LTC-3620KG 7-Segment LED-Anzeige Datenblatt - 0,39-Zoll Ziffernhöhe - AlInGaP Grün - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-3620KG ist ein hochleistungsfähiges 7-Segment-LED-Anzeigemodul mit einer Ziffernhöhe von 0,39 Zoll (10 mm). Sie ist für Anwendungen konzipiert, die klare, helle numerische Anzeigen mit ausgezeichneter Sichtbarkeit erfordern. Das Bauteil nutzt fortschrittliche AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED-Chip-Technologie, die für ihre hohe Effizienz und überlegene Lichtstärke im Vergleich zu herkömmlichen Materialien bekannt ist. Die Segmente sind in einem Grau-Weiß-Farbschema gehalten, was Kontrast und Lesbarkeit verbessert. Diese Anzeige ist nach Lichtstärke kategorisiert und wird in einer bleifreien, RoHS-konformen Bauform angeboten, was sie für moderne elektronische Designs mit Umweltaspekten geeignet macht.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist eine wesentliche Stärke dieser Anzeige. Bei einem Standard-Prüfstrom von 1mA liegt die durchschnittliche Lichtstärke (Iv) zwischen einem Minimum von 200 µcd und einem typischen Wert von 585 µcd. Bei einem höheren Treiberstrom von 10mA steigt die typische Intensität signifikant auf 6435 µcd, was die Hochhelligkeitsfähigkeit der AlInGaP-Chips demonstriert. Das Bauteil emittiert grünes Licht mit einer Peak-Emissionswellenlänge (λp) von 571 nm und einer dominanten Wellenlänge (λd) von 572 nm, beide gemessen bei IF=20mA. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 15 nm, was auf eine relativ reine Farbemission hinweist. Die Lichtstärke wird mit einer Sensor- und Filterkombination gemessen, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve zur Genauigkeitsgewährleistung angenähert ist.

2.2 Elektrische Eigenschaften

Elektrisch ist die Anzeige für den Niedrigleistungsbetrieb ausgelegt. Die Durchlassspannung (VF) pro Segment beträgt typischerweise 2,6V mit einem Maximum von 2,6V bei einem Betrieb mit 20mA. Der Sperrstrom (IR) pro Segment ist mit maximal 100 µA bei VR=5V spezifiziert, wobei jedoch angemerkt wird, dass ein Dauerbetrieb unter Sperrvorspannung nicht vorgesehen ist. Das Lichtstärke-Anpassungsverhältnis zwischen den Segmenten beträgt maximal 2:1 bei IF=1mA, was ein einheitliches Erscheinungsbild über die gesamte Anzeige sicherstellt. Eine Übersprech-Spezifikation von ≤ 2,5 % ist definiert, um unerwünschte Beleuchtung zwischen benachbarten Segmenten zu minimieren.

2.3 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil ist für einen robusten Betrieb innerhalb spezifizierter Grenzen ausgelegt. Die maximale Verlustleistung pro Chip beträgt 70 mW. Der Spitzendurchlassstrom pro Chip beträgt 60 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Der Dauer-Durchlassstrom pro Chip beträgt 25 mA bei 25°C und reduziert sich linear um 0,28 mA/°C mit steigender Temperatur. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich liegt zwischen -35°C und +105°C. Für die Montage beträgt die maximale Löttemperatur 260°C für maximal 3 Sekunden in einem Abstand von 1,6 mm unterhalb der Auflageebene.

3. Mechanische und Gehäuseinformationen

3.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige hat einen spezifischen physischen Footprint. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben mit Standardtoleranzen von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen eine Pinspitzenverschiebungstoleranz von ±0,4 mm, eine Begrenzung von Fremdmaterial auf den Segmenten (≤10 mils) und eine Begrenzung von Oberflächenfarbkontamination (≤20 mils). Die Verbiegung des Reflektors darf 1 % seiner Länge nicht überschreiten. Der empfohlene Leiterplattenlochdurchmesser für die Pins beträgt 1,0 mm. Ein Abstandshalterdetail erlaubt eine Ausrutschtoleranz von ±0,5 mm.

