LTC-2621JD-01 LED-Anzeige Datenblatt - 0,28-Zoll Zeichenhöhe - Hyper Rot 650nm - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-2621JD-01 ist ein kompaktes, leistungsstarkes dreistelliges numerisches Anzeigemodul. Sie ist für Anwendungen konzipiert, die klare, helle numerische Anzeigen in einem kleinen Formfaktor erfordern. Die Kerntechnologie nutzt AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleitermaterial, um eine Hyper-Rot-Emission zu erzeugen, die im Vergleich zu herkömmlichen roten LEDs eine überlegene Helligkeit und Effizienz bietet. Das Bauteil verfügt über eine graue Front und weiße Segmentfarbe für einen hohen Kontrast und hervorragende Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen.

1.1 Kernvorteile

• Hohe Sichtbarkeit:0,28-Zoll (7 mm) Zeichenhöhe mit durchgehend gleichmäßigen Segmenten gewährleistet eine klare Zeichendefinition.
• Optische Leistung:Hohe Helligkeit und hoher Kontrast werden durch die AlGaInP Hyper-Rot-LED-Chips erreicht.
• Großer Betrachtungswinkel:Bietet gleichmäßige Leuchtdichte und Farbe über einen weiten Betrachtungsbereich.
• Geringer Stromverbrauch:Effizientes Design benötigt minimalen Treiberstrom für den Betrieb.
• Zuverlässigkeit:Die Festkörperbauweise gewährleistet eine lange Betriebsdauer und Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Vibrationen.
• Standardisierung:Die Bauteile werden nach Leuchtstärke kategorisiert (gebinnt), was eine konsistente Helligkeitsabstimmung in Mehrfachanwendungen ermöglicht.
• Umweltkonformität:Das Gehäuse ist bleifrei und entspricht den RoHS-Richtlinien.

1.2 Zielanwendungen

Diese Anzeige eignet sich für eine Vielzahl elektronischer Geräte, die numerische Anzeigen benötigen. Typische Anwendungen umfassen Instrumententafeln, Prüf- und Messgeräte, Kassenterminals, Industriecontroller und Haushaltsgeräte. Ihre Zuverlässigkeit macht sie für den universellen Einsatz geeignet, wo eine klare numerische Datenanzeige wesentlich ist.

2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung pro Segment:70 mW. Dies begrenzt den kombinierten Effekt von Durchlassstrom und Spannungsabfall über einem Segment.
• Spitzendurchlassstrom pro Segment:90 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Nur für Pulsbetrieb, nicht für Gleichstrom.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C, linear reduzierend um 0,28 mA/°C über 25°C. Dies ist der Schlüsselparameter für Gleichstrom- oder Durchschnittsstromauslegung.
• Sperrspannung pro Segment:5 V. Das Überschreiten kann zu sofortigem und katastrophalem Ausfall führen.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C. Das Bauteil ist für industrielle Temperaturbereiche ausgelegt.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind typische Betriebsparameter gemessen bei Ta=25°C, die die erwartete Leistung unter Normalbedingungen definieren.

• Mittlere Lichtstärke (I_V):320 bis 850 µcd bei I_F=1mA. Diese große Bandbreite zeigt, dass das Bauteil in verschiedenen Helligkeits-Bins verfügbar ist (siehe Abschnitt 2.3).
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):650 nm (Hyper Rot).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):636 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Wellenlänge.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):2,1V bis 2,6V bei I_F=20mA. Die Schaltungsauslegung muss diesen Bereich berücksichtigen, um eine ordnungsgemäße Stromregelung sicherzustellen.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):max. 100 µA bei V_R=5V.

2.3 Erklärung des Binning-Systems

Die Lichtstärke wird in Bins kategorisiert, um Konsistenz zu gewährleisten. Die bereitgestellte Bintabelle zeigt die Grade F bis K mit Intensitätsbereichen von 321-500 µcd (F) bis zu 2101-3400 µcd (K), gemessen bei einem höheren Treiberstrom von 10mA. Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von ±15%. Für Anwendungen mit mehreren nebeneinander angeordneten Anzeigen wird dringend empfohlen, denselben Bin-Grad anzugeben, um sichtbare Helligkeitsunterschiede (Farbton-Ungleichmäßigkeiten) zu vermeiden.

3. Mechanische und Gehäuseinformationen

3.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige entspricht einem Standard-Dual-Inline-Gehäuse (DIP). Wichtige dimensionale Hinweise sind: Alle Hauptabmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, und die Pinspitzenverschiebungstoleranz beträgt +0,4 mm. Konstrukteure sollten sich für genaue Maße für das PCB-Layout auf die detaillierte Maßzeichnung auf Seite 3 des Datenblatts beziehen, einschließlich Auflageebene, Gesamthöhe, Breite und Pinabstand.

3.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil hat eine 16-Pin-Konfiguration, obwohl nicht alle Positionen belegt sind (Pins 10, 11, 14 sind \"NO PIN\"). Es handelt sich um eine multiplexed Common-Anode-Anzeige. Das interne Schaltbild zeigt drei gemeinsame Anoden-Pins (für Ziffer 1, 2, 3) und separate Kathoden-Pins für jedes Segment (A-G, DP) und die Doppelpunkte (L1, L2, L3). Pin 13 dient als gemeinsame Anode für die Doppelpunkte. Diese Struktur erfordert ein multiplexed Treiberschema, bei dem die Anoden sequentiell aktiviert werden, während die entsprechenden Segmentkathoden auf Masse gezogen werden.

4. Anwendungsrichtlinien und Designüberlegungen

4.1 Treiberschaltungsdesign

• Stromtreibung:Konstantstromtreibung wird gegenüber Konstantspannung dringend empfohlen, um konsistente Lichtstärke und Langlebigkeit zu gewährleisten, da die Durchlassspannung (V_F) einen Bereich aufweist.
• Strombegrenzung:Die Schaltung muss so ausgelegt sein, dass der absolute maximale Dauerstrom unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur-Derating niemals überschritten wird.
• Sperrspannungsschutz:Die Treiberschaltung sollte einen Schutz (z.B. Reihenwiderstände, Klemmdioden) enthalten, um zu verhindern, dass während des Ein-/Ausschaltens Sperrspannung oder Spannungsspitzen an die LED-Segmente angelegt werden.
• Multiplexing:Eine geeignete Multiplexfrequenz (typischerweise >100Hz) muss verwendet werden, um sichtbares Flackern zu vermeiden. Der Spitzenstrom in einem Multiplexschema kann höher sein als der durchschnittliche Gleichstrom, muss aber innerhalb der Spitzenstrombelastbarkeit bleiben.

4.2 Thermales und Umweltmanagement

• Wärmeableitung:Das Überschreiten des empfohlenen Betriebsstroms oder der Umgebungstemperatur beschleunigt den Helligkeitsabfall und kann zu vorzeitigem Ausfall führen. Ausreichende PCB-Kupferfläche oder andere Kühlkörper können in Hochtemperaturumgebungen erforderlich sein.
• Kondensation:Schnelle Temperaturwechsel in feuchten Umgebungen sollten vermieden werden, da Kondenswasser auf der Anzeigeoberfläche optische Probleme oder elektrische Leckströme verursachen kann.
• Mechanische Belastung:Während der Montage sollte keine abnormale Kraft auf das Anzeigekörper ausgeübt werden. Es müssen geeignete Werkzeuge verwendet werden.

4.3 Lagerung und Handhabung

Für die Langzeitlagerung der LED-Anzeige in der Originalverpackung werden Bedingungen von 5°C bis 30°C und unter 60% relativer Luftfeuchtigkeit empfohlen. Wenn außerhalb einer Feuchtigkeitssperrbeutel gelagert oder wenn der Beutel länger als sechs Monate geöffnet war, wird empfohlen, die Bauteile vor der Verwendung 48 Stunden bei 60°C zu backen und die Montage innerhalb einer Woche abzuschließen, um eine Oxidation der Pins zu verhindern und die Lötbarkeit sicherzustellen.

5. Löt- und Montageanleitung

Das Datenblatt spezifiziert Lötbedingungen: Das Bauteil sollte 3 Sekunden lang 260°C ausgesetzt werden, gemessen 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene. Dies ist eine typische Referenz für ein Reflow-Lötprofil. Die Temperatur des Bauteilkörpers selbst darf während des Montageprozesses die maximale Lagertemperatur von 105°C nicht überschreiten. Standard-Relflow-Profile für bleifreies Löten können mit sorgfältiger thermischer Profilerstellung verwendet werden, um diese Kriterien zu erfüllen.

6. Leistungskurven und Analyse

Das Datenblatt verweist auf typische Leistungskurven, die normalerweise umfassen:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Treiberstrom und Lichtausgabe.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die Dioden-Kennlinie.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Abnahme der Lichtausgabe bei steigender Sperrschichttemperatur.
• Spektrale Verteilung:Ein Diagramm, das die Intensität des emittierten Lichts über die Wellenlängen zeigt, zentriert um 650nm.

Diese Kurven sind für Konstrukteure entscheidend, um die Treiberbedingungen für eine bestimmte Helligkeitsanforderung zu optimieren und gleichzeitig Effizienz und Zuverlässigkeit über den vorgesehenen Betriebstemperaturbereich aufrechtzuerhalten.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal der LTC-2621JD-01 ist die Verwendung von AlGaInP Hyper-Rot-Technologie. Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder Standard-Rot-GaP-LEDs bietet AlGaInP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bei gleichem Treiberstrom zu größerer Helligkeit oder bei geringerer Leistung zu äquivalenter Helligkeit führt. Die Bezeichnung \"Hyper Rot\" weist auf eine tiefere, gesättigtere Rotfarbe (650nm Spitze) im Vergleich zu Standard-Rot-LEDs hin, die oft eine dominante Wellenlänge um 630-635nm haben. Die 0,28-Zoll Zeichenhöhe bietet einen Kompromiss zwischen Lesbarkeit und Platzeinsparung auf der Leiterplatte.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese Anzeige direkt mit einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Nein. Die Durchlassspannung beträgt nur 2,1-2,6V. Direktes Ansteuern mit 5V würde übermäßigen Strom verursachen und das Segment zerstören. Ein strombegrenzender Widerstand oder vorzugsweise eine Konstantstrom-Treiberschaltung ist erforderlich.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (650nm) und dominanter Wellenlänge (636nm)?

A: Die Spitzenwellenlänge ist der Punkt, an dem die spektrale Ausgabe physikalisch am stärksten ist. Die dominante Wellenlänge ist die Einzelwellenlängenfarbe, die vom menschlichen Auge als mit der LED-Farbe übereinstimmend wahrgenommen wird, was durch die gesamte spektrale Kurve beeinflusst wird. Beide sind Standardspezifikationen.

F: Warum ist Binning wichtig?

A: Der Herstellungsprozess erzeugt natürliche Schwankungen in der Helligkeit. Binning sortiert LEDs in Gruppen mit ähnlicher Leistung. Die Verwendung von Anzeigen aus demselben Bin in einer Mehrfachanwendung gewährleistet ein einheitliches Erscheinungsbild.

F: Wie berechne ich den benötigten strombegrenzenden Widerstand?

A: 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 unter allen Bedingungen genügend Spannung verfügbar ist, um den gewünschten I_F-Wert zu erreichen. Zum Beispiel, mit einer 5V-Versorgung und einem Ziel-I_F von 20mA: R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ω. Überprüfen Sie immer auch die Verlustleistung im Widerstand.

9. Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario:Entwurf einer einfachen 3-stelligen Voltmeter-Anzeige für ein Labornetzteil.

Umsetzung:Ein Mikrocontroller mit ausreichend I/O-Pins würde verwendet. Drei Pins würden als digitale Ausgänge konfiguriert, um die Ziffernanoden (Pins 2, 5, 8) über kleine NPN-Transistoren oder MOSFETs anzusteuern. Sieben oder acht andere Pins würden die Segmentkathoden (Pins 1, 3, 4, 6, 7, 12, 15, 16) über strombegrenzende Widerstände oder einen speziellen LED-Treiber-IC mit Konstantstrom-Senkenausgängen ansteuern. Die Mikrocontroller-Firmware würde das Multiplexing implementieren: Transistor für Ziffer 1 einschalten, das Kathodenmuster für die gewünschte Zahl auf Ziffer 1 setzen, kurze Zeit warten (z.B. 2ms), Ziffer 1 ausschalten und für Ziffern 2 und 3 wiederholen. Dieser Zyklus würde kontinuierlich laufen. Die Helligkeit kann durch Variieren des Wertes der strombegrenzenden Widerstände oder des Tastverhältnisses des Multiplexing eingestellt werden.

10. Funktionsprinzip Einführung

Eine LED (Licht emittierende Diode) ist eine Halbleiter-p-n-Übergangsdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material in der Sperrschicht. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des Lichts wird durch die Bandlücke des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. AlGaInP hat eine Bandlücke, die rotem/orangem/bernsteinfarbenem Licht entspricht. In dieser multiplexed Anzeige sind einzelne Segmente LEDs. Durch selektives Versorgen der gemeinsamen Anode einer Ziffer und Erden der Kathoden bestimmter Segmente leuchten diese Segmente auf und bilden eine Ziffer.

11. Technologietrends

Der Trend bei Anzeigetechnologien wie dieser geht zu höherer Effizienz, geringerem Stromverbrauch und erhöhter Integration. Während diskrete LED-Ziffernanzeigen aufgrund ihrer Einfachheit, Helligkeit und des großen Betrachtungswinkels beliebt bleiben, werden sie in einigen Anwendungen zunehmend durch integriertere Lösungen wie OLED (Organische LED) Anzeigen oder TFT-LCDs ergänzt oder ersetzt, die grafische Fähigkeiten bieten. Für Anwendungen, die extrem helle, robuste und einfache numerische Anzeigen erfordern, insbesondere in industriellen oder Außenbereichen, bleiben LED-Ziffernanzeigen wie die LTC-2621JD-01 jedoch eine zuverlässige und kostengünstige Wahl. Zukünftige Entwicklungen könnten noch effizientere Materialien und vielleicht integrierte Treiberschaltungen innerhalb des Anzeigepakets selbst bringen.