LTP-2557KS 5x7 Punktmatrix-LED-Anzeige Datenblatt - 2 Zoll Höhe - AlInGaP Gelb - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTP-2557KS ist ein einstelliges alphanumerisches Anzeigemodul, das für Anwendungen entwickelt wurde, die eine klare, gut lesbare Zeichenausgabe erfordern. Ihre Kernfunktion besteht darin, ASCII- und EBCDIC-codierte Zeichen visuell über ein Raster einzeln ansteuerbarer Leuchtdioden (LEDs) darzustellen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Dieses Bauteil bietet Systementwicklern mehrere entscheidende Vorteile. Der primäre Nutzen ist dergeringe Leistungsbedarf, was es für batteriebetriebene oder energiebewusste Anwendungen geeignet macht. Diehohe Zuverlässigkeit der Festkörpertechnologieder LED-Technologie gewährleistet eine lange Betriebsdauer und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Stößen und Vibrationen im Vergleich zu Glühfaden-basierten Anzeigen. Dergroße Betrachtungswinkelund dieebene Bauweiseermöglichen eine gleichmäßige Sichtbarkeit aus verschiedenen Positionen. Es isthorizontal stapelbar, was die Erstellung von Mehrfachzeichenanzeigen ermöglicht. Schließlich macht diebleifreie Bauweise gemäß RoHS-Richtlinienes für die moderne Elektronikfertigung unter Berücksichtigung von Umweltvorschriften geeignet. Der Zielmarkt umfasst Industrie-Bedienfelder, Messgeräte, Prüfausrüstung, Kassenterminals und andere eingebettete Systeme, in denen eine robuste, energieeffiziente Zeichenanzeige benötigt wird.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten Leistungsparameter des Bauteils, wie im Datenblatt definiert.

2.1 Lichttechnische und optische Eigenschaften

Die Anzeige verwendetAluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)als Halbleitermaterial für ihre gelben LED-Chips. Dieses Materialsystem ist für seine hohe Effizienz und gute Farbreinheit im Bernstein/Gelb/Rot-Spektrum bekannt. Die typischemaximale Emissionswellenlänge (λp)beträgt 588 nm, mit einerdominanten Wellenlänge (λd)von 587 nm, was sie eindeutig im gelben Bereich verortet. Diespektrale Halbwertsbreite (Δλ)beträgt 15 nm, was auf eine relativ schmale spektrale Bandbreite hinweist, die zur Farbreinheit beiträgt.

Der entscheidende Helligkeitsparameter ist diemittlere Lichtstärke (Iv). Unter der spezifizierten Testbedingung eines Spitzenstroms von 32 mA und einem Tastverhältnis von 1/16 liegt die Lichtstärke zwischen einem Minimum von 800 μcd und einem Maximum von 3600 μcd, wobei ein typischer Wert angegeben ist. Das Datenblatt spezifiziert außerdem einLichtstärke-Anpassungsverhältnisvon maximal 2:1 für Punkte innerhalb eines ähnlichen Lichtbereichs, was ein Maß für die Helligkeitsgleichmäßigkeit über die Anzeigematrix hinweg ist.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Eigenschaften definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für das Bauteil. Dieabsoluten Maximalwertelegen die Grenzen für den sicheren Betrieb fest:70 mW durchschnittliche Verlustleistung pro Punkt, 60 mA Spitzen-Durchlassstrom pro Punktund eindurchschnittlicher Durchlassstrom pro Punkt von 25 mA bei 25°C, der linear um 0,33 mA/°C mit steigender Temperatur abnimmt. Die maximaleSperrspannung pro Punkt beträgt 5 V.

Unter typischen Betriebsbedingungen liegt dieDurchlassspannung (Vf)für jeden einzelnen LED-Punkt zwischen 2,05 V und 2,6 V, wenn er mit 20 mA betrieben wird. DerSperrstrom (Ir)ist mit maximal 100 μA spezifiziert, wenn eine Sperrspannung von 5 V angelegt wird. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich ist breit und reicht von-35°C bis +105°C.

