LTP-7357KS LED-Punktmatrix-Display Datenblatt - 0,678 Zoll (17,22 mm) Höhe - AlInGaP Gelb - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTP-7357KS ist ein kompaktes, einlagiges 5x7 Punktmatrix-LED-Anzeigemodul. Seine Hauptfunktion ist die Darstellung von alphanumerischen Zeichen und Symbolen, was es für Anwendungen geeignet macht, die eine klare, lesbare Informationsdarstellung auf begrenztem Raum erfordern. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung von Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitertechnologie für die LED-Chips, die eine effiziente Lichtemission im gelben Spektrum ermöglicht. Das Display verfügt über eine graue Frontplatte und weiße Punkte, was den Kontrast für eine verbesserte Lesbarkeit erhöht. Sein Design zielt auf eingebettete Systeme, industrielle Bedienfelder, Messgeräte, Unterhaltungselektronik und alle Anwendungen ab, bei denen eine kleine, zuverlässige Zeichenanzeige benötigt wird.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Fotometrische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität des Displays. Das Bauteil emittiert Licht im gelben Wellenlängenbereich. Die typische Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt 588 nm, die dominante Wellenlänge (λd) 587 nm, was auf einen reinen Gelbton hinweist. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 15 nm, was die spektrale Reinheit des emittierten Lichts beschreibt. Der Schlüsselparameter für die Helligkeit ist die durchschnittliche Lichtstärke (Iv), die unter einer Testbedingung von 32mA Impulsstrom und einem Tastverhältnis von 1/16 zwischen einem Minimum von 630 μcd und einem Maximum von 1650 μcd liegt. Ein Lichtstärke-Anpassungsverhältnis von 2:1 (Maximum zu Minimum) ist für LEDs innerhalb desselben "ähnlichen Lichtbereichs"-Bins spezifiziert, um eine akzeptable Gleichmäßigkeit über die Display-Matrix hinweg sicherzustellen.

2.2 Elektrische Eigenschaften und Grenzwerte

Das Verständnis der elektrischen Grenzwerte ist entscheidend für einen zuverlässigen Betrieb. Die Absolutgrenzwerte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Die durchschnittliche Verlustleistung pro LED-Punkt darf 70 mW nicht überschreiten. Der Spitzen-Durchlassstrom pro Punkt ist auf 60 mA begrenzt, während der durchschnittliche Durchlassstrom pro Punkt bei 25°C mit 25 mA angegeben ist und sich linear um 0,28 mA/°C verringert, wenn die Umgebungstemperatur steigt. Die maximale Sperrspannung, die an ein Segment angelegt werden kann, beträgt 5 V. Die Durchlassspannung (Vf) für jeden Punkt, gemessen bei einem Durchlassstrom (If) von 20 mA, liegt typischerweise zwischen 2,05 V und 2,6 V. Der Sperrstrom (Ir) ist garantiert kleiner oder gleich 100 μA, wenn eine Sperrspannung (Vr) von 5 V angelegt wird.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Das Bauteil ist für einen robusten Betrieb über einen weiten Temperaturbereich ausgelegt. Der Betriebstemperaturbereich ist von -35°C bis +105°C spezifiziert, der Lagertemperaturbereich ist identisch. Dieser weite Bereich macht es sowohl für kommerzielle als auch industrielle Umgebungen geeignet. Die Derating-Kurve für den durchschnittlichen Durchlassstrom ist eine kritische Designüberlegung, um thermisches Durchgehen zu verhindern; wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, muss der zulässige Dauerstrom entsprechend reduziert werden.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Produkt "nach Lichtstärke kategorisiert" ist. Dies bezieht sich auf einen Binning-Prozess, bei dem hergestellte LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung (Lichtstärke) in verschiedene Gruppen oder "Bins" sortiert werden. Der angegebene Intensitätsbereich von 630 μcd bis 1650 μcd umfasst wahrscheinlich mehrere Bins. Entwickler können Bauteile aus einem spezifischen Bin auswählen, um eine konsistente Helligkeit über mehrere Displays in einem System hinweg sicherzustellen. Der Hinweis in der Revisionshistorie zur Anpassung des Epoxidharz-Verhältnisses, um "die Bin-Klasse zu verengen", deutet auf Bemühungen hin, die Konsistenz zu verbessern und die Streuung optischer Parameter innerhalb einer Produktionscharge zu reduzieren.

4. Analyse der Leistungskurven

Während der bereitgestellte PDF-Auszug auf der letzten Seite "Typische elektrische / optische Kennlinienkurven" erwähnt, sind die spezifischen Graphen nicht im Textinhalt enthalten. Typischerweise würden solche Kurven für ein LED-Display Folgendes umfassen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Strom und Spannung, die für den Entwurf der strombegrenzenden Treiberschaltung wesentlich ist.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (L-I-Kurve):Veranschaulicht, wie die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, und hilft, die Ansteuerungsbedingungen für gewünschte Helligkeit und Effizienz zu optimieren.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Abnahme der Lichtleistung bei steigender Sperrschichttemperatur, was für das thermische Management in Hochtemperaturanwendungen kritisch ist.
• Spektrale Verteilung:Ein Graph, der die relative Intensität gegen die Wellenlänge aufträgt und den Peak und die Form der gelben Emission zeigt.

Entwickler sollten das vollständige Datenblatt mit Graphen konsultieren, um präzise Berechnungen für ihre spezifischen Betriebsbedingungen durchzuführen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Physikalische Abmessungen und Toleranzen

Das Display hat eine Matrixhöhe von 0,678 Zoll (17,22 mm). Die Gehäusezeichnung (referenziert, aber im Text nicht detailliert) würde die Gesamtlänge, -breite und -höhe, den Anschlussabstand und die Auflageebene zeigen. Wichtige dimensionale Hinweise aus dem Datenblatt umfassen: Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Eine spezifische Revision änderte die Breitentoleranz von 12,6mm ±0,1mm auf 12,6mm +0,18/-0,25mm. Die Toleranz für die Pinspitzenverschiebung beträgt ±0,4 mm. Zusätzliche Qualitätshinweise begrenzen Fremdmaterial auf Segmenten, Tintenkontamination, Verbiegung und Blasen innerhalb des Epoxidharzes.

5.2 Pinbelegung und Anschlussplan

Das Bauteil hat eine 12-polige Konfiguration für die X-Y (Matrix)-Adressierung. Die Pinbelegungen sind 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. Ein interner Schaltplan (referenziert auf Seite 3) stellt die 5x7-Matrix visuell dar und zeigt, wie die 5 Kathodenspalten und 7 Anodenreihen die 35 einzelnen LED-Punkte miteinander verbinden.

5.3 Polarität und Ausrichtung

Das Bauteil verwendet eine Common-Cathode-Konfiguration pro Spalte. Jede der fünf Spalten hat einen gemeinsamen Kathodenanschluss, und jede der sieben Reihen hat einen gemeinsamen Anodenanschluss. Um einen bestimmten Punkt zu beleuchten, muss seine entsprechende Kathodenspalte auf Low (geerdet) gezogen werden, und seine entsprechende Anodenreihe muss mit einer strombegrenzten Spannungsquelle auf High gezogen werden. Die korrekte Ausrichtung während des PCB-Montage wird typischerweise durch eine Kerbe, eine Abschrägung oder einen Pin-1-Markierung auf dem Gehäuse angezeigt.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Das Datenblatt gibt eine spezifische Lötbedingung an: Die Anschlüsse können einer Lötkolbentemperatur von 260°C für 3 Sekunden ausgesetzt werden, gemessen 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses. Dies ist ein kritischer Parameter, um thermische Schäden am internen Epoxidharz, den Bonddrähten und den Halbleiterchips während des Handlötens oder der Nacharbeit zu verhindern. Für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse sollte ein Standard-bleifreies (RoHS-konformes) Profil mit einer Spitzentemperatur, die den Maximalwert nicht überschreitet, verwendet werden. Das Bauteil selbst ist als bleifreies, RoHS-konformes Gehäuse bestätigt.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Artikelnummer ist LTP-7357KS. Das "KS"-Suffix kann spezifisches Binning oder optische Eigenschaften anzeigen. Die Standardverpackung für solche Komponenten erfolgt typischerweise in antistatischen Röhrchen oder Trays, um die Anschlüsse und das Fenster vor Beschädigung und elektrostatischer Entladung (ESD) zu schützen. Die Menge auf der Rolle oder im Röhrchen sollte beim Hersteller oder Distributor bestätigt werden. Etiketten auf der Verpackung enthalten die Artikelnummer, Losnummer und Datumscode für die Rückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Dieses Display ist ideal für Anwendungen, die eine einfache, stromsparende Zeichenanzeige erfordern. Beispiele sind: Statusanzeigen an Netzwerkgeräten, Parameterdisplays an Netzteilen oder Prüfgeräten, einfache Nachrichtenanzeigen an Haushaltsgeräten, Uhrzeit-Anzeigen und grundlegende Benutzeroberflächen in Industrie-Steuerungen. Seine stapelbare horizontale Eigenschaft ermöglicht es, mehrere Einheiten nebeneinander zu platzieren, um längere Nachrichten oder größere numerische Displays zu bilden.

8.2 Designüberlegungen und Treiberschaltung

Das Ansteuern einer 5x7-Matrix erfordert ein Multiplexing-Schema. Ein Mikrocontroller mit ausreichend I/O-Pins oder ein dedizierter LED-Treiber-IC (wie ein MAX7219 oder ähnlich) ist notwendig. Der Treiber muss die fünf Spalten schnell durchschalten und für jede Spalte die entsprechenden sieben Anodenreihen aktivieren. Das im Testzustand erwähnte Tastverhältnis von 1/16 ist ein übliches Multiplexing-Verhältnis (1/5 für Spalten * ein gewisser Persistenzfaktor). Der Treiber muss gepulsten Strom, nicht kontinuierlichen Gleichstrom, an jede LED liefern. Der Spitzenstrom pro Punkt kann höher als der durchschnittliche Nennwert sein, um die gewünschte Helligkeit innerhalb des Multiplexing-Tastverhältnisses zu erreichen, darf aber den absoluten Maximalwert von 60mA nicht überschreiten. Eine sorgfältige Berechnung der strombegrenzenden Widerstände ist basierend auf der Durchlassspannung und dem gewünschten Impulsstrom erforderlich. Eine Kühlkörpermontage kann notwendig sein, wenn nahe der Maximalwerte oder bei hohen Umgebungstemperaturen betrieben wird.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Der Hauptunterschied des LTP-7357KS ist die Verwendung von AlInGaP-Technologie für die gelbe Emission. Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP (Galliumarsenidphosphid) bietet AlInGaP höhere Effizienz, bessere Temperaturstabilität und konsistentere Farbausgabe. Die Kombination aus grauer Frontplatte/weißen Punkten bietet ein kontrastreiches, blendfreies Erscheinungsbild im ausgeschalteten Zustand, was in vielen professionellen und Verbraucheranwendungen einer schwarzen oder klaren Frontplatte vorzuziehen ist. Der weite Betriebstemperaturbereich und die Festkörperbauweise geben ihm einen Zuverlässigkeitsvorteil gegenüber anderen Display-Technologien wie Vakuum-Fluoreszenz-Displays (VFDs) oder Flüssigkristall-Displays (LCDs) in rauen Umgebungen, obwohl ihm die Flexibilität einer grafischen Pixelmatrix fehlt.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge (λp) ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat. Die dominante Wellenlänge (λd) ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die der wahrgenommenen Farbe der LED entsprechen würde. Für ein schmales Spektrum wie dieses liegen sie sehr nahe beieinander (588nm vs. 587nm).

F: Kann ich dieses Display mit einem konstanten Gleichstrom an jeder LED betreiben?

