LTD-4608JG 0,4-Zoll Dual-Digit LED-Anzeige Datenblatt - Ziffernhöhe 10,0mm - Grün - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die LTD-4608JG ist eine kompakte, leistungsstarke zweistellige 7-Segment-Anzeige, die für Anwendungen konzipiert ist, die klare numerische Anzeigen bei geringem Stromverbrauch erfordern. Ihre Hauptfunktion besteht darin, eine visuelle numerische Ausgabe in elektronischen Geräten wie Instrumententafeln, Prüfgeräten, Unterhaltungselektronik und industriellen Steuerungen bereitzustellen. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung des fortschrittlichen AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterials für die LED-Chips, das im Vergleich zu älteren Technologien eine überlegene Effizienz und Farbreinheit bietet. Der Zielmarkt umfasst Designer und Ingenieure, die an tragbaren Geräten, batteriebetriebenen Geräten und allen Anwendungen arbeiten, bei denen Platz, Energieeffizienz und Lesbarkeit kritische Einschränkungen darstellen.

1.1 Hauptmerkmale und Kernvorteile

• 0,4-Zoll (10,0-mm) Ziffernhöhe:Bietet eine Zeichengröße, die für mittlere Betrachtungsabstände geeignet ist und Sichtbarkeit mit der Bauteilgröße in Einklang bringt.
• Kontinuierliche, gleichmäßige Segmente:Sichert ein gleichmäßiges, professionelles Erscheinungsbild der angezeigten Ziffern ohne sichtbare Lücken oder Unregelmäßigkeiten in der Lichtemission.
• Geringer Leistungsbedarf:Für Energieeffizienz ausgelegt, was es ideal für batteriebetriebene Geräte macht. Es arbeitet mit einem typischen Durchlassstrom von 1mA für die Standard-Lichtstärkemessung.
• Hohe Helligkeit & Hoher Kontrast:Das AlInGaP-Material und die graue Front mit weißen Segmenten erzeugen eine ausgezeichnete Leuchtkraft und ein scharfes Kontrastverhältnis, was die Lesbarkeit auch bei gut beleuchteten Umgebungsbedingungen sicherstellt.
• Großer Betrachtungswinkel:Bietet eine konsistente Lichtausgabe und Farbe über einen weiten Betrachtungswinkel und verbessert so die Nutzbarkeit aus verschiedenen Blickwinkeln.
• Zuverlässigkeit der Festkörpertechnik:Als LED-basiertes Bauteil bietet es im Vergleich zu mechanischen oder anderen Anzeigetechnologien eine lange Betriebsdauer, Stoßfestigkeit und schnelle Schaltzeiten.
• Nach Lichtstärke kategorisiert:Einheiten werden nach ihrer Lichtausgabe sortiert, was eine konsistente Helligkeitsabstimmung in mehrstelligen oder Multi-Device-Anwendungen ermöglicht.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Analyse der im Datenblatt definierten elektrischen und optischen Eigenschaften und erklärt deren Bedeutung für Design und Anwendung.

2.1 Absolute Maximalwerte

Dies sind Belastungsgrenzen, die unter keinen Umständen überschritten werden dürfen, um eine dauerhafte Beschädigung des Bauteils zu verhindern.

• Verlustleistung pro Segment:70 mW. Dies ist die maximale Leistung, die sicher von einem einzelnen LED-Segment als Wärme abgeführt werden kann.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:60 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Dieser Wert gilt für den kurzzeitigen Pulsbetrieb, nützlich für Multiplexing oder zum Erreichen einer höheren momentanen Helligkeit.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA (bei 25°C). Dies ist der maximale Gleichstrom für Dauerbetrieb. Das Datenblatt spezifiziert einen Derating-Faktor von 0,33 mA/°C über 25°C, was bedeutet, dass der zulässige Dauerstrom mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt, um die thermische Belastung zu managen.
• Sperrspannung pro Segment:5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann den LED-Übergang beschädigen.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C. Das Bauteil ist für industrielle Temperaturumgebungen ausgelegt.
• Löttemperatur:260°C für 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene. Dies definiert das Reflow-Lötprofil, um thermische Schäden während der Montage zu vermeiden.

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

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter spezifizierten Testbedingungen.

• Mittlere Lichtstärke (Iv):320 bis 850 µcd (min bis max) bei einem Durchlassstrom (IF) von 1mA. Dieser weite Bereich zeigt den Binning-Prozess; Designer müssen diese Variation berücksichtigen oder sortierte Bauteile für ein einheitliches Erscheinungsbild auswählen. Der typische Wert liegt wahrscheinlich in der Mitte dieses Bereichs.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λp):571 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die emittierte Lichtintensität am höchsten ist, was sie in den rein grünen Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm (typisch). Dies misst die spektrale Reinheit. Eine schmalere Halbwertsbreite zeigt eine monochromatischere, gesättigtere grüne Farbe an.
• Dominante Wellenlänge (λd):572 nm (typisch). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die eng mit der Spitzenwellenlänge dieses Bauteils übereinstimmt.
• Durchlassspannung pro Segment (VF):2,05V bis 2,6V (typisch) bei IF=20mA. Dies ist der Spannungsabfall über einem LED-Segment im leitenden Zustand. Er ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Die Variation ist auf normale Halbleiter-Fertigungstoleranzen zurückzuführen.
• Sperrstrom pro Segment (IR):100 µA (max) bei VR=5V. Dies ist der kleine Leckstrom, wenn die LED mit ihrer maximalen Nennspannung in Sperrrichtung betrieben wird.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis (Iv-m):2:1 (max). Dies spezifiziert das maximal zulässige Verhältnis zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Segment innerhalb eines einzelnen Bauteils oder zwischen Bauteilen aus demselben Bin, um visuelle Gleichmäßigkeit sicherzustellen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt zeigt an, dass das Bauteil \"nach Lichtstärke kategorisiert\" ist. Dies bezieht sich auf einen nachgelagerten Sortier- (Binning-) Prozess.

• Lichtstärke-Binning:Wie durch den Iv-Bereich (320-850 µcd @1mA) gezeigt, werden LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtausgabe in Gruppen sortiert. Dies ermöglicht es Herstellern, Bauteile mit garantierter Mindesthelligkeit anzubieten oder Bauteile innerhalb engerer Intensitätsbereiche zu einem Aufpreis zu verkaufen. Designer sollten das erforderliche Bin spezifizieren oder auf Helligkeitsschwankungen in ihrer Stückliste vorbereitet sein.
• Wellenlängen-/Farb-Binning:Obwohl nicht explizit mit mehreren Codes detailliert, deuten die engen typischen Spezifikationen für λp (571nm) und λd (572nm) auf einen kontrollierten Fertigungsprozess hin. Für kritische Farbanwendungen können Bauteile in spezifischen Wellenlängen-Bins verfügbar sein.
• Durchlassspannungs-Binning:Der VF-Bereich (2,05-2,6V) repräsentiert die natürliche Streuung. Für Anwendungen, bei denen das Netzteil-Design extrem empfindlich ist, kann die Auswahl von Bauteilen aus einem spezifischen Spannungs-Bin vorteilhaft sein.

4. Analyse der Leistungskurven

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

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Diese Grafik zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom ansteigt. Sie ist bei niedrigeren Strömen im Allgemeinen linear, kann aber bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte sättigen. Der 1mA-Testpunkt für Iv zeigt den Betrieb im effizienten, linearen Bereich an.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Zeigt die exponentielle Beziehung, die für den Entwurf von Konstantstrom-Treibern entscheidend ist.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, wie die Lichtausgabe mit steigender Temperatur abnimmt. Dies ist eine wichtige Überlegung für Hochtemperaturumgebungen.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der Lichtintensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~571nm und die schmale Halbwertsbreite zeigt und die reine grüne Farbe bestätigt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Zeichnung

Das Bauteil hat ein standardmäßiges 10-poliges Dual-Inline-Gehäuse (DIP). Wichtige dimensionale Hinweise aus dem Datenblatt: Alle Abmessungen sind in Millimetern, mit Standardtoleranzen von ±0,25mm (0,01\"), sofern nicht anders angegeben. Die Zeichnung würde die Gesamtlänge, -breite, -höhe, Ziffernabstand, Segmentabmessungen und Pinabstand (wahrscheinlich ein Standardraster von 0,1\" / 2,54mm) detaillieren.

5.2 Pinbelegung und Polaritätsidentifikation

Das Bauteil verwendet einegemeinsame AnodeKonfiguration für Multiplexing. Das interne Schaltbild zeigt zwei gemeinsame Anoden (eine für jede Ziffer) und individuelle Kathoden für jedes Segment (A-G und DP).

Pinbelegung:

1: Kathode C

2: Kathode D.P. (Dezimalpunkt)

3: Kathode E

4: Gemeinsame Anode (Ziffer 2)

5: Kathode D

6: Kathode F

7: Kathode G

8: Kathode B

9: Gemeinsame Anode (Ziffer 1)

10: Kathode A

Die Polarität ist durch die Bezeichnung \"Gemeinsame Anode\" klar gekennzeichnet. Das physische Gehäuse hat wahrscheinlich eine Kerbe oder einen Punkt in der Nähe von Pin 1 zur Orientierung.

6. Löt- und Montagerichtlinien

• Reflow-Lötparameter:Gemäß den absoluten Maximalwerten ist das empfohlene Lötprofil 260°C für 3 Sekunden, gemessen an einem Punkt 1,6 mm unterhalb des Gehäusekörpers. Dies ist eine Standard-Blei-freie Reflow-Bedingung.
• Vorsichtsmaßnahmen:
  • Vermeiden Sie mechanische Belastung der Pins beim Einstecken.
  • Stellen Sie sicher, dass die Lötspitzentemperatur kontrolliert wird, um ein Überschreiten der maximalen Gehäusetemperatur zu verhindern.
  • Verwenden Sie gegebenenfalls geeignetes Flussmittel und Reinigungsverfahren.
• Lagerbedingungen:Lagern Sie in einer trockenen, antistatischen Umgebung innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs (-35°C bis +85°C). Vermeiden Sie die Einwirkung von hoher Luftfeuchtigkeit oder korrosiven Gasen.

7. Verpackung und Bestellinformationen

• Verpackungsspezifikation:Typischerweise werden solche Anzeigen in antistatischen Röhrchen oder Trays geliefert, um die Pins und die Linse vor Beschädigung und elektrostatischer Entladung (ESD) zu schützen.
• Modellnummernregel:Die Artikelnummer LTD-4608JG folgt wahrscheinlich einem internen Codierungssystem, bei dem \"LTD\" die Produktfamilie (LED-Anzeige) bezeichnet, \"4608\" die Größe und den Typ (0,4\" 2-stellig) angibt und \"JG\" die Farbe (Grün) und möglicherweise andere Varianten wie rechtsseitigen Dezimalpunkt (wie in der Beschreibung vermerkt) spezifiziert.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Digitale Multimeter und Zangenamperemeter
• Tischnetzteile und elektronische Lasten
• Prozesssteuerungsanzeigen
• Fitnessgeräte-Displays
• Automotive-Tuning-Messgeräte (für den Innenbereich)
• Verbrauchergeräte-Timer und -Zähler

8.2 Designüberlegungen

• Treiberschaltung:Verwenden Sie Konstantstromtreiber oder strombegrenzende Widerstände für jede Kathodenleitung. Zum Multiplexen der beiden Ziffern schalten Sie die gemeinsamen Anoden (Pins 4 und 9) sequentiell mit einer Frequenz, die hoch genug ist, um Flackern zu vermeiden (typischerweise >60Hz).
• Stromberechnung:Basierend auf der gewünschten Helligkeit und der VF-Kurve. Um beispielsweise eine typische Helligkeit bei 1mA mit einer 5V-Versorgung und einem VF von 2,3V zu erreichen, wäre der strombegrenzende Widerstand R = (V_Versorgung - VF) / I_F = (5 - 2,3) / 0,001 = 2700 Ω.
• Mikrocontroller-Schnittstelle:Die Kathoden können direkt von Mikrocontroller-GPIO-Pins (Senkenstrom) angesteuert werden, wenn der Strom pro Segment innerhalb der Senkfähigkeit des MCU liegt, oder über Transistor-/MOSFET-Arrays für höhere Ströme.
• Betrachtungswinkel:Nutzen Sie den großen Betrachtungswinkel, indem Sie die Anzeige senkrecht zur primären Blicklinie des Benutzers montieren.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaP (Galliumphosphid) grünen LEDs oder roten GaAsP-LEDs bietet die auf AlInGaP basierende LTD-4608JG:

• Höhere Effizienz und Helligkeit:Mehr Lichtausgabe pro Milliampere Strom.
• Überlegene Farbsättigung:Eine schmalere spektrale Halbwertsbreite führt zu einem reineren, visuell deutlicheren Grün.
• Bessere Temperaturstabilität:AlInGaP hält seine Leistung über Temperaturbereiche im Allgemeinen besser als einige ältere Materialien.
• Im Vergleich zu modernen, von weißen LEDs hinterleuchteten LCDs bietet dieses Bauteil einen höheren Kontrast bei direktem Sonnenlicht, einen geringeren Stromverbrauch für einfache numerische Anzeigen und eine extreme Einfachheit der Schnittstelle (Direktansteuerung vs. LCD-Controller).

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Was ist der Zweck des \"Lichtstärke-Abgleichverhältnisses\" von 2:1?

A1: Dieses Verhältnis sichert visuelle Konsistenz. Es bedeutet, dass innerhalb einer Anzeigeeinheit kein Segment mehr als doppelt so hell wie das dunkelste Segment sein wird. Dies verhindert ungleichmäßig beleuchtete Zahlen, die für eine andere Ziffer gehalten werden könnten (z.B. eine \"8\" mit einem dunklen Segment, die wie eine \"0\" aussieht).

F2: Kann ich diese Anzeige mit einem 3,3V-Mikrocontroller-System ansteuern?

A2: Ja, aber ein sorgfältiges Design ist erforderlich. Der typische VF beträgt 2,05-2,6V. Bei einer 3,3V-Versorgung ist der Spannungsabstand für einen strombegrenzenden Widerstand sehr klein (3,3 - 2,6 = 0,7V). Sie müssen den Widerstandswert genau berechnen (z.B. für 1mA: R = 0,7V / 0,001A = 700Ω). Stellen Sie sicher, dass der MCU-Pin den erforderlichen Strom senken kann. Ein Konstantstrom-Treiber-IC ist oft eine zuverlässigere Lösung für Niederspannungsversorgungen.

F3: Warum gibt es zwei verschiedene Strombelastbarkeiten (Dauer 25mA und Spitze 60mA)?

A3: Die 25mA-Dauerbelastbarkeit gilt für Gleichstrombetrieb, begrenzt durch die durchschnittliche Wärmeableitung. Die 60mA-Spitzenbelastbarkeit ermöglicht eine höhere momentane Helligkeit in einem gemultiplexten System. Beim Multiplexen wird jede Ziffer nur für einen Bruchteil der Zeit (Tastverhältnis) mit Strom versorgt. Der höhere Spitzenstrom während der \"Ein\"-Zeit erzeugt eine heller wahrgenommene Durchschnittshelligkeit, während der niedrigere Durchschnittsstrom das Bauteil innerhalb seiner thermischen Grenzen hält.

11. Praktisches Design- und Anwendungs-Fallstudie

Fall: Entwurf einer einfachen 2-stelligen Voltmeter-Anzeige

Ein Designer erstellt ein kompaktes Voltmeter zur Anzeige von 0,0V bis 9,9V. Er wählt die LTD-4608JG aufgrund ihrer geringen Größe, niedrigen Leistungsaufnahme und klaren grünen Anzeige. Das System verwendet einen Mikrocontroller mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) zur Spannungsmessung.

• Schaltungsentwurf:Die Port-Pins des Mikrocontrollers sind über 220Ω strombegrenzende Widerstände (berechnet für ~3mA pro Segment bei 5V) mit den Segmentkathoden (A-G, DP) verbunden. Zwei andere GPIO-Pins steuern PNP-Transistoren (oder P-Kanal-MOSFETs) an, die die gemeinsamen Anoden (Ziffer 1 und Ziffer 2) mit der 5V-Versorgung schalten.
• Software:Die Firmware liest den ADC, wandelt den Wert in zwei BCD-Ziffern um und verwendet eine Nachschlagetabelle, um zu bestimmen, welche Segmente für jede Ziffer (0-9) zu beleuchten sind. Anschließend multiplexiert sie: Sie schaltet den Transistor für Ziffer 1 ein, setzt die Kathodenmuster für die erste Ziffer, wartet 5ms, schaltet Ziffer 1 aus, schaltet den Transistor für Ziffer 2 ein, setzt die Kathodenmuster für die zweite Ziffer, wartet 5ms und wiederholt dies. Diese 100Hz-Aktualisierungsrate eliminiert sichtbares Flackern.
• Ergebnis:Eine klare, stabile zweistellige Anzeige, die minimale Mikrocontroller-Ressourcen und Leistung verbraucht.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die LTD-4608JG arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die eingebaute Potenzialdifferenz des Übergangs überschreitet (etwa 2V für AlInGaP), rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Gebiet und Löcher aus dem p-Typ-Gebiet im aktiven Bereich. In AlInGaP-LEDs setzt diese Rekombination Energie hauptsächlich in Form von Photonen mit einer Wellenlänge frei, die dem grünen Teil des Spektrums entspricht (~571nm). Die spezifische Legierungszusammensetzung aus Aluminium, Indium, Gallium und Phosphid bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Farbe des emittierten Lichts. Das nicht transparente GaAs-Substrat hilft, Licht nach oben zu reflektieren und verbessert so die gesamte Lichteinkopplungseffizienz von der Oberseite. Die sieben Segmente sind individuelle LED-Chips, die im Muster einer Ziffer verdrahtet sind, wodurch jede Zahl von 0 bis 9 (und einige Buchstaben) durch selektives Ansteuern von Kombinationen dieser Segmente gebildet werden kann.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Während 7-Segment-LED-Anzeigen eine robuste und kostengünstige Lösung für numerische Anzeigen bleiben, entwickelt sich das breitere Display-Technologiefeld weiter. Trends, die für die Domäne dieses Produkts relevant sind, umfassen:

• Erhöhte Effizienz:Laufende Forschung an Halbleitermaterialien, einschließlich weiterer Verfeinerungen von AlInGaP und der Entwicklung von Materialien wie InGaN für andere Farben, treibt die Lumen-pro-Watt-Effizienz weiter nach oben und ermöglicht hellere Anzeigen bei niedrigeren Strömen.
• Miniaturisierung:Es gibt einen ständigen Drang zu kleineren Pixelabständen und höherer Dichte, obwohl für Standard-7-Segment-Anzeigen die 0,4\"-Größe einen etablierten Sweet Spot für viele Anwendungen darstellt.
• Integration:Einige moderne Anzeigen integrieren den Treiber-IC und sogar eine Mikrocontroller-Schnittstelle (wie I2C oder SPI) direkt in das Gehäuse, was den externen Schaltungsentwurf vereinfacht. Die LTD-4608JG repräsentiert den traditionellen, diskreten Ansatz, der maximale Flexibilität und niedrigere Kosten für volumenstarke, kostenbewusste Designs bietet.
• Wettbewerb durch alternative Technologien:OLED (Organische LED) Displays bieten ausgezeichneten Kontrast und Betrachtungswinkel und werden für kleine, benutzerdefinierte Displays erschwinglicher. Für einfache, hochhelle, stromsparende numerische Anzeiger behalten jedoch traditionelle LED-Segmentanzeigen wie die LTD-4608JG erhebliche Vorteile in Langlebigkeit, Robustheit und Sonnenlicht-Lesbarkeit.