LTP-7357JD LED-Punktmatrix-Display Datenblatt - 0,678 Zoll (17,22 mm) Höhe - AlInGaP Rot - 5x7 Array - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTP-7357JD ist ein einlagiges 5x7 LED-Punktmatrix-Anzeigemodul, das für die Darstellung von Zeichen und Symbolen konzipiert ist. Seine Hauptfunktion besteht darin, eine klare, gut lesbare alphanumerische Anzeige in verschiedenen elektronischen Geräten bereitzustellen. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung von ultrahellen AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) hocheffizienten roten LED-Chips, die im Vergleich zu älteren LED-Technologien eine überlegene Lichtstärke und Zuverlässigkeit bieten. Die Anzeige verfügt über eine graue Front mit weißen Punkten, was den Kontrast für eine verbesserte Lesbarkeit erhöht. Sie ist nach Lichtstärke kategorisiert, was eine Auswahl basierend auf Helligkeitsanforderungen ermöglicht. Der Zielmarkt umfasst Industrie-Bedienfelder, Messgeräte, Kassenterminals, eingebettete Systeme und alle Anwendungen, die eine kompakte, zuverlässige Zeichenanzeigeschnittstelle erfordern.

1.1 Hauptmerkmale und Kernvorteile

Das Bauteil vereint mehrere Konstruktionsmerkmale, die zu seiner Leistung und Vielseitigkeit beitragen. Die Matrixhöhe von 0,678 Zoll (17,22 mm) bietet eine für mittlere Betrachtungsentfernungen geeignete Zeichengröße. Sein geringer Strombedarf macht es für batteriebetriebene oder energiebewusste Anwendungen geeignet. Die einlagige Bauweise mit großem Betrachtungswinkel gewährleistet die Sichtbarkeit aus verschiedenen Positionen. Die Halbleiter-Zuverlässigkeit der LED-Technologie garantiert eine lange Betriebsdauer ohne bewegliche Teile. Das 5x7-Array mit X-Y-Auswahlarchitektur ermöglicht eine effiziente Multiplex-Steuerung. Die Kompatibilität mit den Standard-Zeichensätzen USASCII und EBCDIC vereinfacht die Integration mit Mikrocontrollern und Prozessoren. Schließlich ermöglicht das stapelbare horizontale Design die Erstellung von Mehrfachzeichenanzeigen durch nebeneinander angeordnete Einheiten.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

Die Leistung des LTP-7357JD wird durch eine Reihe elektrischer, optischer und thermischer Parameter definiert, die Entwickler für eine korrekte Implementierung berücksichtigen müssen.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Dauerbetrieb bei oder nahe diesen Grenzen wird nicht empfohlen. Zu den wichtigsten Maximalwerten gehören eine durchschnittliche Verlustleistung pro Punkt von 33 mW, ein Spitzen-Strom pro Punkt von 90 mA und ein durchschnittlicher Durchlassstrom pro Punkt von 13 mA bei 25°C. Dieser Durchschnittsstrom verringert sich linear um 0,17 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt. Die maximale Sperrspannung pro Segment beträgt 5 V. Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +85°C und einen Lagertemperaturbereich von -35°C bis +85°C ausgelegt. Die maximale Löttemperatur beträgt 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Betriebsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Die durchschnittliche Lichtstärke (Iv) reicht von einem Minimum von 500 μcd bis zu einem Maximum von 1200 μcd, wobei ein typischer Wert angegeben wird, wenn sie mit einem Spitzenstrom (Ip) von 32 mA bei einem Tastverhältnis von 1/16 angesteuert wird. Dieses Multiplex-Schema ist üblich, um den Stromverbrauch und die Treiberkomplexität zu reduzieren. Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 656 nm und liegt im roten Spektrum. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 22 nm und gibt die spektrale Reinheit des emittierten Lichts an. Die dominante Wellenlänge (λd) beträgt 640 nm. Die Durchlassspannung (Vf) für jeden Punkt liegt bei einem Durchlassstrom (If) von 20 mA zwischen 2,1 V (min) und 2,6 V (max). Der Sperrstrom (Ir) für jeden Punkt beträgt maximal 100 μA bei einer Sperrspannung (Vr) von 5 V. Das Lichtstärke-Verhältnis (Iv-m) zwischen den Punkten beträgt maximal 1,8:1 und gewährleistet eine relativ gleichmäßige Helligkeit über die gesamte Anzeige. Es ist wichtig zu beachten, dass die Lichtstärke mit einer Sensor- und Filterkombination gemessen wird, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das LTP-7357JD nach Lichtstärke kategorisiert ist. Dies impliziert einen Binning- oder Sortierprozess basierend auf der gemessenen Lichtausbeute.