3.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die LTC-3620KG ist ein Bauteil in Common-Anode-Konfiguration. Die Pinverbindungstabelle lautet wie folgt: Pin 2 ist die gemeinsame Anode für Ziffer 1, Pin 6 für Ziffer 2 und Pin 8 für Ziffer 3. Die Segmentkathoden sind bestimmten Pins zugeordnet: A (Pin 13), B (Pin 12), C (Pin 4), D (Pin 5), E (Pin 3), F (Pin 16) und G (Pin 9). Pin 7 ist die Kathode für die Dezimalpunkte (L / L1 / L2). Die Pins 1, 10, 11, 14 und 15 sind als "kein Anschluss" (NO PIN) vermerkt. Das interne Schaltbild zeigt die gemeinsamen Anodenverbindungen für die drei Ziffern, wobei die Segmente jeder Ziffer parallel zu ihren jeweiligen Kathodenpins geschaltet sind.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält einen Abschnitt für typische elektrische und optische Kennlinien, gemessen bei einer Umgebungstemperatur von 25°C, sofern nicht anders angegeben. Diese Kurven sind für Entwickler wesentlich, um das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu verstehen. Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Kurven für ein solches Produkt die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF), die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Lichtstärke (Iv) sowie die Variation der Lichtstärke mit der Umgebungstemperatur umfassen. Die Analyse dieser Kurven ermöglicht die optimale Auswahl des Treiberstroms, um die gewünschte Helligkeit bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung von Effizienz und Lebensdauer zu erreichen.

5. Löt- und Montagerichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit. Die maximale Löttemperatur ist explizit als 260°C für eine maximale Dauer von 3 Sekunden definiert, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene des Bauteils. Dies ist ein kritischer Parameter für Wellenlöt- oder Reflow-Prozesse, um thermische Schäden an den LED-Chips oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern. Entwickler sollten sicherstellen, dass ihre Leiterplatten-Montageprofile diesem Grenzwert entsprechen. Darüber hinaus sollten die Hinweise zu dimensionellen Toleranzen, wie Pinverschiebung und Abstandshalterausrutschen, während des Leiterplattenlayouts und des mechanischen Designs berücksichtigt werden, um einen korrekten Sitz und Ausrichtung zu gewährleisten.

6. Anwendungsvorschläge

6.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für Anwendungen, die klare, mittelgroße numerische Anzeigen erfordern. Typische Einsatzgebiete sind Industrieinstrumententafeln, Test- und Messgeräte, medizinische Geräte, Haushaltsgeräte (wie Mikrowellen oder Öfen), Kassenterminals und Automotive-Aftermarket-Displays. Ihre hohe Helligkeit und der weite Betrachtungswinkel machen sie für Umgebungen mit hohem Umgebungslicht oder für Anzeigen geeignet, die aus verschiedenen Blickwinkeln abgelesen werden müssen.

6.2 Designüberlegungen

Bei der Entwicklung mit der LTC-3620KG müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Erstens erfordert die Common-Anode-Konfiguration eine stromsenkende Treiberschaltung (z.B. einen Transistor oder einen dedizierten LED-Treiber-IC) zur Steuerung der Kathoden. Strombegrenzungswiderstände sind für jede Segmentkathode zwingend erforderlich, um den gewünschten Durchlassstrom und die Helligkeit einzustellen, berechnet basierend auf der Versorgungsspannung und der Durchlassspannung der LED. Die hohe Lichtstärke bei niedrigen Strömen (z.B. 1mA) ermöglicht sehr energiesparende Designs. Entwickler sollten auch die Verlustleistungsgrenzen berücksichtigen und eine ordnungsgemäße Entlastung implementieren, wenn eine hohe Betriebsumgebungstemperatur erwartet wird. Der weite Betriebstemperaturbereich (-35°C bis +105°C) macht sie robust für raue Umgebungen.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Der primäre Differenzierungsfaktor der LTC-3620KG ist die Verwendung von AlInGaP-Halbleitermaterial für die grünen LED-Chips. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaP (Galliumphosphid) grünen LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lumenausbeute und Helligkeit bei gleichem Treiberstrom. Dies führt zu besserer Sichtbarkeit und geringerem Stromverbrauch. Das Merkmal "nach Lichtstärke kategorisiert" zeigt an, dass Bauteile basierend auf ihrer Lichtleistung gebinnt oder sortiert werden, was eine gleichmäßigere Helligkeit über Produktionschargen und in mehrstelligen Anzeigen ermöglicht. Die bleifreie, RoHS-konforme Bauweise entspricht globalen Umweltvorschriften.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck der "NO PIN"-Anschlüsse?

A: Die "NO PIN"-Bezeichnungen (Pins 1, 10, 11, 14, 15) dienen wahrscheinlich der mechanischen Symmetrie und Stabilität während des Spritzgussprozesses. Sie sind nicht elektrisch mit einem internen Bauteil verbunden und sollten im Schaltkreis unverbunden (floating) bleiben.

F: Wie steuere ich die Dezimalpunkte?

A: Die Dezimalpunkte (L, L1, L2) teilen sich eine gemeinsame Kathode an Pin 7. Um einen bestimmten Dezimalpunkt zu beleuchten, müssen Sie Pin 7 aktivieren (auf Masse ziehen), während Sie gleichzeitig die gemeinsame Anode der Ziffer aktivieren, an der sich dieser Dezimalpunkt befindet (Pin 2, 6 oder 8). Das interne Diagramm würde die genaue Zuordnung verdeutlichen.

F: Kann ich diese Anzeige direkt mit einem Mikrocontroller ansteuern?

A: Es ist möglich, erfordert jedoch ein sorgfältiges Design. Die GPIO-Pins eines Mikrocontrollers können typischerweise nur einen begrenzten Strom senken oder liefern (oft 20-25mA). Da der Dauerstrom der Anzeige pro Segment maximal 25mA beträgt, könnte das gleichzeitige Ansteuern mehrerer Segmente die Gesamtstrombelastbarkeit des Mikrocontrollers überschreiten. Es wird dringend empfohlen, externe Treibertransistoren oder einen dedizierten LED-Treiber-IC zu verwenden, um den Strom und das Multiplexing zu handhaben und den Mikrocontroller zu schützen.

F: Was bedeutet "Lichtstärke-Anpassungsverhältnis 2:1"?

A: Diese Spezifikation bedeutet, dass die Lichtstärke des hellsten Segments nicht mehr als doppelt so hoch ist wie die des dunkelsten Segments innerhalb desselben Bauteils, wenn unter identischen Bedingungen (IF=1mA) gemessen. Dies gewährleistet ein einigermaßen einheitliches Erscheinungsbild und vermeidet, dass ein Segment viel heller aussieht als ein anderes.

9. Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf einer einfachen 3-stelligen Voltmeter-Anzeige. Der Mikrocontroller würde eine Spannung messen, sie in eine 3-stellige Zahl umwandeln und diese anzeigen müssen. Die drei gemeinsamen Anoden der LTC-3620KG (Pins 2, 6, 8) würden mit dem Kollektor von drei PNP-Transistoren (oder ähnlichem) verbunden, deren Basen von Mikrocontroller-Pins gesteuert werden. Die sieben Segmentkathoden (Pins 3, 4, 5, 9, 12, 13, 16) und die Dezimalpunktkathode (Pin 7) würden jeweils mit einem Strombegrenzungswiderstand und dann mit dem Drain eines N-Kanal-MOSFETs (oder ähnlichem) verbunden, dessen Gate vom Mikrocontroller gesteuert wird. Die Firmware würde Multiplexing implementieren: den Transistor für Ziffer 1 einschalten, die MOSFETs für die zur Anzeige der ersten Ziffer benötigten Segmente setzen, kurz warten, dann Ziffer 1 ausschalten und für Ziffer 2 und 3 in schneller Folge wiederholen. Dieses Multiplexing reduziert die Anzahl der benötigten Treiberpins und ermöglicht eine konstante, flimmerfreie Beleuchtung.

10. Funktionsprinzip Einführung

Eine 7-Segment-LED-Anzeige ist eine Ansammlung von Leuchtdioden, die in einem Achter-Muster angeordnet sind. Jedes der sieben Segmente (bezeichnet mit A bis G) ist eine einzelne LED. Eine zusätzliche LED wird oft für einen Dezimalpunkt verwendet. In einer Common-Anode-Konfiguration wie der LTC-3620KG sind die Anoden aller LEDs für eine bestimmte Ziffer miteinander verbunden und an einen gemeinsamen positiven Versorgungsspannungs-Pin angeschlossen. Die Kathode jedes einzelnen Segment-LED wird auf einen separaten Pin herausgeführt. Um ein bestimmtes Segment zu beleuchten, muss sein gemeinsamer Anoden-Pin auf eine Spannung höher als die Kathodenspannung getrieben werden (Anlegen einer Durchlassvorspannung), und der entsprechende Kathoden-Pin muss mit einer niedrigeren Spannung verbunden werden (typischerweise Masse über einen Strombegrenzungswiderstand). Durch Steuern, welche Kathodenpins geerdet sind, während eine bestimmte gemeinsame Anode aktiv ist, können spezifische numerische oder alphanumerische Zeichen gebildet werden.

11. Technologietrends

Während diskrete 7-Segment-LED-Anzeigen für spezifische Anwendungen relevant bleiben, geht der breitere Trend in der Displaytechnologie in Richtung Integration und Flexibilität. Integrierte Treiberchips mit eingebauten Controllern (für Uhr, Temperatur usw.) werden immer häufiger und vereinfachen das Design. Es gibt auch einen Trend hin zu oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäusen für die automatisierte Montage, obwohl Durchstecktypen wie dieser für Prototyping, Reparatur und Umgebungen mit hoher Vibration immer noch geschätzt werden. In Bezug auf Materialien stellt AlInGaP einen fortschrittlichen Schritt für rote, orange, gelbe und grüne LEDs dar, aber für Vollfarbfähigkeiten ist InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) die dominierende Technologie für Blau und Grün und wird oft mit Phosphoren verwendet, um weißes Licht zu erzeugen. Die Zukunft könnte mehr hybride oder anpassbare mehrstellige Module bringen, die Anzeige, Treiber und Schnittstellenlogik in einer einzigen kompakten Einheit kombinieren.