LTP-1557AKR LED-Anzeige Datenblatt - 1,2 Zoll (30,42 mm) Matrix-Höhe - AlInGaP Super Rot - 5x7 Punktmatrix - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTP-1557AKR ist ein einstelliges alphanumerisches Anzeigemodul für Anwendungen, die eine klare und zuverlässige Zeichenausgabe erfordern. Sein Kernstück ist eine 5x7-Matrix (5 Spalten mal 7 Zeilen) aus Leuchtdioden (LEDs), die die Standardauflösung für die Darstellung von ASCII- und EBCDIC-Zeichen bietet. Die physikalische Anzeigefläche hat eine Matrixhöhe von 1,2 Zoll (30,42 mm) und bietet gute Lesbarkeit. Das Gehäuse ist in Grau mit weißen Punkten ausgeführt, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert.

Die zugrundeliegende Technologie für die Lichtemission sind AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Super-Rot-LED-Chips. Diese Chips werden auf einem nicht transparenten Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gefertigt. Die AlInGaP-Technologie ist für ihre hohe Effizienz und ausgezeichnete Farbreinheit im Rot-Orange-Gelb-Spektrum bekannt, was diese Anzeige für Anwendungen geeignet macht, in denen ein lebhaftes Rot gewünscht ist.

Ein wesentliches Betriebsmerkmal ist die X-Y-Auswahlarchitektur. Anstatt jede der 35 Punkte einzeln anzusteuern, verwendet die Anzeige eine Matrixkonfiguration, bei der die Anoden zeilenweise und die Kathoden spaltenweise verbunden sind (oder umgekehrt). Dies reduziert die Anzahl der benötigten Treiberanschlüsse erheblich von 35 auf 12 (5 Zeilen + 7 Spalten) und vereinfacht die Schnittstellenschaltung und die Controller-Anforderungen. Das Bauteil ist zudem für den horizontalen Stapelbetrieb ausgelegt, wodurch durch das Nebeneinanderstellen mehrerer Einheiten Mehrfachzeichenanzeigen erstellt werden können.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Anzeige bietet Systementwicklern mehrere deutliche Vorteile. Ihrgeringer Leistungsbedarfmacht sie für batteriebetriebene oder energiebewusste Geräte geeignet. Diehohe Zuverlässigkeit der Festkörper-LEDsohne bewegliche Teile und mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Vibrationen gewährleistet eine lange Betriebsdauer. Dergroße Betrachtungswinkelund dasebeneDesign sorgen für eine gleichmäßige Sichtbarkeit aus verschiedenen Perspektiven. Darüber hinaus ist das Bauteilnach Lichtstärke kategorisiert, was bedeutet, dass Einheiten nach spezifischen Helligkeitsbereichen sortiert und verkauft werden. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Helligkeit in Mehrfachanzeigen oder wenn eine genaue Helligkeitsabstimmung kritisch ist.

Die primären Zielmärkte für diese Anzeige sind Industriemessgeräte, Prüf- und Messtechnik, Kassenterminals, Legacy-Computerschnittstellen und alle eingebetteten Systeme, die eine einfache, robuste und helle Zeichenanzeige benötigen. Die Kompatibilität mit Standard-Zeichencodes ermöglicht eine einfache Integration mit Mikrocontrollern und digitalen Systemen.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist unter spezifischen Testbedingungen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Der Schlüsselparameter ist diedurchschnittliche Lichtstärke (I_V)), die einen typischen Wert von 3800 µcd (Mikrocandela) und ein Minimum von 2100 µcd aufweist, wenn sie mit einem Spitzenstrom (I_p) von 80 mA und einem Tastverhältnis von 1/16 betrieben wird. Diese Messung nähert sich der CIE-Photopischen Augenempfindlichkeitskurve an und stellt sicher, dass der Wert mit der wahrgenommenen Helligkeit korreliert.

Die Farbcharakteristik wird durch die Wellenlänge definiert. DieSpitzen-Emissionswellenlänge (λ_p)) beträgt typischerweise 639 nm und liegt damit im hellroten Bereich des Spektrums. Diedominante Wellenlänge (λ_d)) beträgt typischerweise 631 nm. Die Differenz zwischen Spitzen- und dominanter Wellenlänge ist für LEDs normal und hängt mit der Form des Emissionsspektrums zusammen. Diespektrale Halbwertsbreite (Δλ)beträgt typischerweise 20 nm und gibt die spektrale Reinheit oder den Bereich der um den Peak emittierten Wellenlängen an.

Eine kritische Spezifikation für ein einheitliches Erscheinungsbild ist dasLichtstärke-Anpassungsverhältnis (I_V-m)), das maximal 2:1 beträgt. Das bedeutet, der hellste Punkt in der Matrix ist unter gleichen Betriebsbedingungen nicht mehr als doppelt so hell wie der dunkelste Punkt, was für die Lesbarkeit von Zeichen akzeptabel ist.

2.2 Elektrische Eigenschaften

Die Durchlassspannung (V_F) für einen einzelnen LED-Punkt, gemessen bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA, liegt zwischen einem Minimum von 2,0 V und einem Maximum von 2,6 V, wobei ein typischer Wert innerhalb dieses Bereichs angenommen wird. Dies ist der Spannungsabfall über der leuchtenden LED. Der Sperrstrom (I_R) ist mit maximal 100 µA spezifiziert, wenn eine Sperrspannung (V_R) von 5 V angelegt wird, was die Leckage-Eigenschaften des Bauteils im ausgeschalteten Zustand angibt.

2.3 Absolute Maximalwerte und thermische Betrachtungen

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Diedurchschnittliche Verlustleistung pro Punktdarf 33 mW nicht überschreiten. DerSpitzen-Durchlassstrom pro Punktist mit 90 mA bewertet, jedoch nur unter spezifischen Pulsbedingungen: einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms. Derdurchschnittliche Durchlassstrom pro Punkthat einen Basiswert von 13 mA bei 25°C und reduziert sich linear mit einer Rate von 0,17 mA/°C, wenn die Temperatur über 25°C steigt. Diese Reduzierung ist entscheidend für das thermische Management und die langfristige Zuverlässigkeit.

Die maximaleSperrspannung pro Punktbeträgt 5 V. Das Bauteil ist für einenBetriebstemperaturbereichvon -35°C bis +85°C und einen ähnlichenLagertemperaturbereichausgelegt. Für die Montage darf die Löttemperatur 260°C für maximal 3 Sekunden nicht überschreiten, gemessen an einem Punkt 1,6 mm unterhalb der Auflageebene des Bauteils.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteilnach Lichtstärke kategorisiertist. Dies ist ein Binning-Prozess, bei dem gefertigte Einheiten getestet und basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung unter Standardbedingungen in Gruppen sortiert werden. Dies ermöglicht es Kunden, Teile mit garantierter Mindesthelligkeit auszuwählen oder eine gleichmäßige Helligkeit über alle Anzeigen in einem Produkt hinweg sicherzustellen, um zu verhindern, dass ein Zeichen in einer Mehrfachkonfiguration deutlich dunkler erscheint als ein anderes. Während das Datenblatt den gesamten Bereich angibt (2100-3800 µcd min/typ), fallen bestellte Teile typischerweise in einen engeren, spezifizierten Bin.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auftypische elektrische/optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Kurven im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, umfassen solche Kurven in LED-Datenblättern typischerweise:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I_F-V_F-Kurve): Zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Strom und Spannung, die für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung wesentlich ist.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_V-I_F-Kurve): Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt, üblicherweise in einem linearen Bereich, bevor die Effizienz bei sehr hohen Strömen abfällt.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (I_V-T_a-Kurve): Zeigt die Abnahme der Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur und unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements.
• Spektrale Verteilungskurve: Ein Diagramm, das die relative Intensität über der Wellenlänge aufträgt und visuell den Peak (λ_p) und die Halbwertsbreite (Δλ) definiert.

Diese Kurven sind entscheidend, um das Verhalten des Bauteils unter nicht standardmäßigen Bedingungen zu verstehen und die Ansteuerparameter für spezifische Anwendungsanforderungen zu optimieren.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil ist in einem Standard-LED-Anzeigegehäuse erhältlich. DieGehäuseabmessungenzeichnung liefert alle kritischen mechanischen Umrisse, obwohl die genauen Abmessungen im Text nicht aufgeführt sind. Die Toleranzen betragen im Allgemeinen ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Zeichnung würde Gesamtlänge, -breite und -höhe, Anschlussabstände und die Position des Anzeigefensters enthalten.

5.1 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die Anzeige hat eine 14-polige Schnittstelle. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1: Anode Zeile 5; Pin 2: Anode Zeile 7; Pin 3: Kathode Spalte 2; Pin 4: Kathode Spalte 3; Pin 5: Anode Zeile 4; Pin 6: Kathode Spalte 5; Pin 7: Anode Zeile 6; Pin 8: Anode Zeile 3; Pin 9: Anode Zeile 1; Pin 10: Kathode Spalte 4; Pin 11: Kathode Spalte 3 (Hinweis: Spalte 3 erscheint an zwei Pins, 4 und 11, was intern verbunden sein könnte oder ein Dokumentationsfehler ist, der überprüft werden muss); Pin 12: Anode Zeile 4 (Hinweis: Zeile 4 erscheint an Pin 5 und 12); Pin 13: Kathode Spalte 1; Pin 14: Anode Zeile 2.

Dasinterne Schaltbildwürde die 5x7-Matrix visuell darstellen und zeigen, wie die 5 Zeilen-Anoden und 7 Spalten-Kathoden die 35 einzelnen LED-Punkte verbinden. Dieses Diagramm ist wesentlich, um die Multiplex-Ansteuerungssequenz zu verstehen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die wesentliche Montagespezifikation ist das Lötprofil. Das Bauteil kann einemaximale Löttemperatur von 260°C für maximal 3 Sekundenaushalten. Diese Messung wird an einem Punkt 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses durchgeführt. Diese Richtlinie ist für Wellenlöt- oder Reflow-Prozesse entscheidend, um thermische Schäden an den LED-Chips oder internen Bondverbindungen zu verhindern. Während der Handhabung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden. Für die Lagerung sollte der spezifizierte Bereich von -35°C bis +85°C in einer trockenen Umgebung eingehalten werden.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für jede Anwendung, die eine einzelne, helle alphanumerische Anzeige erfordert. Beispiele sind: digitale Panel-Meter für Spannung, Strom oder Temperatur; Einstellanzeigen auf Industriecontrollern; Statusanzeigen auf Netzwerk- oder Telekommunikationsgeräten; Anzeigetafeln oder Timer; und Diagnoseanzeigen auf medizinischen oder Prüfgeräten.

7.2 Design-Überlegungen

• Ansteuerschaltung: Ein Mikrocontroller mit ausreichend I/O-Pins oder ein dedizierter LED-Anzeigetreiber-IC (wie ein MAX7219 oder ähnlich) ist erforderlich, um das Multiplexing durchzuführen. Der Treiber muss den notwendigen Spitzenstrom führen (bis zu 80 mA pro gepulstem Punkt, aber der Durchschnittsstrom ist aufgrund des Tastverhältnisses viel niedriger).
• Strombegrenzung: Externe strombegrenzende Widerstände sind für jede Anodenzeile oder Kathodenspalte (abhängig von der Ansteuerkonfiguration) zwingend erforderlich, um den Durchlassstrom einzustellen und die LEDs zu schützen.
• Multiplexing-Timing: Die Aktualisierungsrate und das Tastverhältnis müssen hoch genug sein, um sichtbares Flackern zu vermeiden. Ein Tastverhältnis von 1/16, wie in der Testbedingung verwendet, ist üblich. Der Spitzenstrom muss so eingestellt werden, dass der Durchschnittsstrom und die Verlustleistung pro Punkt innerhalb der Grenzwerte bleiben.
• Thermisches Management: Stellen Sie sicher, dass der Durchschnittsstrom angemessen reduziert wird, wenn die Betriebsumgebungstemperatur voraussichtlich deutlich über 25°C liegt. Ausreichende PCB-Kupferflächen oder Luftströmung können erforderlich sein.
• Optische Schnittstelle: Berücksichtigen Sie im Endproduktdesign den Bedarf an Filtern, Diffusoren oder Schutzfenstern.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Glühlampen oder Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigen (VFDs) bietet diese LED-Anzeige eine überlegene Stoß-/Vibrationsfestigkeit, niedrigere Betriebsspannung, schnellere Ansprechzeit und potenziell längere Lebensdauer. Im Vergleich zu modernen Grafik-OLEDs oder LCDs ist sie einfacher, robuster in rauen Umgebungen, bietet höhere Helligkeit und größeren Betrachtungswinkel und erfordert weniger komplexe Steuerelektronik, ist jedoch auf vordefinierte Zeichenformen beschränkt.

Innerhalb der LED-Anzeigefamilie unterscheidet die Verwendung vonAlInGaP Super Rot-Technologie sie von Standard-GaAsP- oder GaP-roten LEDs durch höhere Effizienz und bessere Farbsättigung. Die spezifische 1,2-Zoll-Höhe und das 5x7-Format machen sie zu einem Standardersatzteil für viele Legacy-Systeme.

9. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Kann ich diese Anzeige mit einem konstanten Gleichstrom für jeden Punkt ansteuern?

A: Technisch ja, aber es wären 35 unabhängige Treiber erforderlich, was unpraktisch ist. Das Matrix-Design ist für eine multiplexe (X-Y) Ansteuerung vorgesehen, um die Pinanzahl zu minimieren.

