo eine dauerhafte, gut lesbare Zeichenausgabe benötigt wird.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen, optischen und physikalischen Parameter des Bauteils.

2.1 Photometrische und optische Kenngrößen

Die optische Leistung ist bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Das Bauteil nutztAlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)als Halbleitermaterial für seine LED-Chips, die auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat gefertigt sind. Diese Materialwahl ist für hohe Effizienz im Rot-Orange-Spektrum bekannt. Das Display hat eine graue Front mit weißen Punkten für Kontrast.

• Mittlere Lichtstärke (I_V): Liegt zwischen einem Minimum von 2100 μcd und einem typischen Wert von 3800 μcd. Diese Messung erfolgt unter spezifischen Treiberbedingungen: ein Spitzenstrom (I_p) von 80mA mit einem Tastverhältnis von 1/16. Die Intensität wird mit einem Sensor und Filter gemessen, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entsprechen, um sicherzustellen, dass der Wert mit der menschlichen Helligkeitswahrnehmung korreliert.
• Wellenlängencharakteristika:
  • Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p): Typisch 621 nm, was den stärksten Punkt der Lichtemission im Rot-Orange-Bereich angibt.
  • Dominante Wellenlänge (λ_d): Typisch 615 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe des Lichts wahrnimmt und die leicht von der Spitzenwellenlänge abweichen kann.
  • Spektrale Halbwertsbreite (Δλ): Typisch 18 nm. Dieser Parameter definiert die Bandbreite des emittierten Lichts und gibt den Wellenlängenbereich um das Maximum an. Eine schmalere Halbwertsbreite zeigt eine spektral reinere Farbe an.
• Lichtstärke-Anpassungsverhältnis (I_V-m): Hat ein maximales Verhältnis von 2:1. Dies spezifiziert die zulässige Helligkeitsvariation zwischen den hellsten und dunkelsten Punkten im Array, um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten.

2.2 Elektrische Parameter

Alle elektrischen Kenngrößen sind ebenfalls bei Ta=25°C spezifiziert.

• 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 leuchtet.
• Sperrstrom pro Punkt (I_R): Maximal 100 μA bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5V. Dies zeigt den Leckstrompegel an, wenn die LED in Sperrrichtung betrieben wird.

2.3 Absolute Grenzwerte und thermische Aspekte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Sie gelten nicht für Dauerbetrieb.

• Mittlere Verlustleistung pro Punkt: Maximal 33 mW.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Punkt: Maximal 90 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dies ermöglicht eine höhere momentane Helligkeit.
• Mittlerer Durchlassstrom pro Punkt: Der Grenzwert beträgt 13 mA bei 25°C. Entscheidend ist, dass dieser Grenzwert oberhalb von 25°C linear mit einer Rate von 0,17 mA/°C reduziert wird. Dies ist ein kritischer Designparameter für das thermische Management.
• Sperrspannung pro Punkt: Maximal 5 V.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich: -35°C bis +85°C.
• Löttemperatur: Das Bauteil kann eine maximale Löttemperatur von 260°C für maximal 3 Sekunden aushalten, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene des Gehäuses.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Datenblatt zeigt an, dass das Bauteilnach Lichtstärke kategorisiertist. Dies bezieht sich auf einen Fertigungs-Binning-Prozess. Während der Produktion zeigen LEDs natürliche Leistungsschwankungen. Bauteile werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke getestet und sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Kunden, Teile innerhalb eines spezifischen Helligkeitsbereichs (z.B. der spezifizierte Bereich von 2100-3800 μcd) auszuwählen und so eine konsistente Helligkeit im Endprodukt sicherzustellen. Das Datenblatt spezifiziert keine separaten Bins für Wellenlänge oder Durchlassspannung, was darauf hindeutet, dass die primäre Sortierung auf der Lichtausgabe basiert.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist aufTypische elektrische/optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, sind solche Kurven, die typischerweise in vollständigen Datenblättern enthalten sind, für das Design essentiell. Ingenieure würden erwarten zu sehen:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve): Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Treiberstrom zunimmt, und hilft, den Arbeitspunkt für die gewünschte Helligkeit einzustellen.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur: Veranschaulicht, wie die Lichtausgabe mit steigender Temperatur abnimmt, was für Anwendungen in nicht klimatisierten Umgebungen kritisch ist.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom: Liefert detaillierte V_F-Eigenschaften für ein genaues Treiberdesign.
• Spektrale Verteilung: Ein Graph, der die relative Leistung über die Wellenlängen zeigt und die Spitzen- und dominante Wellenlänge bestätigt.

Diese Kurven ermöglichen es Designern, die Leistung unter realen, nicht idealen Bedingungen vorherzusagen, die über die Ein-Punkt-Daten in den Tabellen hinausgehen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Das Bauteil wird als mit einerMatrixhöhe von 1,2 Zoll (30,42 mm)beschrieben. Dies bezieht sich auf die Höhe des 5x7-Punkt-Arrays selbst. Eine detaillierte Gehäuseabmessungszeichnung wird referenziert, mit allen Abmessungen in Millimetern und Standardtoleranzen von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Diese Zeichnung ist entscheidend für das PCB-Layout (Leiterplattenlayout) und die mechanische Integration.

