LTD-5723AJF LED-Anzeige Datenblatt - 0,56 Zoll Zeichenhöhe - Gelb-Orange Farbe - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die LTD-5723AJF ist ein hochleistungsfähiges, zweistelliges 7-Segment-LED-Anzeigemodul. Ihre Hauptfunktion besteht darin, in elektronischen Geräten klare, helle numerische und begrenzt alphanumerische Informationen bereitzustellen. Die Kerntechnologie basiert auf Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitermaterial, das speziell für die Lichtemission im gelb-orangen Spektrum entwickelt wurde. Diese Materialwahl ist entscheidend für die hohe Helligkeit und Effizienz des Bauteils. Die Anzeige verfügt über eine graue Front und weiße Segmentfarbe, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert. Sie ist nach Leuchtstärke kategorisiert, um konsistente Helligkeitsniveaus über Produktionschargen hinweg sicherzustellen. Das Bauteil ist als Common-Cathode-Typ (gemeinsame Kathode) ausgelegt, eine Standardkonfiguration zur Vereinfachung der Ansteuerschaltung bei mehrstelligen Anzeigen.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

2.1 Photometrische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung steht im Mittelpunkt der Funktionalität dieser Anzeige. Die mittlere Leuchtstärke (Iv) ist mit einem Minimum von 320 µcd bis typisch 900 µcd bei einem Durchlassstrom (IF) von 1mA spezifiziert. Dieser Parameter gibt die Menge des emittierten sichtbaren Lichts an und ist entscheidend für die Bestimmung der Sichtbarkeit der Anzeige. Die dominante Wellenlänge (λd) beträgt 605 nm, und die Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt 611 nm bei IF=20mA, was die Ausgabe fest im gelb-orangen Bereich des sichtbaren Spektrums verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 17 nm, was die Reinheit oder Schmalbandigkeit der emittierten Farbe beschreibt; ein kleinerer Wert deutet auf eine monochromatischere Lichtquelle hin. Die Leuchtstärkeanpassung zwischen den Segmenten ist garantiert innerhalb eines Verhältnisses von 2:1, was ein gleichmäßiges Erscheinungsbild über alle beleuchteten Segmente eines Zeichens sicherstellt.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Spezifikationen definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für einen zuverlässigen Einsatz. Die absoluten Maximalwerte setzen harte Grenzen: ein kontinuierlicher Durchlassstrom pro Segment von 25 mA (linear ab 25°C mit 0,33 mA/°C entlastet), ein Spitzendurchlassstrom von 60 mA unter gepulsten Bedingungen und eine maximale Sperrspannung von 5 V pro Segment. Die typische Durchlassspannung (VF) pro Segment beträgt 2,6 V bei IF=20mA, mit einem Minimum von 2,05 V. Diese Durchlassspannung ist ein kritischer Parameter für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 100 µA bei VR=5V, was den Leckstrompegel bei Sperrvorspannung der LED angibt. Die Verlustleistung pro Segment ist auf 70 mW begrenzt, was das thermische Design beeinflusst.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +85°C und einen identischen Lagertemperaturbereich ausgelegt. Dieser weite Bereich macht es für Anwendungen in anspruchsvollen Umgebungen geeignet, von Industrie-Steuerungen bis zu Automobil-Innenräumen. Die Löttemperaturspezifikation ist für die Montage entscheidend: Das Bauteil kann 260°C für 3 Sekunden an einem Punkt 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene widerstehen. Die Einhaltung dieses Reflow-Profils ist unerlässlich, um Schäden an den internen Halbleiterchips und Bonddrähten während des Oberflächenmontageprozesses zu verhindern.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil "nach Leuchtstärke kategorisiert" ist. Dies weist auf einen Binning- oder Sortierprozess nach der Fertigung hin. Die LEDs werden anhand ihrer gemessenen Lichtleistung bei einem Standard-Teststrom (wahrscheinlich 1mA oder 20mA laut Datenblatt) geprüft und gruppiert (gebinned). Dies stellt sicher, dass Kunden Anzeigen mit konsistenten und vorhersehbaren Helligkeitsniveaus erhalten. Während die spezifische Struktur der Bincodes in diesem Auszug nicht detailliert ist, verwenden solche Systeme typischerweise alphanumerische Codes, um vordefinierte Bereiche für Leuchtstärke, Durchlassspannung und manchmal Wellenlänge zu bezeichnen. Entwickler müssen die vollständige Binning-Dokumentation des Herstellers konsultieren, um die geeignete Güteklasse für die Helligkeitsgleichmäßigkeitsanforderungen ihrer Anwendung auszuwählen.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf "Typische elektrische / optische Kennlinien", die für eine vertiefte Designanalyse unerlässlich sind. Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, umfassen Standardkurven für solche Bauteile typischerweise:

• Leuchtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Dieser Graph zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt. Er ist typischerweise nichtlinear, wobei der Wirkungsgrad (Lumen pro Watt) bei sehr hohen Strömen aufgrund thermischer Effekte oft abnimmt.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Dies zeigt die I-V-Charakteristik der Diode, die entscheidend für die Auswahl des korrekten Vorwiderstands oder das Design von Konstantstromtreibern ist.
• Leuchtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt, wie die Helligkeit mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Das Verständnis dieser Entlastung ist für Anwendungen, die bei hohen Umgebungstemperaturen betrieben werden, von entscheidender Bedeutung.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei 611 nm und die Halbwertsbreite von 17 nm zeigt und die Farbcharakteristiken bestätigt.

Diese Kurven ermöglichen es Ingenieuren, die Ansteuerungsbedingungen für einen Ausgleich zwischen Helligkeit, Effizienz und Langlebigkeit zu optimieren.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

Das Bauteil wird mit einer detaillierten Gehäuseabmessungszeichnung präsentiert (im Text nicht vollständig dargestellt). Wichtige mechanische Merkmale, die für solche Gehäuse typisch sind, umfassen: eine Zeichenhöhe von 0,56 Zoll (14,22 mm), die die Zeichengröße definiert. Das Gehäuse ist eine zweistellige, nebeneinander angeordnete Konfiguration in einem einzigen Gehäuse. Es verfügt über 18 Pins für die elektrische Verbindung, angeordnet in einem Standard-DIP (Dual In-line Package) oder ähnlichem Footprint. Der Hinweis "Rt. Hand Decimal" in der Teilebeschreibung deutet auf das Vorhandensein eines Dezimalpunkts auf der rechten Seite für jede Ziffer hin. Die graue Front und weiße Segmentfarbe sind Teil des Gehäusedesigns zur Kontrastverbesserung. Präzise Abmessungen, Pinabstände und die Gesamtgehäusekontur sind in der Abmessungszeichnung enthalten, mit Toleranzen von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.

6. Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die Pinbelegungstabelle ist bereitgestellt. Sie beschreibt eine 18-Pin-Konfiguration, bei der die Pins 1-12 und 15-18 Anoden für bestimmte Segmente (A-G und DP) für Ziffer 1 und Ziffer 2 sind. Die Pins 13 und 14 sind die gemeinsamen Kathoden für Ziffer 2 bzw. Ziffer 1. Diese Common-Cathode-Architektur bedeutet, dass alle LED-Segmente für eine einzelne Ziffer eine gemeinsame Masseverbindung (Kathode) teilen. Das interne Schaltbild, auf das verwiesen wird, aber nicht gezeigt ist, würde veranschaulichen, wie die 14 Segmente (7 pro Ziffer plus Dezimalpunkte) mit diesen Anoden- und Kathodenpins verbunden sind. Diese Struktur ermöglicht Multiplexing, bei dem die Ziffern nacheinander schnell beleuchtet werden, indem ihre gemeinsamen Kathoden geschaltet werden, wodurch die Gesamtzahl der benötigten Treiberpins reduziert wird.

7. Löt- und Montagerichtlinien

Die primäre Montagerichtlinie ist die Löttemperaturspezifikation: 260°C für 3 Sekunden an einem Punkt 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene. Dies ist ein Standard-Reflow-Profil für viele bleifreie Lötprozesse. Wichtige Überlegungen umfassen:

• Reflow-Profil:Ingenieure müssen sicherstellen, dass das Ofenprofil diese Temperatur/Zeit am Bauteilkörper nicht überschreitet, um Schäden am Epoxidgehäuse und dem internen Chip zu verhindern.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht angegeben, sind AlInGaP-LEDs Halbleiterbauteile und sollten mit Standard-ESD-Schutzmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) gehandhabt werden.
• Reinigung:Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie Methoden, die mit dem Epoxidmaterial der Anzeige kompatibel sind.
• Lagerung:Lagern Sie im spezifizierten Bereich von -35°C bis +85°C in einer trockenen, antistatischen Umgebung, um Feuchtigkeitsaufnahme und Verschlechterung zu verhindern.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für Anwendungen, die klare, mittelgroße numerische Anzeigen erfordern. Typische Anwendungen sind: Test- und Messgeräte (Multimeter, Oszilloskope), Industrie-Bedienfelder, Kassenterminals, Automobil-Armaturenbrettanzeigen (für nicht-kritische Informationen), Haushaltsgeräte (Mikrowellen, Öfen, Audiogeräte) und medizinische Geräte. Die gelb-orange Farbe wird oft aufgrund ihrer hohen Sichtbarkeit und geringeren wahrgenommenen Blendung im Vergleich zu reinem Rot oder Grün gewählt, insbesondere bei variablen Lichtverhältnissen.

8.2 Designüberlegungen

• Ansteuerschaltung:Verwenden Sie Konstantstromtreiber oder geeignete strombegrenzende Widerstände für jede Anodenleitung. Berechnen Sie die Widerstandswerte basierend auf der Versorgungsspannung (Vcc), der typischen Durchlassspannung (Vf ~2,6V) und dem gewünschten Durchlassstrom (z.B. 10-20 mA für gute Helligkeit).
• Multiplexing:Für mehrstellige Anzeigen wie diese ist ein gemultiplextes Ansteuerungsschema effizient. Dies beinhaltet das sequentielle Aktivieren der gemeinsamen Kathode jeder Ziffer über einen Transistorschalter, während gleichzeitig die Segmentdaten für diese Ziffer auf den Anodenleitungen bereitgestellt werden. Die Aktualisierungsrate muss hoch genug sein (>60 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.
• Betrachtungswinkel:Das Datenblatt gibt einen "weiten Betrachtungswinkel" an, aber für eine optimale Platzierung sollte die primäre Sichtlinie des Benutzers relativ zur Anzeigefläche berücksichtigt werden.
• Helligkeitsregelung:Die Helligkeit kann durch Variieren des Durchlassstroms (innerhalb der Grenzen) oder durch Verwendung von Pulsweitenmodulation (PWM) auf dem Treiberstrom eingestellt werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale der LTD-5723AJF liegen in ihrer AlInGaP-Technologie im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP (Galliumarsenidphosphid) LEDs:

• Höhere Helligkeit und Effizienz:AlInGaP-Materialsysteme sind im roten, orangen und gelben Spektrum deutlich effizienter bei der Umwandlung von elektrischer Energie in Licht, was bei gleichem Treiberstrom zu einer höheren Leuchtstärke führt.
• Bessere Temperaturstabilität:AlInGaP-LEDs zeigen im Vergleich zu älteren Technologien im Allgemeinen geringere Schwankungen in der Lichtleistung und Wellenlänge bei Temperaturänderungen.
• Farbintensität:Die spektrale Halbwertsbreite von 17 nm weist auf eine relativ reine Farbe hin, die visuell ansprechender und deutlicher sein kann als breitbandigere Emitter.
• Kontrast:Die Kombination aus grauer Front und weißen Segmenten ist darauf ausgelegt, den Kontrast bei ausgeschalteten Segmenten zu maximieren und die Gesamtlesbarkeit im Vergleich zu Anzeigen mit schwarzer Front oder andersfarbigen Segmenten zu verbessern.

10. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Was ist der Zweck des "Leuchtstärkeanpassungsverhältnisses" von 2:1?

A: Dies garantiert, dass das dunkelste Segment in einem Zeichen unter gleichen Bedingungen nicht weniger als halb so hell ist wie das hellste Segment. Dies gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit und verhindert, dass einige Segmente merklich dunkler erscheinen als andere, was für die Lesbarkeit entscheidend ist.

F: Kann ich diese Anzeige mit einer 5V-Versorgung betreiben?

A: Ja, aber Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder Anode verwenden. Um beispielsweise einen typischen IF von 20mA mit einer 5V-Versorgung und einem VF von 2,6V zu erreichen, wäre der Widerstandswert R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohm. Überprüfen Sie immer auch die Verlustleistung im Widerstand.

F: Was bedeutet "Gemeinsame Kathode" für meinen Schaltungsentwurf?

A: Es bedeutet, dass alle Kathoden (negative Anschlüsse) der LEDs für eine Ziffer intern zu einem einzigen Pin verbunden sind (Pin 14 für Ziffer 1, Pin 13 für Ziffer 2). Um eine Ziffer zu beleuchten, legen Sie eine positive Spannung an die gewünschten Segmentanoden an, während Sie den gemeinsamen Kathodenpin dieser Ziffer mit Masse (0V) verbinden. Dies vereinfacht das Multiplexing.

F: Wie interpretiere ich die "Spitzendurchlassstrom"-Bewertung von 60mA?

A: Dies ist der maximale Momentanstrom, den die LED unter sehr kurzen Pulsbedingungen (0,1ms Pulsbreite, 1/10 Tastverhältnis) verkraften kann. Er ist NICHT für Dauerbetrieb vorgesehen. Das Überschreiten des kontinuierlichen Durchlassstroms (25 mA) kann zu schnellem Abbau oder Ausfall führen.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen zweistelligen Zählers mit einem Mikrocontroller. Die I/O-Pins des Mikrocontrollers würden über strombegrenzende Widerstände mit den 12 Anodenleitungen (Segmente A-G und DP für zwei Ziffern) verbunden. Zwei zusätzliche Mikrocontroller-Pins würden NPN-Transistoren steuern, deren Kollektoren mit den gemeinsamen Kathodenpins (13 & 14) und deren Emitter mit Masse verbunden sind. Die Software würde eine Multiplexing-Routine implementieren: Sie schaltet beide Kathodentransistoren aus, setzt die I/O-Pins, um die Segmente für "Ziffer 1" anzuzeigen, und schaltet dann kurz den Transistor für die Kathode von Ziffer 1 ein. Anschließend wiederholt sie den Vorgang für Ziffer 2. Dieser Zyklus läuft kontinuierlich mit hoher Frequenz. Der mittlere Strom pro Segment wird durch den Spitzenstrom und das Tastverhältnis bestimmt (z.B. 20mA Spitze mit 50% Tastverhältnis pro Ziffer ergibt einen Mittelwert von 10mA). Dieser Ansatz minimiert die Bauteilanzahl und den Stromverbrauch.

12. Funktionsprinzip Einführung

Das Funktionsprinzip basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Die AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-Kristallstruktur bildet den aktiven Bereich. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Durchlassspannung der Diode überschreitet (ca. 2,0-2,2V), werden Elektronen aus dem n-Typ-Bereich und Löcher aus dem p-Typ-Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie frei. In AlInGaP wird ein erheblicher Teil dieser Energie als Photonen (Licht) mit einer Wellenlänge freigesetzt, die der Bandlückenenergie des Materials entspricht, die auf etwa 605-611 nm (gelb-orange) ausgelegt ist. Das nicht transparente GaAs-Substrat hilft, das Licht nach oben zu reflektieren und verbessert so die externe Lichtextraktionseffizienz. Jedes Segment der 7-Segment-Anzeige enthält einen oder mehrere dieser winzigen AlInGaP-LED-Chips.

13. Entwicklungstrends

Während dieses spezifische Bauteil ausgereifte Technologie repräsentiert, entwickelt sich das breitere Feld der Anzeige-LEDs weiter. Trends, die für solche Indikator- und Segmentanzeigen relevant sind, umfassen:

• Erhöhte Effizienz:Laufende Materialwissenschaftsforschung zielt darauf ab, die interne Quanteneffizienz (mehr Photonen pro Elektron) und die Lichtextraktionseffizienz (mehr Photonen, die den Chip verlassen) zu verbessern, was zu helleren Anzeigen bei geringerer Leistung führt.
• Miniaturisierung:Es gibt einen ständigen Drang zu kleineren Pixelabständen und höherer Auflösung, selbst bei Segmentanzeigen, was mehr Informationen auf gleichem Raum ermöglicht.
• Integration:Trends umfassen die direkte Integration der LED-Treiber-ICs in das Anzeigegehäuse oder -modul, was den Schaltungsentwurf des Endbenutzers vereinfacht.
• Neue Materialien:Während AlInGaP das rot-orange-gelbe Spektrum dominiert, schreiten auch andere Materialsysteme wie InGaN (für blau/grün/weiß) voran. Der Trend geht hin zu Vollfarbfähigkeit in kleinen Anzeigeformaten.
• Flexible Substrate:Forschung zur Platzierung von LED-Chips auf flexiblen Schaltungen könnte zu neuartigen Anzeigeformfaktoren führen, obwohl dies eher für Punktmatrix- als für traditionelle Segmentanzeigen relevant ist.

Die LTD-5723AJF bietet mit ihrer bewährten AlInGaP-Technologie eine zuverlässige und leistungsstarke Lösung für Anwendungen, bei denen ihre spezifischen Eigenschaften wie Farbe, Helligkeit und Größe erforderlich sind.