F: Warum ist der Spitzenstrom (90 mA) so viel höher als der Nenndurchschnittsstrom (13 mA)?

A: Da die Anzeige multiplex betrieben wird, ist jeder Punkt nur für einen Bruchteil der Zeit (Tastverhältnis) eingeschaltet. Der Spitzenstrom während seiner kurzen "Ein"-Zeit kann höher sein, um die gewünschte Helligkeit zu erreichen, solange derDurchschnittsstromüber die Zeit innerhalb des 13-mA-Limits bleibt, um Überhitzung zu verhindern.

F: Was bedeutet ein 2:1 Lichtstärke-Anpassungsverhältnis für meine Anwendung?

A: Es bedeutet, dass eine gewisse Variation der Punkt-Helligkeit normal ist. Für Zeichenanzeigen ist diese geringe Variation für das Auge normalerweise nicht wahrnehmbar und beeinträchtigt die Lesbarkeit nicht. Für Anwendungen, die perfekte Gleichmäßigkeit erfordern, kann die Auswahl von Teilen aus einem engeren Bin oder die Verwendung optischer Diffusoren notwendig sein.

F: Wie berechne ich den benötigten Wert des strombegrenzenden Widerstands?

A: Sie benötigen die Versorgungsspannung (V_CC), den gewünschten Durchlassstrom (I_F) und die LED-Durchlassspannung (V_F). Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V_CC - V_F) / I_F. Denken Sie daran, I_F ist hier derSpitzenstromwährend der aktiven Zeit des Punkts im Multiplexzyklus.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen Digitalthermometers. Ein Mikrocontroller liest einen Temperatursensor, führt eine Berechnung durch und muss einen 3-stelligen Wert anzeigen (z.B. " 23.5"). Drei LTP-1557AKR-Anzeigen könnten horizontal gestapelt werden. Der Mikrocontroller würde unter Verwendung eines Anzeigetreiber-ICs die drei Anzeigen multiplexen. Er würde den numerischen Wert in die entsprechenden 5x7-Schriftmuster für Ziffern, Dezimalpunkt und Grad-Symbol umwandeln. Der Treiber-IC würde sequentiell mit hoher Geschwindigkeit die korrekten Zeilen und Spalten für jede Anzeige aktivieren und so den Eindruck einer stabilen, kontinuierlich leuchtenden Anzeige erzeugen. Die AlInGaP-roten LEDs würden sicherstellen, dass die Anzeige auch in hell beleuchteten Umgebungen klar sichtbar ist.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Die Anzeige arbeitet nach dem Prinzip derLED-Matrix-Multiplex-Ansteuerung. Intern sind 35 diskrete LEDs in einem Gitter angeordnet. Alle LED-Anoden in einer bestimmten Zeile sind miteinander verbunden, und alle Kathoden in einer bestimmten Spalte sind miteinander verbunden. Um einen bestimmten Punkt am Schnittpunkt von Zeile X und Spalte Y zu beleuchten, wird eine positive Spannung an Zeile X angelegt, während Spalte Y mit Masse verbunden wird (für Common-Cathode-Konfiguration, was basierend auf der Pinbelegung der Fall zu sein scheint). Durch das schnelle Durchscannen jeder Zeile und Aktivieren der entsprechenden Spalten für das Muster dieser Zeile können alle Punkte in der gewünschten Zeichenform in einer Sequenz beleuchtet werden, die das menschliche Auge als ein stabiles Bild wahrnimmt. Diese Methode reduziert die Anzahl der Steuerleitungen von 35 auf 12.

12. Technologietrends und Kontext

Anzeigen wie die LTP-1557AKR repräsentieren eine ausgereifte, zuverlässige Technologie. Während hochauflösende Punktmatrix- und Grafik-OLED-/LCD-Anzeigen moderne Benutzeroberflächen dominieren, bleiben diskrete LED-Zeichenanzeigen in bestimmten Nischen relevant. Ihre Vorteile sind unerschütterlich: extreme Robustheit, großer Betriebstemperaturbereich, hohe Helligkeit, niedrige Kosten für einfache Aufgaben und einfache Schnittstelle. Der Trend innerhalb dieser Nische geht hin zu effizienteren LEDs (wie der hier verwendeten AlInGaP), oberflächenmontierbaren Gehäusen für die automatisierte Montage und der Integration mit einfacheren Controller-Schnittstellen (z.B. I2C oder SPI). Sie werden in Anwendungen, bei denen Umweltrobustheit und langfristige Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen die primären Anliegen sind und nicht grafische Flexibilität, voraussichtlich nicht ersetzt werden.