5.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil verwendet eine 14-Pin-Konfiguration. Die Pinbelegungstabelle definiert klar die Funktion jedes Pins, spezifiziert Verbindungen zu spezifischen Anodenreihen (1-7) und Kathodenspalten (1-5). Diesegemeinsame Kathode pro Spalte-Architektur (bei der mehrere LED-Anoden in einer Spalte einen gemeinsamen Kathoden-Pin teilen) ist Standard für multiplexende Matrixdisplays. Ein interner Schaltkreisdiagramm wird referenziert, das diese Reihen-Anoden-, Spalten-Kathoden-Matrixanordnung visuell zeigen würde und das Multiplexing-Schema bestätigt. Die korrekte Interpretation dieser Pinbelegung ist für das Design der Treiberschaltung essentiell.

6. Richtlinien für Lötung und Montage

Die wichtigste Montagespezifikation ist dasReflow-Lötprofil-Limit: eine maximale Temperatur von 260°C für eine maximale Dauer von 3 Sekunden, gemessen an einem Punkt 1,6 mm unterhalb des Gehäusekörpers. Diese Information ist für Prozessingenieure entscheidend, um Lötöfen einzurichten und thermische Schäden an den LED-Chips oder dem Gehäuse zu verhindern. Für die Lagerung sollte der spezifizierte Bereich von -35°C bis +85°C eingehalten werden, um die Integrität des Bauteils vor der Verwendung zu bewahren.

7. Anwendungsempfehlungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Dieses Display ist ideal für Anwendungen, die ein einzelnes, gut lesbares Zeichen oder Symbol erfordern. Beispiele sind Statusanzeigen an Industriemaschinen (die Codes wie 'A', 'C', 'F' anzeigen), Ziffernpositionen in größeren mehrstelligen Displays (beim Stapeln), einfache Anzeigen auf Prüfgeräten oder als Teil einer Benutzerschnittstelle an spezialisierten Geräten.

7.2 Designüberlegungen

• Treiberschaltung: Ein Mikrocontroller oder ein spezieller Displaytreiber-IC ist erforderlich, um das Multiplexing durchzuführen. Die Schaltung muss sequentiell die korrekten Reihen-Anoden- und Spalten-Kathoden-Pins aktivieren, um das gewünschte Punktmuster für jedes Zeichen zu beleuchten. Strombegrenzungswiderstände sind für jede Anoden- oder Spaltenleitung zwingend erforderlich, um den Durchlassstrom einzustellen.
• Stromberechnung: Der mittlere Strom pro Punkt muss eingehalten werden. Für multiplexende N Reihen kann der momentane Strom höher sein, aber dermittlereStrom über die Zeit darf den Nennwert von 13 mA (temperaturabhängig reduziert) nicht überschreiten. Zum Beispiel könnte bei einem Tastverhältnis von 1/7 der Spitzenstrom bis zu ~91 mA betragen, um einen Mittelwert von 13 mA zu erreichen, aber dies muss auch unter dem Spitzenstromgrenzwert von 90 mA bleiben.
• Thermisches Management: Die Reduzierung des mittleren Durchlassstroms (0,17 mA/°C) muss in das Design einfließen, wenn die Betriebsumgebungstemperatur voraussichtlich deutlich über 25°C liegt. Eine angemessene Leiterplattenlayoutgestaltung und möglicherweise Kühlkörper können in Hochtemperaturumgebungen notwendig sein.
• Betrachtungswinkel: Nutzen Sie den großen Betrachtungswinkel, indem Sie das Display für eine optimale Sichtbarkeit durch den vorgesehenen Benutzer positionieren.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Glühlampen- oder Vakuum-Fluoreszenz-Displays (VFDs) bietet das LTP-1557AKA eine überlegeneStoß-/Vibrationsfestigkeit, , einengeringeren Stromverbrauchund einelängere Lebensdauer. Im Vergleich zu anderen LED-Matrixdisplays bietet der Einsatz vonAlInGaP

-Technologie für Rot-Orange eine höhere Effizienz und potenziell bessere Farbstabilität über Zeit und Temperatur im Vergleich zu älteren GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs. Die spezifische Kombination aus einer Zeichenhöhe von 1,2", einer 5x7-Auflösung und der definierten Helligkeits-/Intensitäts-Binning sind seine wichtigsten differenzierenden physikalischen und Leistungsspezifikationen innerhalb der Kategorie LED-Matrixdisplays.

