LTP-4823JD Datenblatt - 0,4-Zoll (10mm) zweistellige alphanumerische LED-Anzeige - Hyper Rot (650nm) - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTP-4823JD ist ein kompaktes, leistungsstarkes zweistelliges alphanumerisches Anzeigemodul, das für Anwendungen entwickelt wurde, die eine klare Darstellung von Zeichen und Symbolen erfordern. Ihre Hauptfunktion besteht darin, eine visuelle Ausgabeschnittstelle für numerische Daten, Buchstaben und bestimmte Symbole bereitzustellen, was sie für eine breite Palette von Messgeräten, Bedienfeldern und Unterhaltungselektronik geeignet macht.

Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung von AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie für die LED-Chips. Dieses Materialsystem ist bekannt für die Herstellung hocheffizienter roter und bernsteinfarbener LEDs. Die Chips werden auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat gefertigt, was durch Minimierung der internen Lichtstreuung und Reflexion den Kontrast verbessert. Die Anzeige verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Segmenten, eine Kombination, die die Lesbarkeit und das ästhetische Erscheinungsbild verbessert, wenn die LEDs ausgeschaltet sind. Das Bauteil ist nach Lichtstärke kategorisiert und wird in einer bleifreien Bauform angeboten, die den RoHS-Richtlinien (Beschränkung gefährlicher Stoffe) entspricht.

1.1 Hauptmerkmale und Zielmarkt

Die Anzeige bietet mehrere Merkmale, die sie für Entwicklungsingenieure attraktiv macht:

• Ziffernhöhe:0,4 Zoll (10 mm), bietet eine gute Balance zwischen Größe und Sichtbarkeit.
• Segmentqualität:Durchgehend gleichmäßige Segmente gewährleisten eine konsistente Beleuchtung und ein professionelles Erscheinungsbild.
• Energieeffizienz:Geringer Leistungsbedarf, trägt zu einem energieeffizienten Systemdesign bei.
• Optische Leistung:Hohe Helligkeit und hoher Kontrast gewährleisten eine ausgezeichnete Sichtbarkeit auch in gut beleuchteten Umgebungen.
• Betrachtungswinkel:Ein großer Betrachtungswinkel ermöglicht die Lesbarkeit aus verschiedenen Positionen.
• Zuverlässigkeit:Die Festkörperbauweise bietet eine lange Betriebsdauer und Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Vibrationen.

Der Zielmarkt umfasst industrielle Steuerungssysteme, Prüf- und Messtechnik, medizinische Geräte, Automobilarmaturenbretter (Sekundäranzeigen), Kassenterminals und Haushaltsgeräte, bei denen eine klare, zuverlässige alphanumerische Rückmeldung erforderlich ist.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Elektrische und optische Kenngrößen

Die Leistung der LTP-4823JD ist unter Standardtestbedingungen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Zu den wichtigsten Parametern gehören:

• Mittlere Lichtstärke (I_V):Liegt im Bereich von mindestens 320 µcd bis maximal 975 µcd bei einem Durchlassstrom (I_F) von 1 mA. Der typische Wert liegt innerhalb dieses Bereichs. Dieser Parameter definiert die Helligkeit jedes beleuchteten Segments.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):650 Nanometer (nm). Dies ist die Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung abgibt, und definiert ihre \"Hyper-Rot\"-Farbe.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):639 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die leicht von der Spitzenwellenlänge abweichen kann.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit oder die Streuung des emittierten Lichts um die Spitzenwellenlänge an.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):Typischerweise 2,6 Volt, maximal 2,6V bei I_F=20mA. Das Minimum beträgt 2,1V. Dies ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:Maximal 2:1 für Segmente innerhalb einer ähnlichen Lichtfläche bei I_F=1mA. Dies spezifiziert die maximal zulässige Helligkeitsvariation zwischen Segmenten, um ein gleichmäßiges Erscheinungsbild zu gewährleisten.

Lichtstärkemessungen werden mit einem Sensor und Filter durchgeführt, die auf die CIE-Photopische Augenempfindlichkeitskurve kalibriert sind, um sicherzustellen, dass die Werte mit der menschlichen visuellen Wahrnehmung korrelieren.

2.2 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Ein Betrieb außerhalb dieser Grenzen ist nicht garantiert.

• Mittlere Verlustleistung pro Segment:70 mW.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:90 mA (wahrscheinlich für gepulsten Betrieb).
• Mittlerer Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Wert verringert sich linear um 0,33 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt.
• Sperrspannung pro Segment:5 V.
• Betriebstemperaturbereich:-35°C bis +105°C.
• Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C.

3. Mechanische und Gehäuseinformationen

3.1 Abmessungen und Toleranzen

Die Gehäuseabmessungen sind in Millimetern angegeben. Wichtige Toleranzen sind ±0,25 mm für die meisten Abmessungen und ±0,4 mm für die Pinschwenkung. Detaillierte Maßzeichnungen sind für das PCB-Layout (Leiterplattenlayout) unerlässlich, um einen korrekten Sitz und Ausrichtung zu gewährleisten. Die Anzeige ist ein Durchsteckbauteil mit Pins, die zum Lösen vorgesehen sind.

3.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die LTP-4823JD ist ein 20-poliges Bauteil, das alsGemeinsame-Anode-Duplex-Anzeigekonfiguriert ist. Das bedeutet, sie hat zwei unabhängige Ziffern (Zeichen 1 und Zeichen 2), jeweils mit einer gemeinsamen Anodenverbindung. Die individuellen Segmentkathoden sind auf separate Pins herausgeführt.

Pinbelegungsübersicht:Pin 4 und Pin 10 sind die gemeinsamen Anoden für Ziffer 1 bzw. Ziffer 2. Die verbleibenden Pins (1-3, 5-9, 11-13, 15-20) sind Kathoden für die verschiedenen Segmente (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, D.P.). Pin 14 ist als \"Keine Verbindung\" (N/C) gekennzeichnet. Das interne Schaltbild zeigt die Anordnung dieser LEDs mit ihren gemeinsamen Anodenverbindungen.

Diese gemeinsame-Anode-Konfiguration erfordert, dass die Treiberschaltung Strom zur gemeinsamen Anode liefert und Strom über die individuellen Kathodenpins abführt, um ein bestimmtes Segment zu beleuchten.

4. Löt- und Montagerichtlinien

Das Datenblatt spezifiziert Lötbedingungen, um thermische Schäden während der Montage zu verhindern. Die empfohlene Bedingung ist Löten bei 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen an einem Punkt 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses. Es ist entscheidend, die maximalen Temperaturwerte des Bauteils während keiner Phase des Montageprozesses zu überschreiten. Für LED-Komponenten sollten stets ordnungsgemäße ESD-Handhabungsverfahren (Elektrostatische Entladung) befolgt werden.

5. Anwendungsvorschläge und Entwurfsüberlegungen

5.1 Typische Anwendungsschaltungen

Um die LTP-4823JD anzusteuern, wird aufgrund ihrer gemeinsamen-Anode-Konfiguration typischerweise ein Multiplexverfahren eingesetzt. Ein Mikrocontroller oder ein spezieller Displaytreiber-IC wird verwendet. Die gemeinsamen Anoden (Pins 4 und 10) werden mit Stromquellenausgängen oder über Transistoren geschalteter Versorgung verbunden. Die Segmentkathodenpins werden mit Stromsenkentreibern (wie einem Transistorarray oder Treiber-IC mit Open-Collector/Drain-Ausgängen) verbunden.

Die Anzeige wird multiplexiert, indem die Versorgung für die gemeinsame Anode jeder Ziffer schnell geschaltet (gestrobt) wird, während gleichzeitig die entsprechenden Segmentdaten auf den Kathodenleitungen präsentiert werden. Eine Aktualisierungsrate, die hoch genug ist, um sichtbares Flackern zu vermeiden (typischerweise >60 Hz pro Ziffer), muss aufrechterhalten werden. Strombegrenzungswiderstände sind für jede Segmentkathode (oder möglicherweise für jede gemeinsame Anode, abhängig vom Treiberdesign) zwingend erforderlich, um den gewünschten Durchlassstrom einzustellen, typischerweise zwischen 1 mA und 20 mA gemäß den Helligkeitsanforderungen der Anwendung.

5.2 Entwurfsüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets Reihenwiderstände, um den Segmentstrom zu steuern. Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (V_Versorgung- V_F) / I_F, wobei V_Fdie Durchlassspannung aus dem Datenblatt ist (verwenden Sie den Maximalwert für einen sicheren Entwurf).
• Verlustleistung:Stellen Sie sicher, dass der mittlere Strom pro Segment den spezifizierten Wert von 25 mA nicht überschreitet, unter Berücksichtigung der Entwertung mit der Temperatur. Die Gesamtleistung aller beleuchteten Segmente muss kontrolliert werden.
• Betrachtungsbedingungen:Der hohe Kontrast und der große Betrachtungswinkel machen sie für Anwendungen geeignet, bei denen die Anzeige aus einem Winkel betrachtet werden kann. Die graue Frontplatte reduziert die Reflexion von Umgebungslicht.
• Dimmung:Die Helligkeit kann über Pulsweitenmodulation (PWM) des Treiberstroms gesteuert werden, was effektiver und farbstabiler ist als eine analoge Stromreduzierung.

6. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische und optische Kennlinien. Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, umfassen solche Kurven im Allgemeinen:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_Vvs. I_F):Zeigt, wie die Helligkeit mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einer sublinearen Weise, und hebt den Punkt abnehmender Erträge hervor.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (V_Fvs. I_F):Zeigt die exponentielle I-V-Kennlinie der Diode.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (I_Vvs. T_a):Veranschaulicht, wie die LED-Ausgabe mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt, und betont die Bedeutung des thermischen Managements in Hochhelligkeits- oder Hochtemperaturanwendungen.
• Spektrale Verteilung:Ein Graph, der die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen zeigt, zentriert um 650 nm mit einer Halbwertsbreite von ~20 nm.

Diese Kurven sind entscheidend, um das Verhalten des Bauteils unter nicht standardmäßigen Bedingungen zu verstehen und die Treiberschaltung für Effizienz und Langlebigkeit zu optimieren.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTP-4823JD unterscheidet sich durch ihre AlInGaP-Technologie. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu größerer Helligkeit bei gleichem Treiberstrom oder geringerem Leistungsverbrauch bei gleicher Helligkeit führt. Die \"Hyper-Rot\"-Farbe (650nm) ist oft optisch auffälliger und kann in einigen optischen Sensorsystemen eine bessere Leistung aufweisen. Das 16-Segment-Format bietet alphanumerische Fähigkeiten über einfache 7-Segment-Ziffernanzeigen hinaus, während die zweistellige, einmodulige Bauweise im Vergleich zu zwei separaten einstelligen Einheiten Leiterplattenfläche spart.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (650nm) und dominanter Wellenlänge (639nm)?

A: Die Spitzenwellenlänge ist das physikalische Maximum des Emissionsspektrums. Die dominante Wellenlänge ist der wahrgenommene Farbpunkt. Der leichte Unterschied ist auf die Form des Emissionsspektrums und die Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges (CIE) zurückzuführen. Die dominante Wellenlänge ist für die Farbangabe relevanter.

F: Kann ich diese Anzeige mit einem 5V-Mikrocontroller ohne weitere Komponenten ansteuern?

A: Nein. Sie müssen externe strombegrenzende Widerstände für jede Segmentkathode verwenden. Das direkte Anschließen einer LED an einen Mikrocontroller-Pin kann sowohl die LED (durch Überstrom) als auch den Mikrocontroller-Pin (durch Überschreiten seiner Stromsenken-/Quellenfähigkeit) beschädigen.

F: Was bedeutet \"nach Lichtstärke kategorisiert\"?

A: Es bedeutet, dass die Anzeigen gemäß ihrer gemessenen Helligkeit bei einem Standardteststrom getestet und sortiert werden. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile mit konsistenten Helligkeitsstufen für ihre Anwendung auszuwählen und so ein einheitliches Erscheinungsbild über mehrere Einheiten in einem Produkt hinweg sicherzustellen.

F: Wie erreiche ich die Dezimalpunktsteuerung?

A: Der Dezimalpunkt (D.P.) ist ein separates Segment mit seiner eigenen Kathodenverbindung (Pin 5). Er wird unabhängig gesteuert, genau wie jedes andere Segment (A, B, C, usw.).

9. Funktionsprinzip und Technologietrends

9.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiterdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihre Bandlückenspannung übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Farbe des Lichts wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. AlInGaP hat eine Bandlücke, die rotem/orangefarbenem/bernsteinfarbenem Licht entspricht. Das nicht transparente Substrat hilft, mehr des erzeugten Lichts aus der Oberseite des Bauteils zu leiten und verbessert so die Effizienz.

9.2 Branchentrends

Der Trend bei alphanumerischen Anzeigen geht hin zu höherer Integration, oberflächenmontierbaren (SMT) Gehäusen für die automatisierte Montage und manchmal der Integration des Treiber-ICs in das Anzeigemodul selbst. Während Durchsteckanzeigen wie die LTP-4823JD für Prototyping, reparaturfreundliche Designs und bestimmte industrielle Anwendungen beliebt bleiben, werden SMT-Versionen in der Massenproduktion von Unterhaltungselektronik immer häufiger. Darüber hinaus gibt es einen ständigen Drang zu höherer Effizienz (mehr Licht pro Watt) und verbesserter Zuverlässigkeit über breitere Temperaturbereiche.