LTP-1057AHR LED-Anzeige Datenblatt - 1,24 Zoll (31,5mm) Matrixhöhe - 5x7 Punktmatrix - Rot-Orange Farbe - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTP-1057AHR ist ein einstelliges, alphanumerisches Anzeigemodul, das für Anwendungen entwickelt wurde, die eine klare, gut lesbare Zeichenausgabe erfordern. Ihre Kernfunktion ist die visuelle Darstellung von Daten, typischerweise ASCII- oder EBCDIC-codierten Zeichen, durch eine Anordnung einzeln ansteuerbarer Leuchtdioden (LEDs).

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Das Bauteil bietet mehrere entscheidende Vorteile für die Integration in elektronische Systeme:

• Große Zeichengröße:Besitzt eine Matrixhöhe von 1,24 Zoll (31,5 mm), was eine ausgezeichnete Sichtbarkeit aus der Ferne und unter verschiedenen Lichtverhältnissen gewährleistet.
• Geringer Stromverbrauch:Für effizienten Betrieb ausgelegt, wodurch es sich für batteriebetriebene oder energiebewusste Anwendungen eignet.
• Hervorragende Lesbarkeit:Bietet eine einflächige Anzeige mit großem Betrachtungswinkel, roter Front und roten Punkten für hohen Kontrast.
• Hohe Zuverlässigkeit:Als Halbleiterbauelement bietet es im Vergleich zu mechanischen Anzeigen eine lange Lebensdauer und Robustheit gegenüber Stößen und Vibrationen.
• Standardisierte Schnittstelle:Die 5x7-Matrix mit X-Y (Zeilen-Spalten) Auswahlarchitektur ist mit gängigen Mikrocontroller- und Treiber-IC-Schnittstellen kompatibel.
• Designflexibilität:Module sind horizontal stapelbar, was die Erstellung mehrstelliger Anzeigen ermöglicht.
• Qualitätssicherung:Bauteile werden nach ihrer Lichtstärke kategorisiert (gebinnt), um eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Einheiten in einer Baugruppe sicherzustellen.
• Umweltkonformität:Das Gehäuse ist bleifrei und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

1.2 Zielanwendungen und Markt

Diese Anzeige ist für den Einsatz in gewöhnlichen elektronischen Geräten verschiedener Branchen vorgesehen. Typische Anwendungsbereiche umfassen, sind aber nicht beschränkt auf:

• Bürogeräte:Instrumententafeln, Statusanzeigen an Druckern, Kopierern oder Faxgeräten.
• Kommunikationsgeräte:Kanalanzeigen, Signalstärkeanzeigen oder Statusausgaben.
• Industriesteuerungen:Anzeige von Prozessparametern, Maschinenstatus oder Zeitgeberausgaben.
• Prüf- und Messgeräte:Digitale Anzeigen für Multimeter, Frequenzzähler oder Netzteile.
• Unterhaltungselektronik:Anzeigen für Audiogeräte, Haushaltsgeräte oder Hobbyprojekte.

Es ist entscheidend zu beachten, dass diese Anzeige nicht für Anwendungen konzipiert ist, bei denen ein Ausfall ohne vorherige Konsultation und spezifische Qualifizierung direkt Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltung, kritische Verkehrssteuerungen).

2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen und optischen Leistungsparameter des Bauteils.

2.1 Absolute Maximalwerte

Dies sind Belastungsgrenzen, die unter keinen Umständen, auch nicht kurzzeitig, überschritten werden dürfen. Ein Betrieb außerhalb dieser Grenzen kann dauerhafte Schäden verursachen.

• Verlustleistung pro Segment:75 mW. Dies begrenzt den kombinierten Effekt von Durchlassstrom (I_F) und Durchlassspannung (V_F).
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:60 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Dies gilt für Multiplex-Schaltungen.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Wert verringert sich linear um 0,33 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur (T_a) über 25°C steigt. Beispielsweise beträgt der maximale Dauerstrom bei 65°C etwa: 25 mA - [ (65°C - 25°C) * 0,33 mA/°C ] = 25 mA - 13,2 mA = 11,8 mA.
• Temperaturbereiche:Betriebs- und Lagertemperaturen sind von -35°C bis +85°C spezifiziert.
• Löttemperatur:Maximal 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Bauteils. Dies ist kritisch für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter festgelegten Testbedingungen bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C.

