LTD-323JD LED-Display Datenblatt - 0,3-Zoll Ziffernhöhe - Hyper Rot 650nm - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTD-323JD ist ein hochwertiges numerisches Anzeigemodul mit einer Ziffernhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm). Es ist für Anwendungen konzipiert, die klare, helle und zuverlässige numerische Anzeigen erfordern. Das Gerät verfügt über eine schwarze Anzeigefläche mit weißen Segmenten, was einen exzellenten Kontrast für ein optimales Zeichenbild und große Betrachtungswinkel bietet. Die Festkörperbauweise gewährleistet langfristige Zuverlässigkeit in verschiedenen Betriebsumgebungen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser Anzeige sind ihre hohe Helligkeit, ihr hoher Kontrast und ihr geringer Leistungsbedarf. Der Einsatz von AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Hyper-Rot-LED-Chips auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat ist der Schlüssel zu ihrer Leistung und bietet im Vergleich zu älteren Technologien eine überlegene Lichtausbeute und Farbreinheit. Dies macht sie für eine breite Palette von Anwendungen geeignet, darunter Industriemessgeräte, Prüf- und Messtechnik, Haushaltsgeräte, Automobilarmaturenbretter (Sekundäranzeigen) und Kassenterminals, wo eine klare, energieeffiziente numerische Anzeige erforderlich ist.

2. Technische Parameter im Detail

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt angegebenen wichtigsten technischen Parameter.

2.1 Lichttechnische und optische Kennwerte

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität der Anzeige. Die typische Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt 650 nm, was in den Hyper-Rot-Bereich fällt. Die dominante Wellenlänge (λd) ist mit 639 nm spezifiziert. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 20 nm, was auf eine relativ schmale spektrale Bandbreite hinweist, die zur Farbreinheit beiträgt. Die mittlere Lichtstärke (Iv) reicht unter einer Testbedingung von 1mA Vorwärtsstrom von einem Minimum von 200 μcd bis zu einem Maximum von 600 μcd. Ein Lichtstärke-Anpassungsverhältnis von 2:1 (max.) gewährleistet eine angemessene Gleichmäßigkeit zwischen den Segmenten. Es ist wichtig zu beachten, dass die Lichtstärke mit einer Sensor- und Filterkombination gemessen wird, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve nahekommt, um sicherzustellen, dass die Werte für die menschliche Wahrnehmung relevant sind.

2.2 Elektrische Parameter

Der wichtigste elektrische Parameter ist die Durchlassspannung (Vf) pro Segment, die einen typischen Wert von 2,6V bei einem Vorwärtsstrom (If) von 20mA aufweist. Der Minimalwert beträgt 2,1V. Der Sperrstrom (Ir) pro Segment beträgt maximal 100 μA, wenn eine Sperrspannung (Vr) von 5V angelegt wird. Diese Parameter sind entscheidend für die Auslegung der entsprechenden strombegrenzenden Schaltung und die Sicherstellung einer korrekten Vorspannung der LEDs.

3. Absolute Grenzwerte und thermische Aspekte

Die absoluten Grenzwerte definieren die Betriebsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Der Dauer-Vorwärtsstrom pro Segment beträgt 25 mA bei 25°C, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C. Dies bedeutet, dass der zulässige Dauerstrom mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Der Spitzen-Vorwärtsstrom pro Segment beträgt 90 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Die maximale Verlustleistung pro Segment beträgt 70 mW. Das Gerät kann innerhalb eines Temperaturbereichs von -35°C bis +85°C betrieben und gelagert werden. Für die Montage beträgt die maximale Löttemperatur 260°C für maximal 3 Sekunden bei 1,6 mm unterhalb der Auflageebene, was einer Standard-Reflow-Charakteristik entspricht.

4. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Gerät nach Lichtstärke kategorisiert ist. Dies impliziert ein Binning-System, bei dem Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung bei einem Standardteststrom (wahrscheinlich 1mA) sortiert und verkauft werden. Die Bins werden durch Minimal- und Maximalwerte der Lichtstärke definiert (z.B. 200-300 μcd, 300-400 μcd, usw.). Entwickler sollten das erforderliche Bin angeben oder sich möglicher Helligkeitsschwankungen bewusst sein, wenn Bauteile für Anwendungen beschafft werden, die eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Anzeigen hinweg erfordern. Das Datenblatt spezifiziert für diese Teilenummer kein Spannungs- oder Wellenlängen-Binning.

5. Analyse der Leistungskurven

Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Kurven für ein solches Gerät Folgendes umfassen:

• IV-Kurve (Strom vs. Spannung):Zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Vorwärtsspannung und Strom. Die Kniespannung (bei der der Strom signifikant zu steigen beginnt) liegt typischerweise bei etwa 1,8-2,0V für AlInGaP-Rot-LEDs.
• Lichtstärke vs. Vorwärtsstrom:Eine im Allgemeinen lineare Beziehung bei niedrigeren Strömen, die bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte möglicherweise in die Sättigung geht.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Abnahme der Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur. AlInGaP-LEDs haben typischerweise einen negativen Temperaturkoeffizienten für die Lichtstärke.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~650nm und die spektrale Halbwertsbreite zeigt.

Diese Kurven sind wesentlich, um das Verhalten des Geräts unter nicht standardmäßigen Betriebsbedingungen zu verstehen und die Treiberschaltung für Effizienz und Langlebigkeit zu optimieren.

6. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Gerät ist in einem Standard-LED-Anzeigegehäuse erhältlich. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Der genaue Footprint und der Pinabstand sind in der Gehäusezeichnung definiert, was für das PCB-Layout (Leiterplattenlayout) entscheidend ist. Die Segmentanordnung ist kontinuierlich und gleichmäßig.

6.1 Pinbelegung und Polaritätsidentifikation

Das LTD-323JD hat eine Duplex-Gemeinsame-Anode-Konfiguration. Das bedeutet, es gibt zwei gemeinsame Anoden-Pins (einen für jede Ziffer in einem mehrstelligen Paket; für eine einzelne Ziffer kann einer verwendet werden). Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 5 ist die gemeinsame Anode für Ziffer 2, und Pin 10 ist die gemeinsame Anode für Ziffer 1. Die Segmentkathoden sind mit folgenden Pins verbunden: A (Pin 3), B (Pin 9), C (Pin 8), D (Pin 6), E (Pin 7), F (Pin 4) und G (Pin 1). Pin 2 ist als \"No Pin\" (kein Pin) gekennzeichnet. Die korrekte Identifizierung von Anoden- und Kathodenpins ist entscheidend, um eine Sperrvorspannung der LEDs zu verhindern.

7. Löt- und Montagerichtlinien

Der angegebene Schlüssellötparameter ist die maximal zulässige Temperatur von 260°C für 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene. Dies ist mit Standard-Bleifrei-Reflow-Lötprofilen kompatibel. Entwickler sollten sicherstellen, dass das thermische Profil während der Montage diesen Grenzwert nicht überschreitet, um Schäden am Epoxidgehäuse oder den internen Bonddrähten zu vermeiden. Es sollten die Standard-Vorsichtsmaßnahmen für ESD-empfindliche (elektrostatisch entladungsempfindliche) Bauteile beachtet werden. Die Lagerung sollte innerhalb des spezifizierten Bereichs von -35°C bis +85°C in einer trockenen Umgebung erfolgen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Ideal für jedes Gerät, das eine helle, klare numerische Anzeige benötigt. Beispiele sind digitale Multimeter, Frequenzzähler, Radiowecker, Küchengerätetimer, HLK-Regler, medizinische Geräteanzeigen und industrielle Prozessmonitore.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Reihenwiderstand (oder eine Konstantstromquelle) für jedes Segment oder jede gemeinsame Anode, um den Vorwärtsstrom einzustellen. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (Vcc), der typischen Durchlassspannung (Vf ~2,6V) und dem gewünschten Strom (z.B. 10-20mA). R = (Vcc - Vf) / If.
• Multiplexing:Für mehrstellige Anzeigen ist ein multiplexer Treiberansatz üblich, um die Pinanzahl zu reduzieren. Die gemeinsamen Anoden werden sequentiell geschaltet, während die entsprechenden Segmentdaten angelegt werden. Stellen Sie sicher, dass der Spitzenstrom in diesem Schema den absoluten Maximalwert nicht überschreitet.
• Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel ist vorteilhaft, aber berücksichtigen Sie während des mechanischen Designs die beabsichtigte Blickrichtung des Benutzers.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sorgen Sie in geschlossenen Räumen für ausreichende Belüftung, insbesondere beim Betrieb nahe der Maximalwerte oder bei hohen Umgebungstemperaturen.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP (Galliumarsenidphosphid) Rot-LEDs bietet die AlInGaP Hyper-Rot-LED eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bei gleichem Treiberstrom zu größerer Helligkeit führt. Sie bietet auch eine bessere Farbsättigung (reineres Rot) und hat typischerweise eine längere Betriebsdauer. Im Vergleich zu weißen LEDs, die mit Filtern für rote Anzeigen verwendet werden, ist die Hyper-Rot-LED effizienter, da sie die gewünschte Farbe direkt emittiert und Filterverluste eliminiert.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck der \"No Pin\"-Verbindung?

