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LTC-5723JD LED-Anzeige Datenblatt - 0,56-Zoll Ziffernhöhe - AlInGaP Rot - Multiplex-Gemeinsame-Kathode - Technisches Dokument

Vollständiges technisches Datenblatt für die LTC-5723JD, eine 0,56-Zoll Vierfach-Sieben-Segment-LED-Anzeige mit hocheffizienten AlInGaP-Rot-Chips. Enthält Spezifikationen, Abmessungen, Pinbelegung, Grenzwerte und Kennlinien.
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PDF-Dokumentendeckel - LTC-5723JD LED-Anzeige Datenblatt - 0,56-Zoll Ziffernhöhe - AlInGaP Rot - Multiplex-Gemeinsame-Kathode - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-5723JD ist ein Hochleistungs-Vierfach-Sieben-Segment-Anzeigemodul für Anwendungen, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die visuelle Darstellung numerischer Daten über vier separate Ziffern, von denen jede aus sieben einzeln ansteuerbaren Segmenten plus einem Dezimalpunkt besteht. Die zugrundeliegende Technologie ist die Verwendung von Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Leuchtdiodenchips, die für ihre hohe Effizienz und ausgezeichnete Lichtausbeute im roten Spektrum bekannt sind. Diese Chips werden auf einem nicht transparenten Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gefertigt, was zum Kontrast und zur Gesamtleistung beiträgt. Die Anzeige verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Segmentmarkierungen, was die Lesbarkeit durch einen kontrastreichen Hintergrund für die leuchtend roten Segmente verbessert. Diese Kombination ist besonders effektiv bei verschiedenen Lichtverhältnissen und stellt sicher, dass die angezeigten Informationen gut erkennbar sind.

Das Bauteil ist für Multiplex-Betrieb ausgelegt und nutzt eine gemeinsame Kathoden-Konfiguration für jede Ziffer. Dieses Design reduziert die Anzahl der benötigten Ein-/Ausgangspins von einem ansteuernden Mikrocontroller oder einer Schaltung erheblich und macht es zu einer platzsparenden und kosteneffizienten Lösung für mehrstellige Anzeigen. Durch sequentielles Aktivieren jeder Ziffer mit hoher Frequenz erscheinen alle vier Ziffern für das menschliche Auge kontinuierlich beleuchtet – eine Standardtechnik bei multiplexgesteuerten LED-Anzeigen. Die LTC-5723JD wird nach Lichtstärke kategorisiert, d.h. Einheiten werden nach spezifischen Helligkeitsbereichen sortiert und verkauft, sodass Entwickler Bauteile auswählen können, die präzise Anwendungsanforderungen an Gleichmäßigkeit oder Mindesthelligkeit erfüllen.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

Die Anzeige bietet mehrere deutliche Vorteile, die sie für eine breite Palette industrieller, kommerzieller und messtechnischer Anwendungen geeignet macht.

2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der im Datenblatt angegebenen elektrischen, optischen und physikalischen Parameter. Das Verständnis dieser Spezifikationen ist entscheidend für einen korrekten Schaltungsentwurf und einen zuverlässigen Betrieb innerhalb der Grenzwerte des Bauteils.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen ist nicht garantiert und sollte im Normalbetrieb vermieden werden.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter werden typischerweise bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C gemessen und definieren die normale Betriebsleistung des Bauteils.

Hinweis zur Messung:Die Lichtstärke wird mit einer Sensor- und Filterkombination gemessen, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve annähernd entspricht, um sicherzustellen, dass die Werte der menschlichen Helligkeitswahrnehmung entsprechen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Bauteil \"nach Lichtstärke kategorisiert\" ist. Dies bezieht sich auf eine gängige Praxis in der LED-Fertigung, die als Binning bekannt ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf \"Typische elektrische/optische Kennlinienkurven\". Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, umfassen Standardkurven für solche Bauteile typischerweise:

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die mechanische Zeichnung liefert kritische Abmessungen für das Leiterplatten-Layout und Panel-Ausschnitte. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Wichtige Merkmale sind die Gesamtlänge, -breite und -höhe des Gehäuses, der Abstand zwischen den Ziffern, die Größe und Position der Befestigungsstifte und die Position des Dezimalpunkts relativ zu den Ziffern. Entwickler müssen sich an diese Abmessungen halten, um einen korrekten physischen Sitz und Ausrichtung auf der Endproduktmontage zu gewährleisten.

