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

1. Produktübersicht

Das LTP-1557AJD ist ein Einzelzeichen-Alphanumerik-Displaymodul für Anwendungen, die klare, zuverlässige Zeichenausgabe erfordern. Seine Kernfunktion ist die visuelle Darstellung von ASCII- oder EBCDIC-codierten Zeichen durch ein Raster einzeln ansteuerbarer Leuchtdioden (LEDs). Die primären Zielmärkte umfassen Industrie-Bedienfelder, Messgeräte, Kassenterminals, Kommunikationsgeräte und jedes eingebettete System, das eine einfache, robuste Benutzerschnittstelle zur Status- oder Datenanzeige benötigt. Seine Festkörperbauweise bietet erhebliche Vorteile in Bezug auf Zuverlässigkeit und Lebensdauer gegenüber älteren Displaytechnologien wie Vakuum-Fluoreszenz- oder Glühfadenanzeigen.

Der Kernvorteil des Moduls liegt in der Verwendung von AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED-Technologie. Dieses Halbleitermaterialsystem ist für die Erzeugung von hocheffizientem rotem und bernsteinfarbenem Licht bekannt. Im Vergleich zu älteren GaAsP (Galliumarsenidphosphid) LEDs bieten AlInGaP LEDs eine überlegene Lichtausbeute, was bedeutet: hellere Ausgangsleistung bei gleicher elektrischer Eingangsleistung und bessere Leistung bei erhöhten Temperaturen. Das Gerät verfügt über eine graue Frontscheibe mit weißen Punkten, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Photometrische & Optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist unter Standardtestbedingungen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Der Schlüsselparameter ist dieDurchschnittliche Lichtstärke (Iv), die einen typischen Wert von 2500 Mikrocandela (µcd) und ein Minimum von 1020 µcd aufweist. Diese Messung wird mit einem gepulsten Treiberstrom (Ip) von 32mA bei einem Tastverhältnis von 1/16 durchgeführt. Die Verwendung von gepulster Ansteuerung ist bei multiplexfähigen Displays üblich, um eine höhere Spitzenhelligkeit zu erreichen und gleichzeitig eine sichere durchschnittliche Verlustleistung pro LED-Punkt beizubehalten.

Die Farbcharakteristika werden durch die Wellenlänge definiert. Das Gerät hat eineSpitzen-Emissionswellenlänge (λp)von 656 nm, was es in den roten Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet. DieDominante Wellenlänge (λd)ist mit 640 nm spezifiziert. Es ist wichtig, den Unterschied zu beachten: Die Spitzenwellenlänge ist der Punkt maximaler spektraler Leistung, während die dominante Wellenlänge die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge der Farbe ist. DieSpektrale Linienhalbwertsbreite (Δλ)beträgt 22 nm und gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an; eine schmalere Halbwertsbreite deutet auf eine gesättigtere, reine Farbe hin. Ein maximalesLichtstärke-Anpassungsverhältnis (IV-m)von 2:1 ist spezifiziert, was bedeutet, dass die Helligkeitsvariation zwischen dem hellsten und dem schwächsten Punkt im Array dieses Verhältnis nicht überschreiten sollte, um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten.

2.2 Elektrische Eigenschaften

Die elektrischen Parameter definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für das Gerät. DieDurchlassspannung (VF)für jeden einzelnen LED-Punkt liegt zwischen 2,1V (min) und 2,6V (max) bei einem Prüfstrom (IF) von 20mA. Diese Durchlassspannung ist charakteristisch für die AlInGaP-Technologie und entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. DerSperrstrom (IR)ist auf maximal 100 µA spezifiziert, wenn eine Sperrspannung (VR) von 5V angelegt wird, was die Leckageeigenschaften der Diode im ausgeschalteten Zustand anzeigt.

3. Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Sie sind nicht für den Dauerbetrieb gedacht. Wichtige Grenzwerte sind:Durchschnittliche Verlustleistung pro Punkt(33 mW),Spitzen-Durchlassstrom pro Punkt(90 mA) undDurchschnittlicher Durchlassstrom pro Punkt(13 mA bei 25°C, linear reduziert um 0,17 mA/°C über 25°C). DieSperrspannung pro Punktbeträgt 5V. Das Gerät ist für einenBetriebstemperaturbereichvon -35°C bis +85°C und denselben Bereich für die Lagerung ausgelegt. Die Löttemperatur darf 260°C für nicht mehr als 3 Sekunden an einem Punkt 1,6 mm unterhalb der Auflageebene des Gehäuses nicht überschreiten.

4. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt zeigt an, dass das Gerätnach Lichtstärke kategorisiertwird. Das bedeutet, Einheiten werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtausgabe getestet und sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile aus einer bestimmten Intensitätskategorie auszuwählen, um eine konsistente Helligkeit über mehrere Displays in einem Produkt hinweg sicherzustellen und sichtbare Variationen zu vermeiden. Obwohl in diesem Dokument nicht explizit detailliert, können gängige Binning-Parameter für solche LEDs auch die Durchlassspannung (Vf) und die dominante Wellenlänge (λd) umfassen, um elektrische und Farbkonsistenz sicherzustellen.

5. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische/optische Kennlinien. Obwohl im bereitgestellten Text nicht dargestellt, umfassen solche Kurven typischerweise:Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve): Diese zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Strom und Spannung, die für den Entwurf von Treiberschaltungen wesentlich ist.Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-L-Kurve): Diese zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, üblicherweise in einem etwa linearen Bereich, bevor die Effizienz bei sehr hohen Strömen abfällt.Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur: Diese Kurve demonstriert die thermische Reduzierung der Lichtausgabe, was für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen kritisch ist. AlInGaP LEDs behalten ihre Leistung bei hohen Temperaturen im Allgemeinen besser als ältere Technologien.

6. Mechanische & Gehäuseinformationen

Das Gerät ist ein Display mit einer Matrixhöhe von 1,2 Zoll (30,42 mm). Die Gehäuseabmessungen sind in einer Zeichnung mit allen Maßen in Millimetern angegeben. Toleranzen betragen ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Die mechanische Zeichnung ist für das PCB-Footprint-Design und die Gewährleistung eines korrekten Sitzes im Gehäuse unerlässlich. Das Gehäuse verfügt über einen spezifischen Pinbelegung für die 5x7-Matrix, mit Anschlüssen für 7 Reihen-Anoden und 5 Spalten-Kathoden (oder umgekehrt, abhängig von der internen Schaltungskonfiguration).

6.1 Pinbelegung & Interne Schaltung

Die Pinbelegungstabelle listet 14 Pins auf. Das interne Schaltbild zeigt eine Common-Cathode- oder Common-Anode-Konfiguration für die 5x7-Matrix. Die spezifische Pinzuweisung (z.B. Pin 1: Anode Reihe 5, Pin 3: Kathode Spalte 2) wird bereitgestellt. Diese Konfiguration ermöglicht es, das Display zu multiplexen. Durch sequentielles Aktivieren einer Reihe (oder Spalte) zur Zeit und Bereitstellen der entsprechenden Spalten- (oder Reihen-) Daten können alle 35 Punkte mit nur 12 I/O-Leitungen (7+5) gesteuert werden, was die Anzahl der benötigten Mikrocontroller-Pins im Vergleich zur direkten Ansteuerung jeder LED erheblich reduziert.

7. Löt- & Montagerichtlinien

Die wichtigste Montagespezifikation ist das Lötprofil. Der absolute Maximalwert besagt, dass das Gehäuse einemaximale Löttemperatur von 260°C für maximal 3 Sekundenstandhalten kann, gemessen 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene. Dies ist eine typische Spezifikation für Wellenlöten oder Handlöten. Für Reflow-Löten sollte ein Standard-Bleifrei-Profil mit einer Spitzentemperatur von nicht mehr als 260°C verwendet werden. Es ist entscheidend, übermäßige thermische Belastung zu vermeiden, um Schäden an den LED-Chips, Bonddrähten oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern. Während der Montage sollten stets ordnungsgemäße ESD (Elektrostatische Entladung) Handhabungsverfahren befolgt werden.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Dieses Display ist ideal für Anwendungen, die ein einzelnes Zeichen oder eine Ziffer benötigen, oder mehrere Einheiten können horizontal gestapelt werden, um Mehrfachzeichen-Displays zu bilden. Häufige Verwendungen sind: Digitale Panel-Meter (Spannung, Strom, Temperatur), einfache Statusanzeigen an Industriemaschinen (Anzeige von Fehlercodes, Modusnummern), grundlegende Anzeigen an Verbrauchergeräten sowie Prototyping- oder Bildungskits zum Erlernen der multiplexen LED-Ansteuerung.

8.2 Designüberlegungen

Treiberschaltungs-Design: Eine Multiplex-Treiberschaltung ist erforderlich. Dies beinhaltet typischerweise einen Mikrocontroller mit ausreichend I/O-Pins oder einen dedizierten LED-Treiber-IC (wie einen MAX7219 oder ähnlich). Die Schaltung muss strombegrenzende Widerstände für jede Spalten- oder Reihenleitung enthalten, um den Durchlassstrom auf einen sicheren Wert einzustellen, typischerweise zwischen 10-20mA pro Segment basierend auf der gewünschten Helligkeit und den Verlustleistungsgrenzen.Stromversorgung: Die Durchlassspannung von ~2,4V muss berücksichtigt werden. Eine 3,3V- oder 5V-Versorgung ist üblich, mit entsprechendem Spannungsabfall über dem strombegrenzenden Widerstand.Aktualisierungsrate: Die Multiplex-Abtastrate muss hoch genug sein (typischerweise >60 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.Betrachtungswinkel: Das Datenblatt erwähnt einen weiten Betrachtungswinkel, was für Anwendungen vorteilhaft ist, bei denen das Display aus schrägen Positionen betrachtet werden kann.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal des LTP-1557AJD ist seine Verwendung vonAlInGaP LED-Technologie. Im Vergleich zu Displays mit älteren GaAsP- oder Standard-roten GaP-LEDs bietet AlInGaP:Höhere Lichtausbeute: Mehr Lichtausgang pro Einheit elektrischer Leistung, was zu geringerem Stromverbrauch bei gleicher Helligkeit oder höherer Helligkeit bei gleicher Leistung führt.Besseres Hochtemperaturverhalten: AlInGaP LEDs zeigen einen geringeren Effizienzabfall bei erhöhten Sperrschichttemperaturen, was sie besser für industrielle Umgebungen geeignet macht.Überlegene Farbsättigung: Die spektralen Eigenschaften führen oft zu einem tieferen, visuell deutlicheren Rotton.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Warum wird die Lichtstärke mit einem gepulsten Strom (1/16 Tastverhältnis) anstelle von DC getestet?

A: Dies spiegelt den vorgesehenen Multiplex-Betrieb wider. Tests unter gepulsten Bedingungen simulieren den realen Einsatz und ermöglichen die Spezifikation einer höheren, relevanteren Spitzenhelligkeit, die der Benutzer wahrnehmen wird.

F: Kann ich dieses Display mit einem konstanten Gleichstrom an jedem Punkt betreiben?

A: Technisch ja, aber es ist höchst ineffizient. Es würden 35 individuelle strombegrenzte Treiber benötigt. Multiplexen ist die Standard- und vorgesehene Methode, die die Bauteilanzahl und den Stromverbrauch in der Treiberschaltung drastisch reduziert.

F: Was ist der Zweck des Intensitätsanpassungsverhältnisses (2:1)?

A: Es garantiert visuelle Gleichmäßigkeit. Ohne Binning könnten einige Punkte merklich heller oder dunkler als andere sein, was ein ungleichmäßiges, unprofessionelles Erscheinungsbild der gebildeten Zeichen erzeugt.

F: Wie interpretiere ich den Reduktionsfaktor für den durchschnittlichen Durchlassstrom (0,17 mA/°C)?

A: Dies bedeutet, dass für jedes Grad Celsius, um das die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, der maximal sichere Dauerstrom pro Punkt um 0,17 mA reduziert werden muss. Zum Beispiel, bei 50°C (25°C darüber), wäre der maximale Strom 13 mA - (25 * 0,17 mA) = 8,75 mA pro Punkt.

11. Praktische Design-Fallstudie

Betrachten Sie den Entwurf einer einstelligen Temperaturanzeige für einen Inkubator mit dem LTP-1557AJD. Ein Mikrocontroller (z.B. ein ATmega328P) liest einen Temperatursensor. Sieben seiner I/O-Pins sind als Ausgänge konfiguriert, um die Reihen-Anoden anzusteuern (über kleine NPN-Transistoren oder ein ULN2003-Darlington-Array für höhere Stromfähigkeit). Fünf andere I/O-Pins steuern die Spalten-Kathoden direkt oder über Transistoren an. Die Firmware scannt schnell durch die sieben Reihen. Für jede Reihe gibt sie ein 5-Bit-Muster auf den Spalten-Pins aus, das den Segmenten der Ziffer (0-9) entspricht, die auf dieser spezifischen Reihe leuchten müssen, um die gewünschte Zahl zu bilden. Strombegrenzende Widerstände sind auf den Spaltenleitungen platziert. Die Scan-Routine läuft in einem Timer-Interrupt, um eine konsistente, flimmerfreie Aktualisierungsrate von etwa 100 Hz sicherzustellen. Die AlInGaP-Technologie stellt sicher, dass die Anzeige auch dann klar lesbar bleibt, wenn die interne Umgebungstemperatur des Inkubators ansteigt.

12. Einführung des Betriebsprinzips

Das LTP-1557AJD arbeitet nach dem Prinzip einermultiplexfähigen 5x7-Punktmatrix. Intern sind die 35 LEDs in einem Gitter angeordnet, wobei ihre Anoden reihenweise und ihre Kathoden spaltenweise verbunden sind (oder umgekehrt in einer Common-Anode-Konfiguration). Um einen bestimmten Punkt zu beleuchten, wird eine Spannung an seine entsprechende Reihenleitung angelegt (bei einem Common-Cathode-Typ auf High-Pegel), während seine entsprechende Spaltenleitung auf Low-Pegel gezogen wird (senkt Strom). Um ein Muster oder Zeichen anzuzeigen, durchläuft der Controller schnell (scannt) jede Reihe. Wenn eine bestimmte Reihe aktiviert ist, setzt der Controller die entsprechenden Spaltenleitungen, um das Muster für diese Reihe zu erzeugen. Die Nachbildwirkung des menschlichen Auges verschmilzt diese sich schnell ändernden Reihenbilder zu einem stabilen, vollständigen Zeichen. Diese Methode reduziert die Anzahl der benötigten Steuerleitungen von 35 (eine pro LED) auf nur 12 (Reihen + Spalten).

13. Technologietrends

Während diskrete 5x7-Punktmatrix-Displays wie das LTP-1557AJD für spezifische, kostenempfindliche oder einfache Anwendungen relevant bleiben, haben sich breitere Display-Technologietrends in Richtung integrierter Lösungen bewegt.Displays mit integriertem Controller: Moderne Zeichen-LCDs (Flüssigkristallanzeigen) und OLED (Organische LED) Module enthalten oft einen eingebauten Controller-Chip, der die Zeichengenerierung und Aktualisierung übernimmt und über einfache serielle (I2C, SPI) oder parallele Schnittstellen kommuniziert, was die Softwareentwicklung erheblich vereinfacht.Höhere Auflösung & Grafik: Für komplexere Informationen sind kleine Grafik-OLED- oder TFT-LCD-Module mittlerweile üblich und bieten pixeladressierbare Grafiken.Oberflächenmontage-Technologie (SMT): Neuere LED-Indikatoren und -Displays verwenden überwiegend SMT-Gehäuse (z.B. 0805, 0603 LEDs in einer Matrix angeordnet) für die automatisierte Montage, während Durchsteckgehäuse wie dieses typischer für Prototyping oder manuelle Montage sind. Die zugrundeliegende AlInGaP- und InGaN- (für blau/grün/weiß) LED-Chip-Technologie schreitet weiter voran und bietet immer höhere Effizienz und Zuverlässigkeit.