A: Dies ist typischerweise eine unbenutzte Pinposition im Gehäuse, die oft für mechanische Symmetrie enthalten ist oder weil das Gehäuseformteil für mehrere Gerätevarianten mit unterschiedlichen Pinbelegungen verwendet wird. Sie darf nicht in der Schaltung angeschlossen werden.

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

A: Nein. Die Durchlassspannung beträgt nur ~2,6V. Ein direkter Anschluss von 5V würde einen übermäßigen Strom verursachen und die LED zerstören. Ein strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich.

F: Was bedeutet \"nach Lichtstärke kategorisiert\" für mein Design?

A: Es bedeutet, dass Anzeigen aus verschiedenen Produktionschargen leicht unterschiedliche Helligkeitsstufen aufweisen können. Wenn visuelle Gleichmäßigkeit über mehrere Einheiten hinweg kritisch ist (z.B. in einem mehrstelligen Panel), sollten Sie einen engen Bin-Code angeben oder eine Software-Helligkeitskalibrierung implementieren.

F: Ist diese Anzeige für den Außeneinsatz geeignet?

A: Der Betriebstemperaturbereich erstreckt sich auf -35°C bis +85°C, was viele Umgebungen abdeckt. Für direkte Sonneneinstrahlung sollten Sie jedoch das Potenzial für UV-Degradation des Epoxids berücksichtigen und sicherstellen, dass die Helligkeit für die Lesbarkeit bei Tageslicht ausreicht. Eine Konformal-Beschichtung kann zum Feuchtigkeitsschutz erforderlich sein.

11. Praktischer Designfall

Szenario:Entwurf eines einfachen zweistelligen Zählers mit dem LTD-323JD, angesteuert von einem 3,3V-Mikrocontroller.

Umsetzung:Verwenden Sie eine Multiplexing-Technik. Verbinden Sie die beiden gemeinsamen Anoden-Pins (Ziffer 1 und Ziffer 2) mit zwei Mikrocontroller-GPIO-Pins, die als Open-Drain/Source-Ausgänge konfiguriert sind. Verbinden Sie die sieben Segmentkathoden (A-G) über einzelne 33Ω strombegrenzende Widerstände (berechnet für ~20mA: R = (3,3V - 2,6V) / 0,02A = 35Ω; 33Ω ist ein Standardwert) mit sieben anderen GPIO-Pins. Die Software würde abwechselnd jeweils eine gemeinsame Anode einschalten, während sie die Segmentpins für die anzuzeigende Ziffer setzt. Die Bildwiederholfrequenz sollte über 60 Hz liegen, um sichtbares Flackern zu vermeiden.

12. Funktionsprinzip

Das Gerät arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Vorwärtsspannung angelegt wird, die die Bandlückenenergie übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich (der AlInGaP-Multiquantentopf-Struktur) und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphid bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts – in diesem Fall Hyper-Rot bei 650 nm. Das nicht transparente GaAs-Substrat absorbiert Streulicht und verbessert so den Kontrast.

13. Entwicklungstrends

Der Trend in der LED-Anzeigetechnologie geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, geringeren Stromverbrauchs und erhöhter Integration. Während diskrete 7-Segment-Anzeigen wie das LTD-323JD für bestimmte Anwendungen relevant bleiben, gibt es eine Verschiebung hin zu Punktmatrix-OLED- und Micro-LED-Displays für komplexere Grafiken und Flexibilität. Für einfache, hochzuverlässige, helle numerische Anzeigen werden jedoch AlInGaP- und neuere InGaN-basierte LED-Displays aufgrund ihrer Robustheit, langen Lebensdauer und Kosteneffektivität in der Serienfertigung weiterhin weit verbreitet sein. Fortschritte in der Gehäusetechnik könnten zu noch dünneren Bauformen und größeren Betrachtungswinkeln führen.