LTP-22157M LED-Punktmatrix-Display Datenblatt - 2,2-Zoll (57,22mm) Höhe - 5x7 Matrix - Rot-Orange & Grün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTP-22157M ist ein monochromes, einseitiges Punktmatrix-Displaymodul, das für die Darstellung alphanumerischer Zeichen konzipiert ist. Seine Kernfunktion besteht darin, eine visuelle Ausgabeschnittstelle bereitzustellen, indem ein spezifisches Muster von LEDs innerhalb eines Rasters von 5 Spalten und 7 Zeilen beleuchtet wird. Das Bauteil integriert zwei verschiedene LED-Chip-Technologien in einem einzigen Gehäuse: rot-orange LEDs und grüne LEDs. Diese Zweifarben-Fähigkeit ermöglicht zwar keine Mehrfarben-Darstellung pro Punkt, erlaubt jedoch eine modulweite Farbauswahl oder einfache Zweizustands-Anzeigeschemata. Das Display verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Punkten, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert. Seine primäre Anwendung liegt in Industrieanlagen, Messgeräten, Kassenterminals und anderen eingebetteten Systemen, die eine einfache, zuverlässige Zeichenanzeige erfordern.

Der grundlegende Vorteil dieser Anzeige liegt in ihrer Festkörperbauweise, die im Vergleich zu veralteten Technologien wie Glühfaden-Displays eine hohe Zuverlässigkeit und lange Betriebsdauer bietet. Es benötigt relativ wenig Leistung und ist für eine einfache elektrische Integration ausgelegt, da es mit den Standard-ASCII- und EBCDIC-Zeichencodes kompatibel ist. Das mechanische Design ermöglicht eine horizontale Stapelung, um mehrstellige Displays zu erstellen.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

2.1 Photometrische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung wird separat für die grünen und rot-orangefarbenen LED-Elemente spezifiziert. Für dieGrünen LEDsbeträgt die typische durchschnittliche Lichtstärke 4800 µcd bei einem Spitzenstrom (Ip) von 80mA und einem Tastverhältnis von 1/16. Die dominante Wellenlänge (λd) beträgt typischerweise 569 nm, und die Spitzenemissionswellenlänge (λp) liegt bei 565 nm, was sie in den rein grünen Bereich des Spektrums einordnet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 30 nm, was auf ein mäßig schmales Emissionsband hindeutet.

Für dieRot-Orangen LEDsbeträgt die typische durchschnittliche Lichtstärke ebenfalls 4800 µcd unter denselben Betriebsbedingungen von 80mA und einem Tastverhältnis von 1/16. Die dominante Wellenlänge beträgt typischerweise 621 nm, und die Spitzenemission liegt bei 630 nm, was ihre rot-orange Farbe charakterisiert. Die spektrale Halbwertsbreite ist mit 40 nm breiter. Ein Schlüsselparameter für die Anzeigegleichmäßigkeit ist das Lichtstärke-Anpassungsverhältnis (IV-m), das mit maximal 2:1 spezifiziert ist. Das bedeutet, dass die Intensität des schwächsten Punkts im Array unter denselben Testbedingungen (IF=10mA) nicht weniger als die Hälfte der Intensität des hellsten Punkts beträgt, was eine akzeptable visuelle Konsistenz über das gesamte Zeichen gewährleistet.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Eigenschaften definieren die Betriebsgrenzen und die typische Leistung. DieAbsolute Maximalwertesind für beide Farben identisch: Die durchschnittliche Verlustleistung pro Punkt beträgt 36 mW, der Spitzen-Strom pro Punkt beträgt 100 mA, und der durchschnittliche Durchlassstrom pro Punkt muss linear von 13 mA bei 25°C um 0,17 mA/°C reduziert werden. Die maximale Sperrspannung pro Segment beträgt 5V. Das Überschreiten dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden führen.

