LTC-4624JR LED-Anzeige Datenblatt - 0,4-Zoll Zeichenhöhe - Super Rot (631nm) - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-4624JR ist ein kompaktes, leistungsstarkes, dreistelliges 7-Segment-LED-Anzeigemodul. Ihre Hauptanwendung liegt in elektronischen Geräten, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern, wie z.B. Messgeräte, Industrie-Bedienpanels, Kassenterminals und Haushaltsgeräte. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung von AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie für die LED-Chips, die im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP eine überlegene Lichtausbeute und Farbreinheit im roten Spektrum bietet. Dies führt zu einem hervorragenden Zeichenbild mit hoher Helligkeit und Kontrast, wodurch die Ziffern auch unter verschiedenen Umgebungslichtbedingungen gut lesbar sind. Das Bauteil ist nach Lichtstärke kategorisiert, was eine konsistente Helligkeitsabstimmung in Multi-Display-Anwendungen ermöglicht.

1.1 Hauptmerkmale und Gerätebeschreibung

Die Anzeige bietet mehrere bemerkenswerte Merkmale, die zu ihrer Zuverlässigkeit und Leistung beitragen. Sie hat eine Zeichenhöhe von 0,4 Zoll (10,0mm), was eine gute Balance zwischen Größe und Lesbarkeit bietet. Die Segmente sind durchgehend und gleichmäßig, was für ein sauberes und professionelles Erscheinungsbild sorgt. Sie arbeitet mit geringem Leistungsbedarf, was die Energieeffizienz erhöht. Die Festkörperbauweise bietet hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer. Darüber hinaus ist das Gehäuse bleifrei und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), was es für die moderne Elektronikfertigung geeignet macht.

Die spezifische Artikelnummer LTC-4624JR bezeichnet ein Bauteil mit AlInGaP-Superrot-LED-Chips in einer Multiplex-Gemeinschaftskathoden-Konfiguration. Sie beinhaltet einen Dezimalpunkt rechts für jede Ziffer. Das visuelle Design zeichnet sich durch eine graue Front mit weißen Segmenten aus, was den Kontrast maximiert und die Lesbarkeit verbessert.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Verständnis der absoluten Maximalwerte ist entscheidend für die langfristige Zuverlässigkeit der Anzeige. Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Die Verlustleistung pro Segment ist mit 70 mW spezifiziert. Der Spitzen-Durchlassstrom pro Segment beträgt 90 mA, ist jedoch nur unter spezifischen Pulsbedingungen zulässig: einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1ms. Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment beträgt 25 mA bei 25°C und reduziert sich linear mit einer Rate von 0,33 mA/°C bei steigender Umgebungstemperatur. Diese Reduzierung ist für das thermische Management wesentlich. Das Bauteil ist für einen Betriebs- und Lagertemperaturbereich von -35°C bis +85°C ausgelegt. Die Lötbedingung für Reflow-Löten ist mit 260°C für 3 Sekunden in einem Abstand von 1/16 Zoll (ca. 1,6mm) unterhalb der Auflageebene des Bauteils auf der Leiterplatte angegeben.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Die elektrischen und optischen Kenngrößen werden bei einer Standard-Umgebungstemperatur von 25°C gemessen. Die mittlere Lichtstärke (Iv) reicht von einem Minimum von 200 µcd bis zu einem typischen Wert von 650 µcd bei einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA. Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λp) beträgt typisch 639 nm, und die dominante Wellenlänge (λd) beträgt 631 nm bei IF=20mA, was sie eindeutig in den Superrot-Bereich einordnet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 20 nm, was auf eine relativ reine Farbe hinweist. Die Durchlassspannung (VF) pro LED-Chip liegt zwischen 2,0V (min) und 2,6V (max) bei 20mA. Der Sperrstrom (IR) pro Segment hat ein Maximum von 100 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V. Es ist äußerst wichtig zu beachten, dass diese Sperrspannungsangabe nur für Testzwecke gilt; ein Dauerbetrieb unter Sperrvorspannung muss im Anwendungsschaltkreis unbedingt vermieden werden. Das Lichtstärke-Verhältnis zwischen Segmenten in einem ähnlichen Lichtbereich beträgt maximal 2:1, was für visuelle Gleichmäßigkeit sorgt. Zusätzliche Hinweise spezifizieren, dass Übersprechen zwischen Segmenten ≤2,5% sein sollte und die Toleranz der Durchlassspannung ±0,1V beträgt.

3. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die Anzeige wird in einem Standard-Durchsteck-DIP-Gehäuse (Dual In-line Package) geliefert. Die Gehäuseabmessungen sind im Datenblatt detailliert mit allen Maßen in Millimetern angegeben. Wichtige Toleranzen umfassen ±0,25mm für die meisten Abmessungen und eine Pin-Spitzen-Verschiebungstoleranz von ±0,4mm. Qualitätskontrollhinweise spezifizieren Grenzwerte für Fremdmaterial auf Segmenten (≤10mil), Verbiegung des Reflektors (≤1% der Länge), Blasen in Segmenten (≤10mil) und Tintenverschmutzung auf der Oberfläche (≤20mil). Für das Leiterplattendesign wird ein Lochdurchmesser von 1,0mm für die Anschlussbeine empfohlen.

3.1 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil hat eine 14-Pin-Konfiguration, obwohl nicht alle Positionen belegt sind. Es verwendet eine Multiplex-Gemeinschaftskathoden-Architektur. Das interne Schaltbild zeigt, dass jede der drei Ziffern ihre Anodenverbindung teilt (gemeinsame Anode für Ziffer 1, 2 und 3 an Pin 1, 5 bzw. 7). Die Segmentkathoden (A-G und DP) sind über die Ziffern hinweg verbunden. Zusätzlich gibt es separate Kathoden für die LEDs auf der rechten Seite (L1, L2, L3), die eine gemeinsame Anode an Pin 14 teilen. Dieses Multiplexverfahren reduziert die Anzahl der benötigten Treiberpins von 24 (3 Ziffern * 8 Segmente) auf 14 und vereinfacht die Ansteuerschaltung. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1: Gemeinsame Anode Ziffer 1; Pin 2: Kathode E; Pin 3: Kathode C, L3; Pin 4: Kathode D; Pin 5: Gemeinsame Anode Ziffer 2; Pin 6: Kathode DP; Pin 7: Gemeinsame Anode Ziffer 3; Pin 8: Kathode G; Pins 9,10,13: Nicht belegt; Pin 11: Kathode B, L2; Pin 12: Kathode A, L1; Pin 14: Gemeinsame Anode L1,L2,L3; Pin 15: Kathode F.

4. Anwendungsrichtlinien und Designüberlegungen

4.1 Ansteuerung und Schaltungsdesign

Für optimale Leistung und Langlebigkeit müssen mehrere Anwendungshinweise beachtet werden. Die Anzeige ist für gewöhnliche elektronische Geräte vorgesehen. Die Verwendung einer Konstantstrom-Ansteuerungsmethode wird gegenüber einer Konstantspannungsansteuerung dringend empfohlen. Dies stellt eine konsistente Lichtausgabe sicher, unabhängig von Schwankungen der Durchlassspannung (VF) einzelner LED-Chips innerhalb der Anzeige. Die Treiberschaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den gesamten VF-Bereich (2,0V bis 2,6V) abdeckt, um sicherzustellen, dass der vorgesehene Treiberstrom immer geliefert wird. Die Schaltung muss auch Schutz gegen Sperrspannungen und transiente Spannungsspitzen beim Einschalten oder Abschalten bieten, da Sperrvorspannung zu Metallmigration und damit zu erhöhtem Leckstrom oder Kurzschlüssen führen kann. Der sichere Betriebsstrom sollte basierend auf der maximal erwarteten Umgebungstemperatur in der Endanwendung unter Verwendung des Reduzierungsfaktors von 0,33 mA/°C aus den absoluten Maximalwerten reduziert werden.

4.2 Thermische und Umgebungsüberlegungen

Das Überschreiten des empfohlenen Betriebsstroms oder der Temperatur kann zu schwerwiegender Lichtleistungsabnahme oder vorzeitigem Ausfall führen. Entwickler müssen für ausreichende Wärmeableitung in der Anwendung sorgen. Schnelle Änderungen der Umgebungstemperatur, insbesondere in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit, sollten vermieden werden, da sie zu Kondensation auf der Anzeige führen können, was möglicherweise elektrische oder optische Probleme verursacht. Mechanische Belastung des Anzeigekörpers während der Montage sollte vermieden werden; ungeeignete Werkzeuge oder Methoden dürfen nicht verwendet werden.

4.3 Montage- und Schnittstellenhinweise

Wenn eine dekorative Folie oder Abdeckung verwendet wird, wird diese typischerweise mit Haftkleber angebracht. Es wird nicht empfohlen, diese Folienseite in engen Kontakt mit einem Frontpanel oder einer Abdeckung kommen zu lassen, da äußere Kräfte sie verschieben können. Für Anwendungen, die zwei oder mehr Anzeigen in einem Set verwenden, wird empfohlen, Anzeigen aus demselben Lichtstärke-BIN-Code zu verwenden, um merkliche Unterschiede in der Helligkeit (Farbton-Ungleichmäßigkeit) zu vermeiden. Wenn das Endprodukt erfordert, dass die Anzeige Sturz- oder Vibrationstests unterzogen wird, sollten die spezifischen Testbedingungen im Voraus bewertet werden.

5. Lagerung und Handhabung

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist wesentlich, um die Lötbarkeit und Leistung zu erhalten. Die empfohlenen Lagerbedingungen für die LED-Anzeige in ihrer Originalverpackung sind eine Temperatur zwischen 5°C und 30°C und eine relative Luftfeuchtigkeit unter 60% RH. Lagerung außerhalb dieser Bedingungen kann zur Oxidation der Bauteilanschlüsse führen. Es wird empfohlen, den Lagerbestand zügig zu verbrauchen und eine langfristige Lagerung großer Mengen zu vermeiden. Wenn die Feuchtigkeitsschutzverpackung länger als sechs Monate geöffnet war, wird vor der Montage ein Trocknungsprozess von 60°C für 48 Stunden empfohlen, wobei die Montage innerhalb einer Woche nach dem Trocknen abgeschlossen sein sollte.

6. Leistungskurven und Binning-System

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische/optische Kennlinien, die normalerweise die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Lichtstärke (Iv), Durchlassspannung (VF) gegenüber Temperatur und die spektrale Verteilung darstellen. Diese Kurven sind für Entwickler entscheidend, um die Leistung unter nicht standardmäßigen Bedingungen vorherzusagen. Das Bauteil ist nach Lichtstärke kategorisiert (gebinned). Dies bedeutet, dass Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtausgabe bei einem Standardteststrom getestet und gruppiert werden. Die Verwendung von Anzeigen aus demselben Bin in einer Multi-Unit-Anwendung gewährleistet visuelle Konsistenz. Während der PDF-Auszug keine Wellenlängen- oder Spannungs-Binning-Details enthält, sorgen die engen Spezifikationen für die dominante Wellenlänge (631nm) und die Durchlassspannungstoleranz (±0,1V) inhärent für einen hohen Grad an Gleichmäßigkeit.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der LTC-4624JR liegt in der Verwendung von AlInGaP-Technologie für die roten LEDs. Im Vergleich zu älteren GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu größerer Helligkeit bei gleichem Treiberstrom oder äquivalenter Helligkeit bei geringerer Leistung führt. Es bietet auch eine gesättigtere und reinere rote Farbe (dominante Wellenlänge ~631nm) im Vergleich zum oft orangefarbenen Rotton von GaAsP. Das Multiplex-Gemeinschaftskathoden-Design bietet im Vergleich zu statisch angesteuerten Anzeigen eine pin-effiziente Schnittstelle und reduziert den Bedarf an Mikrocontroller-I/Os oder Treiber-ICs. Die graue Front mit weißen Segmenten ist eine Designwahl, die den Kontrast erhöht und sie in vielen Anwendungen reinroten oder kontrastarmen Farbschemata vorzieht.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck der in der Pinbelegung erwähnten \"L1, L2, L3\"-Pins?

A: Dies sind Kathodenpins für zusätzliche LEDs, die wahrscheinlich auf der rechten Seite jeder Ziffer positioniert sind (z.B. für einen Doppelpunkt in einer Uhr-Anzeige oder andere Indikatoren). Sie teilen sich eine gemeinsame Anode an Pin 14 und können unabhängig von den 7-Segment-Ziffern angesteuert werden.

F: Kann ich diese Anzeige mit einem 5V-Mikrocontroller über strombegrenzende Widerstände ansteuern?