A: Technisch gesehen ja, aber es ist höchst ineffizient und würde 35 individuelle strombegrenzende Schaltungen erfordern. Multiplexing (Abtastung) ist die standardmäßige und praktische Methode, die die Steuerung von 35 LEDs mit nur 12 Pins ermöglicht.

F: Die Lichtstärke wird bei einem Tastverhältnis von 1/16 getestet. Was bedeutet das für mein Design?

A: Dies ist die Testbedingung, die zur Spezifizierung der Helligkeit verwendet wird. In Ihrem Multiplexing-Design werden Sie ein ähnliches Tastverhältnis haben (z.B. 1/5 pro Spalte). Um die spezifizierte Helligkeit zu erreichen, sollte der Impulsstrom Ihres Treibers während des aktiven Zeitfensters auf 32mA (der Testbedingungsstrom) eingestellt werden. Der Durchschnittsstrom wird viel niedriger sein.

F: Ist ein Kühlkörper erforderlich?

A: Für den normalen Betrieb innerhalb der spezifizierten Durchschnittsstrom- und Temperaturgrenzen ist ein dedizierter Kühlkörper für das Display selbst typischerweise nicht erforderlich. Ein ordnungsgemäßes PCB-Layout mit ausreichender Kupferfläche für die Strom- und Masseleitungen hilft jedoch, Wärme abzuführen. Wenn bei Maximalwerten in einer hohen Umgebungstemperatur betrieben wird, wird eine thermische Analyse empfohlen.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen Temperaturreglers mit einem Sollwert- und Istwert-Anzeige. Zwei LTP-7357KS Displays könnten nebeneinander verwendet werden. Ein Mikrocontroller liest einen Temperatursensor, führt eine PID-Berechnung durch und steuert ein Heizrelais. Er steuert auch die beiden LED-Displays über eine Multiplexing-Treiberschaltung an, um den Sollwert und die aktuelle Temperatur anzuzeigen. Die gelbe Farbe ist unter verschiedenen Lichtverhältnissen gut sichtbar. Das Design muss strombegrenzende Widerstände an den Anodenreihen enthalten. Die Firmware muss die Zeichenschriftenzuordnung (Umwandlung von ASCII-Codes in die 5x7-Muster für Ziffern, 'C' für Celsius, etc.) und die Abtastroutine implementieren, um die Displays mit einer ausreichend hohen Rate zu aktualisieren, um Flackern zu vermeiden (typischerweise >60 Hz).

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Das LTP-7357KS basiert auf Halbleiter-Elektrolumineszenz. Die AlInGaP-Chipstruktur besteht aus mehreren epitaktischen Schichten, die auf einem GaAs-Substrat gewachsen sind. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen und Löcher in die aktive Region injiziert, wo sie rekombinieren und Energie in Form von Photonen (Licht) freisetzen. Die spezifische Legierungszusammensetzung aus Aluminium, Indium, Gallium und Phosphid bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall gelb. Die 5x7-Matrix wird aus 35 dieser einzelnen LED-Chips gebildet, die elektrisch in einem Gittermuster aus Reihen und Spalten verbunden sind, um eine unabhängige Steuerung via Multiplexing zu ermöglichen.

13. Technologietrends und Kontext

Während Punktmatrix-Displays wie das LTP-7357KS für spezifische, kosten-sensitive oder informationsarme Anwendungen relevant bleiben, geht der breitere Trend in der Display-Technologie in Richtung höherer Integration und Flexibilität. Grafische OLED- und TFT-LCD-Module werden erschwinglicher und bieten pixeladressierbare Grafiken. Für einfache, helle, robuste und stromsparende reine Zeichenanzeigen behalten LED-Punktmatrizen jedoch Vorteile. Die Verwendung von AlInGaP stellt einen Fortschritt gegenüber älteren LED-Materialien dar und bietet eine bessere Leistung. Zukünftige Entwicklungen in dieser Nische könnten sich auf noch höhere Effizienz, breitere Betrachtungswinkel, integrierte Treiber und Oberflächenmontage-Gehäuse für eine einfachere Montage konzentrieren, obwohl der grundlegende Multiplexing-Matrix-Ansatz gut etabliert ist.