5.2 Pinbelegung und internes Schaltbild

Das Bauteil hat eine 12-Pin-Konfiguration. Das interne Schaltbild zeigt eine multiplexgesteuerte gemeinsame-Kathoden-Architektur.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die Einhaltung des spezifizierten Lötprofils ist zwingend erforderlich, um Schäden zu verhindern.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

7.2 Designüberlegungen und Treiberschaltung

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu anderen Anzeigetechnologien und LED-Typen:

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf eines einfachen 4-stelligen Voltmeters.

Ein Entwickler erstellt ein 0-30V DC Voltmeter. Die analoge Spannung wird vom ADC eines Mikrocontrollers gelesen. Der Mikrocontroller muss die LTC-5723JD-Anzeige ansteuern.

  1. Hardware-Design:Die I/O-Pins des Mikrocontrollers sind über 330Ω strombegrenzende Widerstände mit den 8 Anodenleitungen (A-G, DP) verbunden. Vier andere I/O-Pins sind mit den Basen von vier NPN-Transistoren (z.B. 2N3904) verbunden. Die Kollektoren dieser Transistoren sind mit den vier Kathoden-Pins (Ziffer 1-4) verbunden, und die Emitter sind mit Masse verbunden. Ein Basiswiderstand (z.B. 4,7kΩ) wird für jeden Transistor verwendet.
  2. Firmware-Logik:Die Firmware wandelt den ADC-Wert in vier separate Ziffern um. Sie tritt in eine Timer-Interrupt-Routine ein, die mit 400 Hz läuft. In jedem Interrupt schaltet sie alle Zifferntransistoren aus. Dann setzt sie die Anodenleitungen (über einen Port oder Schieberegister) auf das Segmentmuster für die nächste Ziffer in der Sequenz. Schließlich schaltet sie den Transistor für diese spezifische Ziffer ein. Dieser Zyklus läuft kontinuierlich.
  3. Helligkeitsregelung:Die Anzeigehelligkeit kann auf zwei Arten eingestellt werden: 1) Durch Ändern des Werts der strombegrenzenden Widerstände (niedrigerer Widerstand = höherer Strom = heller), innerhalb der Maximalwerte bleibend. 2) Durch Verwendung von Pulsweitenmodulation (PWM) auf den Ziffernfreigabeleitungen innerhalb der Multiplex-Routine, wodurch effektiv das Tastverhältnis für alle Ziffern gleichzeitig geändert wird.

11. Funktionsprinzip

Das grundlegende Funktionsprinzip basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Durchlassspannung der Diode überschreitet (etwa 2,1V für dieses AlInGaP-Material), werden Elektronen aus der n-dotierten Region und Löcher aus der p-dotierten Region in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In einem direkten Bandabstand-Halbleiter wie AlInGaP setzt diese Rekombination Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlxInyGa1-x-yP-Legierung bestimmt die Bandabstandsenergie und damit die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, die für dieses Bauteil im roten Spektrum liegt. Das nicht transparente GaAs-Substrat absorbiert jegliches nach unten emittierte Licht und verbessert den Kontrast, indem es interne Reflexionen verhindert, die nicht aktivierte Segmente aufleuchten lassen könnten.