2.3 Thermische Eigenschaften und Löten

Die Entlastungskurve für den durchschnittlichen Durchlassstrom ist ein kritischer thermischer Parameter, der anzeigt, dass der maximal zulässige Dauerstrom mit steigender Umgebungstemperatur über 25°C abnimmt. Für die Montage spezifiziert das Datenblatt Lötbedingungen: Das Bauteil kann260°C für 3 Sekundenausgesetzt werden, gemessen 1/16 Zoll (ca. 1,59 mm) unterhalb der Auflagefläche des Gehäuses. Dies ist eine Standardrichtlinie für Reflow-Lötprofile.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt zeigt an, dass die Bauteilenach Lichtstärke kategorisiertwerden. Dies impliziert einen Binning-Prozess, bei dem Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung (Iv) unter Standardtestbedingungen sortiert und gekennzeichnet werden. Entwickler können Bins auswählen, um eine konsistente Helligkeit über mehrere Anzeigen in einem System hinweg sicherzustellen oder um spezifische Helligkeitsanforderungen für eine Anwendung zu erfüllen. Der angegebene Lichtstärkebereich (800-3600 μcd) definiert die verfügbaren möglichen Bins.

4. Analyse der Leistungskurven

Während das Datenblatt auf typische Kennlinien verweist, sind spezifische Diagramme im bereitgestellten Text nicht detailliert. Typischerweise würden solche Kurven für eine LED-Anzeige umfassen:

• Durchlassstrom (If) vs. Durchlassspannung (Vf) Kurve:Zeigt die exponentielle Beziehung, die für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung entscheidend ist.
• Lichtstärke (Iv) vs. Durchlassstrom (If) Kurve:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom bis zum Maximalwert ansteigt.
• Lichtstärke (Iv) vs. Umgebungstemperatur (Ta) Kurve:Veranschaulicht die Abnahme der Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur, wichtig für das thermische Management.
• Spektrale Verteilungskurve:Ein Diagramm, das die relative Intensität über der Wellenlänge aufträgt und das Maximum bei ~588 nm sowie die 15 nm Halbwertsbreite zeigt.

Diese Kurven sind wesentlich, um die Leistung unter nicht standardmäßigen Bedingungen vorherzusagen und für eine robuste Schaltungsauslegung.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LTP-2557KS ist ein Durchsteckmontage-Bauteil. DieMatrixhöhe beträgt 2 Zoll (50,8 mm). Das Gehäuse hat einegraue Frontund eineweiße Punktfarbefür optimalen Kontrast, wenn die LEDs ausgeschaltet sind. Die detaillierte Maßzeichnung zeigt ein 14-poliges Dual-Inline-Gehäuse. Alle Maße sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt. Die Toleranz für die Pinspitzenverschiebung ist mit ±0,4 mm spezifiziert, was für das Design der PCB-Lochplatzierung wichtig ist.

6. Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil verwendet eine5x7-Matrix mit X-Y-Auswahl-Architektur. Das interne Schaltbild und die Pinbelegungstabelle offenbaren ein multiplexed Design. Den Pins sind spezifische Anodenreihen (1-7) und Kathodenspalten (1-5) zugeordnet. Dieses Multiplexing reduziert die Anzahl der benötigten Treiberpins von 35 (für individuelle Steuerung) auf 12 (7 Reihen + 5 Spalten) und vereinfacht die Schnittstellenschaltung. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1: Anodenreihe 5, Pin 2: Anodenreihe 7, Pin 3: Kathodenspalte 2, Pin 4: Kathodenspalte 3, Pin 5: Anodenreihe 4, Pin 6: Kathodenspalte 5, Pin 7: Anodenreihe 6, Pin 8: Anodenreihe 3, Pin 9: Anodenreihe 1, Pin 10: Kathodenspalte 4, Pin 11: Kathodenspalte 3 (Hinweis: Spalte 3 erscheint zweimal, wahrscheinlich ein Tippfehler im Datenblatt; eine sollte Spalte 1 oder eine andere Spalte sein), Pin 12: Anodenreihe 4 (Duplikat von Pin 5, wahrscheinlich ein Tippfehler), Pin 13: Kathodenspalte 1, Pin 14: Anodenreihe 2. Die korrekte Interpretation dieser Tabelle ist entscheidend für ein korrektes PCB-Layout und die Treibersoftware.