• Mittlere Lichtstärke (I_V):Liegt zwischen 1780 µcd (Minimum) und 4000 µcd (typisch), wenn sie mit einem gepulsten Strom (I_p) von 80 mA und einem Tastverhältnis von 1/16 angesteuert wird. Dieser hohe Pulsstrom ermöglicht eine helle Wahrnehmung in Multiplex-Anwendungen.
• Wellenlängencharakteristika:
  • Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):630 nm (rot-oranges Spektrum). Gemessen bei I_F=20mA.
  • Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):40 nm. Dies gibt die Bandbreite der emittierten Lichtwellenlänge an.
  • Dominante Wellenlänge (λ_d):621 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe des emittierten Lichts wahrnimmt.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):Liegt zwischen 2,0 V (Minimum) und 2,6 V (typisch) bei I_F=20mA. Der Schaltungsentwurf muss diesen Bereich berücksichtigen, um einen gleichmäßigen Stromantrieb sicherzustellen.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):Maximal 100 µA bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5V. Das Datenblatt warnt ausdrücklich, dass dieser Sperrspannungszustand nur für Testzwecke gilt und das Bauteil nicht kontinuierlich unter Sperrvorspannung betrieben werden sollte.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis (I_V-m):Maximal 2:1 zwischen Segmenten bei Ansteuerung mit I_F=10mA. Dies spezifiziert die maximal zulässige Helligkeitsvariation zwischen verschiedenen Segmenten (Punkten) innerhalb derselben Anzeigeeinheit.

Wichtiger Hinweis zur Lichtstärkemessung:Die Intensität wird mit einer Sensor- und Filterkombination gemessen, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve nahekommt, um sicherzustellen, dass der Wert mit der menschlichen Helligkeitswahrnehmung korreliert.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass Bauteile \"nach Lichtstärke kategorisiert\" werden. Dies bezieht sich auf einen Binning- oder Sortierprozess.

• Lichtstärke-Binning:Nach der Herstellung werden die LEDs getestet und basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei einem Standardteststrom in verschiedene Gruppen (Bins) sortiert. Dies stellt sicher, dass bei Auswahl von Komponenten aus demselben Bin-Code die Anzeigen sehr ähnliche Helligkeitsniveaus aufweisen. Dies ist entscheidend, wenn mehrere Anzeigen nebeneinander montiert werden, um sichtbare Helligkeitsunterschiede (\"helle Flecken\" oder \"dunkle Flecken\") zu vermeiden. Das Datenblatt empfiehlt für Mehrfachanwendungen die Verwendung von Anzeigen aus demselben Bin.
• Wellenlängen-/Farb-Binning:Obwohl im bereitgestellten Auszug nicht explizit detailliert, ist es gängige Praxis bei LED-Herstellern, Bauteile auch basierend auf dominanter Wellenlänge (λ_d) oder Farbkoordinaten zu binnieren, um Farbkonsistenz sicherzustellen. Die spezifizierte λ_d von 621 nm ist wahrscheinlich ein zentraler Zielwert für dieses Produkt.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf \"Typische elektrische/optische Kennlinienkurven\". Diese grafischen Darstellungen sind wesentlich, um das Bauteilverhalten unter nicht standardmäßigen Bedingungen zu verstehen. Obwohl die spezifischen Kurven im Text nicht bereitgestellt werden, umfassen sie typischerweise:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Strom und Spannung. Die Kurve zeigt die Einschaltspannung und wie V_F mit I_F ansteigt. Dies ist entscheidend für den Entwurf von strombegrenzenden Schaltungen.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-L-Kurve):Veranschaulicht, wie die Lichtausgabe mit dem Treiberstrom zunimmt. Sie ist über einen Bereich im Allgemeinen linear, sättigt jedoch bei sehr hohen Strömen. Dies hilft, den Treiberstrom für gewünschte Helligkeit gegenüber Effizienz und Lebensdauer zu optimieren.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, wie die Lichtausgabe abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur der LED steigt. Diese Entwertungskurve ist entscheidend für Anwendungen, die bei hohen Umgebungstemperaturen arbeiten.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~630 nm und die 40 nm Halbwertsbreite zeigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil hat eine definierte physikalische Kontur. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit Standardtoleranzen von ±0,25 mm (0,01 Zoll), sofern nicht anders angegeben. Die genaue Maßzeichnung ist im Datenblatt referenziert.

5.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die Anzeige hat eine 14-Pin-Konfiguration, wobei Pin 11 und 12 \"No Pin\" (NC) sind. Das interne Schaltbild zeigt eine Common-Cathode-Architektur für die Zeilen und individuelle Anoden für die Spalten, die die 5x7-Matrix bilden. Die Pinbelegung ist wie folgt:

• Pin 1: Kathode Zeile 5
• Pin 2: Kathode Zeile 7
• Pin 3: Anode Spalte 2
• Pin 4: Anode Spalte 3
• Pin 5: Kathode Zeile 4
• Pin 6: Anode Spalte 5
• Pin 7: Kathode Zeile 6
• Pin 8: Kathode Zeile 3
• Pin 9: Kathode Zeile 1
• Pin 10: Anode Spalte 4
• Pin 11: Keine Verbindung
• Pin 12: Keine Verbindung
• Pin 13: Anode Spalte 1
• Pin 14: Kathode Zeile 2

Diese Pinanordnung muss für den ordnungsgemäßen Betrieb der Anzeige sorgfältig befolgt werden. Das Common-Cathode-Design bedeutet, dass zur Ansteuerung eines bestimmten Punkts die entsprechende Spaltenanode auf High-Pegel (mit Strombegrenzung) gesetzt werden muss, während die Zeilenkathode auf Low-Pegel gezogen werden muss.

6. Löt-, Montage- und Lagerrichtlinien

6.1 Lötprozess

Der absolute Maximalwert spezifiziert ein Löttemperaturprofil: maximal 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen an einem Punkt 1,6mm unterhalb des Gehäusekörpers. Dies ist ein Standardwert für Durchsteckbauteile für Wellenlöten. Für Reflow-Löten von SMD-Varianten (in der Lagerung referenziert) wäre ein spezifisches Profil erforderlich, das der Feuchtesensitivitätsstufe (MSL) des Gehäuses entspricht.

6.2 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist wesentlich, um Pinoxidation zu verhindern und die Lötbarkeit sicherzustellen.

• Für Durchsteck-Anzeigen (LTP-1057AHR):Im Originalverpackung bei 5°C bis 30°C und unter 60% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) lagern. Eine Langzeitlagerung wird nicht empfohlen.
• Für SMD-LED-Anzeigen (Referenziert):
  • Im versiegelten Beutel:5°C bis 30°C, unter 60% RH.
  • Nach dem Öffnen des Beutels:5°C bis 30°C, unter 60% RH, maximal 168 Stunden (7 Tage), wenn die MSL Stufe 3 ist. Nach dieser Zeit wird vor dem Löten ein Ausheizen bei 60°C für 24 Stunden empfohlen, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\"-Schäden während des Reflow zu verhindern.
• Allgemeine Empfehlung:Lagerbestände zügig verbrauchen und große, langfristige Vorräte vermeiden.

7. Anwendungsdesign-Empfehlungen und Warnhinweise

Das Datenblatt bietet entscheidende Richtlinien für zuverlässigen Schaltungsentwurf und Einsatz.

• Ansteuerungsmethode:Konstantstrom-Ansteuerung wird gegenüber Konstantspannung dringend empfohlen, um gleichmäßige Lichtstärke und Langlebigkeit sicherzustellen, da die Durchlassspannung der LED eine Toleranz hat und sich mit der Temperatur ändert.
• Schutzschaltung:Die Treiberschaltung muss vor Sperrspannungen und transienten Spannungsspitzen während des Ein-/Ausschaltens schützen, da Sperrvorspannung Metallmigration und Ausfall verursachen kann.
• Strombegrenzung:Der sichere Betriebsstrom muss unter Berücksichtigung der maximalen Umgebungstemperatur gewählt werden, wobei der Entwertungsfaktor aus den absoluten Maximalwerten anzuwenden ist.
• Thermisches Management:Vermeiden Sie Betriebstemperaturen, die höher als empfohlen sind, da dies den Lichtleistungsabfall (Lumen-Depreciation) beschleunigt und zu vorzeitigem Ausfall führen kann.
• Umweltaspekte:Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit, um Kondensation auf der Anzeige zu verhindern.
• Mechanische Handhabung:Wenden Sie während der Montage keine ungewöhnliche Kraft auf das Anzeigekörper an. Wenn eine Frontabdeckungsfolie verwendet wird, stellen Sie sicher, dass sie nicht fest gegen die Anzeigeoberfläche drückt, da der Kleber ein Verrutschen der Folie verursachen kann.
• Konsistenz bei Mehrfachanzeigen:Für Anwendungen mit zwei oder mehr Anzeigen wählen Sie Einheiten aus demselben Lichtstärke-Bin, um ungleichmäßige Helligkeit (Farbton-Ungleichmäßigkeit) zu vermeiden.

8. Funktionsprinzip

Die LTP-1057AHR ist eine Punktmatrix-LED-Anzeige. Sie besteht aus 35 einzelnen LED-Elementen (5 Spalten x 7 Zeilen), die in einem rechteckigen Raster angeordnet sind. Jede LED (Punkt) ist ein Halbleiter-p-n-Übergang, der bei Flussspannung rot-oranges Licht emittiert – ein Phänomen namens Elektrolumineszenz. Die spezifische Farbe wird durch die Bandlückenenergie des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt (GaAsP/GaP oder AlInGaP/GaAs, wie angegeben). Die Anzeige wird multiplex betrieben: Durch sequentielles Aktivieren (Sinken des Stroms auf Masse) einer Zeilenkathode zur Zeit, während gleichzeitig der Durchlassstrom auf die entsprechenden Spaltenanoden für diese Zeile angelegt wird, kann ein gesamtes Zeichen angezeigt werden. Dieser Scan erfolgt schneller, als das menschliche Auge wahrnehmen kann, und erzeugt ein stabiles Bild, während gleichzeitig die Anzahl der benötigten Treiberpins im Vergleich zur individuellen Ansteuerung jeder der 35 LEDs erheblich reduziert wird.

9. Häufige Designfragen und Antworten

F: Was ist der Zweck der 1/16 Tastverhältnis-Angabe für die Lichtstärke?

A: Die Anzeige ist für Multiplex-Betrieb ausgelegt. Der 80mA Pulsstrom bei niedrigem Tastverhältnis (z.B. 1/16) liefert eine hohe momentane Helligkeit. Zeitlich gemittelt und mit dem Nachleuchten des Auges kombiniert, erzeugt dies den Eindruck einer hellen, stabilen Anzeige, während die durchschnittliche Leistung und Wärmeabgabe pro LED innerhalb sicherer Grenzen bleibt.

F: Warum ist Sperrvorspannung für diese LED-Anzeige so gefährlich?

A: Das Anlegen einer Sperrspannung, die über dem sehr niedrigen Maximum liegt (impliziert durch den I_R-Test bei 5V), kann zum Durchbruch des Halbleiterübergangs führen. Heimtückischer ist, dass selbst niedrigere Sperrspannungen über die Zeit zu einer Elektromigration von Metallatomen innerhalb des Chips führen können, was zu erhöhtem Leckstrom oder einem direkten Kurzschluss führt und das Segment dauerhaft beschädigt.

F: Wie berechne ich den benötigten strombegrenzenden Widerstand für ein Segment?

A: Verwenden Sie den ungünstigsten Fall der Durchlassspannung (V_F max = 2,6V) aus dem Datenblatt. Für eine Konstantspannungsversorgung (V_versorgung) beträgt der Widerstandswert R = (V_versorgung - V_F) / I_F. Wählen Sie I_F basierend auf der gewünschten Helligkeit und stellen Sie sicher, dass er unter dem entwerteten Dauerstromlimit für Ihre Betriebstemperatur liegt. Beispiel: Bei einer 5V Versorgung, V_F=2,6V und I_F=15mA: R = (5 - 2,6) / 0,015 = 160 Ohm. Eine Konstantstrom-Treiberschaltung ist eine robustere Lösung.

F: Kann ich diese Anzeige im Freien verwenden?

A: Der Betriebstemperaturbereich (-35°C bis +85°C) erlaubt viele Außenbedingungen. Das Bauteil ist jedoch nicht von Natur aus wasserdicht oder gegen Staub und Feuchtigkeit abgedichtet. Für den Außeneinsatz muss es in einem geeignet bewerteten Gehäuse untergebracht werden, das es vor Witterungseinflüssen schützt, Kondensation handhabt und möglicherweise einen Sonnenschutz enthält, um den Kontrast bei direktem Sonnenlicht aufrechtzuerhalten.