1. 9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)F: Kann ich dieses Display mit einem konstanten Gleichstrom an jedem Punkt betreiben?
2. A: Technisch gesehen ja, aber es ist für eine Matrix höchst ineffizient. Es würden 35 individuelle Strombegrenzungsschaltungen (5x7) benötigt. Multiplexing ist die Standard- und vorgesehene Methode, die die benötigten Treiberpins und Komponenten erheblich reduziert.F: Der maximale mittlere Strom beträgt 13 mA, aber mein Multiplexing-Schema verwendet ein Tastverhältnis von 1/16. Welchen Spitzenstrom kann ich verwenden?A: Sie können den zulässigen Spitzenstrom berechnen: I_Spitze = I_Mittel / Tastverhältnis. Für ein Tastverhältnis von 1/16: I_Spitze = 13 mA / 0,0625 = 208 mA. Siemüssenjedoch auch sicherstellen, dass dieser Spitzenstrom denabsoluten maximalen Spitzenstromgrenzwert von 90 mA
3. nicht überschreitet. Daher ist in diesem Fall die 90-mA-Grenze die maßgebliche Einschränkung.F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?
4. A: Die Spitzenwellenlänge ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Die dominante Wellenlänge ist die wahrgenommene einzelne Wellenlänge, die der Farbe entspricht, die das menschliche Auge sieht. Sie unterscheiden sich oft leicht aufgrund der Form des Emissionsspektrums der LED.F: Die Lagertemperatur ist dieselbe wie die Betriebstemperatur. Bedeutet dies, dass ich es bei -35°C eingeschaltet lassen kann?

A: Der Betriebsbereich zeigt an, dass das Bauteil innerhalb der Spezifikationen über diesen Bereich funktionieren wird. Die Leistung (wie Lichtstärke) wird jedoch mit der Temperatur variieren. Der Lagerbereich zeigt einfach die Bedingungen an, unter denen das unversorgte Bauteil nicht beschädigt wird. Ein zuverlässiger Betrieb an den extremen Enden des Bereichs sollte in der Anwendung verifiziert werden.

10. Design- und AnwendungsfallstudieSzenario: Design einer einstelligen Fehlercode-Anzeige für einen Industriesensor.

Der Sensor verfügt über einen Mikrocontroller, der verschiedene Fehlerzustände erkennt (z.B. Überlast, Sensorausfall, Kalibrierungsfehler). Jeder Fehler ist einem alphanumerischen Code ('O', 'F', 'C') zugeordnet. Das LTP-1557AKA wird aufgrund seiner Robustheit in einer industriellen Umgebung gewählt. Die I/O-Pins des Mikrocontrollers, die nicht ausreichen, um 35 Punkte direkt anzusteuern, sind mit einem speziellen LED-Treiber-IC verbunden. Der Treiber übernimmt das Multiplexing, ruft das korrekte 5x7-Schriftmuster aus einer Nachschlagetabelle im Speicher basierend auf dem Fehlercode ab. Ein Netzwerk aus Strombegrenzungswiderständen wird basierend auf der gewünschten Helligkeit, der Durchlassspannung, der Versorgungsspannung und dem Multiplexing-Tastverhältnis berechnet, wobei sorgfältig sichergestellt wird, dass die Spitzen- und Mittelstromgrenzwerte nicht überschritten werden. Die Anzeige bietet dem Wartungspersonal eine sofortige, klare visuelle Anzeige des Fehlertyps.

11. Einführung in das FunktionsprinzipDas LTP-1557AKA ist einpassives Matrix-LED-Display. Es enthält 35 unabhängige AlInGaP-LED-Chips, die in einem Raster von 5 Spalten und 7 Reihen angeordnet sind. Jede LED ist zwischen einer Reihenanode und einer Spaltenkathode verbunden. Um einen bestimmten Punkt zu beleuchten, wird eine positive Spannung an den entsprechenden Reihenanoden-Pin angelegt, während der entsprechende Spaltenkathoden-Pin mit Masse (oder einer niedrigeren Spannung) verbunden wird. Die interne Halbleiterstruktur jedes LED-Chips besteht aus P-Typ- und N-Typ-AlInGaP-Schichten, die einen PN-Übergang bilden. Bei Durchlassvorspannung (Anode positiv relativ zur Kathode) rekombinieren Elektronen und Löcher im Übergang und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) mit einer Wellenlänge frei, die durch die Bandlückenenergie des AlInGaP-Materials bestimmt wird. Das Display wirdmultiplexed

: Anstatt alle gewünschten Punkte gleichzeitig zu beleuchten, durchläuft der Controller schnell die Reihen (oder Spalten) und beleuchtet nur die Punkte in der aktiven Reihe, die Teil des Zeichens sind. Dies geschieht schneller, als das menschliche Auge wahrnehmen kann, und erzeugt die Illusion eines stabilen, vollständig beleuchteten Zeichens, während die Anzahl der benötigten Treiberpins drastisch von 35 auf 12 (7 Reihen + 5 Spalten) reduziert wird.

12. Technologietrends und KontextDisplays wie das LTP-1557AKA repräsentieren eine ausgereifte, etablierte Technologie. Der Trend bei Informationsanzeigen hat sich weitgehend zu höherdichten, mehrfarbigen und grafischen Lösungen wie OLEDs, TFT-LCDs und feineren LED-Matrizen verschoben. Einzelzeichen- oder kleine Ziffernanzeigen wie diese bleiben jedoch in bestimmten Nischen aufgrund ihrerEinfachheit, Robustheit, hohen Helligkeit, großen Betriebstemperaturbereichs und niedrigen Kosten