3.1 Lichtstärke-Binning

Während spezifische Bin-Codes im bereitgestellten Auszug nicht aufgeführt sind, deutet die Angabe eines Bereichs (500-1200 μcd) darauf hin, dass die Bauteile gemäß ihrer tatsächlich gemessenen Intensität unter Standardtestbedingungen (Ip=32mA, 1/16 Tastverhältnis) getestet und gruppiert werden. Dies ermöglicht es Entwicklern, Teile auszuwählen, die eine Mindesthelligkeitsanforderung für ihre Anwendung erfüllen, was sich möglicherweise auf Kosten und Verfügbarkeit auswirkt. Die Konsistenz innerhalb eines Bins gewährleistet ein einheitliches Erscheinungsbild in einer Mehrfachanzeige.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält einen Abschnitt für typische elektrische und optische Kennlinien. Diese Diagramme sind entscheidend, um das Verhalten des Bauteils unter nicht standardmäßigen Bedingungen zu verstehen.

4.1 Implizierte Kurveninformationen

Obwohl die spezifischen Kurven im Text nicht detailliert beschrieben sind, würden typische Diagramme für solche Bauteile die Durchlassstrom-Durchlassspannungskennlinie (I-V-Kurve) enthalten, die den nichtlinearen Zusammenhang zeigt und beim Entwurf der strombegrenzenden Schaltung hilft. Lichtstärke-Durchlassstrom-Kurven zeigen, wie die Lichtausbeute mit dem Strom zunimmt, oft in einer sublinearen Weise bei höheren Strömen aufgrund von Erwärmungseffekten. Lichtstärke-Umgebungstemperatur-Kurven zeigen die Reduzierung der Lichtausbeute bei steigender Temperatur, was für Hochtemperaturumgebungen kritisch ist. Spektrale Verteilungsdiagramme würdie Konzentration des emittierten Lichts um die Spitzen- und dominante Wellenlänge herum veranschaulichen.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

Die physikalische Konstruktion der Anzeige bestimmt ihre Montagekompatibilität und Gesamtrobustheit.

5.1 Gehäuseabmessungen und Toleranzen

Die Gehäuseabmessungen des Bauteils sind in einer detaillierten Zeichnung angegeben (referenziert, aber nicht im Text gezeigt). Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben. Die allgemeine Toleranz für diese Abmessungen beträgt ±0,25 mm (entspricht ±0,01 Zoll), sofern nicht eine spezifische Merkmalanmerkung etwas anderes angibt. Entwickler müssen auf diese Zeichnung für genaue Lochmuster, Gesamthöhe und Anschlussabstände zurückgreifen, um präzise PCB-Footprints zu erstellen.

5.2 Pinbelegung und Polarität

Das LTP-7357JD hat eine 12-polige Konfiguration. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1: Kathode Spalte 1, Pin 2: Anode Reihe 3, Pin 3: Kathode Spalte 2, Pin 4: Anode Reihe 5, Pin 5: Anode Reihe 6, Pin 6: Anode Reihe 7, Pin 7: Kathode Spalte 4, Pin 8: Kathode Spalte 5, Pin 9: Anode Reihe 4, Pin 10: Kathode Spalte 3, Pin 11: Anode Reihe 2, Pin 12: Anode Reihe 1. Diese Anordnung erleichtert das X-Y (Reihe-Spalte) Multiplex-Schema. Die korrekte Identifizierung von Anoden- und Kathoden-Pins ist entscheidend, um eine Sperrvorspannung zu verhindern und einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen.

5.3 Internes Schaltbild

Das interne Schaltbild (referenziert) zeigt die Matrixorganisation der 35 LEDs (5 Spalten x 7 Reihen). Die Anode jeder LED ist mit einer Reihenleitung verbunden und ihre Kathode mit einer Spaltenleitung. Um einen bestimmten Punkt zu beleuchten, muss die entsprechende Reihenleitung auf High (Anode positiv) gesetzt werden, während die Spaltenleitung auf Low (Kathode geerdet) gesetzt wird, mit entsprechender Strombegrenzung. Diese Common-Cathode-pro-Spalte-Architektur ist Standard für Multiplex-Anzeigen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung während der Montage ist entscheidend, um die Integrität und Leistung des Bauteils zu erhalten.

6.1 Lötprozessparameter

Der absolute Maximalwert gibt die Löttemperaturgrenze an: maximal 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene. Diese Richtlinie ist für Wellenlöten oder Reflow-Lötprozesse vorgesehen. Für Reflow-Löten muss das gesamte Temperaturprofil (Vorwärmen, Einweichen, Reflow-Spitze, Abkühlung) kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass das Gehäuse und die internen Bonddrähte keinem thermischen Schock oder einer übermäßigen Zeit oberhalb der Liquidustemperatur ausgesetzt sind.

6.2 Handhabungs- und Lagerungsvorsichtsmaßnahmen

Obwohl nicht explizit detailliert, sollten beim Umgang mit dem LED-Display Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden, da die Halbleiterübergänge empfindlich sein können. Die Lagerung sollte innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs von -35°C bis +85°C in einer Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit erfolgen, um Feuchtigkeitsaufnahme und potenzielles "Popcorning" während des Lötens zu verhindern.

7. Anwendungsvorschläge

Das LTP-7357JD eignet sich für eine Vielzahl von eingebetteten Anzeigeanwendungen.

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Häufige Anwendungen umfassen Statusanzeigen auf Industrieanlagen (z.B. Temperaturanzeigen, Fehlercodes), Zeichenanzeigen auf medizinischen Geräten, einfache Nachrichten auf Haushaltsgeräten und als Teil größerer segmentierter Anzeigen im Einzelhandel oder in Informationskiosken. Seine Kompatibilität mit Standard-Zeichensätzen macht es ideal für die Anzeige von Textnachrichten von einem Mikrocontroller.

7.2 Designüberlegungen und Schaltungsimplementierung

Entwickler müssen eine Multiplex-Treiberschaltung implementieren. Dies beinhaltet typischerweise einen Mikrocontroller mit ausreichend I/O-Pins oder dedizierte LED-Treiber-ICs, die Senken-/Senken-Strom für die Spalten und Quellen-Strom für die Reihen liefern können. Strombegrenzungswiderstände sind für jede Spalten- oder Reihenleitung (abhängig von der Treibertopologie) obligatorisch, um den Durchlassstrom pro LED-Segment einzustellen. Das in der Testbedingung erwähnte Tastverhältnis von 1/16 deutet auf ein 4-Bit-Binärmultiplex (2^4=16 Zustände) hin, was ein gängiger Ansatz für eine 5x7-Matrix ist, oft mit dem Scannen von 4 Reihen gleichzeitig oder einer Kombination aus Reihen- und Spaltenscannen. Die Aktualisierungsrate muss hoch genug sein (typischerweise >60 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden. Die Wärmeableitung sollte berücksichtigt werden, wenn in der Nähe der Maximalwerte gearbeitet wird, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das LTP-7357JD bietet spezifische Vorteile innerhalb seiner Produktkategorie.

8.1 Hauptunterscheidungsmerkmale

Das primäre Unterscheidungsmerkmal ist die Verwendung von AlInGaP-LED-Technologie. Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu helleren Anzeigen bei gleichem Strom oder ähnlicher Helligkeit bei geringerer Leistung führt. Die Kombination aus grauer Front/weißen Punkten bietet ein professionelles Erscheinungsbild und hohen Kontrast. Der große Betrachtungswinkel ist vorteilhaft für Anwendungen, bei denen der Benutzer nicht direkt vor der Anzeige sitzt. Die Kategorisierung nach Lichtstärke bietet ein Maß an Qualitätskontrolle und Auswahlflexibilität, die bei einfachen Anzeigen nicht immer vorhanden ist.

9. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

Hier sind Antworten auf häufige Designfragen, die sich aus dem Datenblatt ergeben.

F: Was ist der Zweck des Tastverhältnisses von 1/16 in der Lichtstärke-Testbedingung?

A: Es simuliert ein Multiplex-Ansteuerungsschema, bei dem jede LED nur für 1/16 der gesamten Scanzeit mit Strom versorgt wird. Die spezifizierte Lichtstärke ist der unter dieser Bedingung vom Auge wahrgenommene Durchschnittswert. Sie müssen Multiplexing oder ein ähnliches Tastverhältnis verwenden, um diese Helligkeit zu erreichen, ohne die durchschnittlichen Stromwerte zu überschreiten.

F: Kann ich die LEDs mit einem kontinuierlichen Gleichstrom anstelle von Multiplexing betreiben?

A: Technisch gesehen ja, aber Sie müssen sicherstellen, dass der kontinuierliche Durchlassstrom pro Punkt den Durchschnittswert von 13 mA bei 25°C nicht überschreitet (und muss für höhere Temperaturen heruntergerechnet werden). Dies würde 35 unabhängige strombegrenzte Kanäle erfordern, was ineffizient ist. Multiplexing ist der vorgesehene und effizienteste Anwendungsfall.

