LTC-2621JD-04 LED-Anzeige Datenblatt - 0,28-Zoll Ziffernhöhe - Hyper Rot (650nm) - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-2621JD-04 ist ein kompaktes, leistungsstarkes dreistelliges Siebensegment-Anzeigemodul, das für Anwendungen entwickelt wurde, die klare numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion besteht darin, eine visuelle numerische Ausgabe in elektronischen Geräten bereitzustellen. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung fortschrittlicher AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie für die LED-Chips, die auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat gefertigt sind. Diese Kombination führt zur charakteristischen \"Hyper Rot\"-Emission. Die Anzeige verfügt über eine graue Front mit weißen Segmenten, was den Kontrast und die Lesbarkeit verbessert. Der Zielmarkt umfasst Industriemessgeräte, Unterhaltungselektronik, Prüf- und Messtechnik sowie jedes eingebettete System, das eine zuverlässige, stromsparende numerische Anzeige benötigt.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

• Ziffernhöhe:0,28 Zoll (7,0 mm), bietet eine gute Balance zwischen Größe und Sichtbarkeit.
• Segmentdesign:Kontinuierliche, gleichmäßige Segmente für ein ausgezeichnetes Zeichenbild und Ästhetik.
• Energieeffizienz:Geringer Leistungsbedarf, daher geeignet für batteriebetriebene oder energiebewusste Anwendungen.
• Optische Leistung:Hohe Helligkeit und hoher Kontrast gewährleisten die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen.
• Betrachtungswinkel:Breiter Betrachtungswinkel ermöglicht die Ablesung der Anzeige aus schrägen Positionen.
• Zuverlässigkeit:Halbleiterzuverlässigkeit ohne bewegliche Teile, führt zu langer Betriebsdauer.
• Qualitätskontrolle:Bauteile werden nach Lichtstärke kategorisiert, was eine gleichbleibende Helligkeit über alle Produktionschargen hinweg sicherstellt.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

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

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW. Dies begrenzt die maximale kontinuierliche Leistung, die in einem einzelnen Segment als Wärme abgeführt werden kann.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:Maximal 90 mA, jedoch nur unter spezifischen gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis und 0,1 ms Pulsbreite. Dieser Wert gilt für Multiplexing oder kurzzeitige Hochhelligkeitspulse.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:Maximal 25 mA bei 25°C. Dieser Strom verringert sich linear mit einer Rate von 0,33 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C steigt. Beispielsweise wäre bei 85°C der maximal zulässige Dauerstrom etwa: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = 5,2 mA.
• Sperrspannung pro Segment:Maximal 5 V. Eine Überschreitung kann zum Sperrschichtdurchbruch führen.
• Betriebstemperaturbereich:-35°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C.
• Löttemperatur:Maximal 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene. Dies ist kritisch für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse, um thermische Schäden zu vermeiden.

2.2 Elektrische & Optische Kennwerte (bei Ta=25°C)

Dies sind die typischen Betriebsparameter unter spezifizierten Testbedingungen.

• Mittlere Lichtstärke (I_V):Reicht von 200 μcd (min) bis 600 μcd (max), mit einem implizierten typischen Wert. Gemessen bei einem Durchlassstrom (I_F) von 1 mA. Dies ist der Schlüsselparameter für die wahrgenommene Helligkeit.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):650 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgangsleistung am stärksten ist, und definiert die \"Hyper Rot\"-Farbe.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet monochromatischeres Licht. 20 nm ist typisch für AlInGaP rote LEDs.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):639 nm (typisch). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe der LED wahrnimmt, oft leicht unterschiedlich von der Spitzenwellenlänge.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):Reicht von 2,1 V (min) bis 2,6 V (max), mit einem typischen Wert von 2,6 V bei I_F=20 mA. Dies ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):Maximal 100 μA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V.
• Lichtstärke-Anpassungsverhältnis (I_V-m):Maximal 2:1. Dies spezifiziert das maximal zulässige Verhältnis zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Segment/Ziffer innerhalb eines Bauteils und gewährleistet so Gleichmäßigkeit.

Hinweis zur Messung:Die Lichtstärke wird mit einem Sensor und Filter gemessen, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht, um sicherzustellen, dass die Messung mit der menschlichen Helligkeitswahrnehmung korreliert.

3. Binning- und Kategorisierungssystem

Das Datenblatt stellt ausdrücklich fest, dass Bauteile \"nach Lichtstärke kategorisiert\" werden. Dies impliziert einen Binning-Prozess.