A: Ja, aber eine sorgfältige Berechnung ist erforderlich. Unter der Annahme einer VF von 2,6V (max) und einem gewünschten IF von 20mA wäre der erforderliche Serienwiderstand R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohm. Sie müssen sicherstellen, dass der Mikrocontroller-Pin den benötigten multiplexen Strom senken oder liefern kann. Ein dedizierter Treiber-IC (wie ein MAX7219 oder HT16K33) ist oft eine robustere Lösung.

F: Der absolute max. kontinuierliche Strom ist 25mA bei 25°C, reduziert sich aber. Welchen Strom sollte ich für einen zuverlässigen Betrieb bei 50°C verwenden?

A: Unter Verwendung des Reduzierungsfaktors von 0,33 mA/°C: Temperaturanstieg = 50°C - 25°C = 25°C. Stromreduzierung = 25°C * 0,33 mA/°C = 8,25 mA. Daher beträgt der maximal empfohlene kontinuierliche Strom bei 50°C 25 mA - 8,25 mA =16,75 mA. Ein Betrieb bei oder unter diesem Strom gewährleistet Zuverlässigkeit.

F: Warum wird vor Sperrvorspannung so stark gewarnt?

A: Das Anlegen einer Sperrspannung (selbst der für den IR-Test verwendeten 5V) kann Elektromigration von Metallatomen innerhalb des Halbleiterübergangs verursachen. Mit der Zeit kann dies leitfähige Pfade erzeugen, die zu erhöhtem Leckstrom oder einem permanenten Kurzschluss führen und das Segment funktionsunfähig machen.

9. Funktionsprinzip

Eine 7-Segment-Anzeige ist eine Anordnung von sieben LED-Stäben (Segmenten A bis G) in einem \"8\"-Muster, plus einer zusätzlichen LED für einen Dezimalpunkt (DP). Durch selektives Ansteuern spezifischer Kombinationen dieser Segmente können alle Dezimalziffern (0-9) und einige Buchstaben dargestellt werden. Die LTC-4624JR integriert drei solcher Ziffernanordnungen in ein Gehäuse. Sie verwendet ein multiplexendes Gemeinschaftskathoden-Design. In diesem Schema sind alle Anoden für dasselbe Segment über verschiedene Ziffern hinweg intern miteinander verbunden. Die Kathoden für jede Ziffer sind separat. Um eine Zahl anzuzeigen, aktiviert der Mikrocontroller (legt hoch) die Anoden für die Segmente, die für das gewünschte Zeichen auf allen Ziffern leuchten sollen. Er legt dann die Kathode der spezifischen Ziffer, auf der das Zeichen erscheinen soll, auf Masse (legt niedrig). Dieser Prozess wird für jede Ziffer schnell wiederholt (typischerweise mit einer Frequenz >100Hz). Aufgrund der Nachbildwirkung des Auges erscheinen alle drei Ziffern gleichzeitig und kontinuierlich beleuchtet. Diese Methode reduziert die Anzahl der benötigten Steuerleitungen drastisch im Vergleich zur individuellen Verdrahtung jedes der 24 Segmente (3 Ziffern * 8 Segmente).

10. Entwicklungstrends und Kontext

Die LTC-4624JR repräsentiert eine ausgereifte und zuverlässige Technologie für Durchsteck-Numerikanzeigen. Der breitere Trend in der Displaytechnologie bewegt sich hin zu Oberflächenmontage-Bauteilen (SMD) für automatisierte Montage, höhere Dichte und dünnere Profile. Für 7-Segment-Anzeigen bedeutet dies Gehäuse wie SMD-LEDs auf einer flexiblen Leiterplatte oder Chip-on-Board (COB)-Designs. Es gibt auch einen kontinuierlichen Trend zu effizienteren LED-Materialien, wobei AlInGaP ein Standard für Rot/Orange/Gelb und InGaN für Blau/Grün/Weiß ist. Während OLEDs und Punktmatrix-LCDs mehr grafische Flexibilität bieten, bleiben 7-Segment-LED-Anzeigen in Anwendungen dominant, bei denen hohe Helligkeit, große Betrachtungswinkel, extreme Temperaturtoleranz und einfache digitale Anzeigen von größter Bedeutung sind, wie z.B. in Industrie-, Automobil- und Außengeräten. Die für dieses Bauteil diskutierten Prinzipien des Multiplexens und der Konstantstrom-Ansteuerung bleiben grundlegend für die Schnittstelle zu den meisten modernen mehrstelligen LED-Anzeigen, unabhängig vom Gehäusetyp.