LTP-1557AKY LED-Punktmatrix-Display Datenblatt - 1,2 Zoll (30,42 mm) Höhe - AlInGaP Bernstein-Gelb - 5x7 Array - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTP-1557AKY ist ein einstelliges alphanumerisches Anzeigemodul, das für Anwendungen konzipiert ist, die eine klare, gut lesbare Zeichenausgabe erfordern. Seine Kernfunktion ist die visuelle Darstellung von Informationen durch ein Raster aus einzeln ansteuerbaren Leuchtdioden (LEDs).

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Dieses Bauteil bietet mehrere entscheidende Vorteile, die es für eine Reihe industrieller und kommerzieller Anwendungen geeignet machen. Zu den Hauptmerkmalen zählen eine Zeichenhöhe von 1,2 Zoll (30,42 mm), die eine ausgezeichnete Sichtbarkeit aus der Ferne gewährleistet. Der Einsatz von AlInGaP-Halbleitertechnologie für die bernsteingelben LED-Chips führt zu einer guten Lichtausbeute und einer markanten, leicht erkennbaren Farbe. Die Anzeige arbeitet mit geringem Leistungsbedarf, was die Energieeffizienz in der Endanwendung erhöht. Aufgrund ihrer einlagigen Bauweise bietet sie einen großen Betrachtungswinkel und stellt so sicher, dass die angezeigten Informationen aus verschiedenen Positionen lesbar sind. Das Halbleiterdesign der LEDs garantiert hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer ohne bewegliche Teile. Das Bauteil ist mit Standard-Zeichencodes wie USASCII und EBCDIC kompatibel, was die Integration in digitale Systeme vereinfacht. Darüber hinaus sind die Module für den horizontalen Stapelbau ausgelegt, wodurch die Erstellung von Mehrfachzeichenanzeigen ermöglicht wird. Die Anzeige ist außerdem nach Lichtstärke kategorisiert, was eine gleichmäßige Helligkeit über alle Produktionschargen hinweg sicherstellt. Die Zielmärkte für diese Komponente umfassen Industrie-Bedienfelder, Messgeräte, Kassenterminals, medizinische Geräte und alle eingebetteten Systeme, die eine robuste, zuverlässige Zeichenanzeige benötigen.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Die Leistung des LTP-1557AKY wird durch eine Reihe elektrischer, optischer und umweltbezogener Parameter definiert, die für einen korrekten Schaltungsentwurf und die Anwendung entscheidend sind.

2.1 Lichttechnische und optische Kenngrößen

The optical performance is central to its function. The typical average luminous intensity (Iv) per dot is 3800 µcd (microcandelas) under a test condition of a peak current (Ip) of 80mA with a 1/16 duty cycle. The minimum specified value is 2100 µcd. The luminous intensity matching ratio between dots is specified at a maximum of 2:1, ensuring uniform brightness across the display. The color is defined by its wavelength. The peak emission wavelength (λp) is typically 595 nanometers (nm), placing it in the amber-yellow region of the visible spectrum. The dominant wavelength (λd) is typically 592 nm. The spectral line half-width (Δλ) is typically 15 nm, indicating the spectral purity or bandwidth of the emitted light. It is important to note that the luminous intensity is measured using a sensor and filter combination that approximates the photopic (CIE) eye-response curve, ensuring the values correlate with human visual perception.

.2 Electrical Parameters

Die elektrischen Kenngrößen definieren die Betriebsbedingungen und Grenzwerte. Die Durchlassspannung (Vf) für einen einzelnen LED-Punkt (bei einem Eingangsstrom von 20mA) hat einen typischen Wert von 2,6V, mit einem Maximum von 2,6V und einem Minimum von 2,05V. Der Sperrstrom (Ir) für jeden Punkt, wenn eine Sperrspannung (Vr) von 5V angelegt wird, hat einen Maximalwert von 100 µA. Diese Parameter sind für die Auslegung der entsprechenden strombegrenzenden Schaltung und die Gewährleistung der Signalintegrität wesentlich.

2.3 Absolute Maximalwerte und thermische Aspekte

Diese Grenzwerte spezifizieren die Limits, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Die durchschnittliche Verlustleistung pro Punkt darf 25 mW nicht überschreiten. Der Spitzen-Durchlassstrom pro Punkt ist mit 60 mA spezifiziert, jedoch nur unter spezifischen Pulsbedingungen: einem Tastverhältnis von 1/10 mit einer Pulsbreite von 0,1 ms. Der durchschnittliche Durchlassstrom pro Punkt unterliegt einem Derating-Faktor; er beträgt 13 mA bei 25°C und verringert sich linear um 0,17 mA pro Grad Celsius Anstieg der Umgebungstemperatur. Die maximal zulässige Sperrspannung für jeden Punkt beträgt 5V. Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +85°C und einen ähnlichen Lagertemperaturbereich ausgelegt. Für die Montage beträgt die maximale Löttemperatur 260°C, diese sollte jedoch maximal 3 Sekunden lang an einem Punkt 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Bauteils angewendet werden, um thermische Schäden zu vermeiden.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt weist darauf hin, dass die Bauteile nach Lichtstärke kategorisiert sind. Dies ist eine gängige Binning-Praxis in der LED-Fertigung, um Komponenten basierend auf gemessener Leistung zu gruppieren. Obwohl die spezifischen Bin-Codes in diesem Auszug nicht detailliert sind, umfasst die Praxis typischerweise das Testen der Lichtleistung jeder Einheit bei einem Standardstrom und das Sortieren in Bins mit definierten Minimal- und Maximalintensitätsbereichen (z.B. Bin A: 3000-3500 µcd, Bin B: 3500-4000 µcd). Dies ermöglicht es Entwicklern, Teile auszuwählen, die eine gleichmäßige Helligkeit über eine Mehrfachanzeige hinweg sicherstellen. Die enge Spezifikation für das Lichtstärke-Verhältnis (max. 2:1) unterstützt dieses Ziel der visuellen Gleichmäßigkeit weiter.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische/optische Kennlinien, obwohl sie im bereitgestellten Text nicht dargestellt sind. Basierend auf dem Standardverhalten von LEDs würde man Kurven erwarten, die den Zusammenhang zwischen Durchlassstrom (If) und Durchlassspannung (Vf) zeigen, der exponentiell ist. Eine weitere entscheidende Kurve würde die Lichtstärke (Iv) als Funktion des Durchlassstroms (If) zeigen, typischerweise mit einem nahezu linearen Zusammenhang innerhalb des Betriebsbereichs. Eine dritte wichtige Kurve würde die Änderung der Lichtstärke mit der Umgebungstemperatur (Ta) darstellen und einen Rückgang der Ausgangsleistung bei steigender Temperatur zeigen. Diese Kurven sind entscheidend, um das Verhalten des Bauteils unter nicht standardmäßigen Bedingungen zu verstehen und die Treiberschaltung für Effizienz und Langlebigkeit zu optimieren.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das LTP-1557AKY ist in einem Standard-LED-Anzeigegehäuse erhältlich. Der bereitgestellte Inhalt erwähnt ein Gehäuseabmessungsdiagramm (nicht gezeigt), in dem alle Abmessungen in Millimetern angegeben sind und Standardtoleranzen von ±0,25 mm gelten, sofern nicht anders angegeben. Die physikalische Beschreibung besagt, dass das Bauteil eine graue Front und eine weiße Punktfarbe hat, was sich auf die Farbe des Kunststoffgehäuses bzw. der diffusen Linse über jeder LED bezieht und den Kontrast erhöht.

5.1 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil hat eine 14-polige Konfiguration. Die Pinbelegung ist klar definiert: Pins sind als Anoden für spezifische Zeilen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) und als Kathoden für spezifische Spalten (1, 2, 3, 4, 5) zugeordnet. Es handelt sich um eine Common-Anode-Konfiguration für die Zeilen, was bedeutet, dass zum Einschalten eines bestimmten Punktes die entsprechende Spaltenkathode auf Low-Pegel (Senkenstrom) und die entsprechende Zeilenanode auf High-Pegel (Quellenstrom) gelegt werden muss. Ein internes Schaltbild (referenziert, aber nicht gezeigt) würde typischerweise diese 5x7-Matrixanordnung veranschaulichen und zeigen, wie jede LED am Schnittpunkt einer Zeilen- (Anode) und einer Spalten- (Kathode) Leitung angeschlossen ist. Diese Matrixstruktur reduziert die Anzahl der benötigten Treiberpins erheblich von 35 (für einzeln adressierte Punkte) auf 12 (5 Spalten + 7 Zeilen).

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die wichtigste bereitgestellte Montagerichtlinie betrifft die Löttemperatur. Der absolute Maximalwert spezifiziert, dass die Löttemperatur 260°C nicht überschreiten sollte und diese Temperatur maximal 3 Sekunden lang angewendet werden sollte. Der Messpunkt für diese Temperatur ist kritisch: er liegt 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Bauteils. Diese Richtlinie soll verhindern, dass übermäßige Wärme zu den LED-Chips und den internen Bonddrähten übertragen wird, was zu Degradation oder Ausfall führen könnte. Für die moderne Montage deutet dies darauf hin, dass das Bauteil für Reflow-Lötprozesse geeignet ist, vorausgesetzt, das Temperaturprofil wird sorgfältig kontrolliert, um innerhalb dieser Grenzen zu bleiben. Während der Handhabung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden. Der Lagertemperaturbereich (-35°C bis +85°C) sollte ebenfalls eingehalten werden, wenn die Bauteile nicht in Gebrauch sind.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Das LTP-1557AKY ist ideal für Anwendungen, die die Anzeige alphanumerischer Zeichen, Symbole oder einfacher Grafiken erfordern. Typische Einsatzgebiete sind: Statusanzeigen an Industriemaschinen (Anzeige von Fehlercodes, Maschinenzustand oder einfachen Zählern), Anzeigen an Test- und Messgeräten, Anzeigetafeln in Kassensystemen, Informationsanzeigen in medizinischen Geräten und als Teil eingebetteter Systeme in Haushaltsgeräten oder Unterhaltungselektronik. Seine Stapelbarkeit ermöglicht den Einsatz für mehrstellige Anzeigen wie Uhren, Zähler oder einfache Nachrichtentafeln.

7.2 Designüberlegungen und Schaltungsschnittstelle

Der Entwurf mit dieser Anzeige erfordert einen Mikrocontroller oder einen dedizierten Treiber-IC, der Multiplexing beherrscht. Da es sich um eine Matrixanzeige handelt, wird typischerweise nur eine Zeile gleichzeitig in einem sequentiellen Scan aktiviert. Die Trägheit des Auges erzeugt die Illusion eines stabilen Bildes. Die Treiberschaltung muss in der Lage sein, ausreichend Strom für die aktive Zeilenanode zu liefern und den erforderlichen Strom für die aktiven Spaltenkathoden zu senken. Strombegrenzungswiderstände sind für jede Spaltenkathodenleitung (oder jede LED, abhängig von der Treiberarchitektur) zwingend erforderlich, um den Betriebsstrom einzustellen, typischerweise etwa 20 mA pro Punkt für Dauerbetrieb, aber anpassbar basierend auf der gewünschten Helligkeit und dem Multiplex-Tastverhältnis. Die Spitzenstromwerte müssen bei der Auslegung des Multiplex-Schemas beachtet werden. Zum Beispiel kann bei einem Tastverhältnis von 1/7 (Aktivierung einer von sieben Zeilen gleichzeitig) der Momentanstrom pro Punkt höher sein, um die gleiche durchschnittliche Helligkeit zu erreichen, darf jedoch unter Pulsbedingungen den Spitzenstromwert von 60 mA nicht überschreiten. Die Wärmeableitung sollte berücksichtigt werden, wenn in der Nähe der Maximalwerte oder bei hohen Umgebungstemperaturen gearbeitet wird.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu anderen Anzeigetechnologien wie LCDs oder Vakuum-Fluoreszenz-Displays (VFDs) bietet diese LED-Punktmatrix deutliche Vorteile: überlegene Helligkeit und Sichtbarkeit sowohl bei schwachem Licht als auch bei hohem Umgebungslicht, einen größeren Betriebstemperaturbereich, schnellere Ansprechzeit und höhere Zuverlässigkeit aufgrund ihrer Halbleiterbauweise. Innerhalb der Kategorie LED-Punktmatrix bietet der Einsatz von AlInGaP-Technologie für Bernstein-Gelb eine bessere Effizienz und Farbstabilität im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP. Die spezifische Höhe von 1,2 Zoll, das 5x7-Array und die Bernsteinfarbe unterscheiden es von kleineren oder größeren Displays oder solchen mit anderen Farben (z.B. rot, grün) oder Array-Konfigurationen (z.B. 5x8, 8x8).

9. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Was ist der Zweck des im Lichtstärke-Test erwähnten Tastverhältnisses von 1/16?

A: Das Tastverhältnis von 1/16 (ein kurzer Puls) wird während des Tests verwendet, um eine Erwärmung des LED-Übergangs zu verhindern, die die Ausgangsleistung verringern würde. Es ermöglicht die Messung der intrinsischen Helligkeit bei einem bestimmten Strom ohne thermische Effekte. Im tatsächlichen Multiplex-Betrieb wird ein ähnlicher gepulster Antrieb verwendet.