• Lichtstärke-Binning:Der breite für I_V spezifizierte Bereich (200-600 μcd) deutet darauf hin, dass Produktionsteile getestet und in verschiedene Helligkeitsklassen sortiert werden. Entwickler können Klassen für Anwendungen auswählen, die spezifische Helligkeitsniveaus oder enge Gleichmäßigkeit über mehrere Anzeigen hinweg erfordern.
• Durchlassspannung:Der spezifizierte Bereich (2,1-2,6V) kann ebenfalls zu Spannungs-Binning führen, was für die Stromversorgungsauslegung in großen Arrays wichtig sein kann.
• Wellenlänge:Während typische Werte für λ_p und λ_d angegeben sind, könnten enge Toleranzklassen für spezifische Farbkoordinaten verfügbar sein, obwohl sie in diesem zusammenfassenden Datenblatt nicht detailliert beschrieben sind.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf \"Typische elektrische/optische Kennlinien\". Obwohl die spezifischen Grafiken im Text nicht bereitgestellt werden, können wir ihren Standardinhalt und ihre Bedeutung ableiten.

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Diese Grafik würde zeigen, wie die Lichtausgabe mit dem Strom ansteigt, typischerweise in einer sublinearen Weise, und den Effizienzabfall bei hohen Strömen hervorheben.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Zeigt die Dioden-I-V-Kennlinie, essentiell für die Berechnung von Vorwiderstandswerten oder den Entwurf von Konstantstrom-Treibern.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, wie die Lichtausgabe mit steigender Temperatur abnimmt, ein kritischer Faktor für das thermische Management.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~650 nm und die 20 nm Halbwertsbreite zeigt.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil hat ein Standard-LED-Anzeigegehäuse. Alle Abmessungen sind in Millimetern (mm). Die allgemeine Toleranz beträgt ±0,25 mm (≈±0,01 Zoll), sofern nicht für ein bestimmtes Merkmal eine andere Angabe gemacht wird. Die genaue Maßzeichnung ist im Datenblatt referenziert, wird hier aber nicht detailliert. Wichtige Aspekte wären Gesamtlänge, -breite und -höhe, Ziffernabstand, Anschlussabstand und Anschlussabmessungen.

5.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die LTC-2621JD-04 ist einMultiplex-Gemeinsame-AnodeBauteil. Das bedeutet, die Anoden jeder Ziffer sind intern pro Ziffer miteinander verbunden, während die Kathoden für jeden Segmenttyp (A-G, DP) über die Ziffern hinweg gemeinsam sind.

Pinbelegung (16-poliges Gehäuse):

• Pin 1: Kathode D
• Pin 2: Gemeinsame Anode (Ziffer 1)
• Pin 3: Kathode D.P. (Dezimalpunkt)
• Pin 4: Kathode E
• Pin 5: Gemeinsame Anode (Ziffer 2)
• Pin 6: Kathode C
• Pin 7: Kathode G
• Pin 8: Gemeinsame Anode (Ziffer 3)
• Pin 9: Nicht angeschlossen
• Pin 10: Kein Pin
• Pin 11: Kein Pin
• Pin 12: Kathode B
• Pin 13: Gemeinsame Anode für L1, L2, L3 (wahrscheinlich Doppelpunkt oder andere Markierungen)
• Pin 14: Kein Pin
• Pin 15: Kathode A
• Pin 16: Kathode F

Interner Schaltplan:Das Schaltbild zeigt drei gemeinsame Anodenknoten (einen pro Ziffer), die mit den Pins 2, 5 und 8 verbunden sind. Jede Segmentkathode (A-G, DP) ist ein einzelner Knoten, der mit seinem jeweiligen Pin verbunden ist, wobei die LED für dieses Segment in jeder Ziffer zwischen der gemeinsamen Anode der Ziffer und der gemeinsamen Segmentkathode geschaltet ist. Diese Struktur ist ideal für Multiplex-Ansteuerung.

6. Löt- & Montagerichtlinien

Die wichtigste bereitgestellte Richtlinie ist der absolute Maximalwert für das Löten:260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene.

• Reflow-Löten:Ein Standard-bleifreies Reflow-Profil mit einer Spitzentemperatur von nicht mehr als 260°C und einer sehr kurzen Zeit über 240°C sollte kompatibel sein. Der Messpunkt bei 1,6 mm ist kritisch für die Profilüberprüfung.
• Wellenlöten:Möglich, aber Kontaktzeit und Temperatur müssen sorgfältig kontrolliert werden, um das 260°C/3s-Limit einzuhalten.
• Handlöten:Verwenden Sie eine temperaturgeregelte Lötspitze. Wenden Sie die Hitze auf die Leiterplattenfläche an, nicht direkt auf den LED-Anschluss, und schließen Sie die Lötstelle schnell ab.
• Lagerbedingungen:Lagern Sie in einer trockenen, antistatischen Umgebung innerhalb des spezifizierten Lagertemperaturbereichs (-35°C bis +85°C). Feuchtigkeitsempfindliche Bauteile müssen möglicherweise vor der Verwendung getrocknet werden, wenn sie feuchten Umgebungen ausgesetzt waren.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die Multiplex-Gemeinsame-Anode-Konfiguration erfordert eine Treiberschaltung. Ein typisches Design verwendet:

• Mikrocontroller oder Treiber-IC:Zur Steuerung von Timing und Daten.
• Zifferntreiber:PNP-Transistoren oder spezielle High-Side-Schalter, um Strom zu den gemeinsamen Anodenpins (2, 5, 8, 13) zu ziehen.
• Segmenttreiber:Die Mikrocontroller-Ports oder Low-Side-Treiber-ICs (wie ein 74HC595-Schieberegister mit Open-Drain-Ausgängen oder ein spezieller LED-Treiber), um Strom von den Segmentkathodenpins (1, 3, 4, 6, 7, 12, 15, 16) zu liefern.
• Strombegrenzungswiderstände:Ein Widerstand wird pro Segmentkathodenleitung benötigt (nicht pro Segment-LED) bei Verwendung einer Konstantspannungsansteuerung. Der Widerstandswert wird berechnet mit R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Für eine 5V-Versorgung und I_F=10 mA mit V_F=2,6V, R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ω. Konstantstromtreiber sind für bessere Gleichmäßigkeit vorzuziehen.

7.2 Designüberlegungen

• Multiplexfrequenz:Verwenden Sie eine Aktualisierungsrate, die hoch genug ist, um sichtbares Flackern zu vermeiden (typisch >60 Hz pro Ziffer, also >180 Hz Abtastrate für 3 Ziffern).
• Spitzenstrom vs. Helligkeit:Um eine hohe durchschnittliche Helligkeit zu erreichen und gleichzeitig innerhalb des Dauerstromwerts zu bleiben, verwenden Sie Multiplexing mit einem höheren Spitzenstrom (bis zum 90mA-Pulswert). Beispiel: Ansteuerung mit 1/3 Tastverhältnis (3 Ziffern) und 30 mA Spitze ergibt einen Durchschnitt von 10 mA pro Segment.
• Thermisches Management:Stellen Sie sicher, dass das Leiterplattenlayout Wärmeableitung ermöglicht, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalwerte. Hohe Umgebungstemperaturen erfordern eine Stromreduzierung.
• ESD-Schutz:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Handhaben Sie sie während der Montage mit entsprechenden ESD-Vorsichtsmaßnahmen.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaP roten LEDs oder größeren Ziffernanzeigen bietet die LTC-2621JD-04 spezifische Vorteile:

• AlInGaP vs. GaAsP/GaP:AlInGaP-Technologie bietet eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu höherer Helligkeit und besserer Sichtbarkeit bei Umgebungslicht führt. Die \"Hyper Rot\"-Farbe ist auch lebendiger.
• Kleine Ziffernhöhe (0,28\"):Bietet eine platzsparende Lösung im Vergleich zu 0,5\" oder größeren Ziffern, geeignet für kompakte Geräte, bleibt aber größer und besser lesbar als sehr kleine SMD-7-Segment-Module.
• Graue Front/Weiße Segmente:Diese Oberfläche bietet ein hohes Kontrastverhältnis, wenn die Segmente ausgeschaltet sind, und verbessert die Gesamtästhetik und Lesbarkeit der Anzeige im Vergleich zu komplett schwarzen oder grauen Fronten.
• Kategorisierte Lichtstärke:Dieses Binning bietet ein Maß an Qualitätskontrolle und Vorhersagbarkeit, das bei kostengünstigeren Anzeigen nicht immer vorhanden ist.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Was ist der Zweck der \"Gemeinsame-Anode\"-Konfiguration?

A1: Gemeinsame Anode vereinfacht das Multiplexing. Sie schalten eine Ziffer nach der anderen ein, indem Sie eine positive Spannung an ihren Anodenpin anlegen, während Sie die Kathoden der gewünschten Segmente auf Masse legen. Dies reduziert die Anzahl der benötigten Treiberpins von (7 Segmente + 1 DP) * 3 Ziffern = 24 auf 3 Anoden + 8 Kathoden = 11.

F2: Wie berechne ich den Widerstandswert zum Ansteuern dieser Anzeige?

A2: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie den maximalen V_F-Wert (2,6V) aus dem Datenblatt, um sicherzustellen, dass auch bei Teilen mit hohem V_F genügend Spannungsabfall über dem Widerstand vorhanden ist. Wählen Sie I_F basierend auf der gewünschten Helligkeit, bleiben Sie dabei innerhalb der Dauer- (25 mA bei 25°C) oder Pulsgrenzwerte.

F3: Kann ich diese Anzeige mit einem 3,3V-Mikrocontroller ansteuern?

A3: Möglicherweise, aber mit Einschränkungen. Wenn V_F 2,6V beträgt, bleiben bei 3,3V nur 0,7V für den Strombegrenzungswiderstand übrig. Für einen 10mA-Strom wäre R=70Ω. Dieser niedrige Widerstandswert ist machbar, aber Schwankungen in V_F verursachen erhebliche Helligkeitsschwankungen. Für eine stabile Leistung wird ein Konstantstromtreiber oder ein Aufwärtswandler empfohlen, der eine höhere Versorgungsspannung (wie 5V) bereitstellt.

F4: Was bedeutet \"Lichtstärke-Anpassungsverhältnis 2:1\"?

A4: Es bedeutet, dass innerhalb einer einzelnen LTC-2621JD-04-Einheit das hellste Segment oder die hellste Ziffer unter gleichen Bedingungen (I_F=1mA) gemessen nicht mehr als doppelt so hell ist wie das dunkelste Segment oder die dunkelste Ziffer. Dies gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit.

10. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf einer Anzeige für ein tragbares Digitalmultimeter

Die LTC-2621JD-04 ist eine ausgezeichnete Wahl. Ihre 0,28\" Ziffern sind sehr gut lesbar. Der geringe Leistungsbedarf ist entscheidend für die Batterielebensdauer. Das Multiplex-Design minimiert die Anzahl der benötigten Mikrocontroller-Pins. Ein Entwurf würde den Timer des Mikrocontrollers verwenden, um mit ~200 Hz durch die Ziffern 1, 2 und 3 zu zyklieren. Die Segmentdaten würden aus einer Tabelle abgerufen. Um Energie zu sparen, könnte die Anzeigehelligkeit (I_F) dynamisch basierend auf dem von einem Fototransistor erfassten Umgebungslicht angepasst werden. Die hochkontrastreiche grau/weiße Front gewährleistet Lesbarkeit sowohl in dunklen als auch hellen Werkstattumgebungen. Die AlInGaP-Hyperrot-LEDs bieten eine klare, aufmerksamkeitserregende Anzeige.

11. Einführung in das Technologieprinzip

Die LTC-2621JD-04 basiert aufAlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)Halbleitermaterial, das epitaktisch auf einemGaAs (Galliumarsenid)Substrat gewachsen ist. Das \"nicht transparente\" GaAs-Substrat wird verwendet, weil es das emittierte Licht absorbiert, aber die AlInGaP-Aktivschicht hat eine hohe genug interne Effizienz, dass ausreichend Licht von der Oberseite des Chips austritt. Elektronen und Löcher werden in den aktiven Bereich injiziert, wenn eine Durchlassspannung über den p-n-Übergang angelegt wird. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall etwa 650 nm (rot). Das Siebensegment-Format wird erzeugt, indem mehrere winzige LED-Chips (oder ein einzelner Chip mit mehreren isolierten Übergängen) unter einer strukturierten optischen Linse/Diffusor platziert werden, um die erkennbaren numerischen Segmente zu bilden.

12. Technologietrends und Kontext

Während dieses spezifische Bauteil Durchstecktechnologie verwendet, bleibt das zugrundeliegende AlInGaP-Materialsystem hochrelevant. Trends in der Displaytechnologie umfassen:

• Miniaturisierung:Ein Trend hin zu oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäusen für automatisierte Montage, auch für mehrstellige Anzeigen.
• Integration:Kombination des LED-Arrays mit dem Treiber-IC in einem einzigen Gehäuse oder Modul, um das Design zu vereinfachen.
• Fortschrittliche Materialien:Laufende Forschung an Materialien wie GaN-basiert (für blau/grün/weiß) und AlInGaP für höhere Effizienz und neue Farben. Für rot/orange/gelb ist AlInGaP die dominierende Hochleistungstechnologie.
• Anwendungsverschiebung:Während diskrete 7-Segment-Anzeigen ausgereift sind, bleiben sie in Anwendungen entscheidend, wo Einfachheit, Kosten, Zuverlässigkeit und hohe Sichtbarkeit oberste Priorität haben (Industriesteuerungen, Hausgeräte, Messtechnik). Sie koexistieren mit neueren Technologien wie OLEDs und LCDs, wobei jede basierend auf Faktoren wie Betrachtungswinkel, Sonnenlichtlesbarkeit, Stromverbrauch und Kosten unterschiedliche Marktnischen bedient.

Die LTC-2621JD-04 stellt eine robuste, etablierte Lösung in dieser sich entwickelnden Landschaft dar und bietet für ihre vorgesehenen Anwendungen eine bewährte Balance aus Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten.