LTP-1457AKY LED-Display Datenblatt - 1,2-Zoll (30,42 mm) Matrixhöhe - AlInGaP Bernstein-Gelb - 5x7 Punktmatrix - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTP-1457AKY ist ein einstelliges alphanumerisches Displaymodul für Anwendungen, die eine klare, gut lesbare Zeichenausgabe erfordern. Sein Kernstück ist eine 5x7 Punktmatrix-Konfiguration, die die für Standard-ASCII- und EBCDIC-Zeichensätze notwendige Auflösung bietet. Das bestimmende visuelle Merkmal ist seine bernsteingelbe Emission, die durch den Einsatz von AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED-Chips erreicht wird. Dieses Halbleitermaterial ist für seinen hohen Wirkungsgrad und gute Sichtbarkeit bekannt. Die physische Ausführung verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Punkten, die einen kontrastreichen Hintergrund für die beleuchteten Elemente bietet und so die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert.

Das Bauteil ist für niedrigen Energieverbrauch und hohe Halbleiterzuverlässigkeit ausgelegt, was es für die Integration in eine Vielzahl elektronischer Geräte geeignet macht. Seine einlagige Bauweise und der große Betrachtungswinkel stellen sicher, dass die angezeigten Informationen aus mehreren Perspektiven sichtbar sind. Ein wesentliches mechanisches Merkmal ist seine horizontale Stapelbarkeit, die es ermöglicht, mehrere Einheiten nebeneinander zu platzieren, um mehrstellige Anzeigen ohne nennenswerte Lücken zu bilden – ein entscheidender Faktor für die Darstellung von Nachrichten oder numerischen Werten.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Optische Kenngrößen

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität des Displays. Die primäre Lichtquelle sind AlInGaP-LED-Chips, die auf einem nicht-transparenten GaAs-Substrat gewachsen sind. Die typische Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt 595 nm, mit einer dominanten Wellenlänge (λd) von 592 nm, was die Ausgabe eindeutig im bernsteingelben Spektrum verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 15 nm, was auf eine relativ reine Farbemission hinweist. Die durchschnittliche Lichtstärke (Iv) pro Punkt ist mit einem Minimum von 2100 μcd und einem typischen Wert von 3800 μcd unter einer Testbedingung von 80 mA Spitzenstrom und einem Tastverhältnis von 1/16 spezifiziert. Das Lichtstärkeverhältnis zwischen den Punkten beträgt maximal 2:1, was eine gleichmäßige Helligkeit über die gesamte Zeichenmatrix gewährleistet.

2.2 Elektrische Kenngrößen

Die elektrischen Parameter definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für das Display. Die Durchlassspannung (Vf) für einen einzelnen LED-Punkt liegt typischerweise im Bereich von 2,05 V bis 2,6 V bei einem Durchlassstrom (If) von 20 mA. Der Sperrstrom (Ir) ist auf maximal 100 μA begrenzt, wenn eine Sperrspannung (Vr) von 5 V angelegt wird. Diese Parameter sind entscheidend für den Entwurf der korrekten Ansteuerschaltung, um Langlebigkeit und Leistung sicherzustellen.

2.3 Absolute Maximalwerte

Diese Werte spezifizieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Die durchschnittliche Verlustleistung pro Punkt darf 25 mW nicht überschreiten. Der Spitzendurchlassstrom pro Punkt ist mit 60 mA bewertet, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Der durchschnittliche Durchlassstrom pro Punkt hat einen Derating-Faktor von 0,17 mA/°C ab 25°C. Die maximale Sperrspannung pro Punkt beträgt 5 V. Das Bauteil ist für einen Betriebs- und Lagertemperaturbereich von -35°C bis +85°C ausgelegt. Die Löttemperatur darf während der Montage an einem Punkt 1,6 mm unterhalb der Auflageebene 260°C für nicht mehr als 3 Sekunden überschreiten.

3. Mechanische und Gehäuseinformationen

3.1 Abmessungen

Das Display hat eine Matrixhöhe von 1,2 Zoll (30,42 mm). Die Gesamtgehäuseabmessungen sind in einer detaillierten Zeichnung im Datenblatt angegeben, alle Maße sind in Millimetern. Die Standardtoleranzen für diese Abmessungen betragen ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse ist so gestaltet, dass es die in der Übersicht erwähnte horizontale Stapelbarkeit ermöglicht.

3.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die Schnittstelle des Bauteils besteht aus 14 Pins. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1: Kathode Reihe 5; Pin 2: Kathode Reihe 7; Pin 3: Anode Spalte 2; Pin 4: Anode Spalte 3; Pin 5: Kathode Reihe 4; Pin 6: Anode Spalte 5; Pin 7: Kathode Reihe 6; Pin 8: Kathode Reihe 3; Pin 9: Kathode Reihe 1; Pin 10: Anode Spalte 4; Pin 11: Anode Spalte 3 (Hinweis: Doppelte Funktion mit Pin 4, wahrscheinlich ein Fehler im Datenblattauszug oder eine spezielle interne Verbindung); Pin 12: Kathode Reihe 4 (Dopplung von Pin 5); Pin 13: Anode Spalte 1; Pin 14: Kathode Reihe 2.

Das interne Schaltbild zeigt eine Standard-Gemeinschaftskathoden-Konfiguration für die 5x7-Matrix. Die sieben Zeilenleitungen (Kathoden) und fünf Spaltenleitungen (Anoden) kreuzen sich an den 35 LED-Punkten. Um einen bestimmten Punkt zu beleuchten, muss seine entsprechende Zeilenkathode auf Low (Masse) gezogen werden, während seine Spaltenanode auf High (mit Strom über einen Vorwiderstand versorgt) gezogen wird. Diese Matrixanordnung minimiert die Anzahl der benötigten Ansteuerpins (12 für eine 5x7-Matrix anstelle von 35 für einzelne Punkte).

4. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

4.1 Typische Anwendungsszenarien

Dieses Display ist ideal für Anwendungen, die ein einzelnes, gut sichtbares alphanumerisches Zeichen erfordern. Typische Einsatzgebiete sind Statusanzeigen auf Industrie-Steuerpulten, digitale Anzeigen auf Mess- und Prüfgeräten, Einzelzeichen-Displays in eingebetteten Systemen zum Debuggen oder zur Modusanzeige sowie als Bausteine für mehrstellige Anzeigen in Instrumenten wie Uhren, Zählern oder einfachen Nachrichtentafeln.

4.2 Design- und Ansteuerungsüberlegungen

Die Ansteuerung einer 5x7-Matrix erfordert ein Multiplexverfahren. Da jeweils nur eine Zeile aktiv sein sollte, um Geisterbilder und übermäßigen Stromverbrauch zu vermeiden, ist ein Mikrocontroller oder ein spezieller Displaytreiber-IC erforderlich, um die sieben Zeilen schnell zu durchlaufen (typischerweise mit einer Rate >60 Hz, um Flackern zu vermeiden). Die Spaltendaten für die aktive Zeile werden gleichzeitig gesendet. Der durchschnittliche Durchlassstrom pro Punkt muss auf Basis des Spitzenstroms und des Tastverhältnisses berechnet werden (1/7 für ein Standard-Zeilen-Multiplex). Um beispielsweise einen gewünschten durchschnittlichen Punktstrom von 10 mA zu erreichen, müsste der Spitzenstrom während seiner aktiven Zeilenzeit 70 mA betragen (10 mA * 7 Zeilen). Dies muss gegen den absoluten Maximalwert für den Spitzenstrom (60 mA bei 1/10 Tastverhältnis) geprüft werden. Daher ist eine sorgfältige Berechnung des Multiplexschemas und der Vorwiderstände unerlässlich. Der weite Betriebstemperaturbereich ermöglicht den Einsatz in nicht klimatisierten Umgebungen.

5. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische/optische Kennlinien. Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, umfassen solche Kurven im Allgemeinen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie):Diese zeigt die Beziehung zwischen dem Strom durch eine LED und der Spannung an ihr. Sie ist nichtlinear, mit einer Schwellspannung (etwa 2 V für AlInGaP), nach der der Strom bei kleinen Spannungsänderungen schnell ansteigt. Diese Kurve ist entscheidend für die Auswahl des geeigneten Vorwiderstandswerts in einer Konstantspannungs-Ansteuerschaltung.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausgabe mit steigendem Strom zunimmt. Sie ist über einen Bereich hinweg im Allgemeinen linear, sättigt jedoch bei sehr hohen Strömen. Der Betrieb im linearen Bereich ist wichtig für die Helligkeitssteuerung mittels Pulsweitenmodulation (PWM).
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese zeigt die Reduzierung der Lichtausgabe mit steigender Sperrschichttemperatur der LED. Für AlInGaP nimmt der Wirkungsgrad typischerweise mit steigender Temperatur ab, was bedeutet, dass das Display in Hochtemperaturumgebungen möglicherweise dunkler erscheint, wenn nicht durch den Ansteuerstrom kompensiert wird.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die Konzentration der Lichtausgabe um die dominante Wellenlänge (592 nm) und die Breite des Spektrums (15 nm Halbwertsbreite) zeigt.

Entwickler sollten diese Kurven konsultieren, um die Ansteuerbedingungen für Helligkeit, Effizienz und Langlebigkeit über den vorgesehenen Betriebstemperaturbereich zu optimieren.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Der kritische Parameter für die Montage ist die Lötwärmebeständigkeit. Die Anschlüsse können eine maximale Temperatur von 260°C für maximal 3 Sekunden aushalten, gemessen an einem Punkt 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses. Dies ist ein Standardwert für Wellenlöt- oder Reflow-Prozesse. Es ist entscheidend, sich an diese Grenze zu halten, um Schäden an den internen Bonddrähten oder den LED-Chips selbst zu verhindern. Während der Handhabung und Montage sollten Standard-ESD-Schutzmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden, da LEDs empfindlich gegenüber statischer Elektrizität sind. Die Lagerung sollte innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs von -35°C bis +85°C in einer Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit erfolgen.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die Hauptunterscheidungsmerkmale des LTP-1457AKY sind die Verwendung von AlInGaP-Technologie und sein spezifisches mechanisches Bauformat. Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-LED-Technologien bietet AlInGaP einen höheren Lichtwirkungsgrad, was zu einer helleren Ausgabe bei gleichem elektrischem Eingang führt, sowie eine bessere Farbreinheit. Die bernsteingelbe Farbe wird oft aufgrund ihrer hohen visuellen Wirkung und der vom menschlichen Auge wahrgenommenen Helligkeit gewählt. Die 1,2-Zoll-Zeichenhöhe ist eine spezifische Größe, die größer sein kann als gängige 0,56-Zoll- oder 0,8-Zoll-Displays, was sie für Anwendungen geeignet macht, bei denen die Betrachtungsentfernung größer ist oder die Sichtbarkeit oberste Priorität hat. Die horizontale Stapelbarkeit ist ein praktisches Merkmal, das nicht immer in ähnlichen Displays vorhanden ist und das Design von Mehrfachzeichen-Anordnungen vereinfacht.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Wie steuere ich dieses Display mit einem Mikrocontroller an?

A: Sie benötigen mindestens 12 GPIO-Pins (7 für Zeilen, 5 für Spalten). Implementieren Sie eine Abtastroutine, die jeweils eine Zeile aktiviert (Kathode auf Low) und gleichzeitig das Muster für diese Zeile über Vorwiderstände an die 5 Spalten- (Anoden-) Pins anlegt. Das Abtasten muss schnell genug sein, um Flackern zu vermeiden (>60 Hz Bildwiederholfrequenz).

F: Welchen Wert sollte ich für den Vorwiderstand verwenden?

A: Das hängt von Ihrer Versorgungsspannung (Vcc) und dem gewünschten Betriebsstrom ab. Verwenden Sie die Formel: R = (Vcc - Vf) / If. Für eine 5-V-Versorgung und eine typische Vf von 2,3 V bei 20 mA ist R = (5 - 2,3) / 0,02 = 135 Ω. Verwenden Sie den nächstgelegenen Standardwert (z.B. 130 Ω oder 150 Ω). Denken Sie daran, dass dies für Dauerbetrieb gilt; für Multiplexbetrieb ist der Spitzenstrom höher.

F: Kann ich dieses Display im Freien verwenden?

A: Der Betriebstemperaturbereich (-35°C bis +85°C) ist recht weit, was auf Robustheit hindeutet. Das Datenblatt gibt jedoch keine IP-Schutzart (Schutz gegen Eindringen) für Wasser- oder Staubdichtigkeit an. Für den Außeneinsatz müsste das Display wahrscheinlich hinter einem Schutzfenster oder in einem geschlossenen Gehäuse angebracht werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz zu verhindern, was die Elektronik beschädigen oder die Front verschmutzen könnte.

F: Warum gibt es doppelte Pin-Funktionen (z.B. Pin 4 & 11, Pin 5 & 12)?

A: Dies ist wahrscheinlich ein Fehler im bereitgestellten Pinbelegungsauszug. In einer Standard-5x7-Matrix werden nur 12 eindeutige Signale (5 Spalten + 7 Zeilen) benötigt. Die Doppelungen können intern mit demselben Knoten verbunden sein, um alternative Leiterplattenrouten zu ermöglichen, oder es handelt sich um einen Dokumentationsfehler. Das interne Schaltbild ist die maßgebliche Quelle für die Verbindungen.

9. Einführung in das Funktionsprinzip

Das grundlegende Prinzip basiert auf der Halbleiter-Elektrolumineszenz. Wenn eine Durchlassspannung, die die Schwellspannung der Diode überschreitet, an der AlInGaP-pn-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der Aluminium-, Indium-, Gallium- und Phosphidschichten bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt mit der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts korreliert – in diesem Fall bernsteingelb. Die 5x7-Matrix ist eine Adressiertechnik, die die Anzahl der benötigten Steuerleitungen von 35 (eine pro Punkt) auf 12 (Zeilen + Spalten) reduziert, indem die LEDs in einem Raster angeordnet werden. Die Beleuchtung wird durch selektives Aktivieren der Schnittpunkte von versorgten Zeilen und Spalten gesteuert.

10. Technologietrends und Kontext

Displays wie das LTP-1457AKY repräsentieren eine ausgereifte, zuverlässige Technologie für ein- und niedrigstellige alphanumerische Ausgaben. Während größere Grafikdisplays und OLEDs für komplexe Informationen vorherrschend geworden sind, bleiben diskrete LED-Punktmatrixmodule in industriellen, messtechnischen und eingebetteten Anwendungen aufgrund ihrer Einfachheit, Robustheit, hohen Helligkeit, großen Betrachtungswinkel und ausgezeichneten Langlebigkeit hochrelevant. Der Wechsel von älteren LED-Materialien zu AlInGaP, wie in diesem Bauteil zu sehen, war ein bedeutender Trend, der Effizienz und Farbpalette verbesserte. Aktuelle Trends in ähnlichen Displaysegmenten könnten die Integration der Treiberschaltung in das Modul selbst (erfordert nur serielle Daten und Stromversorgung), den Einsatz noch effizienterer Materialien wie InGaN für verschiedene Farben und für automatisierte Montageprozesse optimierte Designs umfassen. Die Kernvorteile der Halbleiterzuverlässigkeit, des niedrigen Energieverbrauchs und der hohen Sichtbarkeit sichern den fortgesetzten Einsatz dieser Technologie in spezifischen Nischen.