F: Die Durchlassspannung beträgt 2,1-2,6V. Welche Versorgungsspannung benötige ich?

A: Die Versorgungsspannung muss höher sein als die maximale Durchlassspannung plus der Spannungsabfall über Ihrem Strombegrenzungswiderstand und der Treiberschaltung. Eine übliche Versorgungsspannung für solche Anzeigen ist 5V, was ausreichend Spielraum bietet.

F: Was bedeutet "Lichtstärke-Verhältnis von 1,8:1"?

A: Es bedeutet, dass der hellste Punkt in der Matrix unter identischen Ansteuerbedingungen nicht mehr als 1,8-mal heller ist als der dunkelste Punkt. Dies gewährleistet eine angemessene Gleichmäßigkeit über das angezeigte Zeichen.

10. Fallstudie zur praktischen Implementierung

Betrachten Sie den Entwurf einer einfachen Einzelzeichenanzeige für einen Mikrocontroller-basierten Thermostat. Das Ziel ist es, die Solltemperatur von 0 bis 9 anzuzeigen.

Entwurfsschritte:1. Der Mikrocontroller (z.B. ein ATmega328P) ist mit Schriftdaten für die Ziffern 0-9 im 5x7 Bitmap-Format programmiert. 2. Fünf I/O-Pins sind als Spaltentreiber konfiguriert (mit Kathoden verbunden, können Strom senken). Sieben I/O-Pins sind als Reihentreiber konfiguriert (mit Anoden verbunden, können Strom liefern). 3. Strombegrenzungswiderstände werden in die Spaltenleitungen eingefügt. Der Widerstandswert wird basierend auf der Versorgungsspannung (z.B. 5V), der LED-Durchlassspannung (~2,5V) und dem gewünschten Spitzenstrom (z.B. 32mA für volle Helligkeit) berechnet: R = (5V - 2,5V) / 0,032A ≈ 78 Ohm. Ein Standardwiderstand von 75 oder 82 Ohm kann verwendet werden. 4. Die Firmware implementiert eine Scan-Routine. Sie setzt eine Reihenleitung auf High (aktiviert die Anoden für diese Reihe), legt dann das Muster für diese Reihe auf die fünf Spaltenleitungen (Low, um einen Punkt einzuschalten, hochohmig oder High, um ihn auszuschalten). Sie wartet eine kurze Zeit (z.B. 1-2 ms) und geht dann zur nächsten Reihe über. Das Scannen aller 7 Reihen innerhalb von ~14 ms erreicht eine Aktualisierungsrate >70 Hz und eliminiert Flackern. 5. Die Anzeige zeigt eine stabile, helle Ziffer an, die die Temperatur angibt.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Das LTP-7357JD arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung, die die Einschaltspannung der Diode überschreitet (für dieses AlInGaP-Material etwa 2,1-2,6V), über eine einzelne LED angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Materialzusammensetzung (AlInGaP) bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, in diesem Fall rot (~640-656 nm). Die 5x7-Matrixorganisation ist ein Adressierungsschema, das die Anzahl der benötigten Steuerpins von 35 (eine pro LED) auf 12 (7 Reihen + 5 Spalten) durch Multiplexing reduziert. Durch das schnelle Durchschalten der Reihen und das Präsentieren der entsprechenden Spaltendaten für jede Reihe integriert die Trägheit des menschlichen Auges das Muster zu einem stabilen, scheinbar statischen Bild.

12. Technologietrends und Kontext

Das LTP-7357JD repräsentiert eine ausgereifte Technologie auf AlInGaP-Basis, die einen bedeutenden Fortschritt gegenüber früheren roten LED-Materialien darstellte. Aktuelle Trends in der Display-Technologie haben sich weitgehend zu höherdichten Punktmatrix-Displays, vollgrafischen OLED- oder LCD-Modulen und oberflächenmontierbaren (SMD) LEDs für direkt gelötete Matrizen verlagert. Dennoch bleiben Durchsteckmontage-Bauteile wie dieses relevant für Prototyping, Bildungszwecke, Reparaturmärkte und Anwendungen, bei denen extreme Zuverlässigkeit und Einfachheit gegenüber Pixeldichte oder Farbfähigkeit geschätzt werden. Die zugrunde liegende LED-Technologie entwickelt sich weiter, mit laufender Forschung an Materialien wie GaN-on-Si zur Kostenreduzierung und Effizienzsteigerung über das gesamte Spektrum, aber die grundlegenden Multiplex-Prinzipien für Matrixanzeigen bleiben konsistent.