12. Technologietrends

Während die in diesem Datenblatt dargestellte AlInGaP-Technologie ausgereift und hochzuverlässig ist, entwickelt sich das breitere Feld der Anzeigetechnologie weiter. Trends umfassen die Entwicklung noch effizienterer Materialien, wie solche basierend auf Galliumnitrid (GaN) für Blau und Grün, die jetzt dominieren. Für mehrstellige numerische Anzeigen gibt es einen Trend zu vollständig integrierten Modulen mit eingebauten Controllern, I2C- oder SPI-Schnittstellen und manchmal sogar eingebetteten Schriftarten und Sonderzeichen, was den Entwurf vereinfacht. Darüber hinaus bieten Punktmatrix-OLED- und Micro-LED-Anzeigen Potenzial für größere Flexibilität bei der Darstellung alphanumerischer und grafischer Informationen in ähnlichen Bauformen. Für Anwendungen, die jedoch einfache, helle, robuste und kosteneffektive numerische Anzeigen erfordern, bleiben dedizierte Sieben-Segment-LED-Anzeigen wie die LTC-5723JD aufgrund ihrer bewährten Leistung, Einfachheit und ausgezeichneten Lesbarkeit eine hochgradig praktikable und beliebte Lösung.

LED-Spezifikations-Terminologie

Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe

Photoelektrische Leistung

Begriff Einheit/Darstellung Einfache Erklärung Warum wichtig
Lichtausbeute lm/W (Lumen pro Watt) Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten.
Lichtstrom lm (Lumen) Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. Bestimmt, ob das Licht hell genug ist.
Betrachtungswinkel ° (Grad), z.B. 120° Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit.
Farbtemperatur K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien.
Farbwiedergabeindex Einheitenlos, 0–100 Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet.
Farborttoleranz MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs.
Dominante Wellenlänge nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs.
Spektralverteilung Wellenlänge vs. Intensitätskurve Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität.

Elektrische Parameter

Begriff Symbol Einfache Erklärung Design-Überlegungen
Flussspannung Vf Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs.
Flussstrom If Stromwert für normalen LED-Betrieb. Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer.
Max. Pulsstrom Ifp Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden.
Sperrspannung Vr Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten.
Wärmewiderstand Rth (°C/W) Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung.
ESD-Immunität V (HBM), z.B. 1000V Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs.

Wärmemanagement & Zuverlässigkeit

Begriff Schlüsselmetrik Einfache Erklärung Auswirkung
Sperrschichttemperatur Tj (°C) Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung.
Lichtstromrückgang L70 / L80 (Stunden) Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED.
Lichtstromerhaltung % (z.B. 70%) Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten.
Farbverschiebung Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse Grad der Farbänderung während der Verwendung. Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen.
Thermisches Altern Materialabbau Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen.

Verpackung & Materialien

Begriff Gängige Typen Einfache Erklärung Merkmale & Anwendungen
Gehäusetyp EMC, PPA, Keramik Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer.
Chip-Struktur Front, Flip-Chip Chip-Elektrodenanordnung. Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung.
Phosphorbeschichtung YAG, Silikat, Nitrid Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI.
Linse/Optik Flach, Mikrolinse, TIR Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve.

Qualitätskontrolle & Binning

Begriff Binning-Inhalt Einfache Erklärung Zweck
Lichtstrom-Bin Code z.B. 2G, 2H Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge.
Spannungs-Bin Code z.B. 6W, 6X Nach Flussspannungsbereich gruppiert. Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz.
Farb-Bin 5-Schritt MacAdam-Ellipse Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte.
CCT-Bin 2700K, 3000K usw. Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen.

Prüfung & Zertifizierung

Begriff Standard/Test Einfache Erklärung Bedeutung
LM-80 Lichtstromerhaltungstest Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet.
TM-21 Lebensdauerschätzstandard Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage.
IESNA Beleuchtungstechnische Gesellschaft Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. Industrieanerkannte Testbasis.
RoHS / REACH Umweltzertifizierung Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. Marktzugangsvoraussetzung international.
ENERGY STAR / DLC Energieeffizienzzertifizierung Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit.