LTC-2623JF LED-Anzeige Datenblatt - 0,28-Zoll Ziffernhöhe - AlInGaP Gelb-Orange - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-2623JF ist ein Hochleistungs-Vierfach-7-Segment-Anzeigemodul für Anwendungen, die klare numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die Bereitstellung einer visuellen numerischen Ausgabe in elektronischen Geräten. Die zugrundeliegende Technologie ist die Verwendung von Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleitermaterial für die LED-Chips, die auf einem nicht transparenten Galliumarsenid (GaAs)-Substrat montiert sind. Diese spezifische Materialwahl ist entscheidend für die Erzielung der charakteristischen Gelb-Orange-Emissionsfarbe mit hoher Effizienz und Helligkeit. Die Anzeige verfügt über eine graue Front und weiße Segmente, eine Kombination, die entwickelt wurde, um den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen zu maximieren. Sie wird basierend auf der Lichtstärke kategorisiert, was eine konsistente Auswahl in Produktionschargen ermöglicht.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Das Bauteil bietet mehrere Schlüsselvorteile, die es für eine Reihe professioneller und industrieller Anwendungen geeignet machen. Sein geringer Leistungsbedarf ist ein bedeutender Vorteil für batteriebetriebene oder energiebewusste Geräte. Das ausgezeichnete Zeichenbild, die hohe Helligkeit und der hohe Kontrast stellen sicher, dass die angezeigten Zahlen aus der Ferne und bei Umgebungslicht gut lesbar sind. Ein großer Betrachtungswinkel erweitert die Nutzbarkeit des Geräts, sodass es aus verschiedenen Positionen ohne wesentlichen Klarheitsverlust abgelesen werden kann. Die der LED-Technologie inhärente Festkörperzuverlässigkeit bedeutet eine lange Betriebsdauer und Widerstandsfähigkeit gegenüber Stößen und Vibrationen im Vergleich zu mechanischen oder anderen Anzeigetypen. Die primären Zielmärkte für diese Anzeige umfassen Instrumententafeln, Test- und Messgeräte, industrielle Steuerungssysteme, Medizingeräte und Unterhaltungselektronik, wo eine zuverlässige, klare und effiziente numerische Anzeige erforderlich ist.

2. Tiefgehende objektive Interpretation technischer Parameter

Das Datenblatt liefert einen umfassenden Satz elektrischer und optischer Parameter, die die Betriebsgrenzen und die Leistung der LTC-2623JF-Anzeige definieren. Das Verständnis dieser Parameter ist für einen korrekten Schaltungsentwurf und die Gewährleistung langfristiger Zuverlässigkeit unerlässlich.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Verlustleistung pro Segment:70 mW. Dies ist die maximale Leistungsmenge, die von einem einzelnen LED-Segment unter kontinuierlichem Gleichstrombetrieb sicher als Wärme abgeführt werden kann. Das Überschreiten dieses Grenzwerts riskiert thermische Schäden an der Halbleitersperrschicht.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:60 mA. Dieser Wert gilt unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms. Er ermöglicht kurze Perioden mit höherem Strom, um momentane Helligkeitsspitzen zu erreichen, was für Multiplexverfahren nützlich ist.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dies ist der maximal empfohlene Strom für Dauerbetrieb bei Raumtemperatur. Das Datenblatt spezifiziert einen Derating-Faktor von 0,33 mA/°C über 25°C, was bedeutet, dass der maximal zulässige Dauerstrom mit steigender Umgebungstemperatur reduziert werden muss, um Überhitzung zu verhindern.
• Sperrspannung pro Segment:5 V. Das Anlegen einer Sperrspannung größer als dieser Wert kann zum Durchbruch und zur Beschädigung der LED führen.
• Betriebs- und Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb und die Lagerung innerhalb dieses Temperaturbereichs ausgelegt.
• Löttemperatur:Maximal 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene. Dies ist ein kritischer Parameter für den Reflow-Lötprozess während der Leiterplattenbestückung.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C, die das erwartete Verhalten unter normalen Betriebsbedingungen liefern.

• Mittlere Lichtstärke (I_V):320 bis 800 μcd bei I_F=1mA. Dieser Parameter misst die Lichtausgabe. Der weite Bereich deutet auf einen Binning-Prozess hin; Bauteile werden basierend auf ihrer tatsächlich gemessenen Intensität kategorisiert.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):611 nm (typisch) bei I_F=20mA. Dies ist die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung am größten ist. Für dieses AlInGaP-Bauteil liegt sie im gelb-orangen Bereich des sichtbaren Spektrums.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):17 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an. Ein kleinerer Wert bedeutet eine monochromatischere (reinfarbigere) Ausgabe.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):605 nm (typisch). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und am besten der Farbe der Lichtquelle entspricht, eng verwandt mit der Spitzenwellenlänge.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):2,05V bis 2,6V bei I_F=20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Er ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Der Bereich berücksichtigt normale Fertigungstoleranzen.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):100 μA (max) bei V_R=5V. Dies ist der kleine Leckstrom, der fließt, wenn die LED innerhalb ihrer Maximalwerte in Sperrrichtung vorgespannt ist.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis (I_V-m):2:1 (max). Dies spezifiziert das maximal zulässige Verhältnis zwischen den hellsten und dunkelsten Segmenten oder Ziffern innerhalb eines einzelnen Bauteils und gewährleistet so ein einheitliches Erscheinungsbild.

3. Mechanische und Gehäuseinformationen

Der physikalische Aufbau und die Abmessungen der Anzeige sind entscheidend für die mechanische Integration in ein Endprodukt.

3.1 Gehäuseabmessungen

Die LTC-2623JF hat einen Standard-Dual-Inline-Gehäuse (DIP)-Footprint, der sich für die Durchsteckmontage auf Leiterplatten eignet. Das wesentliche dimensionale Merkmal ist die Ziffernhöhe von 0,28 Zoll (7,0 mm). Alle Abmessungen in der bereitgestellten Zeichnung sind in Millimetern angegeben, mit Standardtoleranzen von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Konstrukteure müssen auf die genaue Maßzeichnung für die präzise Platzierung der Befestigungslöcher und den Freiraum für das Anzeigekörper verweisen.

3.2 Pinbelegung und Polaritätsidentifikation

Das Bauteil hat eine 16-Pin-Konfiguration. Es nutzt eine gemultiplextes Common-Anode-Architektur. Das bedeutet, die Anoden der LEDs für jede Ziffer sind intern miteinander verbunden (z.B. Pin 1 ist gemeinsame Anode für Ziffer 1, Pin 14 für Ziffer 2 usw.), während die Kathoden für jedes Segment (A-G, DP und Doppelpunktsegmente L1-L3) über die Ziffern hinweg gemeinsam genutzt werden. Dieser Entwurf reduziert die Anzahl der benötigten Treiberpins drastisch von 32 (4 Ziffern * 8 Segmente) auf 16 und ermöglicht so effizientes Multiplexen. Die Pinbelegungstabelle identifiziert klar die Funktion jedes Pins, einschließlich mehrererNicht verbunden(NC)-Pins und einer Position (Pin 10) ohne physischen Pin. Die korrekte Identifikation der Common-Anode-Pins und Segment-Kathoden-Pins ist für einen korrekten Schaltungsentwurf und die Softwaresteuerung unerlässlich.

3.3 Internes Schaltbild

Das interne Schaltbild stellt die gemultiplextes Common-Anode-Architektur visuell dar. Es zeigt die vier gemeinsamen Anodenknoten (einer pro Ziffer) und wie jede der Segment- und Doppelpunktkathoden mit den entsprechenden LEDs über alle vier Ziffern verbunden ist. Dieses Diagramm ist von unschätzbarem Wert für das Verständnis der benötigten elektrischen Topologie, um die Anzeige korrekt anzusteuern, und bestätigt, dass zur Beleuchtung eines bestimmten Segments auf einer bestimmten Ziffer der entsprechende Common-Anode-Pin auf High-Pegel getrieben werden muss (oder über eine Stromquelle mit Vcc verbunden sein muss), während der gewünschte Segment-Kathoden-Pin auf Low-Pegel getrieben werden muss (auf Masse gezogen werden muss).

4. Löt- und Montagerichtlinien

Ein sachgemäßer Umgang während der Montage ist entscheidend für die Zuverlässigkeit.

4.1 Reflow-Lötparameter

Das Datenblatt gibt explizit das maximal zulässige thermische Profil für das Löten an: eine Spitzentemperatur von 260°C für eine maximale Dauer von 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene (typischerweise an der Leiterplattenoberfläche). Dieser Parameter muss während der Reflow-Ofenprofilierung strikt eingehalten werden. Das Überschreiten dieser Grenzwerte kann die internen Bonddrähte beschädigen, die LED-Epoxidlinse degradieren oder das Gehäuse delaminieren.

4.2 Vorsichtsmaßnahmen und Lagerbedingungen

• ESD (Elektrostatische Entladung):Obwohl nicht explizit angegeben, sind LEDs Halbleiterbauelemente und können empfindlich gegenüber ESD sein. Standard-ESD-Handhabungsverfahren (Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, antistatischer Matten und leitfähiger Verpackung) werden empfohlen.
• Reinigung:Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie Methoden und Lösungsmittel, die mit dem Kunststoffgehäuse und der Epoxidlinse kompatibel sind. Vermeiden Sie Ultraschallreinigung, die Mikrorisse verursachen kann.
• Lagerung:Das Bauteil sollte innerhalb seines spezifizierten Temperaturbereichs von -35°C bis +85°C gelagert werden, vorzugsweise in einer Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit und antistatisch, um Feuchtigkeitsaufnahme und Anschlusskorrosion zu verhindern.

5. Anwendungsvorschläge

5.1 Typische Anwendungsszenarien

Die LTC-2623JF ist ideal für jede Anwendung, die eine helle, zuverlässige, mehrstellige numerische Anzeige erfordert. Häufige Einsatzgebiete sind: digitale Multimeter und Zangenamperemeter, Frequenzzähler, Prozesszeitgeber und -zähler, Temperaturregler, Waagen, medizinische Überwachungsgeräte (z.B. Blutdruckmessgeräte), Kfz-Diagnosewerkzeuge und Anzeigen für industrielle Steuerungspanels.

5.2 Entwurfsüberlegungen

• Strombegrenzung:LEDs sind stromgesteuerte Bauelemente. Ein strombegrenzender Widerstand (oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung) muss in Reihe mit jedem Common-Anode- oder Segment-Kathoden-Pfad (abhängig von der Treibertopologie) verwendet werden, um den Betriebsstrom einzustellen. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie für einen konservativen Entwurf den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt (2,6V).
• Multiplex-Treiberschaltung:Um 4 Ziffern mit nur 16 Pins zu steuern, wird eine Multiplextechnik verwendet. Ein Mikrocontroller aktiviert sequentiell jeweils die gemeinsame Anode einer Ziffer, während er das Segmentmuster für diese Ziffer ausgibt. Dies geschieht mit einer hohen Frequenz (typischerweise >100 Hz), um den Eindruck zu erwecken, dass alle Ziffern gleichzeitig eingeschaltet sind. Der Treiber muss in der Lage sein, den Spitzenstrom für die beleuchteten Segmente einer Ziffer zu liefern.
• Betrachtungswinkel und Montage:Berücksichtigen Sie die beabsichtigte Betrachtungsposition des Benutzers. Der große Betrachtungswinkel ist vorteilhaft, aber die Anzeige sollte rechtwinklig zur Betrachtungsrichtung montiert werden, um optimale Helligkeit zu erzielen.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, stellen Sie in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder beim Betrieb mit höheren Strömen eine ausreichende Belüftung um die Anzeige herum sicher, um innerhalb der Derating-Stromgrenzen zu bleiben.

6. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTC-2623JF unterscheidet sich hauptsächlich durch die Verwendung von AlInGaP-Technologie und spezifischen Leistungsmerkmalen.

• vs. Standard GaAsP- oder GaP-LEDs:AlInGaP-Technologie bietet eine deutlich höhere Lumenausbeute, was zu größerer Helligkeit bei gleichem Treiberstrom führt. Sie bietet auch eine bessere Temperaturstabilität und eine längere Lebensdauer.
• vs. Größere oder kleinere Ziffernanzeigen:Die 0,28-Zoll-Ziffernhöhe bietet einen Kompromiss zwischen Lesbarkeit und Kompaktheit und liegt zwischen kleineren 0,2-Zoll-Anzeigen für tragbare Geräte und größeren 0,5-Zoll- oder 1-Zoll-Anzeigen für Panelmontage.
• vs. Einfarbige vs. Mehrfarbige Anzeigen:Dies ist eine einfarbige Gelb-Orange-Anzeige. Für Anwendungen, die Statusanzeige erfordern (z.B. rot für Alarm, grün für Normalbetrieb), wäre eine mehrfarbige oder zweifarbige Anzeige besser geeignet.
• vs. Common-Cathode-Konfiguration:Die Wahl von Common Anode wird oft durch die Treiberschaltung bestimmt. Mikrocontroller mit Open-Drain/Sink-Fähigkeiten sind häufiger, was Common-Anode-Anzeigen zu einer häufigen Wahl macht, da sie es dem Mikrocontroller ermöglichen, den Segmentstrom direkt zu sinken.

7. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Warum gibt es einen Bereich für die Lichtstärke (320-800 μcd)?

A: Dies zeigt an, dass das Bauteil in Lichtstärke-Bins verkauft wird. Hersteller testen und sortieren LEDs basierend auf ihrer tatsächlichen Ausgangsleistung. Sie können einen engeren Bin für gleichmäßigere Anzeigen in einer Produktionscharge spezifizieren.

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

A: Ja, aber Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand verwenden. Zum Beispiel, um ein Segment mit I_F=20mA und einer V_Fvon 2,4V mit einer 5V-Versorgung zu betreiben: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm. Ein Standard-120- oder 150-Ohm-Widerstand wäre geeignet.

F: Was bedeutet \"Multiplex Common Anode\" für meine Software?

A: Ihre Software muss eine Display-Aktualisierungsroutine implementieren. In einer Schleife wird sie: 1) Alle Ziffern-Anodentreiber AUSschalten. 2) Das Segmentmuster (Kathodendaten) für Ziffer 1 ausgeben. 3) Den Anodentreiber für Ziffer 1 EINschalten. 4) Kurz warten (z.B. 2-5ms). 5) Schritte 1-4 für Ziffer 2, dann Ziffer 3, dann Ziffer 4 wiederholen und dann zurück zu Ziffer 1 springen.

F: Der Spitzen-Durchlassstrom beträgt 60mA, aber der Dauerstrom nur 25mA. Kann ich 60mA dauerhaft verwenden?

A: Nein. Der 60mA-Wert gilt für sehr kurze Pulse (0,1ms Breite) mit einem niedrigen Tastverhältnis (10%). Die dauerhafte Verwendung von 60mA würde die 70mW-Verlustleistungsgrenze bei weitem überschreiten und das LED-Segment schnell zerstören.

8. Praktischer Entwurf und Anwendungsfall

Fall: Entwurf einer 4-stelligen digitalen Voltmeter-Anzeige

Ein Konstrukteur entwickelt ein Tisch-Netzteil und benötigt eine klare Spannungsanzeige. Er wählt die LTC-2623JF aufgrund ihrer Helligkeit und Lesbarkeit. Der Mikrocontroller verfügt über 16 verfügbare I/O-Pins, was perfekt zur Pinanzahl der Anzeige passt. Der Konstrukteur verwendet 8 Pins, die als Ausgänge konfiguriert sind, um Strom für die Segmente (A, B, C, D, E, F, G, DP) zu sinken. Vier andere Pins sind als Open-Drain-Ausgänge konfiguriert, um Strom zu den vier gemeinsamen Anoden zu liefern (jeweils über einen kleinen Transistor, um den kumulierten Segmentstrom zu bewältigen). Die verbleibenden 4 Pins sind unbenutzte NC-Pins. Software wird geschrieben, um die Anzeige zu multiplexen, einen Wert vom ADC zu lesen und ihn in 7-Segment-Muster umzuwandeln. Strombegrenzungswiderstände werden auf den Common-Anode-Leitungen (oder Segmentleitungen, abhängig von der gewählten Topologie) platziert. Das graue Front/weiße Segment-Design bietet einen ausgezeichneten Kontrast zum Metallgehäuse des Netzteils.

9. Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip der LTC-2623JF basiert auf der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Durchlassspannung der Diode überschreitet (für dieses AlInGaP-Material etwa 2,0-2,6V), werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich über den Übergang injiziert. Wenn diese Ladungsträger im aktiven Bereich des Halbleiters rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. AlInGaP hat eine Bandlücke, die Licht im roten bis gelb-grünen Spektrum entspricht; die genaue Zusammensetzung in diesem Bauteil ist auf Gelb-Orange-Emission (605-611 nm) abgestimmt. Das Siebensegment-Format wird durch Anordnung mehrerer einzelner LED-Chips (oder Chipabschnitte) im klassischen \"8\"-Muster erzeugt, wobei jedes Segment elektrisch isoliert ist, sodass es unabhängig oder über das Multiplexschema gesteuert werden kann.

10. Entwicklungstrends

Die Entwicklung von Anzeigen wie der LTC-2623JF folgt breiteren Trends in der Optoelektronik. Es gibt einen kontinuierlichen Trend zuhöherer Effizienz, was mehr Licht (Lumen) pro Watt elektrischer Eingangsleistung erzeugt, was für Batterielebensdauer und Energieeinsparung entscheidend ist.Verbesserte Farbwiedergabe und Sättigungsind ebenfalls Entwicklungsbereiche, wenn auch weniger kritisch für einfarbige numerische Anzeigen. Für alphanumerische oder mehrfarbige Anwendungen geht der Trend zuhöherer Pixeldichte(mehr Segmente oder Punktrasterelemente auf gleicher Fläche) und der Integration vonmehreren Farben oder voller RGB-Fähigkeitin ein einzelnes Gehäuse. Ein weiterer bedeutender Trend ist der Wechsel von Durchsteckgehäusen (wie diesem DIP) zuOberflächenmontage (SMD)-Gehäusen, die eine kleinere, leichtere und automatisiertere Montage ermöglichen. Darüber hinaus gibt es eine zunehmende Integration derTreiberschaltung(wie Konstantstromtreiber, Multiplexer und sogar einfache Controller) direkt mit dem Anzeigemodul, was die Entwurfsaufgabe für den Endingenieur vereinfacht und die Bauteilanzahl auf der Hauptleiterplatte reduziert.