LTP-2058AKD LED-Anzeige Datenblatt - 2,3 Zoll (58,42 mm) Höhe - 5x8 Punktmatrix - Hyper Rot (650 nm) - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTP-2058AKD ist ein einstelliges alphanumerisches Anzeigemodul, das für Anwendungen konzipiert ist, die eine klare, gut lesbare Zeichenausgabe erfordern. Seine Kernfunktion besteht darin, ASCII- oder EBCDIC-codierte Zeichen visuell über ein Raster aus einzeln ansteuerbaren Leuchtdioden (LEDs) darzustellen.

Kernvorteile & Zielmarkt:Die primären Vorteile des Bauteils sind eine beträchtliche Zeichenhöhe von 2,3 Zoll (58,42 mm) für ausgezeichnete Sichtbarkeit, ein großer Betrachtungswinkel dank des einflächigen Designs und die inhärente Halbleiterzuverlässigkeit der LED-Technologie. Sein geringer Strombedarf und die Kompatibilität mit Standard-Zeichencodes machen es geeignet für Industrie-Bedienfelder, Messgeräte, Kassenterminals und andere eingebettete Systeme, in denen robuste, wartungsarme und leicht lesbare Anzeigen benötigt werden.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

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

2.1 Lichttechnische & optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktion der Anzeige. Das Bauteil nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterial für seine LED-Chips, die auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat gefertigt sind. Diese Technologie ist für hohe Effizienz im rot-orangen Spektrum bekannt.

• Lichtstärke (I_V):Die durchschnittliche Lichtstärke pro Punkt ist mit einem Minimum von 1650 µcd, typisch 3500 µcd, unter einer Testbedingung von I_p=32mA und einem Tastverhältnis von 1/16 spezifiziert. Dieser Parameter definiert die Helligkeit jedes einzelnen LED-Punktes.
• Wellenlängencharakteristika:
  • Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):650 nm (Nanometer). Dies ist die Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert.
  • Dominante Wellenlänge (λ_d):639 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und die Farbe als \"Hyper Rot\" definiert.
  • Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm. Dies gibt die Streuung der emittierten Lichtwellenlänge an, wobei ein kleinerer Wert eine reinere, gesättigtere Farbe repräsentiert.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis (I_V-m):Maximal 2:1. Dies ist ein kritischer Parameter für die Anzeigengleichmäßigkeit und spezifiziert, dass die Helligkeit des schwächsten Punktes in einer Anordnung unter gleichen Treiberbedingungen nicht weniger als die Hälfte der Helligkeit des hellsten Punktes beträgt.

2.2 Elektrische Parameter

Das Verständnis der elektrischen Grenzwerte und Arbeitspunkte ist für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf unerlässlich.

• Absolute Maximalwerte:Dies sind Belastungsgrenzen, die nicht überschritten werden dürfen, auch nicht kurzzeitig.
  • Durchschnittliche Verlustleistung pro Punkt:40 mW.
  • Spitzen-Durchlassstrom pro Punkt:90 mA.
  • Durchschnittlicher Durchlassstrom pro Punkt:15 mA bei 25°C, linear reduzierend um 0,2 mA/°C.
  • Sperrspannung pro Punkt:5 V. Das Überschreiten kann den LED-Übergang beschädigen.
• Elektrische/Optische Eigenschaften (bei T_A=25°C):Dies sind typische Betriebsparameter.
  • Durchlassspannung (V_F):Liegt je nach Strom zwischen 2,1V (min) und 2,8V (max). Typisch sind 2,6V bei 20mA und 2,8V bei 80mA.
  • Sperrstrom (I_R):Maximal 100 µA bei V_R=5V.

2.3 Thermische Eigenschaften

Das Wärmemanagement wird durch die Reduktionsspezifikationen und Temperaturbereiche impliziert.