DieTypischen elektrischen Eigenschaftenzeigen die Durchlassspannung (VF). Für grüne LEDs beträgt VF typischerweise 2,6V bei 20mA und 3,7V bei 80mA. Für rot-orange LEDs beträgt VF typischerweise 2,6V bei 20mA und 3,4V bei 80mA. Der Sperrstrom (IR) für jeden Punkt beträgt maximal 100 µA bei VR=5V. Diese Werte sind entscheidend für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung und der Stromversorgung.

3. Thermische Eigenschaften

Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +85°C und einen identischen Lagertemperaturbereich ausgelegt. Die Reduktionskurve für den durchschnittlichen Durchlassstrom ist eine direkte thermische Spezifikation; wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, muss der zulässige Dauerstrom reduziert werden, um Überhitzung und beschleunigten Alterungsprozess zu verhindern. Die Löttemperatur ist mit maximal 260°C für maximal 3 Sekunden spezifiziert, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene, was für PCB-Montageprozesse entscheidend ist.

4. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt zeigt an, dass das Gerätnach Lichtstärke kategorisiertwird. Dies impliziert, dass Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung sortiert (gebinned) werden. Obwohl in diesem Dokument keine spezifischen Bin-Codes angegeben sind, stellt ein solches System sicher, dass Entwickler Displays mit einer garantierten Mindesthelligkeit oder einem engen Helligkeitsbereich auswählen können, was für die Produktkonsistenz wichtig ist, insbesondere wenn mehrere Displays nebeneinander verwendet werden. In diesem Datenblatt wird kein Spannungs- oder Wellenlängen-Binning erwähnt; die dominante/Spitzen-Wellenlängen werden als typische Werte angegeben.

5. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist aufTypische elektrische/optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Kurven im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden solche in vollständigen Datenblättern enthaltenen Diagramme typischerweise die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF), die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke sowie die Variation dieser Parameter mit der Umgebungstemperatur veranschaulichen. Die Analyse dieser Kurven ermöglicht es Entwicklern, den Treiberstrom für die gewünschte Helligkeit und Effizienz zu optimieren und zu verstehen, wie sich die Leistung über den Betriebstemperaturbereich verschiebt.

6. Mechanische und Verpackungsinformationen

Die Matrixhöhe des Displays beträgt 2,2 Zoll (57,22 mm). Die Gehäuseabmessungen werden in einer Zeichnung mit allen Maßen in Millimetern und Standardtoleranzen von ±0,25 mm angegeben, sofern nicht anders angegeben. Das Gerät verfügt über eine 18-polige Konfiguration. Die Pinbelegung ist klar definiert: Pins 1-4 und 9-12 sind die Anodenreihen (1-7). Pins 5-9 sind die Kathodenspalten für die grünen LEDs (Spalten 1-5). Pins 13-17 sind die Kathodenspalten für die rot-orangefarbenen LEDs (Spalten 5-1, in umgekehrter Reihenfolge). Pin 18 ist nicht belegt. Diese Anordnung erleichtert das Multiplex-Treiben, bei dem ein Controller jede Reihe (Anode) sequentiell aktiviert, während er die Spalten- (Kathoden-) Daten für diese Reihe bereitstellt.

7. Löt- und Montagerichtlinien

Die wichtigste Montagerichtlinie ist das Löttemperaturprofil: Der Bauteilkörper darf während des Reflow- oder Wellenlötens nicht länger als 3 Sekunden Temperaturen über 260°C ausgesetzt werden. Der Messpunkt liegt 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene, was in etwa der PCB-Oberfläche entspricht. Während der Handhabung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden, da LEDs empfindlich auf statische Elektrizität reagieren. Für die Lagerung wird ein Bereich von -35°C bis +85°C in einer Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit empfohlen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Dieses Display ist ideal für Anwendungen, die einfache, kostengünstige alphanumerische Anzeigen erfordern. Beispiele hierfür sind: Statusanzeigen auf Industrie-Steuerpulten, Basis-Anzeigen auf Test- und Messgeräten, einfache Nachrichten auf Haushaltsgeräten und zeichenbasierte Anzeigen in Alt- oder kostenbewussten Systemen. Die horizontale Stapelbarkeit ermöglicht die Erstellung mehrstelliger Displays für Zähler, Timer oder einfache Datenpräsentationen.

8.2 Design-Überlegungen

Treiber-Schaltung:Das Display benötigt eine externe Multiplex-Treiberschaltung. Jeder LED-Punkt wird über seine Reihe (Anode) und Spalte (Kathode) adressiert. Der Treiber muss ausreichenden Spitzenstrom (bis zum spezifizierten 80mA für volle Helligkeit) in kurzen Impulsen liefern, da der Durchschnittsstrom durch das Tastverhältnis begrenzt ist. Richtige strombegrenzende Widerstände oder Konstantstrom-Treiber sind für jede Kathodenleitung unerlässlich, um den Strom einzustellen und die LEDs zu schützen.

Mikrocontroller-Schnittstelle:Das Multiplexing kann von einem Mikrocontroller mit ausreichend I/O-Pins oder über dedizierte Display-Treiber-ICs (z.B. MAX7219) verwaltet werden. Die Bildwiederholfrequenz muss hoch genug sein (typischerweise >60Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.

Farbauswahl:Der Entwickler muss wählen, ob die grünen oder rot-orangefarbenen LEDs verwendet werden sollen, indem er die entsprechenden Kathodenpins anschließt. Sie können nicht auf individueller Punktebene gemischt werden.

Betrachtungswinkel:Das Datenblatt erwähnt einen "weiten Betrachtungswinkel", gibt jedoch keinen Wert an. Für Anwendungen mit kritischen Betrachtungswinkeln sollte dies überprüft oder getestet werden.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu modernen Grafik-OLED- oder TFT-Displays ist diese Punktmatrix in Bezug auf Auflösung, Farbfähigkeit und Informationsdichte stark eingeschränkt. Ihre Vorteile sindextreme Einfachheit, Robustheit, breiter Betriebstemperaturbereich, niedrige Kosten und hohe Helligkeit. Im Vergleich zu anderen LED-Punktmatrix-Displays derselben Ära ist ihr wichtigster Unterscheidungsmerkmal die Integration von zwei verschiedenen LED-Farben in einem Gehäuse, was Designflexibilität bietet. Die Zeichenhöhe von 2,2 Zoll ist relativ groß, was es für Anwendungen geeignet macht, bei denen die Lesbarkeit aus der Entfernung wichtig ist.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich die roten und grünen LEDs gleichzeitig ansteuern, um Gelb zu erzeugen?

A: Nein. Die rot-orangefarbenen und grünen LEDs sind separate Chips, die für jede Spalte mit verschiedenen Kathodenpins verbunden sind. Sie können jeweils nur einen Farbsatz für das gesamte Display aktivieren. Sie können Farben nicht pro Punkt mischen.

F: Was bedeutet "1/16 Tastverhältnis" in der Lichtstärke-Testbedingung?

A: Es bedeutet, dass die LED für 1/16 der gesamten Zykluszeit gepulst wird. Die spezifizierte Lichtstärke (4800 µcd) ist die durchschnittliche Intensität über den gesamten Zyklus. Die maximale momentane Intensität während der Einschaltzeit ist viel höher. Dies ist Standard für Multiplex-Displays.

F: Wie berechne ich den benötigten strombegrenzenden Widerstand?

A: Verwenden Sie die Formel: R = (Vcc - VF - Vdrop) / IF. Dabei ist Vcc Ihre Versorgungsspannung, VF die LED-Durchlassspannung aus dem Datenblatt (verwenden Sie für Sicherheit den Maximalwert, z.B. 3,7V für grün bei 80mA), Vdrop ist der Spannungsabfall über dem Treibertransistor und IF ist Ihr gewünschter Durchlassstrom (z.B. 20mA für geringere Helligkeit). Stellen Sie sicher, dass die Leistungsaufnahme des Widerstands ausreicht: P = IF^2 * R.

F: Die Pinbelegung zeigt, dass die Kathodenspalten für Rot und Grün in umgekehrter Reihenfolge sind. Ist das ein Fehler?

A: Nein. Dies ist die dokumentierte Pin-Verbindung. Das interne Schaltbild (im Datenblatt referenziert) würde zeigen, wie die Anoden und Kathoden miteinander verbunden sind. Der Entwickler muss diese Pinbelegung bei der Gestaltung der Leiterplatte und beim Schreiben der Treibersoftware genau befolgen.

11. Praktischer Anwendungsfall

Fall: Anzeige eines industriellen Temperaturreglers.Ein System überwacht die Ofentemperatur und muss sie auf einem Pult anzeigen, das aus mehreren Metern Entfernung sichtbar ist. Es werden zwei LTP-22157M-Displays verwendet, die horizontal gestapelt sind. Der Mikrocontroller liest einen Temperatursensor, wandelt den Wert in ASCII-Zeichen um und steuert die Displays über eine Multiplex-Routine. Die rot-orangefarbenen LEDs werden aufgrund ihrer hohen Sichtbarkeit gewählt. Der Treiberstrom wird auf 60mA pro Punkt bei einem Tastverhältnis von 1/8 eingestellt, was helle, klare Zahlen liefert, die die Intensitätsanforderung erfüllen. Das Design nutzt den breiten Betriebstemperaturbereich, um die Zuverlässigkeit innerhalb des Industriegehäuses zu gewährleisten.

12. Prinzipielle Einführung

Ein 5x7-Punktmatrix-Display ist ein Raster aus 35 einzeln ansteuerbaren LEDs. Um ein Zeichen anzuzeigen, wird ein spezifisches Muster dieser Punkte beleuchtet. Aufgrund von Pin-Beschränkungen sind die LEDs nicht einzeln verdrahtet. Stattdessen sind sie in einerMatrix-Konfigurationangeordnet. Alle LEDs in derselben Reihe teilen sich eine gemeinsame Anodenverbindung, und alle LEDs in derselben Spalte teilen sich eine gemeinsame Kathodenverbindung (für eine gegebene Farbe). Um einen bestimmten Punkt zu beleuchten, wird seine entsprechende Reihenleitung auf High (Anode aktiviert) und seine Spaltenleitung auf Low (Kathode aktiviert) gesetzt. Um ein vollständiges Zeichen anzuzeigen, durchläuft der Controller schnell jede Reihe (1-7), aktiviert sie und liefert gleichzeitig die Musterdaten für diese Reihe auf den fünf Spaltenleitungen. Diese Multiplex-Technik ermöglicht die Steuerung von 35 Punkten mit nur 12 Pins (7 Reihen + 5 Spalten).

13. Entwicklungstrends

Displays wie das LTP-22157M repräsentieren eine ausgereifte, veraltete Technologie. Der Trend bei alphanumerischen Displays hat sich hin zuhöherer Integration und Intelligenzbewegt. Moderne Module enthalten oft den Treiber-IC, Controller und manchmal sogar eine Zeichensatzbibliothek innerhalb des Displaygehäuses und kommunizieren über einfache serielle Schnittstellen (I2C, SPI). Dies reduziert den Designaufwand für den Systemingenieur drastisch. Darüber hinaus gibt es einen Trend hin zuMehrfarben- und Vollgrafik-Fähigkeitenin ähnlich großen Gehäusen, wie z.B. OLED-Displays, die benutzerdefinierte Grafiken, mehrere Textzeilen und verschiedene Farben anzeigen können. Für Anwendungen, die jedoch sehr hohe Helligkeit, extreme Umweltrobustheit, niedrigstmögliche Kosten oder einen einfachen Austausch in bestehenden Designs erfordern, bleiben traditionelle LED-Punktmatrix-Displays wie dieses eine praktikable und zuverlässige Lösung.