7. Löt- und Montageanleitung

Gemäß den absoluten Maximalwerten ist die empfohlene Lötbedingung260°C für 3 Sekunden, gemessen an einem Punkt 1,59 mm unterhalb des Gehäusekörpers. Dies entspricht typischen bleifreien Reflow-Profilen. Es sollte darauf geachtet werden, diese Temperatur oder Zeit nicht zu überschreiten, um Schäden an den LED-Chips oder dem Kunststoffgehäuse zu vermeiden. Bei der Handhabung sollten für Halbleiterbauteile übliche ESD-Schutzmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden. Die Lagerung sollte innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs von -35°C bis +105°C in einer Umgebung mit geringer Luftfeuchtigkeit erfolgen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Industrie-Bedienfelder:Anzeige von Sollwerten, Statuscodes oder Fehlermeldungen.
• Prüf- und Messgeräte:Anzeige von numerischen Messwerten oder Kanalbezeichnern.
• Prototyping für eingebettete Systeme:Als einfache Ausgabe für Mikrocontroller.
• Modernisierung von Altsystemen:Ersatz älterer Glühlampen- oder Vakuum-Fluoreszenzanzeigen.

8.2 Designüberlegungen

• Treiber-Schaltung:Erfordert eine Multiplex-Treiberschaltung (z.B. mit Transistor-Arrays oder speziellen LED-Treiber-ICs), die in der Lage ist, die Spitzenströme zu liefern/abzuleiten (bis zu 60 mA pro Punkt, aber typischerweise niedriger für Multiplexing).
• Strombegrenzung:Externe Widerstände sind notwendig, um den Durchlassstrom für jede Spalte oder Reihe einzustellen, berechnet basierend auf der Versorgungsspannung und der LED-Durchlassspannung.
• Aktualisierungsrate:Das Multiplexing-Schema erfordert eine ausreichend hohe Abtastrate (typischerweise >100 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.
• Stromversorgung:Muss in der Lage sein, die Spitzenstromanforderungen während des Multiplexings zu bewältigen.
• Software:Erfordert eine Zeichensatzabbildung (5x7 Pixel) im Speicher und eine Routine, um nacheinander die korrekten Reihen und Spalten zu aktivieren, um Zeichen zu bilden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu zeitgenössischen 5x7 Punktmatrix-Anzeigen mit anderen Technologien bietet die AlInGaP gelbe LED deutliche Vorteile. Gegenüber älterenroten GaAsP-LEDsbietet AlInGaP eine höhere Effizienz und hellere Ausgangsleistung. Im Vergleich zuStandard-Grün- oder Blau-GaN-LEDsbietet die gelbe Farbe eine ausgezeichnete Sichtbarkeit unter verschiedenen Umgebungslichtbedingungen und wird oft für Warn- oder Statusanzeigen gewählt. Das Durchsteckmontage-Gehäuse unterscheidet es von oberflächenmontierbaren Alternativen und macht es für Prototyping, Hobbyprojekte oder Anwendungen geeignet, bei denen die Durchsteckmontage aufgrund der mechanischen Robustheit bevorzugt wird.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Es bedeutet, dass jeder LED-Punkt nur für 1/16 der gesamten Messzykluszeit eingeschaltet ist. Dies ist repräsentativ für ein Multiplex-Treiberschema, bei dem in einem 16-Reihen-System (oder einer Zeitaufteilung einer 5x7-Matrix) zu jedem Zeitpunkt nur eine Reihe aktiv ist. Die spezifizierte Lichtstärke ist ein "Mittelwert" über den gesamten Zyklus.

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

A: Technisch gesehen ja, aber es ist höchst ineffizient und nicht die vorgesehene Verwendung. Der Betrieb aller 35 Punkte kontinuierlich mit 20 mA würde einen Gesamtstrom von 700 mA erfordern, was praktische Grenzen überschreitet und erhebliche Wärme verursacht. Multiplexing ist die Standard- und effiziente Methode.

F: Die Pinbelegungstabelle hat Duplikate (Spalte 3, Reihe 4). Ist das ein Fehler?

A: Höchstwahrscheinlich handelt es sich hierbei um einen Tippfehler in dieser Version des Datenblatts. In einer Standard-5x7-Matrix sollten es 7 eindeutige Anodenreihen-Pins und 5 eindeutige Kathodenspalten-Pins geben, insgesamt also 12 eindeutige Signalpins plus möglicherweise gemeinsame Versorgungspins. Das physikalische Pinbelegungsdiagramm ist die maßgebliche Quelle. Immer mit der Gehäusezeichnung überprüfen.

11. Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Mikrocontroller-basierte einstellige Anzeige.Ein Entwickler verwendet einen Arduino-Mikrocontroller, um die Zahlen 0-9 anzuzeigen. Die 7 Anodenreihen sind über 7 strombegrenzende Widerstände (einen pro Reihe) mit dem Mikrocontroller verbunden. Die 5 Kathodenspalten sind mit 5 NPN-Transistoren (oder einem Transistor-Array-IC wie ULN2003) verbunden, deren Basen von Mikrocontroller-Pins angesteuert werden. Die Software führt eine Schleife aus, die: 1) Einen Anodenreihen-Pin auf HIGH setzt (z.B. Reihe 1), 2) Die entsprechenden 5 Kathodenspalten-Pins gemäß den für diese Reihe des gewünschten Zeichens benötigten Pixeln auf LOW/HIGH setzt, 3) Kurz wartet (z.B. 2 ms), 4) Reihe 1 ausschaltet und 5) Zu Reihe 2 wechselt und den Prozess wiederholt. Dies scannt schnell alle 7 Reihen und erzeugt ein beständiges Bild. Der Strom für jede leuchtende LED wird durch die Versorgungsspannung (z.B. 5 V), die LED-Vf (~2,3 V) und den Serienwiderstandswert bestimmt: R = (5 V - 2,3 V) / 0,020 A = 135 Ohm (Standardwert 150 Ohm verwenden).

12. Funktionsprinzip

Die LTP-2557KS arbeitet nach dem Prinzip einer multiplexed LED-Matrix. Die 35 einzelnen LED-Punkte sind in einem Raster von 7 horizontalen Reihen (Anoden) und 5 vertikalen Spalten (Kathoden) angeordnet. Eine LED am Schnittpunkt einer Reihe und Spalte leuchtet nur, wenn diese spezifische Reihe auf eine positive Spannung (Anode high) gesetzt und diese spezifische Spalte mit Masse (Kathode low) verbunden ist. Durch sequentielles Aktivieren einer Reihe nach der anderen und Setzen der entsprechenden Spalten für diese Reihe, und dies schnell genug (typischerweise >60 Hz), nimmt das menschliche Auge aufgrund der Nachbildwirkung ein stabiles, vollständig geformtes Zeichen wahr. Diese Methode reduziert die Anzahl der benötigten Steuerleitungen drastisch von 35 auf 12.

13. Technologietrends und Kontext

Während diskrete 5x7 Durchsteck-LED-Anzeigen wie die LTP-2557KS eine ausgereifte Technologie darstellen, sind sie in spezifischen Nischen, die hohe Zuverlässigkeit, große Betrachtungswinkel und Einfachheit erfordern, immer noch relevant. Der Trend in der allgemeinen Displaytechnologie hat sich hin zu integrierten Modulen mit eingebauten Controllern (z.B. HD44780-basierte LCDs), höherdichten Grafikdisplays (OLED, TFT LCD) und oberflächenmontierbaren Bauteilen zur Miniaturisierung bewegt. Der grundlegende Vorteil von LEDs – ihre Helligkeit, Langlebigkeit und Robustheit – gewährleistet jedoch ihren fortgesetzten Einsatz in industriellen, Outdoor- und Hochsichtbarkeitsanwendungen, bei denen andere Technologien versagen könnten. Der Wechsel von älteren Materialien wie GaAsP zu AlInGaP spiegelt die fortlaufende Verbesserung der LED-Effizienz und -Leistung selbst innerhalb dieser etablierten Produktkategorie wider.