• Betriebstemperaturbereich:-35°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C.
• Stromreduktion:Der Nenndurchlassstrom verringert sich linear um 0,2 mA für jedes Grad Celsius über 25°C. Dies ist eine direkte thermische Begrenzung, um Überhitzung zu verhindern.
• Löttemperatur:Hält 260°C für 3 Sekunden bei 1/16 Zoll (ca. 1,6mm) unterhalb der Auflageebene während der Montage stand.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Bauteil \"nach Lichtstärke kategorisiert\" ist. Dies bezieht sich auf einen Binning-Prozess, bei dem gefertigte Einheiten basierend auf gemessener Lichtstärke sortiert (gebinned) werden. Dies stellt sicher, dass Entwickler Bauteile mit konsistenten Helligkeitsstufen für ihre Anwendung auswählen können, was für mehrstellige Anzeigen, bei denen ein gleichmäßiges Erscheinungsbild gewünscht ist, entscheidend ist. Während spezifische Bin-Codes in diesem Dokument nicht aufgeführt sind, würden typische Bins LEDs mit ähnlicher I_V values.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf \"Typische elektrische/optische Kennlinien\". Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, umfassen solche Kurven typischerweise:

• I-V (Strom-Spannungs-) Kurve:Zeigt die Beziehung zwischen Durchlassspannung (V_F) und Durchlassstrom (I_F). Sie ist nichtlinear, mit einer Schwellenspannung (etwa 1,8-2,0V für AlInGaP rot), unterhalb derer sehr wenig Strom fließt.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einem nahezu linearen Verhältnis innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs, bevor die Effizienz bei sehr hohen Strömen abfällt.
• Temperaturabhängigkeit:Kurven, die zeigen, wie die Durchlassspannung abnimmt und die Wellenlänge sich mit steigender Sperrschichttemperatur leicht verschieben kann.

Diese Kurven sind entscheidend für den Entwurf effizienter Konstantstromtreiber und zum Verständnis der Leistung unter variierenden thermischen Bedingungen.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

Der physikalische Aufbau definiert das Bauformat und die Montageschnittstelle.

• Gehäusetyp:Ein Durchsteckgehäuse mit 14 Pins.
• Matrixbeschreibung:5 Spalten mal 8 Reihen von LED-Punkten, die ein Raster bilden, das alle alphanumerischen Zeichen und einige Symbole darstellen kann.
• Visuelles Design:Besitzt eine graue Front (wahrscheinlich das Gehäuse-Epoxidharz) mit weißen Segmenten (die beleuchteten Punktbereiche), was einen guten Kontrast im ausgeschalteten Zustand und ein sauberes Erscheinungsbild im eingeschalteten Zustand bietet.
• Stapelbarkeit:Das Bauteil ist für horizontales Stapeln ausgelegt, was die Erstellung mehrstelliger Anzeigen durch nebeneinander platzierte Einheiten ermöglicht.
• Abmessungen:Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Die genaue Maßzeichnung ist im Datenblatt referenziert.

5.1 Pin-Belegung & Polarität

Die 14-polige Schnittstelle verwendet ein gemultiplextes Anoden-Spalten- und Kathoden-Reihen-Schema für die Matrixadressierung, wodurch die benötigten Treiberpins von 40 (5x8) auf 13 (5+8) reduziert werden.

Pinbelegung:Pin 1: Kathode Reihe 6 Pin 2: Kathode Reihe 8 Pin 3: Anode Spalte 2 Pin 4: Anode Spalte 3 Pin 5: Kathode Reihe 5 Pin 6: Anode Spalte 5 Pin 7: Kathode Reihe 7 Pin 8: Kathode Reihe 3 Pin 9: Kathode Reihe 1 Pin 10: Anode Spalte 4 Pin 11: Anode Spalte 3 (Hinweis: Doppelte Funktion wie Pin 4, wahrscheinlich ein Tippfehler oder spezifische interne Verbindung) Pin 12: Kathode Reihe 4 Pin 13: Anode Spalte 1 Pin 14: Kathode Reihe 2

Interne Schaltung:Das interne Diagramm zeigt eine übliche Matrixkonfiguration, bei der jeder LED-Punkt am Schnittpunkt einer Anoden-Spaltenleitung und einer Kathoden-Reihenleitung gebildet wird. Um einen bestimmten Punkt zu beleuchten, muss sein entsprechender Anodenpin auf High-Pegel (mit Strombegrenzung) getrieben werden, während sein entsprechender Kathodenpin auf Low-Pegel getrieben wird.

6. Löt- & Montagerichtlinien

Die wichtigste Montagespezifikation ist das Löttemperaturprofil: Das Bauteil hält eine Spitzentemperatur von 260°C für 3 Sekunden stand, gemessen 1/16 Zoll (1,6mm) unterhalb der Auflageebene. Dies ist eine Standard-Wellen- oder Reflow-Lötbedingung. Entwickler sollten sicherstellen, dass ihr PCB-Montageprozess diesem Grenzwert entspricht, um Gehäuseschäden oder LED-Degradation zu verhindern.

Lagerbedingungen:Bauteile sollten innerhalb des spezifizierten Lagertemperaturbereichs von -35°C bis +85°C in einer trockenen Umgebung gelagert werden, typischerweise in feuchtigkeitsempfindlichen Geräte (MSD) Beuteln, falls erforderlich.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• Industrielle HMIs:Statusanzeigen an Maschinen, PLC-Bedienfeldern.
• Test- & Messtechnik:Digitale Anzeigen für Multimeter, Frequenzzähler, Netzteile.
• Einzelhandel & Gastronomie:Preisanzeigen, Warteschlangenmanagementsysteme, einfache Informationsanzeigen.
• Eingebettete Systeme:Wo eine einfache, robuste und energieeffiziente Zeichenausgabe benötigt wird.

7.2 Designüberlegungen

• Treiberschaltung:Erfordert einen Matrix-Scan-Treiber-IC oder Mikrocontroller mit ausreichend GPIO-Pins und Stromquellen-/Senken-Fähigkeit. Konstantstromansteuerung wird für gleichmäßige Helligkeit empfohlen.
• Strombegrenzung:Externe Widerstände oder ein Konstantstromtreiber sind zwingend erforderlich, um den Strom durch jedes LED-Segment innerhalb der spezifizierten Durchschnitts- und Spitzengrenzen zu halten.
• Multiplexing:Da es sich um eine Matrixanzeige handelt, arbeitet sie nach dem Multiplexing- (Scanning-) Prinzip. Die Aktualisierungsrate muss hoch genug sein (typisch >60Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden. Das Tastverhältnis beeinflusst die wahrgenommene Helligkeit und die Spitzenstromanforderungen.
• Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel ist vorteilhaft für Anwendungen, bei denen der Bediener nicht direkt vor der Anzeige sitzt.
• Stromversorgung:Sicherstellen, dass die Versorgungsspannung ausreicht, um die LED-Durchlassspannung (V_F) plus den Spannungsabfall über alle strombegrenzenden Komponenten und Treiberschaltungen zu überwinden.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Glühlampen oder Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigen (VFDs) bietet diese LED-Matrix:

• Überlegene Zuverlässigkeit & Lebensdauer:Halbleiterkonstruktion ohne Glühfäden oder Glashüllen, was zu einer viel längeren Betriebsdauer und Schwingungsbeständigkeit führt.
• Geringerer Stromverbrauch:Insbesondere bei niedrigeren Helligkeitsstufen.
• Schnellere Ansprechzeit:Sofortige Ein-/Ausschaltfähigkeit.
• Größerer Betriebstemperaturbereich:Geeignet für raue Umgebungen.

Im Vergleich zu modernen grafischen OLED- oder TFT-Modulen ist es:

• Einfacher zu verbinden:Benötigt weniger Steuerleitungen und einfachere Software.
• Robuster und kosteneffektiverfür einfache Nur-Zeichen-Anwendungen.
• Hochgradig lesbarin Umgebungen mit hohem Umgebungslicht aufgrund seines hohen Kontrasts und seiner selbstleuchtenden Natur.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Wie berechne ich den passenden strombegrenzenden Widerstand für einen einzelnen Punkt?A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Zum Beispiel, mit einer 5V-Versorgung, einem typischen V_Fvon 2,6V bei 20mA: R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Verwenden Sie für ein konservatives Design immer den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt, um sicherzustellen, dass der Strom die Grenzwerte nicht überschreitet.