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

A: Technisch gesehen ja, indem jeder gewünschte Punkt kontinuierlich eingeschaltet wird. Dies würde jedoch 35 einzelne Treiberkanäle erfordern und deutlich mehr Leistung verbrauchen. Multiplexing ist die Standard- und effiziente Methode.

F: Die Pinliste zeigt zwei Pins für "Anode Zeile 4" (Pins 5 und 12) und zwei für "Kathode Spalte 3" (Pins 4 und 11). Ist das ein Fehler?

A: Dies ist wahrscheinlich kein Fehler, sondern ein Designmerkmal. Mehrere Pins für den gleichen elektrischen Knoten (Zeile oder Spalte) sind bei Matrixanzeigen üblich. Sie dienen dazu, die Stromdichte durch einen einzelnen Pin/Stecker zu verringern, die Zuverlässigkeit zu verbessern und mechanische Symmetrie im Gehäuse zu bieten. Intern sind diese Pins miteinander verbunden.

F: Wie berechne ich den passenden Wert für den strombegrenzenden Widerstand?

A: Sie benötigen die Versorgungsspannung (Vcc), den gewünschten Durchlassstrom pro Punkt (If, z.B. 20 mA) und die typische Durchlassspannung der LED (Vf, z.B. 2,6 V). Die Formel lautet R = (Vcc - Vf) / If. Denken Sie daran, dass in einer Multiplex-Schaltung Vcc die an die aktive Zeilenanode angelegte Spannung ist und der Widerstand auf der Spaltenkathodenseite platziert wird.

10. Praktischer Entwurf und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen 4-stelligen Zählers mit vier LTP-1557AKY-Anzeigen. Die Anzeigen würden horizontal gestapelt. Ein Mikrocontroller würde programmiert, um das Multiplexing zu steuern. Er hätte 7 Ausgangspins, die parallel mit den Zeilenanoden aller Anzeigen verbunden sind. Er hätte 4 Sätze von 5 Spaltenkathodenpins (insgesamt 20 Pins), diese können jedoch durch externe Schieberegister oder Port-Expander verwaltet werden, um Mikrocontroller-I/Os zu sparen. Die Firmware würde sequentiell jede der 7 Zeilen aktivieren. Für jede Zeile würde sie das Muster für diese Zeile für alle vier Ziffern an die Spaltentreiber ausgeben. Dies geschieht so schnell (z.B. Scannen aller 7 Zeilen 100 Mal pro Sekunde), dass das menschliche Auge eine stabile vierstellige Zahl wahrnimmt. Der Strom für jede Spalte würde durch Widerstände eingestellt, um die gewünschte Helligkeit unter Berücksichtigung des Tastverhältnisses von 1/7 pro Punkt zu erreichen. Das Design muss sicherstellen, dass der Spitzenstrom pro Punkt während seines aktiven Pulses den Nennwert von 60 mA nicht überschreitet.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Das LTP-1557AKY arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang, speziell unter Verwendung von AlInGaP-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Schichten bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, in diesem Fall Bernstein-Gelb. Die 5x7-Matrixanordnung ist eine effiziente elektrische Konfiguration. Jede LED ist zwischen einer von sieben Zeilenleitungen (Anoden) und einer von fünf Spaltenleitungen (Kathoden) geschaltet. Durch selektives Anlegen einer positiven Spannung an eine bestimmte Zeile und Erdung einer bestimmten Spalte leuchtet nur die LED an diesem Schnittpunkt. Ein Controller durchläuft diesen Prozess für alle gewünschten Punkte schnell sequentiell, um Zeichen zu bilden.

12. Technologietrends und Kontext

Während diskrete LED-Punktmatrixanzeigen wie das LTP-1557AKY für spezifische, oft industrielle Anwendungen, die hohe Helligkeit und Robustheit erfordern, relevant bleiben, hat sich die allgemeine Displaytechnologie weiterentwickelt. Oberflächenmontierbare (SMD) LED-Arrays und integrierte LED-Anzeigemodule mit eingebauten Controllern (I2C, SPI) sind heute üblich und bieten einfachere Integration und höhere Auflösung in kleineren Gehäusen. Darüber hinaus schreiten organische LED (OLED) und Micro-LED-Technologien für hochauflösende, flexible Displays voran. Für einfache, zuverlässige, kostengünstige Zeichenanzeigen in rauen Umgebungen bleiben jedoch traditionelle Durchsteck-LED-Punktmatrizen wie diese weiterhin eine praktikable und zuverlässige Lösung. Die hier verwendete AlInGaP-Technologie stellt einen Fortschritt gegenüber älteren LED-Materialien dar und bietet bessere Effizienz und Farbleistung.