F2: Was bedeutet \"1/16 DUTY\" in der Testbedingung für die Lichtstärke?A: Es bedeutet, dass die Messung durchgeführt wurde, während die LED für 1/16 der gesamten Scanzykluszeit gepulst eingeschaltet war. In einer gemultiplexten 5x8-Matrix aktiviert ein übliches Scan-Schema jeweils eine Reihe. Wenn alle 8 Reihen gescannt werden, ist jede Reihe für ein Tastverhältnis von 1/8 aktiv. Das 1/16-Tastverhältnis deutet auf ein anderes Scanmuster oder eine Messbedingung hin, bei der der Spitzenpulsstrom höher ist und die Durchschnittsleistung innerhalb der Grenzen gehalten wird. Das tatsächliche Betriebstastverhältnis hängt vom Treiberdesign ab.

F3: Kann ich diese Anzeigen parallel schalten, um eine mehrstellige Einheit zu erstellen?A: Sie sind zum Stapelnhorizontal ausgelegt, was bedeutet, dass Sie mehrere Einheiten nebeneinander auf einer Leiterplatte platzieren. Sie können die Pins nicht einfach parallel schalten, da jede Einheit eine vollständige 5x8-Matrix enthält. Jede Anzeige benötigt ihren eigenen Satz an Spaltentreibern, während die Reihentreiber in einem mehrstelligen Design oft über alle Einheiten hinweg geteilt werden können, um die Scan-Schaltung zu vereinfachen.

F4: Warum unterscheidet sich die dominante Wellenlänge (639nm) von der Spitzenwellenlänge (650nm)?A: Dies liegt an der spektralen Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Die LED emittiert Licht über einen Wellenlängenbereich, der bei 650nm (Spitze) zentriert ist. Das menschliche Auge ist jedoch empfindlicher für Wellenlängen um 555nm (grün) und weniger empfindlich für tiefes Rot. Die dominante Wellenlänge wird berechnet, indem die einzelne Wellenlänge von reinem monochromatischem Licht gefunden wird, das für einen standardisierten menschlichen Beobachter die gleiche Farbe wie das breitbandige Spektrum der LED hätte. Es ist der \"wahrgenommene\" Farbpunkt.

10. Einführung in das Funktionsprinzip

Das LTP-2058AKD ist eine aktive Matrix-LED-Anzeige. Ihr grundlegendes Prinzip ist die Elektrolumineszenz eines Halbleiter-P-N-Übergangs. Wenn eine Durchlassspannung, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, über eine Anode (Spalte) und eine Kathode (Reihe) angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher in der aktiven AlInGaP-Schicht und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) bei einer durch die Bandlücke des Materials bestimmten Wellenlänge frei. Die 5x8-Matrixanordnung ermöglicht es, jeden der 40 Punkte individuell anzusteuern, indem die korrekte Kombination aus einer Spalte (Stromquelle) und einer Reihe (Massepfad) ausgewählt wird. Multiplexing scannt schnell durch die Reihen, schaltet die notwendigen Spalten für jede Reihe ein, um den Eindruck eines stabilen, vollständig beleuchteten Zeichens zu erzeugen.

11. Technologietrends

Während diskrete LED-Punktmatrixanzeigen wie das LTP-2058AKD für spezifische robuste oder kostenbewusste Anwendungen relevant bleiben, geht der allgemeine Trend in der Displaytechnologie hin zu höherer Integration und Funktionalität. Oberflächenmontierbare (SMD) LED-Arrays und integrierte LED-Treibermodule werden immer häufiger. Darüber hinaus bieten für Anwendungen, die Grafiken oder komplexere Zeichen erfordern, segmentierte LED-Anzeigen, OLEDs und kleine TFT-LCDs größere Flexibilität. Das Prinzip der Matrixadressierung bleibt grundlegend, aber die Implementierung bewegt sich hin zu Chip-on-Board (COB) Designs und Schnittstellen wie I2C oder SPI, was die Anzahl der Komponenten reduziert und den Systementwurf im Vergleich zur direkten GPIO-Matrixansteuerung vereinfacht.